1、第五章第五章 人机系统的安全设计人机系统的安全设计 人机系统的安全设计的内容人机系统的安全设计的内容1 1、工作（规划）设计；、工作（规划）设计；2 2、岗位设计；、岗位设计；3 3、显示器设计；、显示器设计；4 4、控制器设计；、控制器设计；5 5、作业环境设计；、作业环境设计；6 6、安全防护装置设计。、安全防护装置设计。人机系统安全设计须遵循的原则人机系统安全设计须遵循的原则 1 1、以人为中心的设计原则、以人为中心的设计原则2 2、产品人性设计的原则、产品人性设计的原则3 3、安全第一的思想贯穿于全过程的原、安全第一的思想贯穿于全过程的原则则 第一节第一节 工作（规划）设计工作（规划）
2、设计 一、工厂工作设计一、工厂工作设计 工厂的工作设计包括工厂的厂址选择、工厂的工作设计包括工厂的厂址选择、厂区平面布置、厂区道路交通、防火厂区平面布置、厂区道路交通、防火间距、厂房及设备的平面布置，原材间距、厂房及设备的平面布置，原材料、燃料、产品等输送与储存，废弃料、燃料、产品等输送与储存，废弃物的排放与处理，工艺流程中的安全物的排放与处理，工艺流程中的安全设施及安全防范措施等内容，在设计设施及安全防范措施等内容，在设计时要全面考虑对周围环境影响、防火、时要全面考虑对周围环境影响、防火、安全疏散、事故应急措施等方面的安安全疏散、事故应急措施等方面的安全。全。 二、城市（规划）工作设计二、城
3、市（规划）工作设计 l城市人口密度基数的安全设计城市人口密度基数的安全设计 l城市土地利用与安全设计城市土地利用与安全设计 l对城市的变与不变相统一的安全设计对城市的变与不变相统一的安全设计 l城市通道的安全设计城市通道的安全设计 l 工厂要保存好政府颁布发的许可或商工厂要保存好政府颁布发的许可或商业执照，以及由政府机构所做的所有健业执照，以及由政府机构所做的所有健康和安全检查的记录。康和安全检查的记录。 禁止三合一建筑物。工厂不能在一栋禁止三合一建筑物。工厂不能在一栋大楼里同时设置仓库，生产车间和宿舍。大楼里同时设置仓库，生产车间和宿舍。 南京秦淮区蔚蓝星座小区两住户在南京秦淮区蔚蓝星座小区
4、两住户在2121楼建房楼建房 第第 7 页页第第 8 页页第第 9 页页第二节第二节 岗位设计岗位设计 l岗位设计指工作场所、工作姿态、作业空岗位设计指工作场所、工作姿态、作业空间、座椅设计等。间、座椅设计等。l岗位设计不仅要求适应人体生理、心理，岗位设计不仅要求适应人体生理、心理，生物力学特性，而且还要利用人体测量数生物力学特性，而且还要利用人体测量数据进行合理的人机结合面设计，其结合面据进行合理的人机结合面设计，其结合面包括使机器的显示器明显，控制装置使用包括使机器的显示器明显，控制装置使用方便，控制器布置合理，使人机处于良好方便，控制器布置合理，使人机处于良好结合状态。结合状态。l此外，
5、报警、显示、控制等装置迅速及时此外，报警、显示、控制等装置迅速及时有效地进行工作并与人处于正常的状态。有效地进行工作并与人处于正常的状态。 一、工作空间设计一、工作空间设计 l 工作空间工作空间-亦称作业空间，是人们在从事某亦称作业空间，是人们在从事某项作业时，为完成该项工作，人体所必须的活项作业时，为完成该项工作，人体所必须的活动范围或空间。它包括人的操作活动范围和机动范围或空间。它包括人的操作活动范围和机器设备中的显示器和控制器所及范围。器设备中的显示器和控制器所及范围。l 作业空间设计应遵守一般原则：作业空间设计应遵守一般原则：l正确协调总体设计与局部设计相互之间的关系正确协调总体设计与
6、局部设计相互之间的关系l工作空间设计要着眼于人，落实于设备。工作空间设计要着眼于人，落实于设备。l考虑人的认知特点和人体动作的自然性、同时考虑人的认知特点和人体动作的自然性、同时性、对称性、节奏性、规律性、经济性和安全性、对称性、节奏性、规律性、经济性和安全性。性。l保证至少在保证至少在9090的操作者中具有适应性、兼容的操作者中具有适应性、兼容性、操纵性和可达性。性、操纵性和可达性。 作业空间包含了三种不同的空间范围作业空间包含了三种不同的空间范围l第一种是人体在规定的位置上进行作业时第一种是人体在规定的位置上进行作业时（如操纵机器、维修设备等）（如操纵机器、维修设备等）, ,必须触及的空必
7、须触及的空间，即作业范围，或称为作业接触空间。人间，即作业范围，或称为作业接触空间。人们为完成劳动任务的大部分工时主要在这个们为完成劳动任务的大部分工时主要在这个范围内度过。范围内度过。l第二种是人体在作业时或进行其他活动时第二种是人体在作业时或进行其他活动时（如进出工作岗位、在工作岗位进行短暂的（如进出工作岗位、在工作岗位进行短暂的放松与休息等），人体自由活动所需要的范放松与休息等），人体自由活动所需要的范围，即作业活动空间。围，即作业活动空间。l第三种是为了保障人体安全，避免人体与危第三种是为了保障人体安全，避免人体与危险源（如机械转动部位等）直接触所需要的险源（如机械转动部位等）直接触所
8、需要的安全防护空间。在进行工作场地和器设备的安全防护空间。在进行工作场地和器设备的设计与布局时，必须充分考虑作业空间的安设计与布局时，必须充分考虑作业空间的安全人机工程学设计问题。全人机工程学设计问题。实际生产活动中的作业姿势实际生产活动中的作业姿势l坐姿坐姿-坐着的作业姿势常指身躯伸直或坐着的作业姿势常指身躯伸直或稍向前倾稍向前倾1010o o1515o o角，上腿平放，下腿角，上腿平放，下腿一般垂直地或稍向前倾斜着地，身体处一般垂直地或稍向前倾斜着地，身体处于舒适的体位。于舒适的体位。 l立姿立姿-通常指人站立时上体前屈角小通常指人站立时上体前屈角小于于3030o o时所保持的姿势（前屈角
9、大于时所保持的姿势（前屈角大于3030o o为前屈姿势）。为前屈姿势）。l坐立交替姿势、坐立交替姿势、l卧姿卧姿l蹲姿蹲姿 坐姿作业的特点坐姿作业的特点l人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。下人体最合理的作业姿势就是坐姿作业。下列作业宜采用坐姿作业。列作业宜采用坐姿作业。l持续时间较长的静态作业。此时需要支持持续时间较长的静态作业。此时需要支持身体的力较小，腿上消耗的能量和负荷较小，身体的力较小，腿上消耗的能量和负荷较小，血液循环畅通，可以减少疲劳和人体能量的血液循环畅通，可以减少疲劳和人体能量的消耗。消耗。l精密度要求高而又要求仔细的作业。因坐精密度要求高而又要求仔细的作业。因坐姿情况下，当设
10、备振动或移动时，人体具有姿情况下，当设备振动或移动时，人体具有较大的稳定度和较好的平衡度。较大的稳定度和较好的平衡度。l需要手足并用，并对一个以上踏板进行控需要手足并用，并对一个以上踏板进行控制的作业。坐姿时，双脚容易移动，且可借制的作业。坐姿时，双脚容易移动，且可借助座椅支撑对脚控制器施以较大力量。助座椅支撑对脚控制器施以较大力量。 立姿作业的特点立姿作业的特点l以下作业选用立姿作业优于坐姿作业以下作业选用立姿作业优于坐姿作业： （1 1）需要经常改变体位的作业。站着频繁的起坐消耗）需要经常改变体位的作业。站着频繁的起坐消耗能最少些；能最少些； （2 2）常用的控制器分布在较远区域、需要手足
11、有较大）常用的控制器分布在较远区域、需要手足有较大运动幅度的作业。因站姿时作业者可以走动，可以看见运动幅度的作业。因站姿时作业者可以走动，可以看见或使用坐姿作业者够不到的部件；或使用坐姿作业者够不到的部件； （3 3）需要用力较大的作业。立势时手臂力量较大，易）需要用力较大的作业。立势时手臂力量较大，易于操作大操纵杆。于操作大操纵杆。 此外，立姿作业时，还有作业者可变换位置，减少疲此外，立姿作业时，还有作业者可变换位置，减少疲劳和厌烦；可利用平展的工作面而无需任何容膝空间等劳和厌烦；可利用平展的工作面而无需任何容膝空间等重要优点。重要优点。l立姿作业的缺点在于立姿作业的缺点在于：不易进行精确而
12、细致的工作；：不易进行精确而细致的工作；不易转换操作；立姿时肌肉要作出更多的功以支持体重，不易转换操作；立姿时肌肉要作出更多的功以支持体重，故易引起疲劳；下肢负担较重，长期站立易引起下肢静故易引起疲劳；下肢负担较重，长期站立易引起下肢静脉曲张等等。脉曲张等等。坐坐立姿交替作业的特点立姿交替作业的特点 为了克服坐姿、立姿作业的缺点，在工作为了克服坐姿、立姿作业的缺点，在工作岗位上经常采用坐岗位上经常采用坐立姿交替作业的方式。立姿交替作业的方式。l这种作此方式的优点在于，能使作业者在这种作此方式的优点在于，能使作业者在工作中变换体位，从而避免由于身体长时间工作中变换体位，从而避免由于身体长时间处于
13、一种体位而引起的肌肉疲劳。例如，长处于一种体位而引起的肌肉疲劳。例如，长时间的单调的坐姿作业会引起心理性疲劳，时间的单调的坐姿作业会引起心理性疲劳，改成立姿适当走动，有助于维持工作能力，改成立姿适当走动，有助于维持工作能力，而长时间的立姿作业会产生肌肉疲劳，坐下而长时间的立姿作业会产生肌肉疲劳，坐下来就可以得到消除。来就可以得到消除。l因此，坐因此，坐立姿交替作业能吸收各自的长立姿交替作业能吸收各自的长处，弥补各方面的短处，应尽可能用坐处，弥补各方面的短处，应尽可能用坐立立姿交替作业方式，代替单纯的立姿作业方式。姿交替作业方式，代替单纯的立姿作业方式。选择人体姿势和体位应该考虑下列各选择人体姿
14、势和体位应该考虑下列各点点l工作场地的大小、照明条件与视觉；工作场地的大小、照明条件与视觉；l体力负荷的大小及用力方向；体力负荷的大小及用力方向；l工作场所各种物质工作场所各种物质 （包括必需的工具、（包括必需的工具、加工材料等）的安放位置；加工材料等）的安放位置；l控作台或工作台的台面高度，有无合适控作台或工作台的台面高度，有无合适的容膝空间；的容膝空间；l作业时起坐的频率等。作业时起坐的频率等。应该尽量避免的姿势应该尽量避免的姿势l 站着不动的姿势（特别对女性）；站着不动的姿势（特别对女性）；l 长期或经常重复地弯腰（指脊背长期或经常重复地弯腰（指脊背弯曲角超过弯曲角超过1515）；）；l
15、 躯干扭曲并倾斜的姿势或半坐姿躯干扭曲并倾斜的姿势或半坐姿势；势；l 经常重复地单腿支撑的姿势；经常重复地单腿支撑的姿势；l 手臂长时间向前伸直或伸开等。手臂长时间向前伸直或伸开等。1 1、 坐姿作业空间布局设计坐姿作业空间布局设计 坐姿作业空间主要包括工作台、工作座椅、坐姿作业空间主要包括工作台、工作座椅、人体活动余隙和作业范围等的尺寸和布局等，人体活动余隙和作业范围等的尺寸和布局等，其设计用人体参量和选用原则如表其设计用人体参量和选用原则如表1 1所示。所示。表表1 坐姿作业空间设计参数（毫米） 符号人体测量项目男女男女混合男子百分位数女子百分位数第5第50第95第5第50第95B坐姿身高
16、958901958858908958809855901D坐姿眼高749695695749793847695739783F坐姿肩高557518518557598641518556594G胸厚245239245186212245170199239H坐姿肘间宽371348348371422489348404478I坐姿大腿厚151151151112130151113130151J前壁前展长323292292323351378292318345K上肢前展长612554554612664716554602653M坐姿肘高298284298228263298215251284N坐姿窝高4484054483
17、83413448342382405（1 1）坐姿工作面的设计）坐姿工作面的设计 坐姿工作面的高度主要由人体参数和决定坐姿工作面的高度主要由人体参数和决定l图图5 51 1给出了坐姿作业时，作业性质对工作给出了坐姿作业时，作业性质对工作面高度的要求。面高度的要求。l图图5 52 2给出了工作面高度与身高和作业活动给出了工作面高度与身高和作业活动性质的关系性质的关系l工作面宽度视作业功能要求而定。若单供肘工作面宽度视作业功能要求而定。若单供肘靠之用，最小宽度为靠之用，最小宽度为100mm100mm，最佳宽度为，最佳宽度为200mm200mm；仅当写字面用，最小宽度为；仅当写字面用，最小宽度为305
18、mm305mm，最佳宽度为最佳宽度为405mm405mm；作办公桌用，最佳宽度为；作办公桌用，最佳宽度为910mm910mm；作试验台用，视需要而定。为保证大；作试验台用，视需要而定。为保证大腿容隙，工作面板厚度一般不超过腿容隙，工作面板厚度一般不超过50mm50mm。 图图5-1 坐姿工作面高度 l a a的台面高度为的台面高度为8808802020毫米，作业者眼毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离为睛到被观察物体的距离为120-250120-250毫米，毫米，能区分直径小于能区分直径小于0.50.5毫米的零件。适合对毫米的零件。适合对视力强度、手臂活动的精度和灵巧性要视力强度、手臂活动的精度
19、和灵巧性要求都很高的作业，如钟表组装；求都很高的作业，如钟表组装；l b b的台面高度为的台面高度为8408402020毫米，作业者眼毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离为睛到被观察物体的距离为250-350250-350毫米，毫米，能区分直径小于能区分直径小于l l毫米的零件，适合对视毫米的零件，适合对视力强度要求较高的工作，如微型机械和力强度要求较高的工作，如微型机械和仪表的组装，精确复制和画图等；仪表的组装，精确复制和画图等； c c的台面高度为的台面高度为7407402020毫米，作业者眼睛毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离小于到被观察物体的距离小于500500毫米，能区分直毫米，能区分
20、直径小于径小于1010毫米的零件，适合于一般的作业要求，毫米的零件，适合于一般的作业要求，如一般的钳工工作、坐着的办公工作等。如一般的钳工工作、坐着的办公工作等。 d d的台面高度为的台面高度为6806802020毫米，作业者眼毫米，作业者眼睛到被观察物体的距离大于睛到被观察物体的距离大于500500毫米，适合于毫米，适合于精度要求不高、需要较大力气才能完成的手工精度要求不高、需要较大力气才能完成的手工作业，如包装、大零件安装、打字机上打字等。作业，如包装、大零件安装、打字机上打字等。 图图5-2 工作台和座位高度与工作工作台和座位高度与工作性质和人身高的关系性质和人身高的关系 （2 2） 容
21、膝空间容膝空间l在设计坐姿用工作台时，必须根据脚可在设计坐姿用工作台时，必须根据脚可达到区在工作台下部布置容膝空间，以保达到区在工作台下部布置容膝空间，以保证作业者在作业过程中，腿脚能有方便的证作业者在作业过程中，腿脚能有方便的姿势。姿势。l下图下图1 1和表和表5-15-1示出了腿脚的七种姿势示出了腿脚的七种姿势（两腿伸直，脚在右角上，腿在座位下弯（两腿伸直，脚在右角上，腿在座位下弯曲，一只脚在前、一只脚在后，两腿交叉，曲，一只脚在前、一只脚在后，两腿交叉，两脚交叉，脚放在脚控制器上）和最小最两脚交叉，脚放在脚控制器上）和最小最佳的容膝空间尺寸。佳的容膝空间尺寸。 容膝空间容膝空间 容膝空间
22、尺寸容膝空间尺寸 （毫米（毫米） （3 3）椅面高度及活动余隙）椅面高度及活动余隙 工作座椅需占用的空间，不仅包括座椅本身的几何工作座椅需占用的空间，不仅包括座椅本身的几何尺寸，还包括了人体活动需要改变座椅位置等余隙要尺寸，还包括了人体活动需要改变座椅位置等余隙要求。求。l椅面高度应根据坐姿腘窝高和坐姿时高的第椅面高度应根据坐姿腘窝高和坐姿时高的第9595百分位百分位数值设计，矮身材的人可以通过脚踏板（脚垫）调整。数值设计，矮身材的人可以通过脚踏板（脚垫）调整。 一般椅面高度比工作面高度低一般椅面高度比工作面高度低270-290270-290毫米时，毫米时，上半身操作姿势最方便。因此，椅面高度
23、宜取上半身操作姿势最方便。因此，椅面高度宜取4204202020毫米。毫米。l座椅放置的深度距离座椅放置的深度距离 （工作台边缘至固定壁面的距（工作台边缘至固定壁面的距离），至少应在离），至少应在810810毫米以上，以便容易向右移动椅毫米以上，以便容易向右移动椅子，方便作业者的起立与坐下等活动。子，方便作业者的起立与坐下等活动。l工作座椅的扶手至侧面固定臂面的距离最小为工作座椅的扶手至侧面固定臂面的距离最小为610610毫毫米，以利作业者自由伸展胳膊等。米，以利作业者自由伸展胳膊等。 （4 4）坐姿作业范围）坐姿作业范围l 坐姿作业的坐姿作业的水平面作业范围水平面作业范围的设计的设计如图如图
24、5 54 4（a a）所示。）所示。 l坐姿作业的坐姿作业的垂直面作业范围垂直面作业范围的设计如的设计如图图5 54 4（b b）所示。）所示。l由水平面作业范围和垂直面作业范围构成的坐姿空间作由水平面作业范围和垂直面作业范围构成的坐姿空间作业范围的舒适区域介于肩与肘之间，此时，手臂的活动业范围的舒适区域介于肩与肘之间，此时，手臂的活动路线最短最舒适，能迅速而准确地进行操作。见图路线最短最舒适，能迅速而准确地进行操作。见图5 55A5A l例如，当坐姿作业是小件组装，要把例如，当坐姿作业是小件组装，要把8 8个部件装配起来，个部件装配起来，则作业者面前至少需有则作业者面前至少需有2502502
25、50250平方毫米的操作面积。平方毫米的操作面积。供料箱应分布在作业者前方大于供料箱应分布在作业者前方大于250250毫米处（即装配区毫米处（即装配区的周围）和工作场所中心左方或右方的周围）和工作场所中心左方或右方410410毫米之内，并毫米之内，并且不得高于工作面且不得高于工作面500500毫米（最好在工作面上方毫米（最好在工作面上方250250毫米毫米处，以减轻肩部肌肉疲劳）。经常取用的物件应置于操处，以减轻肩部肌肉疲劳）。经常取用的物件应置于操作面之前作面之前150150300300毫米之内，使作业者无需向前弯曲身毫米之内，使作业者无需向前弯曲身体就能拿到。大而重的物件需靠近场地前面，允
26、许作业体就能拿到。大而重的物件需靠近场地前面，允许作业者有时（每小时几次）到场外取物。者有时（每小时几次）到场外取物。图图55A 坐姿空间作业范围坐姿空间作业范围 2 2 立姿作业空间布局设计立姿作业空间布局设计l立姿作业空间主要包括工作台、作业立姿作业空间主要包括工作台、作业范围和工作活动余隙等的尺寸和布局。范围和工作活动余隙等的尺寸和布局。l其设计用人体参量和选用原则如下表其设计用人体参量和选用原则如下表所示。所示。 立姿作业空间设计参数立姿作业空间设计参数 对上表的说明：对上表的说明：l（1 1）j. kj. k为推算值，其余为实测值。为推算值，其余为实测值。l（2 2）差鞋时的修正值：
27、身高、眼高、）差鞋时的修正值：身高、眼高、肩高、肘高加肩高、肘高加30mm30mm。l（3 3）身体放松站立修正值：身高、眼）身体放松站立修正值：身高、眼高等减高等减19mm19mm。l（4 4）着装时的修正值：胸厚加）着装时的修正值：胸厚加10mm10mm，以工代臀膝距加以工代臀膝距加20mm20mm。 （1 1）立姿工作面的高度）立姿工作面的高度 l立姿工作面的高度不仅跟身高有关，还与作立姿工作面的高度不仅跟身高有关，还与作业时施力的大小，视力要求和操作范围等很多业时施力的大小，视力要求和操作范围等很多因素有关。因素有关。l在考虑不同身高的工作者对工作面高度的要在考虑不同身高的工作者对工作
28、面高度的要求时，虽然可以设计出高度可调的工作台，但求时，虽然可以设计出高度可调的工作台，但事实上，可以通过调整脚垫的高度来调整作业事实上，可以通过调整脚垫的高度来调整作业者的身高和肘高。者的身高和肘高。l因此，立姿工作面高度应按身高和肘高的第因此，立姿工作面高度应按身高和肘高的第9595百分位数设计。对男女共用的工作面高度按百分位数设计。对男女共用的工作面高度按男性的数值设计。男性的数值设计。l图图55B55B及图及图1 1按男性身高的第按男性身高的第9595百分数给出百分数给出了立姿情况下不同作业性质对工作面高度的要了立姿情况下不同作业性质对工作面高度的要求。求。 图图55B立姿工作面高度（
29、立姿工作面高度（mm） a a的台面高度的台面高度为为1050105011501150毫米，适用于精密工毫米，适用于精密工作，靠肘支承的工作（如作，靠肘支承的工作（如书写、画图等）；书写、画图等）； b b的台面高度的台面高度为为11301130毫毫米，虎心钳固定在工作台米，虎心钳固定在工作台上的高度；上的高度； c c的台面高度的台面高度为为95095010001000毫米，适用于要求灵毫米，适用于要求灵巧的工作，轻手工工作巧的工作，轻手工工作（如包装、安装等）；（如包装、安装等）； d d的台面高度的台面高度为为800800950950毫米，适用于要求用劲毫米，适用于要求用劲大的工作（如刨
30、床，重的大的工作（如刨床，重的钳工工作等）。钳工工作等）。 （2 2）工作活动余隙）工作活动余隙 立姿作业时，人的活动性比较大。为了保证作业者操作立姿作业时，人的活动性比较大。为了保证作业者操作自由、动作舒展，必须使站立位置有一定的活动余隙。有自由、动作舒展，必须使站立位置有一定的活动余隙。有条件时，可以适当大些，场地较小时，应按有关人体参量条件时，可以适当大些，场地较小时，应按有关人体参量的第的第9595百分位数加上着冬季防寒服时的修正值进行设计，百分位数加上着冬季防寒服时的修正值进行设计，一般应满足以下要求：一般应满足以下要求： 站立用空间（作业者身前工作台边缘至身后墙壁站立用空间（作业者
31、身前工作台边缘至身后墙壁之间的距离），不得小于之间的距离），不得小于760760毫米，最好能达到毫米，最好能达到910910毫米以毫米以上；上； 身体通过的宽度（身体左右两侧间距），不得小于身体通过的宽度（身体左右两侧间距），不得小于510510毫米，最好能保证在毫米，最好能保证在810810毫米以上；毫米以上； 身体通过的深度（在局部位置侧身通过的前后身体通过的深度（在局部位置侧身通过的前后间距），不得小于间距），不得小于330330毫米，最好能满足毫米，最好能满足380380毫米；毫米；l 行走空间宽度行走空间宽度（供双脚行走的凹进或凸出的平整地面宽度），不得（供双脚行走的凹进或凸出的平整
32、地面宽度），不得小于小于305305毫米，一般须在毫米，一般须在380380毫米以上；毫米以上； 容膝容足空间容膝容足空间。立姿作业虽不需要，但提供了容膝容足空间，可。立姿作业虽不需要，但提供了容膝容足空间，可以使作业者站在工作台前能够曲膝和向前伸脚。一方面站着舒适，以使作业者站在工作台前能够曲膝和向前伸脚。一方面站着舒适，另一方面使身体可能靠近工作台，扩大上肢在工作台上的可及深度。另一方面使身体可能靠近工作台，扩大上肢在工作台上的可及深度。容膝空间最好有容膝空间最好有200200毫米以上，容足空间最好达到毫米以上，容足空间最好达到150150150150毫米以上；毫米以上； 过头顶余隙过头顶
33、余隙 （地面至顶板的距离）。一些岗位的过头顶余隙就是（地面至顶板的距离）。一些岗位的过头顶余隙就是楼层的高台，但许多大型设备常在机器旁建立比较矮小的操纵控制楼层的高台，但许多大型设备常在机器旁建立比较矮小的操纵控制室，空间尺寸十分有限。如果过共顶余隙过小，心理上就产生压迫室，空间尺寸十分有限。如果过共顶余隙过小，心理上就产生压迫感，影响作业的耐久性和正确性。过头顶余隙最小应大于感，影响作业的耐久性和正确性。过头顶余隙最小应大于20302030毫米，毫米，最好在最好在21002100毫米以上，在此高度下不应有任何构件通过。毫米以上，在此高度下不应有任何构件通过。（3 3） 临时座位临时座位 立姿
34、工作易疲劳，条件允许时，应提立姿工作易疲劳，条件允许时，应提供临时座位供作业者工间短时休息。临供临时座位供作业者工间短时休息。临时座位不应影响立姿作业自由走动和操时座位不应影响立姿作业自由走动和操作。图作。图5-65-6分别是摇动旋转式和回跳式临分别是摇动旋转式和回跳式临时座位。时座位。（4 4）立姿作业范围）立姿作业范围 立姿作业的水平面作业范围与立姿作业的水平面作业范围与坐姿时相同，垂直面作业范围的设计如坐姿时相同，垂直面作业范围的设计如图图5757所示所示 图图5-85-8给出了立姿作业时最大和最佳给出了立姿作业时最大和最佳的作业范围。的作业范围。 图图5 58 8 立姿作业范围（立姿作
35、业范围（mmmm）3 3、坐、坐立姿交替作业空间立姿交替作业空间l 坐坐- -立姿作业空间设计用人体参量与选用原则，立姿作业空间设计用人体参量与选用原则，是在设计立姿作业空间的人体测量项目参数的基是在设计立姿作业空间的人体测量项目参数的基础上，增加了坐姿腘窝高础上，增加了坐姿腘窝高n n和大腿厚和大腿厚i i这两个坐姿这两个坐姿作业的设计参数作业的设计参数 ，其布局设计方法如图所示。，其布局设计方法如图所示。l坐坐- -立姿交替作业的工作面高度及水平面和垂立姿交替作业的工作面高度及水平面和垂直面的最大作业范围和舒适作业范围，均与单独直面的最大作业范围和舒适作业范围，均与单独采用立姿作业的设计结
36、果相同。但坐采用立姿作业的设计结果相同。但坐- -立姿交替立姿交替作业的工作座椅的坐面高与坐姿作业时的坐面高作业的工作座椅的坐面高与坐姿作业时的坐面高是不同的。它是由立姿时的工作面高度减去工作是不同的。它是由立姿时的工作面高度减去工作台面板厚度和大腿厚度台面板厚度和大腿厚度i i的第的第9595百分位数所确定百分位数所确定的。的。 坐-立姿交替作业垂直面布局设计 椅子可以移动，以便在椅子可以移动，以便在立姿操作时可将它移开；立姿操作时可将它移开； 椅子高度可调，以适椅子高度可调，以适应不同身高者的需要；应不同身高者的需要； 坐姿作业时应提供脚坐姿作业时应提供脚踏板踏板 （脚垫），否则，会（脚垫
37、），否则，会因工作座椅坐面过高，人因工作座椅坐面过高，人的双脚下垂，造成座面前的双脚下垂，造成座面前缘压迫大腿，使血液循环缘压迫大腿，使血液循环受阻。踏板中心位置高度受阻。踏板中心位置高度应为座面高度减去坐姿腘应为座面高度减去坐姿腘窝高窝高n n的第的第9595百分位数，以百分位数，以保证容膝空间适应保证容膝空间适应90%90%以上以上的人群众。若踏板高度可的人群众。若踏板高度可调，可调范围取调，可调范围取20-23020-230毫毫米。米。 4 4、其它姿势的作业空间、其它姿势的作业空间l在工厂里，除了在固定工作岗位上通过操纵在工厂里，除了在固定工作岗位上通过操纵机器直接生产制造产品之外，还
38、有大量的工人机器直接生产制造产品之外，还有大量的工人则是从事机器设备安装维修工作。当进入设备则是从事机器设备安装维修工作。当进入设备和管路布置区域或进入设备和容器的内部时，和管路布置区域或进入设备和容器的内部时，由于空间的限制，作业人员往往既不能坐着作由于空间的限制，作业人员往往既不能坐着作业，也不能站着作业，而只能采取蹲姿、跪姿业，也不能站着作业，而只能采取蹲姿、跪姿和卧姿等。和卧姿等。 因此，必须在设备的设计和布局时就事先因此，必须在设备的设计和布局时就事先留出以其它可以预见到的姿势，进行作业的所留出以其它可以预见到的姿势，进行作业的所需空间。具体包括二个方面，一是到达各检修需空间。具体包
39、括二个方面，一是到达各检修点的可达性问题；二是在各检修点的可操作性点的可达性问题；二是在各检修点的可操作性问题。问题。 （1 1） 检修通道的布局与最小尺寸检修通道的布局与最小尺寸l解决可达性问题，就是根据可能的通行解决可达性问题，就是根据可能的通行姿势设计合理的检修通道。检修通道应针姿势设计合理的检修通道。检修通道应针对一切可能的检修项目，采用最容易使所对一切可能的检修项目，采用最容易使所需的零部件、人的身体、工具等顺利通过需的零部件、人的身体、工具等顺利通过的形状。的形状。 在确定具体尺寸时，应考虑人体携带在确定具体尺寸时，应考虑人体携带零部件和工具的方式所需的工作余隙，还零部件和工具的方
40、式所需的工作余隙，还应考虑操作人员在通道内的视觉要求。否应考虑操作人员在通道内的视觉要求。否则遇到紧急检修时，人、工具和更换的零则遇到紧急检修时，人、工具和更换的零部件进不去，就得拆除或破坏其它的设施，部件进不去，就得拆除或破坏其它的设施，造成更大的减产、停产。造成更大的减产、停产。 l一般情况下，设置一个大的检修通道，一般情况下，设置一个大的检修通道，比设置两个或更多个小的检修通道要比设置两个或更多个小的检修通道要好，检修通道应位于正常安装时易于好，检修通道应位于正常安装时易于接近的设备表面或直接进入最便于维接近的设备表面或直接进入最便于维修的地方。同时应处于远离高压或危修的地方。同时应处于
41、远离高压或危险转动部件的安全区。否则应采取有险转动部件的安全区。否则应采取有效的安全措施，以防作业人员进出时效的安全措施，以防作业人员进出时受到伤害。受到伤害。 表表5252是人体形态尺寸对各种通是人体形态尺寸对各种通行方式的最小空间尺寸要求。行方式的最小空间尺寸要求。 序号序号通行方式通行方式尺尺 度度尺尺 寸寸最最 小小最最 好好着防寒服着防寒服1单人正面通过单人正面通过宽宽高高560 1600610 1860810 19102双人并行通过双人并行通过宽宽高高1220 16001370 18601530 19103双人侧身通过双人侧身通过宽宽高高760 1600910 1860910 19
42、104方形垂直入口方形垂直入口边长边长边长边长459 159560 560810 8105圆形垂直入口圆形垂直入口直径直径 560 610 6矩形水平入口矩形水平入口宽宽高高535 380610 510810 8107圆形爬行管道圆形爬行管道直径直径 635 760 8108方形爬行管道方形爬行管道边长边长边长边长635 635760 760810 810表表52最小通道尺寸最小通道尺寸 （2 2） 其它姿势最小作业空间尺寸其它姿势最小作业空间尺寸l安装与维修机器设备时，若检修点的安装与维修机器设备时，若检修点的作业空间过小，人的肢体施展不开，就作业空间过小，人的肢体施展不开，就会以不合理的方
43、式用力而损伤肌肉骨骼会以不合理的方式用力而损伤肌肉骨骼组织。或者会因把持不住工具、零部件组织。或者会因把持不住工具、零部件等而造成物体失落，既影响工作效率，等而造成物体失落，既影响工作效率，又容易砸伤人体。又容易砸伤人体。l全身进入的各种姿势所需的最小作业全身进入的各种姿势所需的最小作业空间尺寸，应根据有关人体测量项目的空间尺寸，应根据有关人体测量项目的第第9595百分位数进行设计，具体尺寸如图百分位数进行设计，具体尺寸如图510510和表和表5353所示。所示。 作业姿势尺度标记尺 寸最小值选取值着防寒服时蹲坐作业 高度 宽度1207092130100屈膝作业 高度 宽度1209010213
44、0110跪姿作业 宽度 高度 手距地面高度110145 12070130150爬着作业 高度 长度801509095160俯卧作业（腹朝下） 高度 长度452455060仰卧作业（背向下） 高度 长度501906019565200检查孔或观察窗的间隙尺寸可检查孔或观察窗的间隙尺寸可以按下述方法设计：以按下述方法设计：双肩均需进入，取开口的宽度双肩均需进入，取开口的宽度等于可及范围深度的等于可及范围深度的7575加加150mm150mm，水平间隙至少为，水平间隙至少为630mm630mm（a a）；只把手臂伸进到附近）；只把手臂伸进到附近肘部时，孔的直径取肘部时，孔的直径取110mm110mm（
45、b b）；若把整个手臂都伸进）；若把整个手臂都伸进去，孔的直径应取去，孔的直径应取125mm125mm，着，着防寒服作业再增加防寒服作业再增加75mm75mm（c c）；）；对于伸直手掌及握拳的开口尺对于伸直手掌及握拳的开口尺寸应取图寸应取图d,ed,e所示的大小；对所示的大小；对于拿东西的手来说，物体周围于拿东西的手来说，物体周围的自由空间应等于的自由空间应等于45mm45mm，戴手，戴手套时再增加套时再增加20mm20mm（f,gf,g）；对）；对于按动按钮于按动按钮, ,孔的直径应取孔的直径应取40mm40mm（h h）；而为了用双指捏）；而为了用双指捏取按钮，孔的直径必须等于取按钮，孔
46、的直径必须等于65mm65mm第五章第五章第二讲第二讲 通过前面的学习我们知道，安全人通过前面的学习我们知道，安全人机工程设计在我们生活中，起着很好的机工程设计在我们生活中，起着很好的作用。作用。l全世界每年有全世界每年有120120万人死于交通事故，万人死于交通事故，每天有每天有10001000个个2525岁以下的年轻人被车岁以下的年轻人被车祸夺去生命，其中祸夺去生命，其中9090生活在低收入生活在低收入和中等收入国家，大部分居住在非洲和中等收入国家，大部分居住在非洲和亚洲。和亚洲。l报告说，车祸是报告说，车祸是1515岁至岁至1919岁年轻人的岁年轻人的头号杀手，死亡人数远远高于艾滋病。头
47、号杀手，死亡人数远远高于艾滋病。l限速、禁止酒后驾驶、强制戴头盔和限速、禁止酒后驾驶、强制戴头盔和系安全带等措施是防止交通事故的传系安全带等措施是防止交通事故的传统措施，安全人机方面的努力是未来统措施，安全人机方面的努力是未来的发展趋势。的发展趋势。第第 59 页页第第 60 页页第第 61 页页第第 62 页页第第 63 页页第第 64 页页第第 65 页页5 5、最佳作业空间的选择、最佳作业空间的选择 l 充分考虑作业者的心理特性充分考虑作业者的心理特性l 充分考虑作业者的行动空间充分考虑作业者的行动空间l 对于多人集体作业应考虑协同作业空间对于多人集体作业应考虑协同作业空间l 考虑设备本
48、身的特点（功能、形状、数量和使用情况等）考虑设备本身的特点（功能、形状、数量和使用情况等）进行设计，尽量把功能相同和相互联系的部件组合在一起，以利进行设计，尽量把功能相同和相互联系的部件组合在一起，以利于操作、监视和管理。于操作、监视和管理。l 考虑控制装置的合理布局，将使用频率高的控制装置布置考虑控制装置的合理布局，将使用频率高的控制装置布置在最适于作业的区域，并按操作的先后顺序，把它们相互之间尽在最适于作业的区域，并按操作的先后顺序，把它们相互之间尽量安排得近一些，形成一个流畅的作业线路。量安排得近一些，形成一个流畅的作业线路。l 根据人体测量学、解剖学和生物力学的特征来布置机器、根据人体
49、测量学、解剖学和生物力学的特征来布置机器、控制器和工具，做到使操作者既能高效操作，又能减少疲劳。控制器和工具，做到使操作者既能高效操作，又能减少疲劳。l 把设备、控制器和显示器等尤其是重要设备仪器布置在操把设备、控制器和显示器等尤其是重要设备仪器布置在操作者的手或脚的可及范围与视野的有效位置。作者的手或脚的可及范围与视野的有效位置。l图图5 51212所示为坐姿最佳空间范围。所示为坐姿最佳空间范围。 图图5 512 12 坐姿最佳空间作业范围坐姿最佳空间作业范围6 6、 安全距离设计安全距离设计 由于种种原因，许多设备要实现无任何危险之由于种种原因，许多设备要实现无任何危险之处是很难的，因此就
50、必须考虑与其保持一定的处是很难的，因此就必须考虑与其保持一定的安全距离。安全距离有二：安全距离。安全距离有二：l一是防止人体触及机械部位的间隔；称为机一是防止人体触及机械部位的间隔；称为机械防护安全距离的确定，主要取决于人体测量械防护安全距离的确定，主要取决于人体测量参数。参数。l二是使人体免受非触及机械性有害因素影响二是使人体免受非触及机械性有害因素影响的间隔，如超声波危害、电离辐射和非电离辐的间隔，如超声波危害、电离辐射和非电离辐射危害，冷冻危害、以及尘毒危害等）安全距射危害，冷冻危害、以及尘毒危害等）安全距离的确定，主要取决于危害源的强度和人体的离的确定，主要取决于危害源的强度和人体的生
