湖南工学院安全人机工程课程设计.doc

安安 全全 人人 机机 课课 程程 设设 计计 课课 程：程： 安全人机工程课程设计安全人机工程课程设计 题题 目：目： 六人间学生用床及相关器物六人间学生用床及相关器物 安全人机工程分析及改进安全人机工程分析及改进 院院 系：系： 安全与环境工程学院安全与环境工程学院 专业班级：专业班级： 安全工程安全工程 安本安本 10011001 班班 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 刘爱群刘爱群 廖可兵廖可兵 完成时间：完成时间： 2012.05.032012.05.03 2012.05.202012.05.20 目目 录录 1 前言1 2 理论依据.1 3 实测数据.4 4 宿舍设施的改进及分析6 4.1 床7 4.1.1 床的高度8 4.1.2 床的长度9 4.1.3 床的宽度9 4.2 卫生间9 4.2.1 水龙头高度.11 4.2.2 喷头高度.11 4.3 阳台 .11 4.4.1 洗漱台11 5 环境12 5.1 温度环境 .12 5.2 宿舍照明度 .13 6 色彩环境13 6.1 理论分析 .13 6.2 宿舍公寓色彩 .14 7 结束语17 参考文献.18 六人间公寓学生用床及相关器物的人机安全工程六人间公寓学生用床及相关器物的人机安全工程 分析及改进分析及改进 安全工程专业安本 1001 班：张圣敏 指导老师：刘爱群、廖可兵 【摘要】：安全人机工程是从安全的角度和着眼点，研究人与机的一门工程技 术，其立足点在安全上面，以对活动过程中的人实行保护为目的，主要阐述人 与机应保持什么样的关系，才能保证人的安全。本次安全人机工程课程设计是 对我校六人间学生宿舍的主要物品的人机关系、照明度和色彩搭配进行了实测 和整改设计。运用了安全人机工程学的基本原理和方法，全面考虑大学生的生 理、心理因素，考虑其型式及居住的空间能适合人的生活方式，人公寓环 境系统综合的宜人性，借鉴以往学生公寓的情况，取长补短，使四人间公寓达 到安全、舒适、合理、经济的效果。 【关键词】： 人机工程；人机结合面；对比分析；照明度；色彩搭配 Security of capital equipment of apartment , design with whole reasonable color of space collocating while being man-machine Abstract: Study of one man and machine engineering, above its foothold in the security to the people on the process of implementation of activities for the purpose of protection, mainly on the man and machine what kind of relationship should be maintained in order to guarantee security. Matched to the ordinary university student six worlds apartment main equipment man-machine relations、 and the color has carried on the design. Using the man-machine engineering basic principle and the method, comprehensively considered university students physiology, the psychological factor, considered its pattern and the housing space can suit humans life style, human - apartment - environment system synthesis pleasant, the model former student apartment situation, makes up for ones deficiency by learning from others strong points, enables eight worlds apartments to achieve the security, comfortable, reasonable and the economical effect. Key words: Man-Machine ;Engineering ;The contrast ana 1 1 前言前言 随着经济的发展，科技的进步。尤其在 21 世纪的今天，几乎所以的院校都 实现了现代化的学生公寓，这给学生创造了优越的学习和生活条件。但在另一 方面，由于设计尺寸不合理、人机不协调、人机环境中颜色不调配等因素，给 学生在生理和心理上带来了很多的负面影响。比如驼背、近视、压力加大、心 烦意乱。虽然在时间阶段上来说这不完全是在大学阶段造成的，但也不可忽略 在大学学习期间由于学习、生活环境不适而造成的负面影响。 针对上述出现的一些问题，本次安全人机工程课程设计将在参阅相关资料、 进行实地测量的基础上，分析与评价学生与组合柜及周围环境这一系统中的安 全人机界面的协调关系。并以安全、健康、协调舒适为目标，针对相关问题提 出建议和相关改进设计措施。 2 2 理论依据理论依据 表 2-1 人体主要尺寸 单位：mm 年龄分组男(18-60 岁)女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 身高 1543 1583 1604 1678 1754 1775 1814 1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697 体重/kg 44 48 50 59 70 75 83 39 42 44 52 63 66 71 上臂长 279 289 294 313 333 338 349 252 262 267 284 303 302 319 前臂长 206 216 220 237 253 258 268 185 193 193 213 229 234 242 大腿长 413 428 436 465 496 505 523 387 402 410 438 467 476 494 小腿长 324 338 344 369 396 403 419 300 313 319 344 370 375 390 表 2-3 坐姿人体尺寸 单位：mm 年龄分组男(18-60 岁)女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 坐 高 836 858 870 908 947 958 979 789 809 819 855 891 901 920 坐姿颈椎点高 599 615 624 657 691 701 719 563 579 587 617 648 657 675 坐姿眼高 729 749 751 798 836 847 867 678 659 704 739 773 783 803 坐姿肩高 539 557 566 598 631 641 659 504 518 526 556 589 594 609 年龄分组男(18-60 岁)女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 坐姿肘高 214 228 218 216 291 298 312 201 215 223 251 277 284 299 坐姿大腿厚 103 112 116 130 146 151 160 107 113 117 130 146 151 160 坐姿膝高 441 456 461 493 523 532 549 410 424 431 458 486 494 507 小腿加足高 372 383 389 413 439 448 463 331 341 350 382 399 405 417 坐 深 407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 486 臂膝距 499 515 524 554 585 595 613 481 495 502 521 561 570 587 坐姿下肢长 892 921 937 992 1046 1063 1093 826 851 861 921 960 975 1005 表 2-4 人体水平尺寸 单位：mm 年龄分组男(18-60 岁)女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 胸 宽 242 253 259 280 307 315 331 219 233 239 260 289 299 319 胸 厚 176 186 191 212 237 245 261 159 170 176 199 230 239 260 肩 宽 330 344 351 376 397 403 413 304 320 328 351 371 377 387 最大肩宽 383 398 405 431 460 469 486 347 363 371 387 428 438 458 臀 宽 273 283 288 306 327 334 346 275 290 296 317 340 346 360 坐姿臀宽 284 296 300 321 347 355 369 295 310 318 344 374 382 400 坐姿两肘间宽 353 371 381 422 473 489 519 326 348 360 404 460 379 509 胸 围 762 791 806 867 944 970 1018 717 745 760 826 919 949 1005 腰 围 620 650 665 735 857 895 960 622 659 680 772 904 950 1025 臀 围 780 805 820 875 948 970 1009 795 824 840 900 975 1000 1044 表 2-2 立姿人体尺寸 单位：mm 年龄分组男(18-60 岁)女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 眼 高 1436 1474 1495 1568 1643 1664 1705 1337 1371 1388 1454 1522 1541 1579 肩 高 1244 1281 1299 1367 1435 1455 1494 1166 1195 1211 1271 1333 1350 1385 肘 高 925 954 968 1024 1079 1096 1128 873 899 913 960 1009 1023 1050 手功能高 656 680 693 741 787 801 828 630 650 662 704 746 757 778 会阴高 701 728 741 790 840 856 887 648 673 686 732 779 792 819 胫骨点高 394 409 417 444 472 481 498 363 377 384 410 437 444 459 3 3 实测数据实测数据 测量仪器：卷尺 测量对象：卷尺测得宿舍及宿舍内物品的长度、宽度及高度 测量目的：具体的数据来说明、分析宿舍的人机界面的不合理性，从而为 下一步改进措施提供有利的测量数据 本文所设计的六人间公寓为长 8.9m、宽 3.9m、高 3.2m 的一线型空间，充 分考虑学生的实际生活，休息、学习、洗漱空间是必备的，同时，也需要有一 定的自由支配空间。为保证室内空气的清新，洗漱空间（卫生间、洗漱台）要 与休息（床） 、学习空间（室内主体）相隔开。运用落地玻璃门隔开，将整个公 寓分开为室内和室外两部分。在整体布置上，将休息、学习空间放在室内，洗 漱空间放在阳台。室内空间大小为 6.6m3.9m,阳台的空间大小为 2.4m2.3m，中间墙厚度为 0.2m。 3-1 表宿舍实测数据 长度（mm）宽度(mm) 高度(mm) 宿舍 666394633183 前门 8311990 前窗 1776574 床铺 19037921760 书桌 798495781 壁柜 1555637 凳子 318214400 后门 22791974 阳台 24352326 洗脸台 719 厕所门 6532002 厕所 131315062752 厕所窗 816904 阳台壁橱 1阳台壁橱 2阳台栏杆 2902294987 日光灯距离 2195 电风扇距离 4267 公寓的整体布局的具体分析如下（如图 3-1） 阳阳 台台 卫卫 生生 间间 门门 门门 图 3-1 公寓的整体布局图 凳 子 床 饮水机 洗漱台 4 4 宿舍设施的改进及分析宿舍设施的改进及分析 我们在宿舍中学习生活，为了提高生活水平和学习效率，就要最大限度地 保障人的安全健康与舒适愉快。这就要求我们把人与“机”结合起来考虑，宿 舍是我们大学生活的主要场所之一，我们在宿舍中生活和学习，机的设计不仅 要经济，还要充分考虑并将人的心理及生物力学特征表现出来，使人在宿舍中 高效率地学习，健康舒适地工作。把人机作为一个整体一个系统加以考虑， 通过将设计的理论依据和实测的数据进行比较，得知我们宿舍人机界面个别方 面并不合理，作出以下分析。 4.14.1 床床 床是供人休息的地方，其所占空间也是最大的，与人的关系甚为密切，因 此，对床位的合理设计是至关重要的。 躺在床上，身体压力的分布状态是影响睡眠舒适性的主要因素。有试验表 门门 明：标准硬度的床和过与柔软的床的身体压力分布显著不同。睡在标准硬度的 床上肩甲骨、腰、肘等感觉迟钝的地方受到很大压力，而感觉灵敏的地方则受 压较小，这种压力分布是合理的。睡在过于柔软的床上，大部分身体都要承受 压力，使得许多不该受压的部位受压，而应该受压的部位不受压，身体向中间 挤压，让人感到不舒服，翻身困难而且非常容易醒。因此，床的最理想弹性结 构为，最上面一层应该是柔软的物体，中间层应该较硬，下面一层由弹簧等材 料构成。但由于实际与经济问题，学校寝室床结构为两层：上一层为柔软物质， 下一层为木板。 表 4-1 六人间学生用床实测尺寸 名 称长 度（单位 cm) 床高（距地） 、床梯高度 178 床 长 200 床 宽 80 床面距离天花板 114 床梯宽 28 脚踏板间距 27 护栏长度 118 护栏高度（距离床板） 24 蚊帐架高度 105 床垫木板厚度 2.0 支撑木板的钢板间的距离 53 天花板高度 292 表 41 人平躺时的尺寸标准 4.1.14.1.1 床的高度床的高度 当代人用的床，对床的要求首先是稳固，不能睡上去有摇晃的感觉。床铺 上下铺净高度属于一般用途设计，根据人体数据运用准则，应选用中国男子坐 姿身高第 95 百分位为基本参数 a s ，查表 5 取 a s =958mm，衣裤厚度（功能）修 正量取 8mm，人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为 100mm，则上下铺最小 净空间距和最佳净空间分别为： Smin= a s + f =958+8=966mm Sopm=Sa+ f + p =958+8+100=1066mm 所以本设计采用最佳净空间 1066mm。 一般情况下，下层床面高度为 800mm，则上层床面的高度应为 1801mm。 由上述分析，宿舍的床将采用 2m0.8m1.8m 的设计。 4.1.24.1.2 床的长度床的长度 床铺的长度属于一般用途设计，根据人体数据运用准则，应选用男子身高 第 95 百分位为基本参数 a s ，查表 1 取 a s =1775mm，棉被厚度（功能修正量）取 125mm，人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为 100mm，则： Smin= a s + f =1775+125=1900mm,；Sopm=Sa+ f + p =175+125+100=2000mm 所以本设计采用最佳长度 2000mm。 4.1.34.1.3 床的宽度床的宽度 床的宽度要依照人体的体宽尺寸设计。床铺的宽度也属于一般用途设计， 根据人体数据运用准则，应选用男子最大肩宽第 95 百分位数为基本参数 a s ，查 表 2-4 取 a s =469mm，棉被厚度（功能修正量）取 125mm，考虑到人在睡眠中会 左右翻动，因此取左右空间余裕量（心理修正量）为 300mm，则床铺最小宽度 和最佳宽度分别为： min s= a s+f=469mm+125mm=594mm, = a s+ f+p=469mm+125mm+300mm=894mm， 床宽设计采用最佳宽度 894mm。 4.24.2 卫生间卫生间 宿舍里卫生间是浴室间与厕所的组合，无墙隔开，设计简单、经济。卫生 间的外墙开设了一扇窗户，在靠外墙处安置便池。这样设计有助于保持卫生间 的空气清新和保证室内的透明度。而内墙安置了水管，方便了同学们的日常生 活 但是没有安装热水器 据了解冬天很多人只能去澡堂洗澡 这给学生的生活带 来极大的不便。 加穿衣修正量 15，再加大半个上臂长（大约 200） ，这就是 592 左右。 表 4-41 卫生间的数据说明 标号名称 尺寸取值 /mm 说明 A 蹲姿前后距离 730 因以身材高大的男子为考虑的依据。此 姿势的尺寸可取女子 95 百分位数的“臀 膝距”595，加穿衣修正量 15，再加大 半个手长（大约 120） ，这就是 730 左右 B 厕所的进深 1000 A 加上人前和人后的余裕量。这里取前 后余裕量之和为 170230，其中包括安 全的需要和消除压抑感的心理需要 C 蹲姿左右宽度 618 以大个子男子为分析依据。此姿势的尺 寸可取女子 95 百分位数的“肩宽”409 加穿衣修正量 15，再加大半个上臂长 （大约 200） ，这就是 618 左右 D 卫生间的长度 2650A+B+H E 一侧的余裕量 100 参考数据，一般情况 F 另一侧的余裕 量 350 这一侧应留有挂包、挂外衣的空间 G 卫生间的宽度 1050F+C+E H 淋浴活动范围 900 依据人的最大活动立姿双臂垂直活动范 围来确定宽与长，再依据人的身高和人 的心理修正量确定高 I 淋浴间总进深 1000 至少要比 H 略大一些 除蹲姿的长、宽，还应考虑空间余裕量（心理修正量） ，有一侧可留较大空间余 裕量，可为挂衣物、放纸篓的空间。由上分析，便池将设计离外墙 125mm，离 两侧墙分别为 100mm、350mm。 4.2.14.2.1 水龙头高度水龙头高度 直立时工作面的高度=6/11*身高 =6/11*1484 =810mm 4.2.24.2.2 喷头高度喷头高度 使用方便的隔板高度（上限值）=6/7*身高 =6/7*1659 =1422mm 4.34.3 阳台阳台 4.3.14.3.1 洗漱台洗漱台 就其高度而言，依据理论依据洗漱台的高为 洗漱台高/人身高=4/9 再根据人体运用准则，选取男子身高第 95 个百分位数为参数，查表为 1775mm， 因此洗漱台高为 17751775*4/9=742mm 再考虑到鞋与衣服的修正量 25mm,因此洗 漱台的高度应为 742+25=767mm。 设计洗漱台时还应该考虑其面积，方便人们放置洗漱用品和其他所需放 置的物品。而且八人间人比较多，只有一个洗漱台，特别是早上起来以后显得 特别拥挤，给同学们的生活带来了不便。 洗漱台的模型图 5 5 环境环境 5.15.1 温度环境温度环境 夏天天热的时候宿舍装有电风扇，能让人感到凉爽。另外宿舍装有落地玻 璃门，夏天把玻璃门和防盗门都打开，空气对流，比较凉爽，使人不易产生疲 劳。冬天学生可以自己加御寒服装，洗澡的时候有热水器，并且洗手间很小， 会比较温暖。 5.25.2 宿舍照明度宿舍照明度 自然光是任何人工光源所不能比拟的，在设计时应最大限度地利用自然光， 尽量防止眩光，增加照度的稳定性和分布的均匀性与协调性等。而宿舍装有落 地的玻璃门，防盗门上还装有窗户，很好地解决了自然采光的问题。宿舍内还 安装有两个白炽灯管。方便夜间学习生活。 “安全，适用，经济，美观”是照明装置设计的基本原则。一般生活和工 作环境，需要稳定柔和的灯光，使人们能适应这种光照环境，而不感到厌倦。 为了使我们的人机的适应度提高，保证我们的工作、学习、休息质量。其 具体措施如下： （1）.最大限度的利用自然光。 （2）.选择人工光源时，注意光谱的成分，使其尽可能接近自然光，但不选 择有色光源。 （3）.避免眩光限制光源亮度，合理分布光源。 （4）.保证电压稳定，避免光源闪烁。 （5）.亮度分布不一定均匀。 室内照明应推行“绿色照明”计划，随着社会生产力的发展，人们对生活 质量要求不断提高，照明能耗在整个建筑能耗中所占比例日益增加，照明节能 已日显重要，室内可以 使用最有效的光源灯具，镇流器，同时尽量减少开的数 量，过高照度等。 6 6 色彩环境色彩环境 6.16.1 理论分析理论分析 对比色是使安全色更加醒目的反衬色，包括黑、白两种颜色。 安全色与对比色同时使用时，应按下表规定搭配使用。 黑色 黑色用于安全标志的文字、图形符号和警告标志的几何边框。 白色 白色作为安全标志红、蓝、绿的背景色，也可用于安全标志的文字和图形符 号。 选择适当的色彩，利用色彩的效果，构成良好的色彩环境，称为色彩调 节。工作场所具有良好的色彩环境可以得到以下效果： 增加明亮程度，提高照明效果； 标志明确，识别迅速，便于管理； 注意力集中，减少差错和事故，提高工作质量； 舒适愉快，减少疲劳； 环境整洁，层次分明，明朗美观。 在设计时有调和及对比两种色彩设计的方法。若以调和的手法，则整个室 内家具与各界面之间的色彩和谐统一，显得幽雅、宁静，若以对比的手法，则 家具色彩明快突出于环境的背景色，使室内环境显得活跃而有生气。 在视觉狭窄的建筑物内，适当装饰，既可活跃建筑气氛，有可以增加视觉 层次，和谐建筑物有限空间的约束，通过叠层透景，构成画中有画，景中有景， 趣味无穷。 建筑物内的色彩，一般以柔和、温暖、宁静、悦目的中性浅色调为主，即 以光谱基本颜色之间的复合浅色为主。如黄、红之间的橘黄色、浅蓝色、红色 等暖色，或者黄、绿之间的草绿色、苹果色等冷色，令人久观不厌，心旷神怡。 一般室内的配色不要尽可能单一，配色的饱和度明度也不要太高和相差悬 殊，饱和度也不应太高。 虽然室内环境由多种色彩组成，但一般情况下可以分解为背景色、主体色 和强调色三类。如表 6-1： 表 6-1 三类色的应用 特 性所用位置作用 背景色高明度、低彩度或中性色 大面积部位，如天花 板、墙壁、地面 起背景烘托作用 主体色高彩度、中明度、较有份量的色彩 中面积的部位，如家 具、书桌 体现室内情调 强调色最突出的色彩 小面积的部位，如陈 设 发挥强调效果 6.26.2 宿舍公寓色彩宿舍公寓色彩 色彩设计包括了环境色彩、物品色彩以及标志管理色彩。室内色彩的要求 有利于学生形成安详、稳定的生活和学习情绪，色彩的选择应符合室内环境的 特性。值得注意得是，各种室内视觉环境有一个基本相同的要求，就是上部应 该比下部明亮。惟其如此，人们才能在室内处于安定的情绪之中。 宿舍的色彩采用了冷色基调。由于宿舍的空间有限，四面的墙采用高明度 的淡色白色，以达到扩大空间的效果。室内的书桌书柜及阶梯柜采用较有分 量的咖啡色，采用此色可是整个室内空间显得沉静，适合安定心神学习。地板 采用粉红色地板砖，使整个室内的色调一致。室内墙壁贴有学生自己买的墙纸 或海报，给宿舍增加了一抹鲜艳亮丽。至于阳台的卫生间、洗漱台同样采用白 色，使整个洗漱空间看起来整洁明亮。 此外，入住的学生可示情况采用较鲜艳的暖色系色彩的物品对整个公寓进 行装饰，以发挥强效果，突出个性。 表 6-1 各种颜色表示的抽象概念 颜色抽象概念 红革命、热烈、牺牲、豪迈、危险、激动 绿和蔼、悠闲、和平、娴雅、安静、健康、冷感 蓝沉静、深远、冷淡、和平、善良 白洁白、纯净、清洁、轻松、真挚 黑恐怖、绝望、寂静、沉静、悲哀、神秘 黄温暖、高贵、显赫、豪华、希望、光明、向上 赤黄快乐、光明 紫优雅、温厚 表 6-2 各种颜色的心理作用 引起心理作用和感觉的联想 颜 色 兴 奋 抑 郁 安 静 热 情 爽 快 轻 松 沉 重 遥 远 接 近 温 暖 寒 冷 安 静 愤 怒 力 量 柔 和 希 望 警