人机工程学第8章节作业空间与用具设计

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1、第8章作业空间与用具设计8.1作业空间设计的基本要求8.2工作区域设计8.3座椅设计8.4手握式工具设计8.1作业空间设计的基本要求8.1.1行动空间行动空间是人在作业过程中，为保证信息交流通畅、便捷而需要的运动空间。为此，作业空间设计应满足如下要求。1.保证通行顺利作业空间设计，首先应考虑人能够顺利通行，这是保证作业空间适合于操作者的最基本的原则。2.操作联系方便操作者在联系方面的要求，包括操作者与机器之间的联系和操作者相互之间的联系两个方面。3.机器布置合理人和机器安装位置的关系，应遵循便于人迅速而准确地使用机器的原则。4.信息交流畅通作业空间设计应使操

2、作者在操作过程中能够看到自己所操纵的机器和必须与自己联系的其他操作者。8.1.2心理空间人在某一场所作业时，对该场所的作业空间是用心理空间来感受的。心理空间设计的要求可以从人身空间、领域以及周围墙壁色彩、照明、通风换气等环境条件考虑。实验证明，对人的人身空间和领域的侵扰，可使人产生不安感、不舒适感和紧张感，难以保持良好的心理状态，进而影响工作效率。1.人身空间人身空间是指环绕一个人的随人移动的具有不可见的边界线的封闭区域，其他人无故闯入该区域，则会引起人在行动上的反应，例如转过身去或靠向一侧，企图躲避入侵者，有时甚至还会发生口角和争斗。人身空间的大小，可以人与

3、人交往时彼此保持的物理距离来衡量。通常分为四种距离，即亲密距离、个人距离、社会距离和公共距离。不同的距离(区域)，允许进入的人的类别不同，如表8-1所示。表8–1人身空间的分区及其说明人身空间以身体为中心，但在不同的方向要求的距离是不同的。通过实验发现，人们站立时，接近物体的距离总小于接近人的距离；不同性别的人，身体前、后、侧部的接近距离不同，构成了人体周围的八角形的“缓冲带”，如表8-２所示。同时还发现，被试女性走过站立男性时距离比被试男性走过女性时的距离远。表8-２到接近对象的距离2.领域性与人身空间相类似，领域性也是一种涉及人对空间要求的行为规则。它与人身

4、空间的区别，在于领域的位置是固定的，而不是随身携带的，其边界通常是可见的，具有可被识别的标记。8.1.3活动空间人从事各种作业都需要有足够的操作活动空间。操作活动空间受工作过程、工作设备、作业姿势以及在各种作业姿势下工作持续时间等因素的影响。作业中常采用的作业姿势有立姿、坐姿、坐—立姿、单腿跪姿以及仰卧姿等。图8-1～图8-４为各种作业姿势时的活动空间，这些活动空间均以我国成年男性第95百分位数(身高1775mm)为基准。女性均为男性的0.9346倍。图8-1立姿活动空间图8-2坐姿活动空间图8-3单腿跪姿活动空间图8-4仰卧活动空间1.立姿活动空间立姿时人

5、的活动空间取决于身体尺寸、保持身体平衡的微小平衡动作以及身体放松状态。当脚的站立平面不变时，为保持平衡，必须限制上身和手臂能达到的活动空间。图8-1为立姿活动空间及上身和手臂的活动范围。2.坐姿活动空间图8-2为坐姿活动空间及上身、手臂和腿的活动范围。图8-2(a)为主视图，零点位于正中矢状面上。3.单腿跪姿活动空间图8-3为单腿跪姿活动空间及上身和手臂的活动范围。4.仰卧姿活动空间图8-4为仰卧姿的活动空间及手臂和腿的活动范围。8.2工作区域设计8.2.1水平面工作区域操作者采用立姿或坐姿操作时，上肢在水平面上移动形成的轨迹所包括的区域称为水平面工作区域

6、。水平面工作区域可分为最大工作区域和正常工作区域。巴恩斯根据美国人体测量数据绘制出的水平面工作区域如图8-5所示。图8-5男性上肢水平面工作区域(cm)图8-6所示的PQ曲线为斯夸而斯所描绘的正常工作区域。由图可知，被测者肩峰点的位置为E点，AC为人体肩宽的1/2，运动开始时肘的位置为C点，手移动时肘达到的终点位置为D点，肘运动的轨迹为圆弧CD。圆弧CD的切线与前臂CP的夹角为42°。在正常工作区域内，一般认为在大多数情况下，手的操作姿势为拇指与食指捏住，因而把前臂长取为380mm(系美国人尺寸，下同)。手移动轨迹——PQ曲线可由下列参数方程确定X=A1cosθ＋

7、A2cos〔65°＋（73°／90°）θ〕Y＝A1sinθ＋A2sin〔65°＋（73°／90°）θ〕(8-1)8.2.2垂直面工作区域垂直面工作区域也可分为最大工作区域和正常工作区域。美国的法莱（Ｆarley）将最大工作区域定义为以肩峰点为轴，上肢伸直在矢状面上移动时，手的移动轨迹所包括的范围；将正常工作区域定义为上臂自然下垂，以桡骨点为轴，前臂在矢状面上移动时，手的移动轨迹所包括的范围。图8-6斯夸尔斯的水平面正常工作区域(mm)图8-7立体工作区域示意图8.2.3立体工作区域将水平面工作区域和垂直面工作区域结合，上肢在三维空间运动所包括的范围为立体工