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文檔簡介

1、人機(jī)工程學(xué)第八講工作臺椅與工具設(shè)計8.1作業(yè)崗位的選擇作業(yè)崗位按人作業(yè)時的姿勢分為坐姿崗位、立姿崗位和坐、立姿交替崗位三類。在人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計時選擇哪一類作業(yè)崗位,必須依據(jù)工作任務(wù)的性質(zhì)來選擇。圖8-1推薦的作業(yè)崗位選擇依據(jù)S=坐姿;ST=立姿;S/ST=坐或立姿;ST/C=立姿,備有座椅8.1.1三種作業(yè)崗位的特征1. 坐姿作業(yè)崗位:適于從事輕、中作業(yè)且不要求作業(yè)者在作業(yè)過程中走動的工作。當(dāng)具有以下基本特征時,宜選用坐姿崗位。在坐姿操作范圍內(nèi),短時作業(yè)周期需要的工具、材料、配件等都易于拿取或移動。不需用手搬移物品的平均高度超過工作面以上15cm的作業(yè)。不需作業(yè)者施用較大力量,如搬動重物不得超過4

2、.5kg,否則,應(yīng)采用機(jī)械助力裝置。在上班的絕大多數(shù)時間內(nèi)從事精密裝配或書寫等作業(yè)。8.1.1三種作業(yè)崗位的特征2. 立姿作業(yè)崗位:適于從事中、重作業(yè)以及坐姿作業(yè)崗位的設(shè)計參數(shù)和工作區(qū)域受到限制的工作。當(dāng)具有以下基本特征時,宜選用立姿崗位。當(dāng)其作業(yè)空間不具備坐姿崗位操作所需的容膝空間時。在作業(yè)過程中,常需搬移重量超過4.5kg物料時。作業(yè)者經(jīng)常需要在其前方的高、低或延伸的可及范圍內(nèi)進(jìn)行操作。要求操作位置是分開的,并需要作業(yè)者在不同的位置崗之間經(jīng)常走動。需作業(yè)者完成向下方施力的作業(yè),如包裝或裝箱作業(yè)等。8.1.1三種作業(yè)崗位的特征3. 坐、立姿交替崗位:適于操作者在作業(yè)的過程中不得不采用不同的作

3、業(yè)姿勢來完成的工作。當(dāng)具有以下基本特征時,宜選用坐、立姿交替崗位。經(jīng)常需要完成前伸超過41cm或高于工作面15cm的 重復(fù)操作。如果不考慮人體可及范圍和靜負(fù)荷疲勞的特點,可取坐姿作業(yè)崗位;但考慮人的特點,應(yīng)選擇坐、立姿交替崗位。對于復(fù)合作業(yè),有的最好取坐姿操作,有的則適宜立姿操作,從優(yōu)化人機(jī)系統(tǒng)來考慮,應(yīng)取坐、立姿交替崗位。8.1.2作業(yè)崗位設(shè)計要求和原則1. 設(shè)計要求 1)作業(yè)崗位的布局應(yīng)保證工作能在上肢所能達(dá)到的范圍內(nèi)完成,且考慮下肢的舒適性。 2)考慮操作動作的頻繁程度。 3)考慮作業(yè)者的群體。2. 設(shè)計原則 1)作業(yè)崗位應(yīng)考慮作業(yè)者的生理特點和動作的經(jīng)濟(jì)性原則。 2)作業(yè)崗位的各組成部

4、分應(yīng)符合工作特點和人機(jī)工程學(xué)要求。 3)作業(yè)崗位不允許無關(guān)物體存在。 4)作業(yè)崗位設(shè)計應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的要求。8.2手工作業(yè)崗位設(shè)計8.2.1手作業(yè)崗位類型在工業(yè)生產(chǎn)中,以手工操作為主的生產(chǎn)崗位稱為手工作業(yè)崗位,國標(biāo)GB14776-93為崗位設(shè)計提供了基本原則和確定尺寸的基本方法。1. 坐姿手工作業(yè)崗位,見圖8-22. 立姿手工作業(yè)崗位,見圖8-33. 坐、立姿交替作業(yè)崗位,見圖8-48.2.2手作業(yè)崗位尺寸設(shè)計1.與人體有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸由國家標(biāo)準(zhǔn)中與作業(yè)者人體有關(guān)部位第5或第95百分位數(shù)值推導(dǎo)出與人體有關(guān)的崗位尺寸,見表8-1尺寸符號坐姿工作崗位立姿工作崗位坐立姿工作崗位橫向活動間

5、距 D1000向后活動間距 W1000腿部空間進(jìn)深 T133080330腳空間進(jìn)深 T2530150530坐姿腿空間高度 G340340坐姿腳空間高度 I120腿部空間寬度 B480480B800700B800表8-1 與人體有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸,單位mm2. 與作業(yè)有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸(1)作業(yè)面高度C,通常依據(jù)作業(yè)對象、工作面上相關(guān)配置尺寸確定;對較大的或形狀復(fù)雜的加工對象,則以加工對象方位處于滿足最佳加工條件狀態(tài)下確定。(2)作業(yè)臺面厚度K,在設(shè)計時應(yīng)滿足以下關(guān)系:K=A-S5%-Z5% K=A-S95%-Z95% 式中,S5%、S95%為第5和第95百分位數(shù)人體座位面高度;Z5%、Z95%

6、為第5和第95百分位數(shù)人體大腿空間高度。類別舉例坐姿崗位相對高度H1立姿崗位相對高度H2P5P95P5P95女男女男女男女男調(diào)整作業(yè)檢驗工作精密元件裝配4004505005501050115012001300分檢工作包裝作業(yè)體力消耗大的重大工件組裝25035085095010001050布線作業(yè)體力消耗小的小零件組裝300350400450950105011001200表8-2 作業(yè)崗位相對高度和工作高度,單位mm(3)坐姿崗位相對高度H1和立姿崗位工作高度H2,可根據(jù)作業(yè)中使用視力和臂力情況,分三類來確定。(4)作業(yè)平面高度A的最小限值,對圖8-2所示的坐姿作業(yè)崗位,可用下式確定:AH1+S

7、-C 或 AH1+U+F-C對圖8-3所示的立姿作業(yè)崗位,可用下式確定:AH2-C(5)座位面高度S的調(diào)整范圍計算式如下:S95%-S5%=H1(5%)-H1(95%)(6)腳支撐高度F的調(diào)整范圍計算式如下:F5%-F95%=S5%-S95%+U95%-U5%(7)大腿空間高度Z和小腿空間高度U的最小值見表8-3表8-3 大腿和小腿空間高度最小限值,單位mm尺寸符號P5P95女性男性女性男性Z135135175175U3754154354803. 與性別有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸(1)當(dāng)作業(yè)人員性別一致時,即全部為男性或全部為女性時,此情況下工作崗位高度H2計算式為:H2=【H2(5%)+H2(95%

8、)】/2式中,H2(5%)、H2(95%)為某類別作業(yè)的男性或女性第5和第95百分位數(shù)立姿崗位高度。(2)當(dāng)作業(yè)人員性別不一致時,工作崗位高度H2計算式為:H2=【H2(W,95%)+H2(M,5%)】/2式中,H2(W,95%)為某類別作業(yè)的女性作業(yè)者第95百分位數(shù)立姿崗位高度;H2(M,5%)為某類別作業(yè)的男性作業(yè)者第5百分位數(shù)立姿崗位高度。以上兩式中有關(guān)數(shù)據(jù)的選擇見表8-2。8.3視覺信息作業(yè)崗位設(shè)計8.3.1視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機(jī)界面圖8-5視覺顯示終端崗位的人機(jī)界面1. 人椅界面 在人椅界面上,首先要求作業(yè)者保持正確坐姿:頭部不過分彎曲,頸部向內(nèi)彎曲;胸部的脊柱向外彎曲;上臂和下

9、臂之間約成90,而上臂近乎垂直;腰部的脊柱向內(nèi)彎曲;大腿下側(cè)不受壓迫;腳平放在地板或腳踏板上。 組成良好人椅界面的另一要求是,采用適當(dāng)尺寸、結(jié)構(gòu)和可以調(diào)節(jié)的座椅,當(dāng)調(diào)節(jié)座椅高度時,作業(yè)者坐下后,使腳能平放在地板或腳踏板上;調(diào)節(jié)座椅靠背,使其正好處于腰部的凹處,如此由座椅提供的符合人體解剖學(xué)的支撐作用,而使作業(yè)者保持正確坐姿。2. 眼視屏界面 在眼視屏界面上,首先要求滿足人的視覺特點:從人體軸線至視屏中心的最大閱讀距離為710760mm,以保護(hù)人眼不受電子射線傷害;俯首最大角度不超過15,以防止疲勞;視屏的最大視角為40,以保持一般不轉(zhuǎn)動頭部。 眼視屏界面的另一要求是,選用可旋轉(zhuǎn)和可移動的顯示屏

10、,建議顯示器可調(diào)高度約為180mm,顯示器可調(diào)角度為-5+15,以減少反光作用;如設(shè)置固定顯示器,其上限高度與水平視線平齊,以避免頭部上轉(zhuǎn)。3. 手鍵盤界面 在手鍵盤界面上,要求上臂從肩關(guān)節(jié)自然下垂,上臂與前臂的最適宜的角度為7090,以保證肘關(guān)節(jié)受力而不是上臂肌肉受力;還應(yīng)保持手和前臂呈一直線,腕部向上不得超過20。 在手鍵盤界面設(shè)計時,為適應(yīng)所有成年人的使用,可選擇高度固定的工作臺,但應(yīng)選擇高度可調(diào)的平板以放置鍵盤。鍵盤在平板上可前后移動,其傾斜度在515范圍內(nèi)可調(diào)。在腕關(guān)節(jié)和鍵盤間應(yīng)留有100mm左右的手腕休息區(qū);對連續(xù)作業(yè)時間較長的文字、數(shù)據(jù)輸入作業(yè),手基本不離鍵盤,可設(shè)置一舒適的腕墊

11、,以避免作業(yè)者引起手腕疲勞綜合癥。4. 腳地板界面 如果臺、椅、地三者之間高度不合適,則有可能形成作業(yè)者腳不著地,從而引起下肢靜態(tài)負(fù)荷;也有可能形成大腿上抬,而引起大腿受到工作臺面下部的壓迫。這兩種由不良設(shè)計引起的后果,都將影響作業(yè)人員的舒適性和安全性。8.3.2視覺信息作業(yè)崗位的人體尺寸視覺顯示終端作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-6該圖是通過前述的人機(jī)界面關(guān)系分析后,將各關(guān)鍵尺寸具體化的結(jié)構(gòu)。儀表控制作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-7該圖中(a)、(b)、(c)分別表示因控制臺結(jié)構(gòu)形式不同,相應(yīng)的作業(yè)崗位尺寸也有一定的差異。熒光屏觀察作業(yè)崗位的人體尺度見圖8-8該圖表示采用坐姿和立姿不同作業(yè)姿勢時,作業(yè)

12、崗位中的人機(jī)界面關(guān)系和作業(yè)崗位尺寸的變化。8.4作業(yè)空間的人體尺度8.4.1有關(guān)概念作業(yè)空間設(shè)計應(yīng)以“人”為中心,以人體尺度為重要設(shè)計基準(zhǔn)。1.近身作業(yè)空間 指作業(yè)者在某一位置時,考慮身體的靜態(tài)和動態(tài)尺寸,在坐姿或站姿狀態(tài)下所能完成作業(yè)的空間范圍。2.個體作業(yè)場所 指操作者周圍與作業(yè)有關(guān)的、包含設(shè)備因素在內(nèi)的作業(yè)區(qū)域,如:汽車駕駛室,計算機(jī)操作臺(包括計算機(jī)、工作臺與座椅等)。3.總體作業(yè)空間 不同個體作業(yè)場所的布置構(gòu)成總體作業(yè)空間。總體作業(yè)空間不是直接的作業(yè)場所,它反映的是多個作業(yè)者或使用者之間作業(yè)的相互關(guān)系,如計算機(jī)房或辦公室。8.4.2近身作業(yè)空間1.坐姿近身作業(yè)空間圖8-9坐姿近身作業(yè)

13、空間圖8-10坐姿抓握尺度范圍/cm2.站姿近身作業(yè)空間圖8-11站姿單臂作業(yè)近身空間圖8-12站姿雙臂作業(yè)近身空間圖8-13腳作業(yè)區(qū)域3.腳作業(yè)空間圖8-14水平作業(yè)面的正常尺寸和最大尺寸(cm)4.水平作業(yè)面5.作業(yè)面高度表8-4 坐姿作業(yè)面高度,單位cm作業(yè)類型男性女性精細(xì)作業(yè)(如鐘表裝配)991058995較精密作業(yè)(如機(jī)械裝配)89948287寫字或輕型裝配74787075重荷作業(yè)69726670圖8-15站姿作業(yè)面高度與作業(yè)性質(zhì)的關(guān)系(a)精密作業(yè) (b)一般作業(yè) (c)負(fù)荷作業(yè)圖8-16站姿一般作業(yè)面高度與身高的關(guān)系8.4.3受限作業(yè)空間應(yīng)根據(jù)作業(yè)特點和人體尺寸確定受限作業(yè)空間的

14、最低尺寸要求。如圖8-17為幾種受限作業(yè)空間尺度,圖8-18為幾種常見通道的空間尺度。許多維修空間都是受限作業(yè)空間,表8-7是由上肢和零件尺寸限定的維修空間,表8-8是由標(biāo)準(zhǔn)工具尺寸和使用方法限定的維修空間。8.5作業(yè)空間的布置作業(yè)空間的布置:在限定的作業(yè)空間內(nèi),設(shè)定合適的作業(yè)面后,顯示器和控制器(或其它作業(yè)設(shè)備、元件)的定位與安排。8.5.1作業(yè)場所的布置總則1.重要性原則:優(yōu)先考慮實現(xiàn)系統(tǒng)作業(yè)的目標(biāo)或達(dá)到其它性能最為重要的元件2.使用頻率原則:經(jīng)常使用的元件應(yīng)布置于作業(yè)者易見易及的地方。3.功能原則:把具有相關(guān)功能的元件編組排列。4.使用順序原則:按使用順序排列布置各元件,見圖8-19。8

15、.5.2作業(yè)空間布置考慮順序第一位:主顯示器第一位:與主顯示器相關(guān)的主顯示器第一位:控制與顯示的關(guān)聯(lián)(相合性)第一位:按順序使用的元件第一位:使用頻繁的元件應(yīng)處于觀察、操作方便的位置第一位:與本系統(tǒng)或其他相關(guān)系統(tǒng)的布局一致。返回圖8-2坐姿手工作業(yè)崗位圖8-3立姿手工作業(yè)崗位返回圖8-4坐、立姿交替手工作業(yè)崗位返回圖8-6視覺顯示終端作業(yè)崗位尺寸返回圖8-7儀表控制作業(yè)崗位尺寸返回圖8-8熒光屏作業(yè)崗位的人體尺寸返回圖8-17幾種受限作業(yè)空間尺度,單位mm代號ABCDEFGHIJKLMNOPQ高身材男性6404301980 198069051024407401520 10006901450 1020 12207901450 1220中身材男性及高身材女性6404201830 183069045022907101420980690135091011707901350 1120返回返回圖8-18幾種通道空間尺度,單位mm代號ABCDEFGHIJ靜態(tài)尺寸3009005307109109101120760單向760610動態(tài)尺寸5101190660810102010201220910雙向12201020開口部尺寸尺寸/mm開口部尺寸尺寸/mmABAB650630120130200W+4513012590W+751

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