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目 录一、 人机工程学是什么 (2)二、 人机工程学开展历程（4)三、 作业空间尺寸（6)四、 人的运动学根底知识 (7)五、 人机工程与我们的岗位创新 (16）六、 人机工程的经典故事 （20）一、 人机工程学是什么1、新人机工程学的定义2000年，国际工效学协会发布了新的人机工程学定义：人机工程学是研究系统中人与其他组成部分的互交关系的一门学科。2、 传统人机工程学的定义 人机工程学确实是研究人、机和环境这三大要素之间的关系，并为处理系统中人的作业效能、平安、心理和健康咨询题提供理论和方法。 3、 “随处可见人机，哪里都是工程” 我们的日常生活和工作中，处处可见到“人”和“机”的互相关系。比方以下的关系图：人在使用电梯的过程中，会涉及到许多人机工程的关系：关系构造图示研究的相关咨询题1、人与电梯门的人机关系电梯门宽高是否符合人体尺寸；自动开关的电梯门是否会夹伤人；自动电梯门的开启关闭是否设置合理等等。2、人与电梯外按键的人机关系按键是否有标识；按键标识能否让使用者容易识别；按键的高度是否符合人体操作的温馨范围等等3、人与电梯箱体的人机关系电梯箱体内的照明、通风是否符合人的需求；箱体的长宽高是否符合需求等等。二、 人机工程学开展历程 任何学科都有起源和历史，人机关系的演化和开展能够大体分为三个历史时期：萌芽期：人类起源到20世纪30年代初步开展期： 20世纪40年代-20世纪60年代快速开展期： 20世纪70年代-至今 1、萌芽期的人机工程 有了人类就有了造物，有了造物就有了人机关系。早在石器时代，人类就学会了选择石块，打制成可供砍、砸、刮的各种工具。 人机工程学开场采纳科学方法，系统地研究人的才能与其所使用工具之间的关系，兴起于19世纪末-20世纪初。 1884年德国学者Mosso进展了著名的肌肉疲劳试验，能够说使科学人机工程学的开端。 1898年美国学者泰勒在钢铁厂对铁铲铲煤作业进展研究，用5KG、10KG、17KG、20KG四种装煤铁铲对铲煤作业进展实验，发觉10KG铁铲效率最高。他的研究成果成了欧美一些国家为了提高消费效率而推行的“泰勒制”。 1911年美国吉尔布雷斯夫妇对建筑工人砌砖作业进展研究，通过快速摄影机将砌砖动作拍摄下来并进展分析，去掉无用的动作，使砌砖速度由每小时120块提高到350块，作业效率提高一倍多。他们还对外科手术的过程进展改良，将外科大夫本人取器械的方式改变为只需说出器械名称，由助手取器械并递给大夫，这一成果不断沿用至今。2、 初步开展期的人机工程 第二次世界大战中设计的大批武器，只考虑武器功能，而忽略了操作者的协调关系，造成特别多操作失误引发的事故。因而，首先在军事领域中开展了人机工程的综合研究与应用。 二战完毕后，人机工程的研究成果广泛应用于非军事领域。这段时期的开展也使人机工程真正成为一门独立的学科3、 快速开展期的人机工程 进入20世纪70年代后，科学技术开展飞速，电子计算机普及，自动化程度不断提高，大大促进了人机工程学的开展和进步。三、 作业空间尺寸1、 作业空间设计以人体尺寸为根本参数，从尺寸上保证人体构造的活动要求。 妨碍作业空间的要素特别多，首先，视觉要素是对作业空间起决定性的要素，视觉决定头部位置，也决定了人体的姿态。 其次，作业的性质（性质分技能作业、体力作业和脑力作业等）对作业空间也有妨碍。技能作业要求更多视觉观察，体力作业注重肌肉施力，各自作业空间设计都有不同侧重点。 图324说明，不同作业性质要求不同的工作台高度。 2、 立姿作业 立姿作业在我们岗位作业中占有特别大比例，立姿作业的优点是作业区域大，便于肌肉施力，作业者的体位容易改变。图327是立姿作业的人体尺寸参数。四、 人的运动学根底知识1、 肌肉运动 运动系统的运动都需要通过肌肉收缩而牵动骨绕关节运动，肌肉是人体运动能量的提供者，人的活动才能是靠肌肉决定的。 2、 肌肉的施力（1） 肌肉的施力有两种方式，这两种方式以及不同点如下表：肌肉施力方式定 义施力方式主要区别动态肌肉施力肌肉运动时收缩和舒张交替进展血液随肌肉收缩和舒张进入和压出肌肉，新成代谢顺畅，肌肉不容易疲劳，如图5-8b ；静态肌肉施力持续保持收缩状态的肌肉运动收缩肌肉压榨血管，阻止血液进入肌肉，新成代谢不能顺利进展，肌肉容易疲劳，如图5-8c ；（2） 肌肉静态施力的人体生理变化，与动态施力相比，静态施力会造成耗费加大，肌肉酸痛，心率加快和恢复期延长等现象，造成这个缘故主要是肌肉缺氧，导致肌肉内积累大量乳酸造成。 国外学者研究发觉，中学生单手提书包比背书包要耗费多一倍的能量，这主要由于手臂、肩、躯干部分静态施力引起的,如图5-11。 国外学者还研究了手工播种土豆作业，同样作业30分钟，手提篮子心率增加量比挎着篮子心率增加量要多，可见心脏负荷的增加是手提篮子的静态施力造成的结果，如图5-12。 （3） 日常工作中，施力方式的识别：工 作 图 例施力方式识别出租车司机臀部和腰部肌肉处于静态施力（容易疲劳，甚至患腰椎病）；手和脚反复运动来操纵方向盘、油门、档位等，手和脚的肌肉处于动态施力（不容易疲劳）。一般铣床操 作腰部肌肉处于静态施力，容易疲劳，甚至患腰椎病。一般钻床操 作腰部、手臂、肩膀肌肉都处于静态施力，手臂和肩膀施力大，容易疲劳和酸痛（4） 减少静态施力的方法。 防止不“自然”的身体姿态 防止长时间抬手作业 合理设计作业面高度，可减少手臂静态施力。 尽可能双手交替作业（5） 事实上，日常作业都是既有静态施力，也有动态施力，特别难详细划分彼此界限，也特别难防止。但我们通过学习肌肉施力的概念，通过改良，能够减少静态施力，多想方法我们能做得更好。3、 骨和关节运动（1） 在肌肉收缩牵引力作用下，骨绕关节转动，使人体产生各种运动和操纵姿态，这称为骨人体运动，这也是人机工程学的主要内容之一。（2） 人体运动时间和精度 手的运动速度与运动习惯有关，一般是与手的运动习惯一致的运动，其速度较快，精确较高。 由于人体构造的特点，人的运动在某些方向上速度更快，国外学者对不同方向的运动时间进展研究，分析归纳如下： 在水平方向的前后运动比左右方向运动快； 手在垂直面的运动速度比在水平面的运动速度快，精确度也比水平面的高； “从上往下” 比“从下往上”的运动速度快； 手朝向身体的运动比离开身体方向运动快，但后者精确度高； 顺时针方向的操作动作比逆时针方向的快； 单手在外侧60角左右的直线动作和双手在外侧30角左右同时的直线动作速度都最快，效果最好，如图55； 从精度和速度来看，单手操作较双手操作为佳； 如此的结果，关于工作区域的设计有特别大意义，比方设计装配线上物品的放置等。 （3） 手的力量 人的大部分工作都是由手来完成的，因而手的力量在工作中起着更为重要的作用，手的力量和运动方向、肘关节的角度等有亲密的关系。国外学者Clarke研究说明，当肘关节为60- 120时，手臂产生的内收力最大，如图5-32。（4） 人的作业和动作效率 从能量的角度分析，肌肉收缩产生的能量分为两部分：热能和机械能。机械能占有的比例越大，作业效能越高。 为了提高作业效率，国外专家Barnes等人研究总结出“动作经济性原则”。这些原则简单能够归纳成4个方面： 同时使用两只手，防止一手操作一手空闲； 力求减少动作数量，防止一切不必要的动作； 尽可能减少动作间隔，防止出现全身性动作； 寻求温馨的工作环境，减少动作难度，防止不合理的工作姿态；（5） 重体力作业的合理操作 关于重体力作业的改良，一方面要努力提高作业效率，另一方面要减轻人的实际作业强度,设计一些节约体力的工具和设备，能够减少操作者的工作量，如下列图： 搬运重物过程中，提起重物时，腰部椎间盘回承受一定压力，用不同方法提起重物时，对腰部椎间盘的妨碍是不同的。 如图719,直腰提起重物,椎间盘压力变化比拟小。弯腰提起重物,椎间盘压力会忽然增大，这是由于弯腰提起重物，椎间盘压力分布不均引起的。 为了防止腰椎损伤和疲劳，在提起重物的时候要直腰，上身尽量伸直，弯曲膝盖，如图721。 4、 手工具设计 人类使用手工具的历史和人类的历史一样长远，从早期人类使用的石器，到现代社会的电钻,人的生活和工作都离不开手工具，正确设计手工具成为人机工程学重十分重要的内容。 手工具设计考虑的要素特别多，主要从人体手的尺寸以及力学原理进展分析。研究说明，在处于抓握方式下，抓握物和人的手臂呈大约70时，人的手腕保持自然状态，如图563。 简单来说，手工具设计确实是人使用工具时尽量使手保持自然状态。 典型的手工具设计和分析（右图是改良以后）：内容 图 例 分析尖嘴胶钳把手 符合手和腕的转动，使手腕保持自然状态，防止腕部位酸疼。手铲把手手锯把手改良抓握把手方式 防止掌部压力过大，使用更温馨。改良按纽 防止单个手指重复运动，减少手指疼痛。五、 人机工程与我们的岗位创新1、 依照立姿作业的人体尺寸参数，我们能更好改良我们的操作位置，使之更便于操作。改良成果1：制造风动扳手存放架，提高存放位置，使存取扳手的位置处于人手最有利抓握的范围。改良成果2：提高翻转机操作面板，使期处于人手操作最适宜的范围。2、依照作业空间设计尺寸，重体力工作要求的工作台高度，我们对相关岗位的作业高度进展改良。改良成果3：装缸盖气门岗位，打紧喷油器双头螺柱作业，作业高度偏高，特别累，容易腰椎劳损，增加踏板（相当于降低工作台高度）后，作业条件得到特别大改善。 3、依照中学的物理知识，在扭距一定的情况下，加大力臂能够减少作用力。改良成果4：调缸盖气门岗位，转动曲轴比拟费劲，员工劳动强高。加大力臂能够减少转动力。依照中学学过的杠杆原理M= F L ，我们能够更深化分析改良过程：改良前改良后假设转动曲轴的扭矩：M=30 N.m M= F L 30 Nm = F 0.5 m F = 60N需要60牛顿的转动力才能转动曲轴假设转动曲轴的扭矩：M=30 N.mM= F L 30 Nm = F 1 m F = 30N需要30牛顿的转动力才能转动曲轴 结论：力臂L由0.5m加长为1m后，转动力减少一半，加长力臂能够更省力！ 在人机工程理论知识的指导下，我们岗位创新硕果累累，总结以上几个成果，我们能够编成一个脍炙人口的顺口溜：增加架子，便操作。提高按钮，腰杆直。加个踏板，不疲劳。 杠杆原理，省力多。 只要我们多想一点，多做一点，我们就会做得更好！六、 人机工程的经典故事 美国阿波罗登月舱设计中，原方案是让两名宇航员坐着，即便开了4个窗口，宇航员的视野也十分有限，特别难观察到月球着陆点的地表情况。为了寻找处理方案，工程师互相争论，花费特别多时间。一天一位工程师抱怨宇航员的座位又重又占用空间，另一位工程师立即想到，登月舱脱离母舱到月球外表大约只一个小时而已，为什么一定要坐着，不能站着进展这次短暂的旅行吗？ 一个牢骚引出了大家都赞同的新方案。站着的宇航员眼睛能够贴近窗口，窗口可小，而视野却特别大，咨询题迎刃而解，整个登月舱的质量能够减轻，方案更为平安、高效、经济。这个小故事，发人深省，它告诉我们：1、 处理大难题，可能是一个小办法，甚至是一个不需投入资金的方法。2、 “让机器习惯人”是我们经常考虑的咨询题，但“人习惯机器”也能够处理特别多难题。3、 只要我们多想一点，多做一点，我们就会做得更好！
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