人機工程學知識點

1、.第一章1.安全人機工程學定義：安全人機工程學是從安全的角度出發(fā)，運用人機工程學的原理和方法去解決人機結(jié)合面的安全問題的一門新興學科。它是人機工程學的一個應(yīng)用學科分支，并成為安全工程學的一個重要分支學科。2.人機結(jié)合面：人和機在信息交換和功能上接觸或相互影響的領(lǐng)域（或稱“界面”）3.研究內(nèi)容：（1）研究人機系統(tǒng)中人的各種特性（2）研究人機功能分配（3）研究各類人機界面（4）研究工作場所和作業(yè)環(huán)境（5）研究安全裝置（6）研究人員選拔問題（7）研究人機系統(tǒng)的可靠性（8）研究人機系統(tǒng)總體安全性設(shè)計準則和方法以及安全性平價體系和方法4.研究方法：（1）基礎(chǔ)研究的方法與人際工程學的研究方法基本相同（2）

2、研究的角度和著眼點主要側(cè)重于從適合人的安全性特征去研究人機界面（3）研究方法主要有調(diào)查法、實驗法和模擬法5.研究目的：更好地在人機之間合理分配功能，使人和機有機結(jié)合，有效地發(fā)揮人的作用，最大限度地為人提供安全衛(wèi)生和舒適的環(huán)境，同時提高活動效率。6.研究任務(wù)：為人際系統(tǒng)設(shè)計者提供系統(tǒng)安全性設(shè)計，特別是確保人員安全的理論、方法、準則和數(shù)據(jù)第二章1.人體測量的定義：人體測量學是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。2.（1）立姿人體尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手

3、功能高、會陰高、脛骨點高。（2）坐姿人體尺寸包括：坐高、坐姿頸椎點高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢長。3.作業(yè)域：手腳在一定空間范圍內(nèi)做各種操作，所形成的包括左右水平面和上下垂直面的空間區(qū)域，叫做作業(yè)域。4.最大耗氧量（Vo2max）及氧債能力：（1）需氧量：體內(nèi)單位時間所需要的氧氣量叫需氧量；成年人安靜時每分鐘的需氧量為0.2-0.3L/min。（2）攝氧量：單位時間內(nèi)人體通過循環(huán)、呼吸系統(tǒng)所能夠攝入的氧氣量稱攝氧量。（3）耗氧量：人體單位時間內(nèi)所消耗的氧氣量；一般耗氧量和攝氧量大致相等。（4）最大耗氧量和最大攝氧量：人在繁重體力勞動

4、時，循環(huán)、呼吸系統(tǒng)的功能經(jīng)12min達到極限攝氧能力，這時，單位時間內(nèi)的攝氧量叫最大攝氧量。此時最大耗氧量近似等于最大攝氧量。最大耗氧量決定于年齡（AG）、性別、海拔、訓練、強度、持續(xù)時間等。Vo2max = 56.592-0.398A式中：Vo2max -最大攝氧量，mL/（N·min）；A-年齡（歲）最大能量消耗率：Emax=354.3Vo2max5.氧債與勞動負荷（1）氧債：勞動開始，呼吸循環(huán)機能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，這時供氧量與需氧量的差值叫氧債。（2）常量負荷：非繁重勞動時，攝氧量與需氧量保持平衡的負荷，即需氧量小于最大攝氧量。高量負荷：勞動強度較大，需氧量已接近或等于

5、最大攝氧量的負荷。超量負荷：勞動強度過大，需氧量超過最大攝氧量，人體一直在缺氧狀態(tài)下，形成較大氧虧，處于“假穩(wěn)定狀態(tài)”下的負荷。6.總需氧量及氧債能力（1）總需氧量：勞動及勞動結(jié)束后恢復期所需氧量之和稱為總需氧量。Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th)式中：Vo2z勞動時的總需氧量，mL/min ; Vo2l作業(yè)期攝氧量，mL/min；Vo2h恢復期攝氧量，mL/min； Vo2j安靜時平均需氧量，一般為250 mL /min；t1作業(yè)時間，min； th恢復時間，min。（2）氧債能力：據(jù)研究，體內(nèi)要透支1L氧，大約要以7g乳酸作代價，直到氧債能力衰竭為止。氧債能力，一般人約為1

6、0L，訓練有素的運動員可達15-20L。氧債能力衰竭，血液中的乳酸量會急劇上升，pH值迅速下降，這對肌肉、心臟、腎臟以及神經(jīng)中樞都很不利。7.最大心率（1）心率：單位時間內(nèi)心室跳動的次數(shù)稱為心率（Heart rate,縮寫為HR)。在安靜時，正常男子、女子的心率約75次/min。青年人中，當以50的最大攝氧量工作時，男子心率一般比女子低，分別約為130次min和140次min。（2）最大心率：當人達到最大負荷時心臟每分鐘的跳動次數(shù)稱為最大心率(HRmax),最大心率幾乎無性別差異，都隨著年齡(A)的增加而下降。HRmax=209.2-0.75A式中：HRmax 最大心率，次min；A年齡，歲。

7、8.撥出量與最大心臟輸出量（1）搏出量：心臟每次搏動從左心室注入主動脈的血液量稱搏出量。（2）心臟輸出量：單位時間（每分鐘）內(nèi)從左心室射出血液量Q叫心臟輸出量。（3）最大心臟輸出量：最大攝氧量與最大心臟輸出量關(guān)系：Qmax=6.5+4.35Vo2max式中：Qmax最大心輸出量，L/min ; Vo2max 最大攝氧量，L / (N·min)9.（1）肌電圖：肌纖維細胞收縮時產(chǎn)生生物電位一一動作電位，肌肉收縮時產(chǎn)生的動作電位可通過電極引導出來，再放大、記錄即得到肌電圖(Electromyogram ,簡稱EMG)。（2）放電頻率和電壓幅值：放電頻率的高低主要決定于運動單位興奮活動的強

8、弱。動作電位振幅(mV)的大小反映了參加收縮的肌纖維數(shù)量的多少。因此，通過肌電圖可以測定肌肉收縮的強度。10.脈搏數(shù)的測定：脈搏積=脈搏數(shù)×（最高最低血壓差）÷10011.用人體體重計算人體體積和表面積（1）人體體積計算：V1.015W-4.937（適用于體重在50100kg男子）式中：:V人體體積，L；W人體體重，kg（2）人體表面積計算：S=0.0061H+0.0128W-0.1529 S=0.0235H0.42246W0.051456S=0.0061H+0.0124W-0.0099 式中：S人體表面積，m2；H人體身高，cm；W人體體重，kg12.人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用準

9、則：（1）最大最小準則（2）可調(diào)性準則（3）平均準則（4）使用最新人體數(shù)據(jù)準。(5)地域性準則：影響人體參數(shù)的因素有：地區(qū)、性別、年齡、民族等。(6)功能修正與最小心理空間相結(jié)合準則最小功能尺寸Smin=S+f式中:Smin產(chǎn)品的最小功能尺寸；S第百分位人體尺寸； f功能修正量。（7）標準化準則最佳功能尺寸Sopm=S+f +p式中：Sopm最佳功能尺寸；S第百分位人體尺寸； f功能修正量; p 心理修正量(實驗求得)。（8）姿勢與身材關(guān)聯(lián)準則(9)合理選擇百分位和適用度準則第三章1.知覺：人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物的整體反映。2.暗適應(yīng)和亮適應(yīng)：（1）暗適應(yīng)在黑暗中視覺感受性逐漸提高

10、的過程；（2）亮適應(yīng)人從黑暗處到光亮處，也有一個對光適應(yīng)的過程，稱為亮適應(yīng)。視覺雖然具有亮暗適應(yīng)特征，但如果亮暗的頻繁變換，需要眼睛頻繁調(diào)節(jié)，就不能很快適應(yīng)，增加眼睛的疲勞且會造成觀察和判斷失誤，從而導致事故的發(fā)生。 3.掩蔽效應(yīng)：（1）掩蔽：一個聲音被另一個聲音所掩蔽的現(xiàn)象；（2）掩蔽效應(yīng)：一個聲音的聽閾因另一個聲音的掩蔽作用而提高的效應(yīng)；（3）掩蔽殘留：由于人的聽閾的復原需要經(jīng)歷一段時間、掩蔽去掉了以后，人耳的效應(yīng)并不立即消除；（4）聽覺疲勞：掩蔽殘留的量值；掩蔽聲對人耳刺激的時間和強度直接影響人耳的疲勞持續(xù)時間和疲勞程度，刺激越長、越強，則疲勞越嚴重。4.人的反應(yīng)時間：（1）反應(yīng)時間人從

11、接收外界刺激到作出反應(yīng)的時間。減少反應(yīng)時間，提高反應(yīng)速度，可以減少或避免事故的發(fā)生。影響反應(yīng)時間的主要因素：隨感覺通道不同而不同；與運動器官有關(guān)；與刺激性質(zhì)有關(guān)；隨執(zhí)行器官不同而不同；與刺激數(shù)目的關(guān)系；與顏色的配合有關(guān)；與年齡有關(guān)；與訓練有關(guān)。5.（1）情緒與情感的比較情緒、情感是人對客觀事物的一種特殊反應(yīng)形式。 情緒、情感為三種因素所制約：環(huán)境影響、生理狀態(tài)和認識過程。其中認識過程起關(guān)鍵作用。情緒情感的區(qū)別。情緒：帶有情景性，屬于任何動物共有，沖動性。情感：情景性、穩(wěn)定性和長期性，人類特有，很少有沖動性。（2）情緒：情緒狀態(tài)可分為心境，激情，應(yīng)激。心 境：是微弱二持久的情緒狀態(tài)。強度小，時間

12、長激 情：是強烈的、暴風雨般的激動而短促的情緒狀態(tài)。強度大，時間短應(yīng) 激：是出于意料的緊迫情況所引起的激情而高度緊張的情緒狀態(tài)。意外情況（3）情感：情感是在人類社會歷史發(fā)展過程中形成的高級社會性特征，人類社會性情感可歸結(jié)為道德感、理智感和美感。道德感：是用一定的道德標準去評價自己或他人的思想和言行時產(chǎn)生的情感體驗。理智感：是指人認識事物和探求真理的需要是否滿足而產(chǎn)生的情感體驗。美感：根據(jù)個人美的需要而產(chǎn)生的對各種美的體驗。6.所謂疲勞，就是在人體發(fā)生可以概括為失去功能或打亂這樣的變化，引起生理活動的變化也就是發(fā)生機能變化、物質(zhì)變化、自覺疲勞和效率變化的現(xiàn)象。所謂疲勞就是人體內(nèi)的分解代謝和合成代

13、謝平衡不能維持，換言之，當高位與低位的代謝反應(yīng)平衡不正常時叫疲勞。7.生理性疲勞除與勞動方式、速度、強度和勞動時間、身心活動簡單的因素有關(guān)外，還與照明、氣候、溫度、濕度等工作環(huán)境因素有關(guān)，也與年齡、健康狀況有關(guān)。心理性疲勞受環(huán)境、精神面貌和工作動機等的影響。勞動內(nèi)容單調(diào)極易引起心理性疲勞。 研究發(fā)現(xiàn)：性格差異和智能水平的高低使人們在工作中產(chǎn)生厭倦和疲勞的程度是不同的。生性歡悅好動的人，在工作中易感疲勞；性格沉靜安分的人，在工作中不易感疲勞。第四章1.人機功能分配的含義：對人和機的特性進行權(quán)衡分析，將系統(tǒng)的不同功能恰當?shù)胤峙浣o人或機，稱為人機的功能分配。 2.人機功能分配的一般原則：笨重的、快速

14、的、精細的、規(guī)律性的、單調(diào)的、高階運算的、支付大功率的、操作復雜的、環(huán)境條件惡劣的作業(yè)以及需要檢測人不能識別的物理信號的作業(yè)，分配給機器承擔。指令和程序的安排，圖形的辨認或多種信息輸入時，機器系統(tǒng)的監(jiān)控、維修、設(shè)計、創(chuàng)造、故障處理及應(yīng)付突然事件等工作，由人承擔 。第五章1.人機界面：在人機系統(tǒng)中，存在著一個人與機相互作用的“面”，所有的人機信息交流都發(fā)生在這個“面”上，通常人們稱這個面為人機界面。2.音響和報警裝置的設(shè)計原則： 音響信號必須保證使位于信號接受范圍內(nèi)的人員能夠識別并按照規(guī)定的方式作出反應(yīng)。因此，音響信號的聲級必須超過聽閾，最好能在一個或多個倍頻程范圍內(nèi)超過聽閾10 dB以上。 音

15、響信號必須易于識別，特別是有噪聲干擾時，音響信號必須能夠明顯地聽到并可與其它噪聲和信號區(qū)別。因此，音響和報警裝置的頻率選擇應(yīng)在噪聲掩蔽效應(yīng)最小的范圍內(nèi)。當噪聲聲級超過110 dB時，最好不用聲信號來作報警信號。 為引起人注意，可采用時間上均勻變化的脈沖聲信號，其脈沖聲信號頻率不低于0.2Hz和不高于5 Hz，其脈沖持續(xù)時間和脈沖重復頻率不能與隨時間周期性起伏的干擾聲脈沖的持續(xù)時間和脈沖重復頻率重合。 報警裝置最好采用變頻的方式，使音調(diào)有上升和下降的變化 顯示重要信號的音響裝置和報警裝置，最好與光信號同時作用，組成“視聽”雙重報警信號，以防信號遺漏。3控制器設(shè)計的一般原則：（1）控制器設(shè)計的一般

16、要求：控制器設(shè)計要適應(yīng)人體運動的特征，考慮操作者的人體尺寸和體力?？刂破鞑倏v方向應(yīng)與預期的功能方向和機器設(shè)備的被控制方向一致?？刂破饕诒嬲J和記憶。盡量利用控制器的結(jié)構(gòu)特點進行控制（如彈簧等）或借助操作者體位的重力（如腳踏開關(guān)）進行控制。盡量設(shè)計多功能控制器，并把顯示器與之有機結(jié)合，如帶指示燈按鈕等。設(shè)計控制器時應(yīng)考慮的因素：1）控制信息的反饋：2）控制器的運動：3）控制器上手或腳的使用部位的尺寸和結(jié)構(gòu)大小編碼：以相同形狀而不同大小來區(qū)別控制器的功能和用途，這種形式的編碼應(yīng)用范圍較小，通常在同一系統(tǒng)中只能設(shè)計大、中、小三種規(guī)格。由于大小編碼的視覺和觸覺感知度小的原因，常與其他形式編碼一起使用

17、。維修性與可維修性設(shè)計：1）維修性在規(guī)定的時間、條件、程序和方法等約束下完成維修地能力稱為維修性。所謂“規(guī)定地條件”，主要是指維修地機構(gòu)和場所以及相應(yīng)地資料條件（包括維修人員、設(shè)施、設(shè)備技術(shù)資料等）。所謂“規(guī)定的程序和方法”，是指按規(guī)程規(guī)定的維修工作類型、步驟和方法等。而“維修”作為維修與檢修的統(tǒng)稱，則是為保持、恢復或改善設(shè)施或設(shè)備的規(guī)定技術(shù)狀態(tài)而進行的全部活動。2）可維修性設(shè)計可維修性設(shè)計就是在產(chǎn)品（包括系統(tǒng)、設(shè)施或設(shè)備）設(shè)計中除了滿足其他設(shè)計要求外，還要使設(shè)施或設(shè)備具有實現(xiàn)“安全、及時、快速、有效、經(jīng)濟”的維修能力。其任務(wù)是一旦設(shè)施或設(shè)備發(fā)生故障，要保證能安全地盡快修理好，甚至能在未出故障

18、前就已經(jīng)采取措施來消除故障產(chǎn)生的條件。從安全人機工程學的角度考慮維修性設(shè)計，從“便利于人維修”和“安全地維修”出發(fā)來進行設(shè)計，這就是可維修性設(shè)計的主要要求，它使維修工作系統(tǒng)中“人-機-環(huán)境系統(tǒng)”整體協(xié)調(diào)，以有利于提高人的維修工作績效、減少維修差錯、實現(xiàn)維修安全?？删S修性設(shè)計的一般指導原則1）確保維修安全2）盡可能簡化以減輕維修人員負擔3）改善維修和檢測時的可達性4）盡量采用模塊化5）盡量實行標準化和通用化6）增強易識別性和防錯容錯能力7）盡可能采用有效的綜合診斷手段安全色：紅色：禁止、停止藍色：指令，必須遵守的規(guī)定黃色：警告，注意綠色：提示安全狀態(tài)，通行噪聲的控制：1） 控制聲源 降低機械噪聲

19、 降低空氣動力性噪聲 2）控制噪聲的傳播 全面考慮工廠的總體布局 調(diào)整聲源指向 利用天然地形 采用吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu) 采用隔聲和聲屏裝置3）加強個體防護4）通過調(diào)整班次，增加休息次數(shù)，輪換作業(yè)等也是很好的防護方法。5）音樂調(diào)節(jié) 可靠性的定義：可靠性是指研究對象在規(guī)定條件下、規(guī)定時間內(nèi)、完成規(guī)定功能的能力可靠性度量指標：可靠性度量指標是指對系統(tǒng)或產(chǎn)品的可靠程度作出定量表示。常用的基本度量指標有可靠度、不可靠度（或累積故障概率）、故障率（或失效率）、平均無故障工作時間（或平均壽命）、維修度、有效度等?？煽慷瓤煽慷仁强煽啃缘牧炕笜?，即系統(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率?？煽慷仁菚r間

20、的函數(shù)，常用以R(t)表示，稱為可靠度函數(shù)。產(chǎn)品出故障的概率是通過多次試驗中該產(chǎn)品發(fā)生故障的頻率來估計的。例如，取N個產(chǎn)品進行試驗，若在規(guī)定時間t內(nèi)共有Nf(t)個產(chǎn)品出故障，則該產(chǎn)品可靠度的觀測值可用式（5-3）近似表示： R(t) N Nf (t) / N (53)當t=0，Nf（t） 0，則R（t）l。隨著t的增加，出故障的產(chǎn)品數(shù)Nf（t）也隨之增加，則可靠度 R(t)下降。當 t， Nf(t)N ，則 R(t)0?？煽慷鹊淖兓秶s為0R(t)1。安全防護裝置是指配置在機械設(shè)備上能防止危險因素引起人身傷害，保障人身和設(shè)備安全的所有裝置。安全防護裝置的作用：防止機械設(shè)備因超限運行而發(fā)生事

21、故 通過自動監(jiān)測與診斷系統(tǒng)排除故障或中斷危險 防止因人為的誤操作而引發(fā)的事故 防止操作者誤入危險區(qū)而發(fā)生的事故安全防護裝置的設(shè)計原則以保護人身安全為出發(fā)點進行設(shè)計的原則。安全防護裝置必須安全可靠的原則。安全防護裝置與機械裝備配套設(shè)計的原則。簡單、經(jīng)濟、方便的原則。機械的可靠性： 就機器設(shè)備而言，可靠性是指機器、部件、零件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。度量可靠性指標的特征量稱為可靠度?？煽慷仁窃谝?guī)定時間內(nèi)，機器設(shè)備或部件能完成規(guī)定功能的概率。若把它視為時間的函數(shù)，就稱為可靠度函數(shù)。為簡便起見，假設(shè)環(huán)境因素宜人，對機械設(shè)備不造成危害，則研究機的可靠性就轉(zhuǎn)化為主要研究機械設(shè)備的可靠性問題。一般情況，產(chǎn)品可靠性指標都與該產(chǎn)品的故障分布類型有關(guān)。若已知產(chǎn)品的故障分布函數(shù)，就可以求出其可靠度R（t）、故障率(t) 及其它可靠性指標，若不知道具體的故障分布函數(shù)，但知道故障分布類型，也可以通過參數(shù)估計的方法求得某些可靠性指標的估計值。故障分布類型有三種類型：指數(shù)分布 正態(tài)分布 威布爾分布 提高人機系統(tǒng)安全可靠性的途徑:合理進行人機功能分配，建立高效可靠的人機系統(tǒng)對于部件等系統(tǒng)宜選用并聯(lián)組裝。形成冗余的人機系統(tǒng)：系統(tǒng)運行中應(yīng)讓其有充足的多余時間，不能使系統(tǒng)無暇顧及運行中的錯誤情形，杜絕其失誤運行。系統(tǒng)運行時其運行頻率應(yīng)適度。系統(tǒng)運行時應(yīng)設(shè)置糾錯裝置，當操作