《人的作业特征》PPT课件

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1、飞行器人-机-环境工程王奕首wangys@dlut.edu.cnTel:13478903087航空航天学院第4章人的作业特征概述4.1人的体力作业负荷4.1.1体力作业负荷及其测定4.1.2人体作业时的能量代谢4.1.3体力劳动强度分级4.1.4作业能力的动态分析4.1.5作业疲劳及其测定4.1.6作业时人体的调节与适应概述人机环境作业能力定义：完成某种作业所具备生理、心理特征，综合体现的个体所蕴藏的内部潜力作业生理、心理特征可从操作者单位时间内完成的操作的质量和数量间接地反映现代人机系统的信息量和复杂性呈爆炸性增长作业操作者监视者决策者概述人-机-环境

2、系统的功能是通过人的作业输入来实现人的作业特征取决于体力作业和脑力作业的比例分配正确地预防体力、脑力作业疲劳是保障人作业能力的基础4.1.1体力作业负荷及其测定4.1.1.1体力作业定义人体单位时间内承受的体力工作量的大小人体的工作能力是有一定限度的工作量作业效率工作限度4.1.1.2体力作业负荷测定运用生理和生化指标的变化来测定人体作业负荷水平生理变化测定生化变化测定主观感觉测定体力负荷肺通气量心率血压氧债吸氧量糖原(血糖)乳酸体力负荷生化指标尿蛋白乳酸或尿蛋白血糖自认劳累分级量表67891011121314151617181920重有点重非常重非常非

3、常重有点轻肌电安静中等强度较大强度人体摄入物质（糖，脂肪，蛋白质）氧化分解，释放热量主要能源（70℅）储存人体的主要组成部分生物氧化能量＋CO2,H2O热能（50℅）(化学能）三磷酸腺苷（ATP）维持体温，散发出体外放出能量供合成代谢和生理活动4.1.2人体作业时的能量代谢能量代谢定义：体内能量的产生、转移和消耗4.1.2.1人体能量的产生机理由于骨骼肌约占人体重的40%，故体力劳动的能量消耗较大。骨骼肌活动的能量来自细胞中的贮能元——三磷酸腺苷(ATP)。肌肉活动时，肌细胞中的三磷酸腺苷与水结合，生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根(Pi)，同时释放出29

4、.3kJ的能量，即ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3kJ/molATP产能途径：ATP->CP系列；需氧系列；乳酸系列1.ATP—CP系列在要求能量释放速度很快的情况下，肌细胞中的ATP由磷酸肌酸(CP)与二磷酸腺苷合成予以补充：即CP＋ADPCr(肌酸)＋ATP该过程简称为ATP—ＣP系列。特点：ATP—CP系列提供能量的速度极快，不需要O2，不产生乳酸CP在人体内的贮量有限；该途径的产能过程只能维持肌肉大强度活动几秒钟.2.需氧系列在中等劳动强度下，ATP以中等速度分解，又通过糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到补充，即葡萄糖或脂肪＋氧ATP特点：在合成

5、的开始阶段，以糖的氧化磷酸化为主；在作业持续到结束阶段，以脂肪的氧化磷酸化为主；ATP生成总量大(输出功率15J/(kg.s))，但速度慢；不产生乳酸；长时间耐力活动的物质基础氧化磷酸化3.乳酸系列在大强度劳动时，能量需求速度较快，相应ATP的分解也必须加快，但受到供氧能力的限制。此时，则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量，故称为乳酸系列：葡萄糖(糖原)ATP＋乳酸特点：乳酸逐渐扩散到血液，部分排出体外，其余在肝,肾内部又合成为糖原；在食物营养充足条件下，经休息，可较快合成为糖原；产能方式不经济(需大量葡萄糖)；乳酸属致疲劳物质；乳酸系列转换不能持续较长

6、时间。糖酵解糖酸解时1g分子葡萄糖能合成2g分子ATP，但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍，所以是高速提供能量的重要途径。三种产能过程如图4-1所示，其产能特性如表4-1。图4-1肌肉活动时能量的来源示意图肌肉转换化学能做功的效率约为40%；若包括恢复所需能量，总效率约为10%-30%)，其余的能量以热的形式释放。表4-1三种产能过程的一般特性4.1.2.2作业时人体的耗氧动态作业时人体所需要的氧量的决定因素：劳动强度作业时间循环系统的机能呼吸器官的功能氧债定义：当需氧量超过最大摄氧量时，人体能量的供应依赖于能源物质的无氧糖酵解，造成体内的氧亏负，

7、这种状态称为氧债。氧债与劳动负荷的关系，如图4-2所示。作业本身性质作业者本身性质最大摄氧量正常成年人：3L/min常锻炼者：4L/min老年人：1-2L/min最大氧债能力：10L体内产生乳酸7g/min作为代价透支1L氧图4-2作业中的氧债与劳动负荷关系图(a)需氧量小于最大摄氧量；(b)需氧量大于最大摄氧量作业持续时间长理论上：A=B作业时间短(最多10min，达到氧债衰竭状态)：B=A+C4.1.2.3能量代谢和能量代谢率能量代谢定义：人体能量产生和消耗称为能量代谢。人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接、间接转化为热的能量的总

8、和。在不对外做功的条件下，体内所产生的能量等于由身体散发出的热量，从而使体温维持