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1、机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院人 机 工 程 学教师:廖教师:廖 敏敏221 十一月 2022第五章第五章 人体作业与空间设计人体作业与空间设计5.1 作业姿势设计原则作业姿势设计原则5.2 作业姿势设计要点和手段作业姿势设计要点和手段5.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求5.4 作业空间设计作业空间设计5.5 作业空间的人体尺寸作业空间的人体尺寸321 十一月 20225.1 作业姿势设计原则作业姿势设计原则5.1.1 作业姿势的选择作业姿势的选择1.确定作业姿势的因素确定作业姿势的因素(1)工作空间大小与照明条件;)工作空间大小与照明条件;(2)体力负荷大小及用力方
2、向;)体力负荷大小及用力方向;(3)工作场所各物体的安装位置;)工作场所各物体的安装位置;(4)工作台面的高度,有无合适的容膝空间;)工作台面的高度,有无合适的容膝空间;(5)操作时起、坐的频率;)操作时起、坐的频率;(6)操作作业体位。)操作作业体位。421 十一月 20225.1.1 作业姿势的选择作业姿势的选择2.立姿作业与坐姿作业的分析立姿作业与坐姿作业的分析(1)立姿操作使用情况分析)立姿操作使用情况分析须要经常改变体位的操作;须要经常改变体位的操作;常用的控制器分布在较大的区域;常用的控制器分布在较大的区域;在没有容膝空间的机器旁工作;在没有容膝空间的机器旁工作;需要用力较大的作业
3、;需要用力较大的作业;单调的作业易引起心理性疲劳。单调的作业易引起心理性疲劳。521 十一月 20225.1.1 作业姿势的选择作业姿势的选择2.立姿作业与坐姿作业的分析立姿作业与坐姿作业的分析(2)坐姿操作使用情况分析)坐姿操作使用情况分析维持时间较长的工作;维持时间较长的工作;精确而细致的操作;精确而细致的操作;需要手足并用的操作。需要手足并用的操作。621 十一月 20225.1.2 动作经济与效率法则动作经济与效率法则1.利用人体的原则利用人体的原则2.布置工作地点的原则布置工作地点的原则3.设计工具和设备的原则设计工具和设备的原则双手应同时开始,并同时完成动作;双手应同时开始,并同时
4、完成动作;除休息时间外,双手不应同时闲着;除休息时间外,双手不应同时闲着;双臂的动作应对称,方向应相反,并同时双臂的动作应对称,方向应相反,并同时进行;进行;双手和身体的动作应利用最低等级,以减双手和身体的动作应利用最低等级,以减少不必要的体力消耗;少不必要的体力消耗;应当利用力矩协助操作。应当利用力矩协助操作。在动作过程中,使用流畅而连续的曲线运在动作过程中,使用流畅而连续的曲线运动。动。作业时眼睛的活动应处于舒适的视觉范围作业时眼睛的活动应处于舒适的视觉范围内,避免经常改变视距。内,避免经常改变视距。工具和材料应放在固定地点,以减少寻找工具和材料应放在固定地点,以减少寻找造成的人力和时间的
5、浪费;造成的人力和时间的浪费;工具、物料和操控器应布置在操作者的最工具、物料和操控器应布置在操作者的最大工作范围内;同时使操作者的手移动距离大工作范围内;同时使操作者的手移动距离越小和移动次数越少越好。越小和移动次数越少越好。工具与物料应按最佳动作顺序排列布置。工具与物料应按最佳动作顺序排列布置。尽可能将两种或多种工具组合为一种。尽可能将两种或多种工具组合为一种。应用手指操作时,必须按各手指的自然能力应用手指操作时,必须按各手指的自然能力分配负荷。分配负荷。工具中各种手柄的设计,应尽量增大与手的工具中各种手柄的设计,应尽量增大与手的接触面积。接触面积。721 十一月 20225.1.3 动作重
6、构原则动作重构原则取消:取消等待、闲置、多余的动作。取消:取消等待、闲置、多余的动作。合并:合并可能同时进行的动作。合并:合并可能同时进行的动作。重排:重排动作顺序。重排:重排动作顺序。简化:缩短动作距离,简化动作要素。简化:缩短动作距离,简化动作要素。821 十一月 20225.2 作作业业姿姿势设计势设计要点和手段要点和手段在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。921 十一月 20225.2.1 作业姿势设计要点作业姿势设计要点在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。1021 十一月
7、20225.2.1 作业姿势设计要点作业姿势设计要点在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。1121 十一月 20225.2.1 作业姿势设计要点作业姿势设计要点在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。好好 不好不好1221 十一月 20225.2.1 作业姿势设计要点作业姿势设计要点在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。在作业姿势设计中,要避免身体出现不自然的状态。1321 十一月 20225.2.2 作业姿势设计手段作业姿势设计手段1.人体模板人体模板。坐坐姿姿人人体体模模板板1
8、421 十一月 20225.2.2 作业姿势设计手段作业姿势设计手段举例:利用人体坐姿模板设计汽车驾驶室,以及乘客座椅举例:利用人体坐姿模板设计汽车驾驶室,以及乘客座椅等相关尺寸。等相关尺寸。1521 十一月 20225.2.2 作业姿势设计手段作业姿势设计手段2.人体仿真软件。人体仿真软件。举例举例1:SAMMIE系统生成的一个计算机工作台和操作者系统生成的一个计算机工作台和操作者工作姿态模型。工作姿态模型。1621 十一月 20225.2.2 作业姿势设计手段作业姿势设计手段2.人体仿真软件。人体仿真软件。举例举例2:CREW CHIFF系统中一个女性操作者正使用扳手系统中一个女性操作者正
9、使用扳手拧紧一个螺钉。拧紧一个螺钉。1721 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求(1)作业空间根据人体尺寸参数设计,应保证)作业空间根据人体尺寸参数设计,应保证90%以上以上的使用者在所设计的空间内能顺利完成规定的作业。的使用者在所设计的空间内能顺利完成规定的作业。1821 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求(2)均衡四肢的作业负荷。)均衡四肢的作业负荷。1921 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求(3)避免不必要的空间障碍和违反使用者正常习惯的空)避免不必要的空间障碍和违反使用者正常习惯的空
10、间布局。间布局。2021 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求(4)保证紧急条件下人员的撤离和安全。)保证紧急条件下人员的撤离和安全。2121 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求 影响作业空间设计的因素。影响作业空间设计的因素。首先,是首先,是视觉的可视性视觉的可视性要求。要求。2221 十一月 20225.3 作业空间设计的一般要求作业空间设计的一般要求影响作业空间设计的因素。其次,是影响作业空间设计的因素。其次,是作业的性质作业的性质对作业空对作业空间设计的影响。间设计的影响。2321 十一月 20225.4 作业空间设计作
11、业空间设计5.4.1 坐姿作业坐姿作业1.坐姿手工作业岗位。坐姿手工作业岗位。参数见表参数见表8-1、表、表8-2、表、表8-3。2421 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业坐姿工作岗位的人体尺寸参数坐姿工作岗位的人体尺寸参数。男性男性女性女性2521 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业坐姿工作岗位的人体尺寸参数坐姿工作岗位的人体尺寸参数。2621 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业坐姿坐姿作业作业的人体尺寸参数的人体尺寸参数。2721 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业坐姿坐姿作业作业的人体尺寸参数的人体尺寸参数。2821 十一月 20225.4.1
12、坐姿作业坐姿作业2.视觉信息作业岗位人体尺寸视觉信息作业岗位人体尺寸。(1)视觉显示终端作业岗位的人体尺寸)视觉显示终端作业岗位的人体尺寸。2921 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业2.视觉信息作业岗位人体尺寸视觉信息作业岗位人体尺寸。(2)仪表控制作业岗位的人体尺寸)仪表控制作业岗位的人体尺寸。3021 十一月 20225.4.1 坐姿作业坐姿作业2.视觉信息作业岗位人体尺寸视觉信息作业岗位人体尺寸。(3)荧光屏观察作业岗位的人体尺寸)荧光屏观察作业岗位的人体尺寸。3121 十一月 20225.4.2 立姿作业立姿作业1.立姿手工作业岗位。立姿手工作业岗位。3221 十一月 20
13、225.4.2 立姿作业立姿作业立姿作业的人体尺寸参数。立姿作业的人体尺寸参数。1.最有利的抓握范围;最有利的抓握范围;2.手操作最适宜范围;手操作最适宜范围;3.手操作最手操作最大范围;大范围;4.手可达的最大范围。手可达的最大范围。3321 十一月 20225.4.2 立姿作业立姿作业立姿作业的人体尺寸参数。立姿作业的人体尺寸参数。3421 十一月 20225.4.3 坐立交替作业坐立交替作业(1)坐立交替手工作业岗位)坐立交替手工作业岗位。3521 十一月 20225.4.3 坐立交替作业坐立交替作业(2)坐立交替人体尺寸参数)坐立交替人体尺寸参数。3621 十一月 20225.4.4
14、特殊人群的空间设计特殊人群的空间设计(1)电梯间设计中考虑了残疾人使用轮椅的情况。)电梯间设计中考虑了残疾人使用轮椅的情况。3721 十一月 20225.4.4 特殊人群的空间设计特殊人群的空间设计(2)通道设计)通道设计和搁架设计。和搁架设计。3821 十一月 20225.4.4 特殊人群的空间设计特殊人群的空间设计(2)通道)通道和搁架和搁架设计设计。3921 十一月 20225.5 作业空间的人体尺寸作业空间的人体尺寸5.5.1 有关概念有关概念1.近身作业空间近身作业空间 指作业者在某一位置时,考虑身体的静态和动态尺寸,指作业者在某一位置时,考虑身体的静态和动态尺寸,在坐姿或站姿状态下
15、所能完成作业的空间范围。在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。2.个体作业场所个体作业场所 指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域。业区域。3.总体作业空间总体作业空间 不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。4021 十一月 20225.5.2作业空间设计时人体测量数据应用作业空间设计时人体测量数据应用1.确定对于设计至为重要的人体尺度;确定对于设计至为重要的人体尺度;2.确定设计对象的使用者群体,以决定尺度范围;确定设计对象的使用者群体,以决定尺度范围;3.确定数据运用准则;确定数据运用
16、准则;4.数据运用准则确定后,还应选择合适的设计定位群体的数据运用准则确定后,还应选择合适的设计定位群体的百分位;百分位;5.查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表,选择有查找与定位群体特征相符合的人体测量数据表,选择有关的数据值;关的数据值;6.如有必要,对数据作适当的修正;如有必要,对数据作适当的修正;7.考虑人体测量学数据的静态和动态性质。考虑人体测量学数据的静态和动态性质。4121 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间1.坐姿近身作业空间。坐姿近身作业空间。第第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围百分位的人体坐姿抓握尺度范围 4221 十一月 20225.5.3 近身作业空
17、间近身作业空间2.站姿近身作业空间。站姿近身作业空间。男性第男性第5百分位的人体站姿单臂近身作业空间百分位的人体站姿单臂近身作业空间4321 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间2.站姿近身作业空间。站姿近身作业空间。男性第男性第5百分位的人体站姿双臂近身作业空间百分位的人体站姿双臂近身作业空间4421 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间3.脚的作业空间。脚的作业空间。4521 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间4.受限作业空间。受限作业空间。4621 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间4.受限作业空间。受限作业空间。472
18、1 十一月 20225.5.3 近身作业空间近身作业空间4.受限作业空间。受限作业空间。4821 十一月 20225.5.5 作业面设计作业面设计1.水平作业面。水平作业面。4921 十一月 20225.5.5 作业面设计作业面设计2.作业面高度。作业面高度。作业面高度确定应遵从作业面高度确定应遵从以下以下原则:原则:(1)高度可调节;)高度可调节;(2)应使臂部自然下垂;)应使臂部自然下垂;(3)不应使脊椎过度屈曲;)不应使脊椎过度屈曲;一般,作业面高度在肘部一般,作业面高度在肘部以下以下510cm。5021 十一月 20225.5.5 作业面设计作业面设计2.作业面高度。作业面高度。站姿作
19、业面高度与作业性质的关系站姿作业面高度与作业性质的关系 5121 十一月 20225.5.5 作业面设计作业面设计2.作业面高度。作业面高度。站姿作业面的高度与身高的关系站姿作业面的高度与身高的关系5221 十一月 2022讨论讨论1.人的操作时作业姿势设计原则。人的操作时作业姿势设计原则。2.运运用用动动作作分分析析的的方方法法,讨讨论论如如何何提提高高人人在在作作业业活活动中的动作经济性与效率问题?动中的动作经济性与效率问题?3.举例说明进行人体作业姿势设计的方法和手段。举例说明进行人体作业姿势设计的方法和手段。4.作业空间设计时人体测量数据应用。作业空间设计时人体测量数据应用。5.受受限限作作业业空空间间是是指指什什么么?其其人人体体测测量量数数值值的的百百分分位数该怎么取?位数该怎么取?机械工程与自动化学院机械工程与自动化学院