安全人機工程課程設計

1、安全人機工程學課程設計班 級 安全1007 姓 名 劉洋 專 業(yè) 安 全 工 程 學 號 311001010514 課程名稱 安全人機工程 指導教師 張坤 設計時間 2013.6.24-2013.6.29 學生宿舍安全人機工程設計 以河南理工六人間學生宿舍為例目錄1、 前言2、 六人間公寓學生用床及相關設施的人機關系3、 人體相關尺寸收集4、 對宿舍中凳子進行安全人機工程分析5、 對宿舍中床鋪的安全人機工程分析6、 設計總結7、參考文獻 摘要針對學生宿舍各種與人不便的設施及某些弊端，應用安全人機工程學理論，引入人性化設計理念，優(yōu)化學生宿舍環(huán)境，改進宿舍各種設施，進行優(yōu)化設計。本文詳細介紹了學生

2、宿舍中人-機-環(huán)境工程學的問題與改進設計人性化設計的創(chuàng)新和人的因素的含量及其主要功能。關鍵詞安全人機工程學；人性化設計；學生宿舍。1、前言安全人機工程學（Safety Ergonomics）是研究人機環(huán)境三者之間相互關系的學科，是近幾十年發(fā)展起來的一門邊緣性應用學科。該學科在發(fā)展過程中有機地融合了生理學、心理學、醫(yī)學、衛(wèi)生學、人體測量學、勞動科學、系統(tǒng)工程學、社會學和管理學等學科的知識和成果，形成自身的理論體系、研究方法、標準和規(guī)范，研究和應用范圍廣泛并具有綜合性。該學科與人體科學、工程科學和環(huán)境科學密切聯(lián)系，相互滲透、交叉。其研究目的在于設計和改進人機環(huán)境系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較高的效率和效益，同

3、時保證人的安全、健康和舒適。安全人機工程學的研究涉及到人類工作、生活和休息的各個領域。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，科技和人的因素的含量在工作環(huán)境中日益增多，安全人機工程學理論在我國的應用也逐漸受到重視。研究歷史隨著經濟的發(fā)展，科技的進步，尤其是在21世紀的今天，幾乎所有的大中專院校都實現(xiàn)了現(xiàn)代化的學生公寓，給學生創(chuàng)造了優(yōu)越的學習生活條件，這無疑就是經濟發(fā)展、科技進步的表現(xiàn)，并令人敢?guī)牢?。但在另一方面，由于設計尺寸不合理、人機不協(xié)調、人機系統(tǒng)中顏色不調配等原因給學生帶來的負面影響，在生理上或心理上產生了一定影響。駝背、近視、壓力加大、心煩意亂等現(xiàn)象在學生身上屢見不鮮。雖然在時間階段上來說，這不是在大學

4、期間完全造成的，但也不可忽略在大學期間由于學習、生活環(huán)境不適而產生的負面影響。任何一個人機系統(tǒng)都不是完美的。在學生用組合柜及相關器物的設計、使用過程中，由于一些客觀原因的影響，許多問題在設計過程中就被忽略，或者設計不合理，在投入使用后，就相應地出現(xiàn)了一些問題，比如學生在無意中碰撞、容易產生疲勞等，發(fā)生意外傷害，降低學習效率。針對上述存在的一些問題，本次安全人機課程設計將在參閱有關資料、進行實地測量的基礎上，分析與評價學生與組合柜及周圍環(huán)境這一系統(tǒng)中的安全人機界面的協(xié)調關系，并以安全、健康、協(xié)調舒適為目標，針對有關問題，提出建議和相關改進設計措施。2、六人間公寓學生用床及相關器物的人機關系 安全

5、人機工程學是從安全的角度看問題，研究人機關系。其中人際關系有人機信息交互關系、人機相互匹配關系和人機相互作用關系。不同的人機系統(tǒng)有不同的屬性，也隨著周圍環(huán)境的改變而發(fā)生變化。學生與組合柜及周圍環(huán)境這一人機系統(tǒng)也有其別與其他人機系統(tǒng)的特點，比如在這個系統(tǒng)里的機（即儲物柜） 并不像其他的機器，環(huán)境也不像一般的生產環(huán)境。鑒于學生與儲物柜及環(huán)境這一系統(tǒng)的特點，這一個系統(tǒng)中存在的人機關系有： （1）人機合理匹配關系。包括人與組合柜之間的尺寸匹配關系、人與組合柜之間功能匹配關系和人、機與周圍環(huán)境之間的匹配關系。 （2）人機相互作用關系。包括人與組合柜之間的相互適宜關系和人 、機與周圍環(huán)境這一系統(tǒng)的采光、照

6、明、顏色調配等關系。3、 人體相關尺寸收集 為了使各種與人有關的機械、設備、產品等能夠在安全的前提下高效能的工作，實現(xiàn)人-機優(yōu)勢的最優(yōu)結合，并使人在使用時處于安全、舒適的狀態(tài)和無害、宜人的環(huán)境之中?，F(xiàn)在各種機械、設備、產品的設計必須充分考慮人體的各種人機學參數(shù)。因此，在產品的設計制造過程中了解、熟悉、掌握有關設計所需的人機學參數(shù)的性質和使用條件是十分必要的。在“學生用床及相關器物”這一人機系統(tǒng)的設計及使用過程中應考慮一下一些人體人機學參數(shù)：（1） 坐姿人體尺寸（見圖1、圖2和表1、表2）圖 1 坐姿人體尺寸 圖2：坐姿人體尺寸 表1 人體相關尺寸 單位：mm年齡分組男(18-60歲)女(18-

7、55歲)百分位數(shù)1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99身高1542 1582 1604 1678 1754 1775 1814 1449 1484 1502 1570 1640 1659 1697眼 高1426 1474 1495 1568 1642 1664 17051227 1271 1288 1454 1522 1541 1579手功能高656 680 692 741 787 801 828620 650 662 704 746 757 778坐 高826 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 92

8、0坐姿頸椎點高599 615 624 657 691 701 719562 579 587 617 648 657 675坐姿眼高729 749 751 798 826 847 867678 659 704 729 772 782 802坐姿肘高214 228 218 216 291 298 212201 215 222 251 277 284 299坐姿大腿厚102 112 116 120 146 151 160107 112 117 120 146 151 160小腿加足高272 282 289 412 429 448 462221 241 250 282 299 405 417臂膝距49

9、9 515 524 554 585 595 612481 495 502 521 561 570 587坐姿下肢長892 921 927 992 1046 1062 1092826 851 861 921 960 975 1005坐姿中指指尖點上舉高1202 1228 1299 1227 1292 1412 14481152 1179 1196 1299 1216 1222 1264 表2人體相關水平尺寸 單位：mm年齡分組男(18-60歲)女(18-55歲)百分位數(shù)1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99臀 寬272 282 288 206 227 224 2

10、46275 290 296 217 240 246 260坐姿臀寬284 296 200 221 247 255 269295 210 218 244 274 282 400（2） 跪姿、俯臥姿、爬姿人體尺寸（見圖2，表2，）圖2跪姿、俯臥姿、爬姿人體尺寸圖表2 跪姿、俯臥姿、爬姿人體尺寸百分位數(shù) mm年齡分組男(18-60歲)女(18-55歲)百分位數(shù)1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 994.2.1跪姿體長577 592 599 626 654 661 675544 557 564 589 615 622 6264.2.2跪姿體高1161 1190 1206

11、 1260 1215 1220 12591112 1127 1150 1196 1244 1258 12844.2.2俯臥姿體長1946 2000 2028 2127 2229 2257 22101820 1867 1892 1982 2076 2102 21524.2.4俯臥姿體高261 264 266 272 280 282 289255 259 261 269 281 284 2924.2.5爬姿體長1218 1247 1262 1215 1269 1284 14121161 1182 1195 1229 1284 1296 12214.2.6爬姿體高745 761 769 798 82

12、8 826 851677 694 704 728 772 782 802（2）人體活動空間相關尺寸（見圖4，表4）圖4 坐姿活動空間表4人體活動空間相關尺寸百分位數(shù) mm年齡分組男(18-25歲)女(18-25歲)百分位數(shù)1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 994.2.1前臂加手前伸長401 416 422 448 472 480 491268 282 289 411 424 441 454 4.2.2前臂加手功能 前伸長295 211 219 244 269 278 292262 267 282 205 226 222 2454.2.2上肢前伸長748 772

13、 784 829 875 889 915289 710 722 762 802 812 8414.2.4上肢功能前伸長648 669 682 725 772 785 810581 607 617 655 692 704 7204.2.5坐姿中指 指尖點上舉高1218 1264 1281 1248 1416 1425 14811152 1179 1196 1299 1216 1222 12644、對宿舍中凳子進行安全人機工程分析(1)座椅高度為380540mm能使軀體上部感覺舒服;(2)造成大腿疼痛的原因主要是使用時, 體重正在大腿上，其次才是座椅的高度; (3)如果座椅可調并備有腳墊臺,桌子高

14、度應為40780mm,以提供最大的調節(jié)范圍;(4) 57%的坐姿使用人員有腰痛癥狀;(5)肩痛和頸痛的占24%，手和手臂痛的占15%,大多數(shù)打字員抱怨桌子太高;(6)在坐著使用人員中:有29%的人有膝痛和腳痛的癥狀，其中大多數(shù)是身材不高的人，這是因為沒有墊腳臺。人只好坐在椅子前緣;(7) 無論身材大小，絕大多數(shù)大都希望坐面要低于桌面270300mm，人傾向于優(yōu)先保證軀體部分的自然姿勢; (8)坐姿人員中腰痛的占57%。圖5 河南理工大學宿舍中的椅子4.1對凳子的合理性改良和設計4.1.1設計學生椅思路: 學生常用姿勢為前傾讀、寫和后仰看、聽。根據(jù)所學人機工程學知識及學校課桌椅功能尺寸國家標準G

15、B3976-2002，座椅設計中座椅主要參數(shù)分析如下： 1、腰靠傾角95且無一定的彈性。推薦腰靠傾角110，并使用有一定彈性的材料。 2、靠背距座面高高度247mm473mm，大于國家標準靠背下緣距座面高170mm，且靠背無弧度，推薦圓弧半徑550mm。 3、座面傾角為0，不適合前傾讀寫。推薦前傾角度35。 4、座面高428mm大于國家標準41010mm 5、座面水平，壓力分布不符合坐墊設計中的壓力分布不均勻原則。4.1.2 改良設計后的效果圖5、對宿舍中床鋪的安全人機工程分析（1） 上下鋪中的梯子應有傾斜角度，這樣便于攀爬。（2） 上鋪距離地面高度過高，存在一定風險。（3） 上鋪床位距離天花

16、板較近，當人坐在床上時很容易碰頭，應預留出一定空 間。（4） 床鋪寬度較窄，休息時翻身不方便，有掉下去的危險。圖6 宿舍上下鋪樣圖5.1對宿舍上下鋪合理性改良和設計5.1.1設計思路 首先，降低上鋪到地面的高度，這樣也能增加上鋪到天花板的距離，避免發(fā)生磕碰，然后設計出一個滑塊連桿機構的梯子，使梯子實現(xiàn)可傾斜一定角度，而在閑置的時候，可以閉合到90度角，節(jié)約空間，其原理圖如下：5.1.2最終效果圖6、設計總結首先這次設計讓我感受到學來的知識不只是用來完成試卷的，而要想真正運用好所學的知識，就要和生活實踐相結合，正所謂“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行” 。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。通過安全人機工程的課程設計，讓我對產品的設計流程認識更加深刻，使我深深體會到，安全和人們生活息息相關，安全也不僅僅停留在往日那些安全生產枯燥概念，安全的設計可以深入到我們日常生活各種物品，平常你不注意的小細節(jié)，可能就是一個安全方面的貼心設計。課程設計過程中，遇到不少困難，例如在資料收集和整理過程中，遺漏了不少重要資料，自己也不能很好