人与环境的界面设计ppt课件.ppt

人机工程学,航空学院栾义春2012年11月13日,1,篇章总汇,总论第1章人机工程学概论应用篇第5章人机系统第6章工作研究（肌肉骨骼失调及预防）第7章作业空间设计第8章人与环境的界面设计,基础篇第2章人体生理特征第3章人体测量与数据应用第4章人的心理认知特征扩展篇第9章人因安全第10章可用性第11章脑力负荷,2,8.1人体对环境的适应程度8.2人与热环境8.3人与光环境8.4人与声环境8.5人与运动环境8.6人与毒物环境,3,根据作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度，分为：最舒适区：各项指标最佳，使人在劳动过程中感到满意；舒适区：在正常情况下这种环境使人能够接受，而且不会感到刺激和疲劳。不舒适区：作业环境的某种条件偏离了舒适指标的正常值，较长时间处于此种环境下，会使人疲劳或影响工效，因此，需采取一定的保护措施，以保证正常工作。不能忍受区：若无相应的保护措施，在该环境下人将难以生存，为了能在该环境下工作，必须采取现代化技术手段（如密封），使人与有害的环境隔离开来。见图9-1。,第8章人与环境的界面设计,8.1人体对环境的适应程度,4,图9-1决定舒适程度的环境因素范围,第8章人与环境的界面设计,5,创造良好作业环境的途径：1）对现有的作业环境进行评价，针对存在问题采取改善措施。2）在设计阶段就充分运用一切技术资料，对作业环境予以充分论证和考虑，提出妥善解决不良环境因素的方法。,第8章人与环境的界面设计,6,1.气温：热源通过传导、对流使作业环境的空气加热，并通过辐射加热四周物体，形成第二热源，扩大直接加热空气的面积，使气温升高。2.气湿：相对湿度在80%以上称为高气湿，在30%以下为低气湿。3.气流：主要受外界风力和热源影响。温差愈大，产生的气流愈大。4.热辐射：正辐射（使人体受热），负辐射（使人体散热）。,8.2人与热环境影响热环境的要素,第8章人与环境的界面设计,7,人体所受热源：1）机体代谢产热；2）外界作用的环境热量，见图9-2。3）机体通过对流、传导、辐射、蒸发等途径与外界环境进行热交换，以保持机体的热平衡。,人体的热平衡,第8章人与环境的界面设计,8,机体热平衡方程：MCR-E-W=S,人体蓄热状态,S=0人体处于动态热平衡状态S0产热多于散热，人体体温升高S140dB（B)，可能形成严重的脑损伤。,第8章人与环境的界面设计,45,1.噪声强度（越强）；2.接触时间（越长）；3.噪声的频谱（高频，窄频带）；4.噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）；5.个体差异；6.其他有害因素的共同存在。,影响噪声对机体作用的因素,第8章人与环境的界面设计,46,音乐调节,1.生产性音乐的要求纯体力劳动及无须集中注意力的工作，以节奏清晰，速度较快而轻松的音乐为好；单调发闷的工作，以娱乐味的音乐为好；需要集中注意力的工作（脑力劳动），以速度稍慢、节奏不明显，旋律舒缓的音乐为好。2.生产性音乐的效果研究认为，音乐对工作效率的影响作用有正、反两方面，有时不起作用。所以音乐调节是因时、因地、因工种、因人而异的，要慎重选用。,第8章人与环境的界面设计,47,噪声评价标准,1.国外听力保护噪声标准听力保护噪声标准以A声级为主要评价指标，对于非稳定噪声，则以每天工作8h，连续每周工作40h的等效连续A声级进行评价。表9-18为国外几种听力保护噪声标准。2.我国工业噪声卫生标准我国1979年颁布的“工业企业噪声卫生标准”中，对工业企业的生产车间和作业场所的噪声允许标准的规定见表9-19.3.环境噪声标准ISO规定住宅区室外噪声允许标准为3545dB（A），非住宅区室内噪声允许标准见表9-20，对不同时间、地区按表9-20进行修正。,第8章人与环境的界面设计,48,返回,第8章人与环境的界面设计,49,图9-17四个噪声品级所造成的影响,返回,第8章人与环境的界面设计,50,外部刺激使人体产生内部响应。对人体产生三种作用力：惯性力（质量）；粘性阻尼力（阻尼）；弹性力（刚度）。人是一个多自由度的振动系统，其中：第一共振峰：4-8Hz，对胸腔影响最大；第二共振峰：10-12Hz，对腹腔影响最大；第三共振峰：20-25Hz，频率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应的影响相应减少。显然，对人体影响最大的是低频区。见图9-18.,8.5人与运动环境人体的振动特性,第8章人与环境的界面设计,51,影响振动对机体作用的因素,1.振动频率2.作用方向：分为垂直（上下），横向（左右），纵向（前后）3.振动强度：以加速度度量振动强度最为广泛4.作用方式5.振动波形6.暴露时间7.寒冷见图9-19,第8章人与环境的界面设计,52,振动对人体的影响,人体刚能感受到振动的信息，即感觉阈。大多数人对刚超过感觉阈的振动是可容忍的。见图9-20.振动的振幅加大到一定程度，人就感到不舒适，或者作出讨厌的反应，即“不舒适阈”。不舒适是一种心理反应，是大脑对振动信息的一种判断，并没有产生生理的影响。振动振幅进一步增加，达到某种程度时，人对振动的感觉由不舒适进入“疲劳阈”。有生理和心理反应，振动的感受器官和神经系统的功能在振动的刺激下受到影响，并通过神经系统对人体的其他功能产生影响。振动停止后，生理影响可以恢复。振动的强度继续增加，进入“危险阈”。振动对人有心理、生理的影响，还产生病理性的损伤和病变，且在振动停止后也不能复原，这一界限通常称为“痛阈”。,第8章人与环境的界面设计,53,振动对工作能力的影响,由于人体与目标的振动，使视觉模糊，仪表判读以及精细的视分辨发生困难；由于手脚和人机界面振动，使动作不协调，操纵误差增加；由于全身受损颠簸，使语言明显失真或间断；由于强烈振动使脑中枢机能水平降低，注意力分散，容易疲劳，从而加剧振动的心理损害。振动负荷导致人的操纵能力的降低，主要反映在操纵误差、操作时间、反应时间的变化。见图9-21.,第8章人与环境的界面设计,54,振动的评价,1.全身承受振动的评价标准ISO2631人体承受全身振动的评价指南提出以振动加速度有效值、振动方向、振动频率和受振持续时间四个基本振动参数的不同组合来评价全身振动对人体产生的影响。ISO2631规定了180Hz振动频率范围内人体对振动加速度均方值反应的三种不同感觉界限：健康与安全界限（EL）：人体将保持健康和安全。疲劳-降低工作效率界限（FDP）：人将能保持正常的工作效率。舒适降低界限（RCB）超过这个界限，将产生不舒适反应。三种界限之间的简单关系为：EL=2FDP（两者相差6dB）RCBFDP/3.15（两者相差10dB）见图9-22.,第8章人与环境的界面设计,55,2.局部振动的评价标准ISO/DIS5349人对手传振动曝露的测量和评价指南测试点应在与手接触的机械某处，如手柄或手抓取处。振动定向是根据人体的解剖位置以第三掌骨头为坐标原点确定X、Y、Z三轴向。见图9-23.根据每天接振时间，规定最大轴向各中心频率下振动加速度、速度有效值的最大限值。具体原则为：每班接振时间为4h计，不足4h者以4h等能量频率计权加速度表示。因不同的受振时间，允许不同的接振加速度，如果工作日内接触振动时间不足48h，则无论是连续暴露，还是不规则间断暴露，或规则间断暴露，均应按表9-21中的校正系数进行加权计算后评价。根据接触时间，由表9-21查出修正系数，然后用图9-24相应的曲线进行评价。,第8章人与环境的界面设计,56,人与加速度环境线性加速度可发生在相对于身体的各个方向。在大部运动系统中，其加速度是适度的，对人的影响也很小。但一些设备会使置身其中的人产生很大的加速度，像高性能的喷气式飞机和空间火箭，就会带来一定的问题。,第8章人与环境的界面设计,57,头向（向上）加速度的影响头向加速度（Gz）使体重明显增加，软组织有下垂趋势，血液流向身体下半部。头向加速度的主要影响是在人的总体运动和视觉方面。下表为头向加速度的影响,第8章人与环境的界面设计,58,脚向（向下）加速度的影响加速度为-1Gz时，是令人不快但可忍受的脸部充血的感觉。在-2Gz-3Gz时，脸部充血就变得严重了，会感到悸动性头疼，5秒后视线渐渐变模糊、变灰白或偶尔会变红。-5Gz时可忍受的极限时间为大约5秒。前向加速度的影响,第8章人与环境的界面设计,59,后向加速度的影响它与前向加速度的影响相似。侧向加速度的影响这方面的资料还很少，但高强度的侧向加速度在工作环境中也是相对少见的。实验表明人所能忍耐一定时间的不同方向上的平均加速度水平是不一样的。能忍耐的Gz方向的加速度最小的，其次是Gz方向，再次是Gx向，Gx方向的加速度为最大。个体差异也很重要；经过训练的，经常处于高度兴奋的人能比平常人忍受高得多的加速度水平。,第8章人与环境的界面设计,60,对加速度影响的保护措施加速度较大时（特别是在长时间的经历中，如空间飞行）必须有一些保护措施。一般方式是采用能忍受更大加速度的，与该加速作用同向的姿势。抗重力服装对抵御+Gz方向的加速度有最大的优势，它的某些设计比其他方法更有效，典型的抗重力服装能施压于下腹部和双腿上，因而减弱了当Gz方向加速作用时血液流向下腹部和双腿的可能性。对Gz方向的加速作用，没有什么特别有效的方法来提供保护。,第8章人与环境的界面设计,61,减速和撞击机车的正常减速与加速本质上是一致的，但方向相反。加速通常是逐渐进行的过程，但减速可能是极其突然的，特别在机车事故中。使用安全带能减少50或更多的事故，因为它能避免乘客撞出车外。安全带能减少大约25的轻微和中等程度的伤害，而且他们的伤害也不会那么严重。空气袋能在车辆相撞时立即胀大，并挡在乘客前方，然后再变扁。其作用就是吸收乘客在撞击中前冲的能量，防止直接撞到一个坚硬的物体上（如挡风板或方向盘）。,第8章人与环境的界面设计,62,返回,9-18人体对振动的敏感范围,第8章人与环境的界面设计,63,返回,9-19振动对人体的影响因素,第8章人与环境的界面设计,64,返回,9-20振动的阈值,第8章人与环境的界面设计,65,返回,9-21振动对操作能力的影响,第8章人与环境的界面设计,66,9-22全身振动允许界限,返回,第8章人与环境的界面设计,67,9-23局部振动的方向,返回,第8章人与环境的界面设计,68,9-24局部振动评价曲线,返回,第8章人与环境的界面设计,69,8.6人与毒物环境有毒气体和蒸气,有毒气体：指常温、常压下呈气态的有害物质。一氧化碳、氯化氢、二氧化硫、氯气等。有毒蒸气指有毒的固体升华、液体蒸发或挥发时形成的蒸气。苯、汽油、醋酸酯类等物质的蒸气。有毒气体与人体的关系见表9-22所示。,第8章人与环境的界面设计,70,工业粉尘和烟雾,工业粉尘：指较长时间漂浮在作业场所空气中的固体微粒，粒子大小多在0.110m。三硝基甲苯粉尘，锰尘。烟尘为悬浮在空气中直径小于0.1m的固体微粒。铅烟，氧化锌烟，农药熏蒸剂燃烧时产生的烟。雾为悬浮于空气中的液体微滴，多由于蒸气冷凝或液体喷洒形成的。药雾，漆雾，铬酸雾，硫酸雾等。,第8章人与环境的界面设计,71,粉尘、烟雾污染,72,粉尘气雾,73,粉尘与人体的关系：粉尘在进入呼吸道后，根据其物理性质，在呼吸道内各部位通过不同方式沉积、贮留以及最后清除。生产性粉尘根据其理化性质、进入人体的量和作用部位，可引起不同的病变。粉尘主要引起职业性呼吸系统疾患，如尘肺、支气管哮喘、职业性过敏性肺炎、呼吸系统肿瘤等。粉尘还引起中毒作用。,第8章人与环境的界面设计,74,有毒环境的卫生标准,我国1979年重新修订了工业企业设计卫生标准（TJ36-79）。标准规定车间空气中有毒气体、蒸气、粉尘等共120种有毒气体的最高允许浓度。见表9-22，表中数据以单种有毒物质、稳定发生量及8h工作为前提。情况发生改变时，要进行换算：浓度随工作时间变化C8相当于8h内的当量浓度；C1，C2，Ci为不同作业时间内的浓度；T1，T2，Ti为不同作业时间；i=1，2，3为对应的作业环节数，M为某种有毒物质的最高允许浓度。工作地点存在两种以上毒物C1，C2，Cn为各种有毒物质的实测浓度；M1，M2，Mn为各有毒物质的最高允许浓度。,第8章人与环境的界面设计,75,每升柴油产生的