人机工程学知识点

第一章

1.平安人机工程学定义：平安人机工程学是从平安的角度动身，运用人机

工程学的原理和方法去解决人机结合面的平安问题的一门新兴学科。它是

人机工程学的一个应用学科分支，并成为平安工程学的一个重要分支学

科。

2.人机结合面：人和机在信息交换和功能上接触或相互影响的领域（或称

“界面”）

3.探讨内容：

（1）探讨人机系统中人的各种特性（2）探讨人机功能支配（3）探讨各

类人机界面（4）探讨工作场所和作业环境（5）探讨平安装置（6）探讨

人员选拔问题（7）探讨人机系统的牢靠性（8）探讨人机系统总体平安性

设计准则和方法以与平安性平价体系和方法

4.探讨方法：（1）基础探讨的方法与人际工程学的探讨方法基本相同

（2）探讨的角度和着眼点主要侧重于从适合人的平安性特征去探讨人机

界面

（3）探讨方法主要有调查法、试验法和模拟法

5.探讨目的：更好地在人机之间合理支配功能，使人和机有机结合，有效

地发挥人的作用，最大限度地为人供应平安卫生和舒适的环境，同时提高

活动效率。

6.探讨任务：为人际系统设计者供应系统平安性设计，特别是确保人员平

安的理论、方法、准则和数据

其次章

1.人体测量的定义：人体测量学是一门用测量方法探讨人体的体格特征的

科学。它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺

寸上的差别，用以探讨人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计供

应人体测量数据。

2.(1)立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫

骨点高。

(2)坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、

坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下

肢长。

3.作业域：手脚在确定空间范围内做各种操作，所形成的包括左右水平面

和上下垂直面的空间区域，叫做作业域。

4.最大耗氧量(Vo2max)与氧债实力：

(1)需氧量：体内单位时间所须要的氧气量叫需氧量；成年人安静时每

分钟的需氧量为0.2-0.3L/min。

(2)摄氧量：单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入的氧气量

称摄氧量。

(3)耗氧量：人体单位时间内所消耗的氧气量；一般耗氧量和摄氧量大

致相等。

(4)最大耗氧量和最大摄氧量：人在繁重体力劳动时，循环、呼吸系统

的功能经l-2min达到极限摄氧实力，这时，单位时间内的摄氧量叫最

大摄氧量。此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大耗氧量确定于年龄

(AG)、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。

式中：Vo2max—最大摄氧量，mL/(N-min);A—年龄(岁)

最大能量消耗率：Emax=354.3Vo2max

5.氧债与劳动负荷

(1)氧债：劳动起先，呼吸循环机能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，这时

供氧量与需氧量的差值叫氧债。

(2)常量负荷：非繁重劳动时，摄氧量与需氧量保持平衡的负荷，即需

氧量小于最大摄氧量。高量负荷：劳动强度较大，需氧量已接近或等于最

大摄氧量的负荷。超量负荷：劳动强度过大，需氧量超过最大摄氧量，人

体始终在缺氧状态下，形成较大氧亏，处于“假稳定状态”下的负荷。

6.总需氧量与氧债实力

(1)总需氧量：劳动与劳动结束后复原期所需氧量之和称为总需氧量。

Vo2z=Vo21+Vo2h-Vo2j(tl+th)

式中：Vo2z——劳动时的总需氧量，mL/min;Vo21——作业期摄氧量,

mL/min;

Vo2h——复原期摄氧量，mL/min;Vo2j——安静时平均需氧量，一般

为250mL/min;

tl-----作业时间，min;th-----复原时间，min。

(2)氧债实力：据探讨，体内要透支1L氧，大约要以7g乳酸作代价，

直到氧债实力衰竭为止。氧债实力，一般人约为10L,训练有素的运动员

可达15-20U氧债实力衰竭，血液中的乳酸量会急剧上升，pH值快速下

降，这对肌肉、心脏、肾脏以与神经中枢都很不利。

7.最大心率

(1)心率：单位时间内心室跳动的次数称为心率(Heartrate,缩写为

HR)o在安静时，正常男子、女子的心率约75次/min。青年人中，当以

50%的最大摄氧量工作时，男子心率一般比女子低，分别约为130次/

min和140次/min。

(2)最大心率：当人达到最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心

率(HRmax),最大心率几乎无性别差异，都随着年龄(A)的增加而下降。

式中：HRmax一最大心率，次/min;A—年龄，岁。

8.拨出量与最大心脏输出量

(1)搏出量：心脏每次搏动从左心室注入主动脉的血液量称搏出量。

(2)心脏输出量：单位时间(每分钟)内从左心室射出血液量Q叫心脏

输出量。

(3)最大心脏输出量：最大摄氧量与最大心脏输出量关系：

Qmax=6.5+4.35Vo2max

式中：Qmax—最大心输出量，L/min;Vo2max—最大摄氧量，L/

(N•min)

9.(1)肌电图：肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位，肌肉收

缩时产生的动作电位可通过电极引导出来，再放大、记录即得到肌电图

(Electromyogram，简称EMG)。

(2)放电频率和电压幅值：放电频率的凹凸主要确定于运动单位兴奋活

动的强弱。动作电位振幅(mV)的大小反映了参加收缩的肌纤维数量的多

少。因此，通过肌电图可以测定肌肉收缩的强度。

10.脉搏数的测定：脉搏积=脉搏数X(最高最低血压差)+100

11.用人体体重计算人体体积和表面积

（1）人体体积计算：V=1.015W-4.937（适用于体重在50~100kg男

子）

式中：：V—人体体积，L;W一人体体重，kg

（2）人体表面积计算：S=0.0061H+0.0128W-0.1529

S=0.0061H+0.0124W-0.0099

式中：S—人体表面积，m2;H一人体身高，cm;W一人体体重，kg

12.人体测量数据的应用准则：（1）最大最小准则（2）可调性准则（3）

平均准则（4）运用最新人体数据准。

⑸地域性准则：影响人体参数的因素有：地区、性别、年龄、民族等。

⑹功能修正与最当心理空间相结合准则

最小功能尺寸Smin=Sa+Af

式中:Smin——产品的最小功能尺寸；Sa——第百分位人体尺寸；△一

一功能修正量。

（7）标准化准则

最佳功能尺寸Sopm=Sa+Af+Ap

式中：Sopm——最佳功能尺寸；Sa——第百分位人体尺寸；——功

能修正量；

△p——心理修正量（试验求得）。

（8）姿态与身材关联准则⑼合理选择百分位和适用度准则

第三章

1.知觉：人脑对干脆作用于感觉器官的客观事物的整体反映。

2.暗适应和亮适应:

(1)暗适应一在黑暗中视觉感受性慢慢提高的过程；

(2)亮适应一人从黑暗处到光亮处，也有一个对光适应的过程，称为亮

适应。视觉虽然具有亮暗适应特征，但假如亮暗的频繁变换，须要眼睛频

繁调整，就不能很快适应，增加眼睛的乏累且会造成视察和推断失误，从

而导致事故的发生。

3.掩蔽效应：

(1)掩蔽：一个声音被另一个声音所掩蔽的现象；

(2)掩蔽效应：一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应;

(3)掩蔽残留：由于人的听阈的复原须要阅历一段时间、掩蔽去掉了以

后，人耳的效应并不立刻消退；

(4)听觉乏累：掩蔽残留的量值；

掩蔽声对人耳刺激的时间和强度干脆影响人耳的乏累持续时间和乏累程

度，刺激越长、越强，则乏累越严峻。

4•人的反应时间：

(1)反应时间一人从接收外界刺激到作出反应的时间。削减反应时间，

提高反应速度，可以削减或避开事故的发生。

⑵影响反应时间的主要因素：随感觉通道不同而不同；与运动器官有关；

与刺激性质有关；随执行器官不同而不同；与刺激数目的关系；与颜色的

协作有关；与年龄有关；与训练有关。

5.(1)心情与情感的比较

心情、情感是人对客观事物的一种特别反应形式。

心情、情感为三种因素所制约：环境影响、生理状态和相识过程。其中相

识过程起关键作用。

心情情感的区分。

心情：带有情景性，属于任何动物共有，冲动性。

情感：情景性、稳定性和长期性，人类特有，很少有冲动性。

(2)心情：心情状态可分为心境，激情，应激。

心境：是微弱二许久的心情状态。强度小，时间长

激情：是猛烈的、暴风雨般的激烈而短促的心情状态。强度大，时间短

应激：是出于意料的紧迫状况所引起的激情而高度惊惶的心情状态。意

外状况

(3)情感：情感是在人类社会历史发展过程中形成的高级社会性特征，

人类社会性情感可归结为道德感、理智感和美感。

道德感：是用确定的道德标准去评价自己或他人的思想和言行时产生的情

感体验。

理智感：是指人相识事物和探求真理的须要是否满足而产生的情感体验。

美感：依据个人美的须要而产生的对各种美的体验。

6.所谓乏累，就是在人体发生可以概括为失去功能或打乱这样的变更，引

起生理活动的变更也就是发朝气能变更、物质变更、自觉乏累和效率变更

的现象。所谓乏累就是人体内的分解代谢和合成代谢平衡不能维持，换言

之，当高位与低位的代谢反应平衡不正常时叫乏累。

7.生理性乏累除与劳动方式、速度、强度和劳动时间、身心活动简洁的因

素有关外，还与照明、气候、温度、湿度等工作环境因素有关，也与年龄、

健康状况有关。

心理性乏累受环境、精神面貌和工作动机等的影响。劳动内容单调极易引

起心理性乏累。

探讨发觉：性格差异和智能水平的凹凸使人们在工作中产生厌倦和乏累的

程度是不同的。生性欢悦好动的人，在工作中易感乏累；性格沉静安分的

人，在工作中不易感乏累。

第四章

1.人机功能支配的含义：对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功

能恰当地支配给人或机，称为人机的功能支配。

2.人机功能支配的一般原则：笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调

的、高阶运算的、支付大功率的、操作困难的、环境条件恶劣的作业以与

须要检测人不能识别的物理信号的作业，支配给机器担当。指令和程序的

支配，图形的辨别或多种信息输入时，机器系统的监控、修理、设计、创

建、故障处理与应付突然事务等工作，由人担当。

第五章

1.人机界面：在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，全部的

人机信息沟通都发生在这个“面”上，通常人们称这个面为人机界面。

2.音响和报警装置的设计原则：

①音响信号必需保证使位于信号接受范围内的人员能够识别并依据规

定的方式作出反应。因此，音响信号的声级必需超过听阈，最好能在一个

或多个倍频程范围内超过听阈1。dB以上。

②音响信号必需易于识别，特别是有噪声干扰时，音响信号必需能够明

显地听到并可与其它噪声和信号区分。因此，音响和报警装置的频率选择

应在噪声掩蔽效应最小的范围内。当噪声声级超过11。dB时，最好不用

声信号来作报警信号。

③为引起人留意，可接受时间上匀整变更的脉冲声信号，其脉冲声信号

频率不低于0.2Hz和不高于5Hz,其脉冲持续时间和脉冲重复频率不能

与随时间周期性起伏的干扰声脉冲的持续时间和脉冲重复频率重合。

④报警装置最好接受变频的方式，使音调有上升和下降的变更

⑤显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时作用，组成

“视听”双重报警信号，以防信号遗漏。

3限制器设计的一般原则：

（1）限制器设计的一般要求：①限制器设计要适应人体运动的特征，考

虑操作者的人体尺寸和体力。②限制器操纵方向应与预期的功能方向和机

器设备的被限制方向一样。

限制器要利于辨别和记忆。③尽量利用限制器的结构特点进行限制（如弹

簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏开关）进行限制。④尽量设计多

功能限制器，并把显示器与之有机结合，如带指示灯按钮等。

⑵设计限制器时应考虑的因素：1）限制信息的反馈：2）限制器的运动：

3）限制器上手或脚的运用部位的尺寸和结构

4.大小编码：以相同形态而不同大小来区分限制器的功能和用途，这种形

式的编码应用范围较小，通常在同一系统中只能设计大、中、小三种规格。

由于大小编码的视觉和触觉感知度小的缘由，常与其他形式编码一起运

用。

5.⑴修理性与可修理性设计:

1）修理性

在规定的时间、条件、程序和方法等约束下完成修理地实力称为修理性。

所谓“规定地条件”，主要是指修理地机构和场所以与相应地资料条件（包

括修理人员、设施、设备技术资料等）。所谓“规定的程序和方法”，是指

按规程规定的修理工作类型、步骤和方法等。而“修理”作为修理与检修

的统称，则是为保持、复原或改善设施或设备的规定技术状态而进行的全

部活动。

2）可修理性设计

可修理性设计就是在产品（包括系统、设施或设备）设计中除了满足其他

设计要求外，还要使设施或设备具有实现“平安、与时、快速、有效、经

济”的修理实力。

其任务是一旦设施或设备发生故障，要保证能平安地尽快修理好，甚至能

在未出故障前就已经实行措施来消退故障产生的条件。

从平安人机工程学的角度考虑修理性设计，从“便利于人修理”和“平安

地修理”动身来进行设计，这就是可修理性设计的主要要求，它使修理工

作系统中“人-机-环境系统”整体协调，以有利于提高人的修理工作绩效、

削减修理差错、实现修理平安。

⑵可修理性设计的一般指导原则

1）确保修理平安2）尽可能简化以减轻修理人员负担3）改善修理和检测

时的可达性4）尽量接受模块化5）尽量实行标准化和通用化6）增加易

识别性和防错容错实力7）尽可能接受有效的综合诊断手段

6.平安色：①红色：禁止、停止②蓝色：指令，必需遵守的规定③黄色:

警告，留意

④绿色：提示平安状态，通行

7.噪声的限制：

1）限制声源①降低机械噪声②降低空气动力性噪声

2）限制噪声的传播①全面考虑工厂的总体布局②调整声源指向③利用

自然地形④接受吸声材料和吸声结构⑤接受隔声和声屏装置

3）加强个体防护

4）通过调整班次，增加休息次数，轮换作业等也是很好的防护方法。

5）音乐调整

8.⑴牢靠性的定义：牢靠性是指探讨对象在规定条件下、规定时间内、完

成规定功能的实力

⑵牢靠性度量指标：牢靠性度量指标是指对系统或产品的牢靠程度作出定

量表示。常用的基本度量指标有牢靠度、不行靠度（或累积故障概率）、

故障率（或失效率）、平均无故障工作时间（或平均寿命）、修理度、有效

度等。

⑶牢靠度

牢靠度是牢靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完成

规定功能的概率。牢靠度是时间的函数，常用以R（t）表示，称为牢靠度函

数。

产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。例

如，取N个产品进行试验，若在规定时间t内共有Nf（t）个产品出故障，则

该产品牢靠度的观测值可用式（5-3）近似表示：

R(t)«[N—Nf(t)]/N(5—3)

当t=0,Nf(t)=0,则R(t)=lo

随着t的增加，出故障的产品数Nf(t)也随之增加，则牢靠度R(t)下降。

当t—8,Nf(t)->N,则R(t)->0o

牢靠度的变更范围约为04R(t)&1。

9.平安防护装置是指配置在机械设备上能防止紧急因素引起人身损害，保

障人身和设备平安的全部装置。

⑴平安防护装置的作用：①防止机械设备因超限运行而发生事故②通过

自动监测与诊断系统解除故障或中断紧急③防止因人为的误操作而引发

的事故④防止操作者误入紧急区而发生的事故

⑵平安防护装置的设计原则①以爱惜人身平安为动身点进行设计的原则。

②平安防护装置必需平安牢靠的原则。③平安防护装置与机械装备配套设

计的原则。④简洁、经济、便利的原则。

10.机械的牢靠性：⑴就机器设备而言，牢靠性是指机器、部件、零件在规

定条件下和规定时间内完成规定功能的实力。

⑵度量牢靠性指标的特征量称为牢靠度。

⑶牢靠度是在规定时间内，机器设备或部件能完成规定功能的概率。若把

它视为时间的函数，就称为牢靠度函数。

⑷为简便起见，假设环境因素宜人，对机械设备不造成危害，则探讨机的

牢靠性就转化为主要探讨机械设备的牢靠性问题。

⑸一般状况，产品牢靠性指标都与该产品的故障分布类型有关。若已知产

品的故障分布函数，就可以求出其牢靠度R仕)、故障率入(t)与其它牢靠

性指标，若不知道具体的故障分布函数，但知道故障分布类型，也可以通

过参数估计的方法求得某些牢靠性指标的估计值。

⑹故障分布类型有三种类型：①指数分布②正态分布③威布尔分布

11.提高人机系统平安牢靠性的途径：

⑴合理进行人机功能支配，建立高效牢靠的人机系统

①对于部件等系统宜选用并联组装。

②形成冗余的人机系统：系统运行中应让其有足够的多余时