第2章_人體基本特征

1、課件制作：陳子龍2015年3月第二章 人體基本特性目錄2.1 人體尺寸2.2 人體生物力學(xué)特點(diǎn)2.3 人體作業(yè)特點(diǎn)2.4 人的感知特性2.5 人的功能和心理特性2.1 人體尺寸人體尺寸2.1.1人體靜態(tài)尺寸及其測(cè)量人體靜態(tài)尺寸及其測(cè)量 人體尺寸決定了人體占據(jù)的幾何空間和活動(dòng)范圍，是人機(jī)系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本資料 人體尺寸主要包括人體靜態(tài)尺寸和人體動(dòng)態(tài)尺寸，它們均通過(guò)人體測(cè)量來(lái)獲取數(shù)據(jù) 人體的靜態(tài)尺寸是結(jié)構(gòu)尺寸 人體的動(dòng)態(tài)尺寸是功能尺寸，包括操作者在工作姿勢(shì)或某種操作活動(dòng)狀態(tài)下測(cè)量的尺寸2.1.1人體靜態(tài)尺寸及其測(cè)量人體靜態(tài)尺寸及其測(cè)量 許多國(guó)家都建立了適合不同要求的人體靜態(tài)尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)，GB100

2、00-1988定義了我國(guó)成年人體尺寸數(shù)據(jù) 為保證產(chǎn)品適合使用者要求，必須以群體人體尺寸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù) 群體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征包括：均值、標(biāo)準(zhǔn)差、百分位數(shù)等，通過(guò)從群體中抽取一定數(shù)量的個(gè)體作樣本進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析獲得2.1.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性1. 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn) 對(duì)于單一性別群體，大多數(shù)人體一維的測(cè)量數(shù)據(jù)近似符合正態(tài)分布2.1.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性1. 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn) 有時(shí)需要研究多于一個(gè)變量時(shí)它們的聯(lián)合分布特點(diǎn)。如果這些指標(biāo)各自服從正態(tài)分布，則其聯(lián)合分布符合多維正態(tài)分布2.1.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性3

3、. 百分位 百分位是人體測(cè)量學(xué)中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用以表示人體某項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)的等級(jí) 以第P百分位人體尺寸為例，表示人群中有P%的個(gè)體該尺寸小于此值，有（1-P）%的個(gè)體該尺寸大于此值2.1.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性3. 百分位 對(duì)于單一性別群體，大多數(shù)人體一維尺寸近似符合正態(tài)分布，若已知尺寸x的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，則該尺寸p百分位的值可根據(jù)下式計(jì)算：式中， K需要查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表得到pxK百分位510509095K-1.645-1.28201.2821.645K測(cè)量基準(zhǔn)軸： 1. 1. 鉛垂軸鉛垂軸 2. 2. 矢狀軸矢狀軸 3. 3. 冠狀軸冠狀軸 測(cè)量基準(zhǔn)面： 1. 1. 矢狀面矢

4、狀面 2. 2. 冠狀面冠狀面 3. 3. 水平面水平面 回到本節(jié)目錄2.1.3 人體測(cè)量的參照系 測(cè)量姿勢(shì)1.1.立姿立姿 被測(cè)者挺胸直立被測(cè)者挺胸直立, ,頭部以眼耳平面定位頭部以眼耳平面定位, ,眼睛眼睛平視前方平視前方, ,肩部放松肩部放松, ,上肢自然下垂上肢自然下垂, ,手伸直手伸直, ,手掌手掌朝向體側(cè)朝向體側(cè), ,手指輕貼大腿側(cè)面手指輕貼大腿側(cè)面, ,膝部自然伸直膝部自然伸直, ,左、左、右足后跟并攏右足后跟并攏, ,前端分開(kāi)前端分開(kāi), ,使兩足大致呈使兩足大致呈4545夾角夾角, ,體重均勻分布于兩足。體重均勻分布于兩足。2.2.坐姿坐姿 被測(cè)者挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平

5、面被測(cè)者挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上上, ,頭部以眼耳平面定位頭部以眼耳平面定位, ,眼睛平視前方眼睛平視前方, ,左、右大左、右大腿大致平行腿大致平行, ,膝彎屈大致成直角膝彎屈大致成直角, ,足平放在地面上足平放在地面上, ,手輕放在大腿上。手輕放在大腿上。測(cè)量方向1.1.人體上下方向人體上下方向 上方稱為頭側(cè)端上方稱為頭側(cè)端, ,下方稱為下方稱為足側(cè)端。足側(cè)端。2.2.人體左右方向人體左右方向 靠近正中矢狀面的方向稱為靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè), ,遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。3.3.四肢方向四肢方向 靠近四肢附著部位的方向稱為近靠近四肢附著部

6、位的方向稱為近位位, ,遠(yuǎn)離四肢附著部位的方向稱為遠(yuǎn)位。遠(yuǎn)離四肢附著部位的方向稱為遠(yuǎn)位。4.4.上肢方向上肢方向 指向橈骨側(cè)的方向稱為橈側(cè)指向橈骨側(cè)的方向稱為橈側(cè), ,指指向尺骨側(cè)的方向稱為尺側(cè)。向尺骨側(cè)的方向稱為尺側(cè)。5.5.下肢方向下肢方向 指向脛骨側(cè)的方向稱為脛側(cè)指向脛骨側(cè)的方向稱為脛側(cè), ,指指向腓骨側(cè)的方向稱為腓側(cè)。向腓骨側(cè)的方向稱為腓側(cè)。2.1.3 2.1.3 人體測(cè)量的項(xiàng)目和測(cè)量方法人體測(cè)量的項(xiàng)目和測(cè)量方法回到本節(jié)目錄2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸1. 人體主要尺寸包括身高、上臂長(zhǎng)、前臂長(zhǎng)、大腿長(zhǎng)、小腿長(zhǎng)2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺

7、寸2. 立姿人體尺寸包括眼高、肩高、手功能高、會(huì)陰高、脛骨點(diǎn)高2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸3. 坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿頸椎點(diǎn)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(zhǎng)2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸4. 人體水平尺寸包括胸寬、胸厚、肩寬、最大肩寬、臀寬、坐姿臀寬、坐姿兩肘間寬、胸圍、腰圍、臀圍2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸5. 人體頭部尺寸包括頭全高、頭矢狀弧、頭冠狀弧、頭最大寬、頭最大長(zhǎng)、頭圍、形態(tài)面長(zhǎng)2.1.3我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸我國(guó)成年人人體靜態(tài)尺寸6. 人體手

8、部、足部尺寸包括手長(zhǎng)、手寬、食指長(zhǎng)、食指近位指關(guān)節(jié)寬、食指遠(yuǎn)位指關(guān)節(jié)寬。人體足部尺寸包括足長(zhǎng)和足寬2.1.5人體靜態(tài)尺寸的差異人體靜態(tài)尺寸的差異1. 地區(qū)和民族性差異 不同國(guó)家和地區(qū)，不同的民族，由于發(fā)展歷史、地理環(huán)境、氣候條件、社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)狀況等因素的不同，人體尺寸、體型、各部分肢體尺寸的比例等存在差異美國(guó)日本法國(guó)意大利非洲男子女子男子女子男子女子男子女子男子女子身高均值1755161816511544169015901680156016801570身高標(biāo)準(zhǔn)差726252506145667177452.1.6人體靜態(tài)尺寸的相關(guān)性人體靜態(tài)尺寸的相關(guān)性 成年人人體各部分靜態(tài)尺寸之間關(guān)系2.1.

9、7人體動(dòng)態(tài)尺寸人體動(dòng)態(tài)尺寸1. 人體肢體活動(dòng)范圍2.1.7人體動(dòng)態(tài)尺寸人體動(dòng)態(tài)尺寸1.人體肢體活動(dòng)范圍2.1.7人體動(dòng)態(tài)尺寸人體動(dòng)態(tài)尺寸2. 肢體伸及能力肢體伸及能力通常用伸及界面描述，它指的是人體乘坐或站立狀態(tài)，由于要執(zhí)行某些操作或出于安全等原因身體某些部位被約束住，此時(shí)人的末端肢體活動(dòng)的最大限度儀器設(shè)備、控制件應(yīng)處于操作人員的伸及界面內(nèi)由于伸及能力還受到人體疲勞狀態(tài)和所需操作力的影響，需要一定操作力和靈活性的操作要處于伸及界面內(nèi)，尤其是需要反復(fù)操作的勞動(dòng)2.1.7人體動(dòng)態(tài)尺寸人體動(dòng)態(tài)尺寸2. 肢體伸及能力肢體伸及界面立姿活動(dòng)空間坐姿活動(dòng)空間單腿跪姿活動(dòng)空間 仰臥姿活動(dòng)空間 由體重、身高計(jì)算

10、人體體積和表面積 由身高、體重、體積計(jì)算人體生物力學(xué)參數(shù) 由身高、體重、體積計(jì)算人體生物力學(xué)參數(shù) 由人的年齡計(jì)算人體生理學(xué)參數(shù) 回到本節(jié)目錄產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的分類 按照所使用的人體尺寸的設(shè)計(jì)界限值的按照所使用的人體尺寸的設(shè)計(jì)界限值的不同情況不同情況, ,可將產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)分為三種可將產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)分為三種基本類型基本類型: :型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù),又分為兩類:A 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)、B 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)) 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 回到本節(jié)目錄型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 需要同時(shí)利用兩個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作需要同時(shí)利用兩個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作

11、為尺寸上限值和下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)為尺寸上限值和下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù), ,稱為稱為型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì), ,又稱又稱雙限值設(shè)計(jì)。雙限值設(shè)計(jì)。 例如例如, ,汽車駕駛座椅設(shè)計(jì)。汽車駕駛座椅設(shè)計(jì)。型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)尺寸上限值或下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù), ,稱稱為為型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì), ,又稱又稱單限值設(shè)計(jì)。單限值設(shè)計(jì)。AA 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 只需要利用一個(gè)人體只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任

12、務(wù)任務(wù), ,稱為稱為 AA 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì), ,也也稱大尺寸稱大尺寸設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 例如例如, ,設(shè)計(jì)公共汽車的車廂高度。設(shè)計(jì)公共汽車的車廂高度。BB 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 只需要利用一個(gè)人體只需要利用一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù), ,稱為稱為 BB 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì), ,也稱也稱小尺寸小尺寸設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。 例如例如, ,設(shè)計(jì)工作場(chǎng)所的柵欄結(jié)構(gòu)、網(wǎng)孔結(jié)設(shè)計(jì)工作場(chǎng)所的柵欄結(jié)構(gòu)、網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)或孔板結(jié)構(gòu)等安全防護(hù)裝置。構(gòu)或孔板結(jié)構(gòu)等安全防護(hù)裝置。 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 只需要人體尺寸的第只需要人體尺寸的

13、第 50 50 百分位尺寸數(shù)百分位尺寸數(shù)據(jù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù)據(jù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)之設(shè)計(jì)任務(wù), ,稱為稱為 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì), ,也稱也稱 折中設(shè)計(jì)。折中設(shè)計(jì)。 例如例如, ,門(mén)的把手或鎖孔離地面的高度、電門(mén)的把手或鎖孔離地面的高度、電燈開(kāi)關(guān)在房間墻壁上的安裝位置離地面的高燈開(kāi)關(guān)在房間墻壁上的安裝位置離地面的高度設(shè)計(jì)。度設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品或工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品或工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí), , 首先必須正確判斷設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)屬于哪一種類首先必須正確判斷設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)屬于哪一種類型型, , 然后恰當(dāng)選取作為尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)的人體然后恰當(dāng)選取作為尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)的人體相應(yīng)部位的百分

14、位數(shù)。相應(yīng)部位的百分位數(shù)?；氐奖竟?jié)目錄滿足度 所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或工程系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或工程系統(tǒng), , 在尺寸上能滿足在尺寸上能滿足的合適使用者的人數(shù)的合適使用者的人數(shù), , 占特定使用者群體的百分占特定使用者群體的百分率率, , 稱為滿足度。稱為滿足度。 滿足度的取值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)該產(chǎn)品或工程系統(tǒng)滿足度的取值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)該產(chǎn)品或工程系統(tǒng)所依據(jù)的使用者群體的人體尺寸的變異性、生產(chǎn)所依據(jù)的使用者群體的人體尺寸的變異性、生產(chǎn)該產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)該工程系統(tǒng)的技術(shù)可能性以及經(jīng)濟(jì)該產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)該工程系統(tǒng)的技術(shù)可能性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性等因素上的合理性等因素, ,綜合權(quán)衡選定。在實(shí)際設(shè)計(jì)綜合權(quán)衡選定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中中, , 通常均

15、以滿足度達(dá)到通常均以滿足度達(dá)到 90% 90% 作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。 回到本節(jié)目錄對(duì)于對(duì)于型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)： 應(yīng)將滿足度取為應(yīng)將滿足度取為98%98%，應(yīng)選用第，應(yīng)選用第9999百分位和第百分位和第1 1百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)上、下限值的依據(jù)。為尺寸設(shè)計(jì)上、下限值的依據(jù)。 2.3.3 設(shè)計(jì)界限值的選擇回到本節(jié)目錄對(duì)于對(duì)于IIAIIA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)： 應(yīng)將滿足度取為應(yīng)將滿足度取為98%98%或或95%95%，應(yīng)選，應(yīng)選用第用第9898百分位或第百分位或第9595百分位的人體尺寸百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)上限值的依據(jù)。數(shù)據(jù)

16、作為尺寸設(shè)計(jì)上限值的依據(jù)。 對(duì)于對(duì)于IIBIIB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)： 應(yīng)將滿足度取為應(yīng)將滿足度取為98%98%或或95%95%，應(yīng)選，應(yīng)選用第用第2 2百分位或第百分位或第5 5百分位的人體尺寸數(shù)百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)下限值的依據(jù)。據(jù)作為尺寸設(shè)計(jì)下限值的依據(jù)。 對(duì)于對(duì)于IIIIII型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)：型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)： 必須以第必須以第5050百分位的人體尺寸數(shù)百分位的人體尺寸數(shù)據(jù)為依據(jù)。據(jù)為依據(jù)。 回到本節(jié)目錄（1）必須根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)選用適當(dāng)百分位的人體模板。（2）通常, 確定外部尺寸, 如手臂活動(dòng)的可及范圍、腳踏板的位置等, 宜選用 “小” 身材的人體模

17、板 (如第 5 百分位)；確定內(nèi)部尺寸, 如腿、腳活動(dòng)的占有空間、人體、頭、手、腳的通過(guò)空間等, 宜選用 “大” 身材的人體模板(如第 95 百分位)。2.3.4 人體尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)的修正1.1.功能修正量：功能修正量： (1)(1)著裝修正量著裝修正量 (2)(2)姿勢(shì)修正量姿勢(shì)修正量2.2.心理修正量心理修正量 回到本節(jié)目錄產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸最小功能尺寸: :為了確保實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能而為了確保實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能而在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的產(chǎn)品最小尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的產(chǎn)品最小尺寸, ,稱為產(chǎn)品最小功稱為產(chǎn)品最小功能尺寸。能尺寸。產(chǎn)品最小功能尺寸 = 人體尺寸百分位數(shù) + 功能修正量 最佳功能尺

18、寸最佳功能尺寸: :為了方便、舒適地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某為了方便、舒適地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能而設(shè)定的產(chǎn)品尺寸項(xiàng)功能而設(shè)定的產(chǎn)品尺寸, ,稱為產(chǎn)品最佳功能尺稱為產(chǎn)品最佳功能尺寸。寸。產(chǎn)品最佳功能尺寸 = 人體尺寸百分位數(shù) + 功能修正量 + 心理修正量。 回到本節(jié)目錄 人機(jī)工程學(xué)是以追求安全、健康、舒適、高人機(jī)工程學(xué)是以追求安全、健康、舒適、高效為目標(biāo)的效為目標(biāo)的, , 只要客觀上許可只要客觀上許可, , 就應(yīng)當(dāng)按最佳功就應(yīng)當(dāng)按最佳功能尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。能尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。 以設(shè)計(jì)船舶居住區(qū)的層高為例, 若以男子身高第 90 百分位尺寸 1754 mm作為設(shè)計(jì)界限值, 鞋跟高修正量取為 25 mm,高度的最小余裕

19、量取為 90 mm,高度的心理修正量取為 115 mm,則: 最低層高=1754+(25+90)=18691900 mm 最佳層高=1754+(25+90)+115=19842000 mm回到本節(jié)目錄2.2 人體生物力學(xué)特點(diǎn)人體生物力學(xué)特點(diǎn)2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1. 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，骨骼起著杠桿的作用，關(guān)節(jié)是運(yùn)動(dòng)的樞紐，骨骼肌則是運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力器官，而運(yùn)動(dòng)的支配器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1. 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成人體骨骼2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1. 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成 關(guān)節(jié) 關(guān)節(jié)可按其關(guān)節(jié)面的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)方式分為三類： 單軸關(guān)節(jié)：只能繞一個(gè)軸

20、作運(yùn)動(dòng)，如膝關(guān)節(jié)； 雙軸關(guān)節(jié)：主要繞關(guān)節(jié)中心擺動(dòng)（角度運(yùn)動(dòng)或環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），如腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)； 多軸關(guān)節(jié)：除了繞關(guān)節(jié)中心做擺動(dòng)之外，還能繞過(guò)關(guān)節(jié)中心并穿過(guò)肢體的某個(gè)軸做轉(zhuǎn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），如肩關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)1. 人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成 骨骼肌2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)2. 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)形式 滑動(dòng)運(yùn)動(dòng) 相對(duì)關(guān)節(jié)面的一種簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng) 角度運(yùn)動(dòng) 鄰近兩骨遠(yuǎn)離或靠攏，產(chǎn)生角度增大或減小的運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 骨環(huán)繞其本身的垂直軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)稱為旋轉(zhuǎn) 環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 骨的上端在原位轉(zhuǎn)動(dòng)，下端則作圓周運(yùn)動(dòng)，全骨活動(dòng)描繪一個(gè)圓錐體的圖形，這樣的運(yùn)動(dòng)稱為環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2.2.1人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3. 肌肉

21、工作特點(diǎn) 肌肉的速度張力特性 肌肉在后負(fù)荷存在條件下收縮時(shí)，一開(kāi)始由于負(fù)荷的阻礙不能縮短，而只表現(xiàn)為張力增加；當(dāng)張力增加到與負(fù)荷相等時(shí)，負(fù)荷不能夠再阻止肌肉縮短，于是肌肉開(kāi)始以一定速度收縮，而后張力不再增加，直至收縮完畢，肌肉舒張，負(fù)荷回到原來(lái)位置，張力也下降到原來(lái)水平2.2.3人體的出力人體的出力 在勞動(dòng)中，操作者施加在操縱裝置上用以改變機(jī)器、設(shè)備狀態(tài)的作用力稱為操縱力 人體所能發(fā)揮出來(lái)的操縱力大小不僅取決于人體本身出力的能力，還取決于操作姿勢(shì)、施力方向和部位、持續(xù)時(shí)間等因素 操縱力與持續(xù)時(shí)間有關(guān)，并會(huì)隨時(shí)間很快地衰減 設(shè)計(jì)操縱裝置時(shí)，操縱力的選擇需要綜合考慮人體出力能力和具體的作業(yè)特點(diǎn)，只

22、有在這些綜合條件下的人體出力的能力才是操縱力設(shè)計(jì)的依據(jù)2.2.3人體的出力人體的出力1. 坐姿時(shí)手臂操縱力 一般右手臂力量大于左手臂；當(dāng)手臂處于內(nèi)、外下方時(shí)，推力、拉力均較小，但向上、向下力量較大；拉力略大于推力；向下的力略大于向上的力；向內(nèi)的力大于向外的力2.2.3人體的出力人體的出力2. 坐姿時(shí)足蹬力下肢適當(dāng)伸直時(shí)產(chǎn)生的力大于彎曲時(shí)產(chǎn)生的力膝關(guān)節(jié)角度在150165時(shí)，腿的出力最大。坐姿有靠背支撐時(shí)，借助靠背的支撐，右腿最大蹬力可達(dá)2568N腳操縱力還與腳偏離人體中心對(duì)稱面的程度有關(guān)，腳處于正中位置時(shí)足蹬力最大一般情況下，如果用腳操縱有利，就應(yīng)避免用手操縱，這樣可用手去作其它工作力2.3.1

23、作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì) 工作時(shí)正確的姿勢(shì)可以減少疲勞，有利于身體健康，提高工作質(zhì)量和生產(chǎn)效率2.3 人體作業(yè)特點(diǎn)作業(yè)姿勢(shì)一般可分為立姿、坐姿、臥姿和坐、立交替姿四種最多的是坐姿作業(yè)，其次是立姿，再次是坐、立交替姿；臥姿最少，一般只在作業(yè)空間狹小時(shí)才采用2.3.1作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì)1. 立姿作業(yè) 采用立姿作業(yè)的情況主要有： 需要經(jīng)常改變體位的作業(yè)，因?yàn)檎咀松眢w挪動(dòng)方便，且比頻繁的起坐消耗能量少 常用的操縱裝置分布區(qū)域較大，需要手、足有較大幅度活動(dòng)時(shí) 需要用力較大的作業(yè)，立姿時(shí)易于用力2.3.1作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì)1. 立姿作業(yè) 立姿作業(yè)應(yīng)該注意的事項(xiàng)： 避免靜止不動(dòng)的立姿（特別是婦女），應(yīng)使之有經(jīng)常改變體位

24、的可能 避免長(zhǎng)期或反復(fù)彎腰，尤其是彎度超過(guò)15的情況 站立時(shí)應(yīng)力求避免不自然的體位，以免肌肉產(chǎn)生不必要的靜力疲勞 立姿作業(yè)不適合進(jìn)行精確而細(xì)致的工作；肌肉要作更多的功以支持體重，故易引起疲勞；且下肢負(fù)擔(dān)較重，長(zhǎng)期站立易引起下肢靜脈曲張2.3.1作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì)2. 坐姿作業(yè) 優(yōu)點(diǎn)： 坐姿比立姿更有利于血液循環(huán) 坐姿時(shí)主要以臀部支撐全身，有利于發(fā)揮腳的作用 坐姿有利于保持身體穩(wěn)定，對(duì)于精細(xì)作業(yè)尤為重要。 缺點(diǎn)： 不易改變體位 用力受限制 工作范圍受制約 久坐和長(zhǎng)期坐姿作業(yè)容易導(dǎo)致脊柱彎曲、腹肌松弛、大腿血液回流受影響等2.3.1作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì)2. 坐姿作業(yè) 隨著作業(yè)自動(dòng)化程度的提高，越來(lái)越多的

25、作業(yè)會(huì)采用坐姿，坐姿將是操作人員未來(lái)作業(yè)的主要作業(yè)姿勢(shì) 下列作業(yè)宜采用坐姿： 持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的靜態(tài)工作 精密度較高而又要求細(xì)致的作業(yè) 手、足并用的作業(yè)2.3.1作業(yè)姿勢(shì)作業(yè)姿勢(shì)2. 坐姿作業(yè) 采用坐姿作業(yè)時(shí)，應(yīng)該注意以下問(wèn)題： 避免彎腰并伴有軀干扭曲或半坐姿的情況 避免經(jīng)常或反復(fù)一側(cè)的上、下肢承擔(dān)體重 避免長(zhǎng)時(shí)間兩手前伸2.3.2操作靈活性操作靈活性 人體動(dòng)作的靈活性包括操作時(shí)的動(dòng)作速度和動(dòng)作頻率，主要與人體的肢體長(zhǎng)度、質(zhì)量、慣量等生物力學(xué)特性有關(guān) 選擇動(dòng)作方向和軌跡時(shí)，要考慮下述情況： 水平操縱動(dòng)作比垂直操縱動(dòng)作的速度快 一直向前的動(dòng)作速度比旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)作速度快1.52倍左右 操縱動(dòng)作的圓形軌跡比

26、直線軌跡靈活 順時(shí)針動(dòng)作比逆時(shí)針動(dòng)作方便 手朝向身體的動(dòng)作比離開(kāi)身體的動(dòng)作靈活而準(zhǔn)確 手向前后的往復(fù)動(dòng)作比向左右的往復(fù)動(dòng)作速度快 最大動(dòng)作速度與被移動(dòng)的負(fù)載重量成反比，而達(dá)到最大速度所需時(shí)間與負(fù)載重量成正比 兩手的靈活性也不相同，一般右手比左手強(qiáng)10%2.3.2操作靈活性操作靈活性3. 動(dòng)作頻率 操作者的動(dòng)作頻率是指在一定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作所重復(fù)的次數(shù)，其大小與操縱方式，機(jī)構(gòu)形狀、種類、尺寸，以及人體操作部位有關(guān)人的作業(yè)能力 影響作業(yè)能力的因素主要包括： 作業(yè)者的生理因素：年齡、性別、健康水平、營(yíng)養(yǎng)狀況 工作性質(zhì)：勞動(dòng)強(qiáng)度、作業(yè)時(shí)間 作業(yè)條件和環(huán)境：作業(yè)工具和設(shè)備、作業(yè)者所處的環(huán)境（包括微氣候、噪聲、

27、照明、色彩等） 作業(yè)熟練程度：熟練效應(yīng)、熟練作業(yè)2.4 人的作業(yè)能力作業(yè)疲勞 疲勞大體可分為精神疲勞和肌肉疲勞，它們分別由于不同的作業(yè)內(nèi)容引起。一般，腦力勞動(dòng)引起精神疲勞，體力勞動(dòng)產(chǎn)生肌肉疲勞 實(shí)際工作中，兩種情況往往同時(shí)存在，其共同特征是： 在操作技術(shù)或生產(chǎn)效果上，表現(xiàn)出質(zhì)和量的降低或混亂 出現(xiàn)生理上、心理上的功能變化 自感疲勞和困倦2.4 人的作業(yè)能力4. 作業(yè)疲勞 影響疲勞的因素包括外界因素和人的因素兩大類 外界因素：工具的種類、人機(jī)系統(tǒng)空間布局、機(jī)器使用難易、作業(yè)環(huán)境等 人的因素：操作者的精神狀態(tài)、身體狀態(tài)、生理節(jié)奏、作業(yè)時(shí)間等2.4 人的作業(yè)能力人的生理節(jié)律 生理功能所顯示出的周期性

28、變化，稱為生理節(jié)律 人的生理節(jié)律對(duì)作業(yè)的效率和質(zhì)量有明顯的影響 1）日生理節(jié)律 人的體溫、脈搏、血壓等在下午4時(shí)前后達(dá)到最高，表現(xiàn)出交感神經(jīng)系統(tǒng)占優(yōu)勢(shì)。副交感神經(jīng)系統(tǒng)占優(yōu)勢(shì)的細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)激素的分泌等，在夜間11時(shí)至凌晨2時(shí)左右為高峰。因此，人的身體適于白天活動(dòng)，夜間應(yīng)該休息2.4 人的作業(yè)能力5. 人的生理節(jié)律1）日生理節(jié)律 作業(yè)者白天和夜晚作業(yè)在效率、差錯(cuò)率和疲勞程度等方面有很大的差別。人體機(jī)能狀態(tài)在上午7時(shí)到10時(shí)機(jī)能上升，午后下降；從午后6時(shí)到9時(shí)機(jī)能再度上升，其后又急劇下降，凌晨3時(shí)至4時(shí)下降最明顯2.4 人的作業(yè)能力5. 人的生理節(jié)律1）日生理節(jié)律 人的大腦意識(shí)水平能夠反映人體機(jī)能狀況，常用閃頻值來(lái)表示 對(duì)于低頻亮、暗交替的閃光，人眼會(huì)產(chǎn)生一種閃爍感覺(jué)。當(dāng)閃光頻率增加到一定程度時(shí)，人眼就不再感到閃光，這種現(xiàn)象稱為閃光融合；剛開(kāi)始達(dá)到閃光融合時(shí)的頻率稱為閃頻值（CFF）2.4 人的作業(yè)能力 人的生理節(jié)律 一般人的CFF為3050Hz左右。不同人的CFF差異較大；同一個(gè)人一天中的CFF也是變化的 CFF越高，大腦意識(shí)水平也越高；精神疲勞或困倦時(shí)，CFF變低2.4 人的作業(yè)能力人體的振動(dòng)特性 人體是具有一定阻尼的彈