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1、2022/12/11,1,第三章 工作空间设计,3.1 人的作业范围3.2 作业体位3.3 作业空间设计,2022/12/11,2,人在工作状态时，人与机器设备、工作用具等所需的空间的总和叫做作业空间。 一个优良的作业空间或作业场所，必须使得作业者能方便而迅速完成作业，同时又安全可靠、舒适方便。作业空间设计要以人为中心，充分考虑空间里人的需求，创设既安全、舒适、经济、技术先进、高效的作业空间； 作业空间设计内容包括：空间布置、工作台设计、坐椅设计、以及空间环境设计等。,2022/12/11,3,3.1 人的作业范围,当人以站姿或坐姿等进行作业时，手和脚在水平面和垂直面内所能触及最大轨迹所构成的
2、空间范围，即人的空间作业范围。,3.1.1 有关概念1）近身作业空间 作业者在某一位置时，考虑身体的静态和动态尺寸，在坐姿或站姿状态下,所能完成作业的空间范围。,2）个体作业场所 作业者周围与作业者有关的，包括设备等因素在内的作业区域。如驾驶室，各种加工机械的操作空间等。,2022/12/11,4,3）总体作业空间 多红又专个相联系的个体作业场所布置在一起构成的作业空间。 总体作业空间不是直接的作业场所，它反映的是多个作业者或使用者之间作业的相互关系，如自动化生产线控制中心和开放式办公室。,2022/12/11,5,不同工作性质的作业场所,2022/12/11,6,1.站姿：背伸直、直立、向前
3、微弯腰、微微半蹲、半蹲等。,3.1.2 人体基本动作尺度,2022/12/11,7,2. 坐椅姿势：依靠、高坐、矮坐、工作姿势、稍息姿势、休息姿势等。,2022/12/11,8,3. 平坐姿势：盘腿坐、蹲、单腿跪立、双膝跪立、直跪坐、爬行、跪端坐等。,2022/12/11,9,4.躺卧姿势：俯伏撑卧、侧撑卧、仰卧等。,2022/12/11,10,3.1.3 人体活动空间尺度,即适应行为要求的室内空间尺度，是相对的概念，亦是动态的尺寸。（生理需求、行为需求和心理需求）,2022/12/11,11,根据室内环境的行为表现，活动空间可分为大空间、中空间和小空间等不同的活动空间范围。（1）大空间指公共
4、行为空间，如：体育馆、营业厅、商场等，其特点是易于处理好个体行为的空间关系，在这个空间里个人空间基本是等距的，空间具有尺度大和开放的特点。（2）中空间指事务行为空间，如：办公室、教室等，空间即开放又具有私密性，在以满足个人空间的前提下，设计公共事务行为的空间。（3）小空间是个体行为的空间，如：卧室、书房、经理室等，具有较强的私密性和小空间的特色，主要以满足个体的行为为目的等。,2022/12/11,12,手脚活动空间 与手相比较，脚的操作力大，但操作精度低，活动范围较小。脚活动空间位于身体前侧坐面以下的区域，其舒适的作业空间取决于身体尺寸与作业的性质。,2022/12/11,13,2022/1
5、2/11,14,2022/12/11,15,3.2 作业体位 3.2.1坐姿作业 3.2.2立姿作业 3.2.3坐、立交替的作业,2022/12/11,16,3.2.1坐姿作业 指身躯伸直或稍向前倾角为100150，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。,坐姿作业的特点：,不易疲劳，持续工作时间长身体稳定性好，操作精度高手脚可以并用作业脚蹬范围广，能正确操作,2022/12/11,17,对于以下作业应采用坐姿作业：,精细而准确的作业 持续时间较长的作业 施力较小的作业 需要手足并用的作业,2022/12/11,18,3.2.2立姿作业以下作业选用立姿作业优于坐姿作
6、业：需要经常改变体位的作业。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，可以看见或使用坐姿作业者够不到的部件；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。立姿作业时，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优点。,2022/12/11,19,立姿的缺点：不易进行精确而细致的工作；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脉曲张等等。,2022/12/11,20,3.2.3 坐-立姿交替作业 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处于一种体位而引起的
7、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，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，坐下来就可以得到消除。因此，坐立姿交替作业能吸收各自的长处，弥补各方面的短处，应尽可能用坐立姿交替作业方式。,2022/12/11,21,选择人体姿势和体位应该注意的问题,工作场地的大小、照明条件与视觉；体力负荷的大小及用力方向；工作场所各种物质 （包括必需的工具、加工材料等）的安放位置；控作台或工作台的台面高度，有无合适的容膝空间；作业时起坐的频率等。,2022/12/11,22,应该尽量避免的姿势 站着不动的姿势（特别对女性）； 长期或经常重复地弯腰（指脊背弯曲角超
8、过15）； 躯干扭曲并倾斜的姿势或半坐姿势； 经常重复地单腿支撑的姿势； 手臂长时间向前伸直或伸开等。,2022/12/11,23,3.3 作业空间设计一、坐姿作业空间设计 坐姿作业空间是人坐在工作台前手能够活动到的整个三维空间，它随作业面的高度、手偏离身体中线的距离及手举高度的不同而变化。 其范围的大小取决于两个因素：肩关节的高度和手臂长，图5-2为第5百分位的人体坐姿抓握活动时的空间范围，以肩关节为转动中心的直臂抓握空间半径，男性为650mm，女性为580mm。,2022/12/11,24,（一）工作面高度和宽度,坐着工作时推荐的工作面高度/mm,2022/12/11,25,a的台面高度为
9、88020毫米适合对视力强度、手臂活动的精度和灵巧性要求都很高的作业，如钟表组装；b的台面高度为84020毫米适合对视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；c的台面高度为74020毫米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；d的台面高度为68020毫米适合于精度要求不高、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。,图3-1 坐姿工作面高度,2022/12/11,26,图3-2 高度与工作性质和人身高的关系,2022/12/11,27,工作面宽度视作业功能要求而定: 一般若单供靠肘之用，最小宽度为100mm，最佳宽度为200m
10、m； 写字用时，最佳宽度为400mm； 工作面板的厚度： 一般不超过50mm，以便保证大腿的容膝空间。,2022/12/11,28,（二）作业范围（1）水平作业范围 在水平方向上方便地移动手臂所形成的轨迹（覆盖的范围）,2022/12/11,29,平面正常范围、最大范围和斯夸尔斯提出的正常范围/cm,2022/12/11,30,2022/12/11,31,（2）垂直作业范围,坐姿作业时手的垂直作业范围/mm,2022/12/11,32,（3）立体作业范围,坐姿上肢运动范围,坐姿立体作业范围(),2022/12/11,33,坐姿人体尺寸和工作面高度、 座椅高度的关系示意图,2022/12/11,
11、34,图5-4 容膝空间,（三）容膝、容脚空间,2022/12/11,35,图3-3 容膝空间,2022/12/11,36,表5-2 容膝空间尺寸,2022/12/11,37,（四）椅面高度及活动空间 （1）椅面高度一般略低于小腿高度 （2）座椅放置空间的深度距离810mm （3）座椅的扶手至地面的距离610mm,2022/12/11,38,（五）脚作业空间,脚作业区域,2022/12/11,39,蹬力较大的脚操作器作业空间,2022/12/11,40,蹬力较小的脚操作器作业空间,例：电脑操作的作业空间设计,眼-视屏手-键盘人-座椅脚-地板,一、眼-视屏界面,人眼与视屏的关系： 人眼与视屏应保
12、持一定距离，以保证不受电子射线的伤害。 屏幕越大视距应越远，取600-700mm。,显示器的摆放：人在坐姿时的自然视线是与水平视线成向下的15夹角，为获得最佳的观察精度，显示器表面应与视线近似垂直。故显示器表面应稍向后仰，大约1015夹角。选用可调显示器： 建议可调高度为180mm；可调角度为-515。,二、手-键盘界面,应使上臂自然下垂,上臂与前臂之间7090的角度，手和前臂呈一直线，腕部向上不超过20。选择高度可调的平板放置键盘，键盘的倾斜度在515内可调。可设置腕垫，预防手腕疲劳综合症。,三、人-椅界面,采用可调座椅，使作业者保持正确坐姿。,四、脚-地板界面,台、椅、地三者间高度比例合适
13、，使作业者脚能平放，大腿不上抬。,五、其它,光源放置合理，避免光线经显示器反射进入人眼引起眩光。桌面色彩和屏幕色彩明暗对比不易太大，桌面宜采用白、浅兰、浅灰等柔和的浅色调。,2022/12/11,49,二、立姿作业空间设计 立姿作业时，作业区域较大，作业的对象相对较多，同时人体各部位运动的幅度也比较大，身体也可以自由移动。 立姿活动空间如图5-3所示，其中粗实线为手操作的最大范围；左边虚线为手操作最适宜范围，中间虚线为最有利的抓握范围。,2022/12/11,50,（一）工作面高度,工作面调整的高度,立姿工作面高度应按身高和肘高的第95百分位数设计。对男女共用的工作面高度按男性的数值设计。,图
14、 立姿作业的工作台高度推荐值(cm)0参照线是地面至肘的高度线，其平均值男性为105cm，女性为98cm,2022/12/11,51,a的台面高度为10501150毫米，适用于精密工作，靠肘支承的工作（如书写、画图等）；b的台面高度为1130毫米，是虎心钳固定在工作台上的高度；c的台面高度为9501000毫米，适用于要求灵巧的工作，轻手工工作（如包装、安装等）；d的台面高度为800950毫米，适用于要求用劲大的工作（如刨床，重的钳工工作等）。 工作面的宽度视需要而定。,图5-6 立姿工作面高度（毫米）,图5-6按男性身高的第95百分数给出的立姿情况下不同作业性质对工作面高度的要求。,2022/
15、12/11,52,身高,工作面高度,工作面的高度与身高的关系/cm,2022/12/11,53,（二）作业范围,立姿作业的作业范围/,1.最有力握取 2.手操作最适宜 3.手最大操作 4.手可达最大,2022/12/11,54,（三）工作活动间隙,立姿作业活动间隙设计参考尺寸/mm,2022/12/11,55,（四）立姿作业空间垂直方向布局设计,立姿作业空间垂直方向布局尺寸/mm,感想：电梯的报警器安装位置高？低？,2022/12/11,56,三、坐-立姿交替作业空间设计,工作面的高度以站立时的工作高度为准，椅子高以680780mm为宜，同时提供脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很
16、难工作持久。,2022/12/11,57,坐-立姿交替作业垂直面布局设计,2022/12/11,58,坐-立姿交替作业工作椅的设计工作座椅的高度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的第95百分位数所确定的。设计布局宜采用以下方式：1）椅子可以移动，以便在立姿操作时可将它移开；2）椅子高度可调，以适应不同身高者的需要；3）坐姿作业时应提供脚踏板 （脚垫）。踏板中心位置高度应保证容膝空间适应90%以上的人群众。若踏板高度可调，可调范围取20-230毫米。,2022/12/11,59,四、安全距离设计,由于种种原因，设备要实现无任何危险之处是很难的，因此就必须考虑与其保持一定的安全距离
17、。安全距离有二种：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参数。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射、冷冻危害及尘毒危害等）其安全距离的确定，主要取决于危害源的强度和人体的生理耐受阈限。机械防护安全距离有3类：（1）防止可及危险部位的安全距离（2）防止受挤压的安全距离（3）防止睬空致伤的盖板开口安全距离,2022/12/11,60,四、安全距离设计,当双足跟着地站立，手臂上伸可及的安全距离为2410毫米。,上伸可及安全距离,（1）防止可及危险部位的安全距离,2022/12/11,61,四、安全距离设计,在身体越过固
18、定屏障或防护设施的边缘时，最大可及距离是防护屏的高度和危险部位高度的函数。,探越可及安全距离,2022/12/11,62,四、安全距离设计,上肢自由摆动可及安全距离有些作业，人体上肢的掌、腕，肘、肩等关节根部紧靠在固定台面或防护设施的边缘，仅由支靠点前面一部分肢体向四周自由摆动从事作业活动，此时的安全距离数值可从下图查出。,2022/12/11,63,四、安全距离设计,Sd=120,Sd=225,Sd=510,Sd=820,图5-13 上肢自由摆动可及安全距离,2022/12/11,64,四、安全距离设计,穿越孔隙可及安全距离当防护屏或罩与危险部位不能远距离隔离时，须根据肢体的测量参数第1百分
19、位数男女二者中的小值来确定防护屏或罩的最大孔隙，以防止肢体的某个部位通过。反之，如已确定了防护屏或罩的孔隙尺寸，则应根据第99百分位数男女二者中的大值来确定防护屏或罩至危险部位的安全距离，使能够穿越孔隙的那部分肢体不能触及危险部位。图5-14 给出了可供防护屏或罩布局设计选用的穿越网状孔隙可及安全距离数值。,2022/12/11,65,四、安全距离设计,Sd=15,图5-14 穿越网状孔隙可及安全距离1,第1百分位数,2022/12/11,66,四、安全距离设计,Sd=120,图5-14 穿越网状孔隙可及安全距离2,第99百分位数,2022/12/11,67,四、安全距离设计,Sd=195,图
20、5-14 穿越网状孔隙可及安全距离3,第1百分位数,2022/12/11,68,四、安全距离设计,Sd=820,图5-14 穿越网状孔隙可及安全距离4,第99百分位数,2022/12/11,69,四、安全距离设计,Sd=15,图5-15 穿越栅栏状缝隙可及安全距离1,第1百分位数,2022/12/11,70,四、安全距离设计,Sd=120,图5-15 穿越栅栏状缝隙可及安全距离2,第99百分位数,2022/12/11,71,四、安全距离设计,Sd=195,图5-15 穿越栅栏状缝隙可及安全距离3,第1百分位数,2022/12/11,72,四、安全距离设计,Sd=820,图5-15 穿越栅栏状缝
21、隙可及安全距离4,第99百分位数,2022/12/11,73,四、安全距离设计,（2）防止受挤压的安全距离在机械设备或工作场地中，常常存在着一些固定的夹缝或可变动的夹缝部位，当人体的某一部位在某种力的作用下陷入或被夹在其中时，就容易造成伤害。故当存在夹缝时，夹缝间距必须大于安全距离，否则构成危险源。防止人体受挤压主要指防止人的躯体、头、腿、足、臂、手掌和食指等人体部位受挤压。,2022/12/11,74,四、安全距离设计,Sd=470,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离1,2022/12/11,75,四、安全距离设计,Sd=280,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离2,2022/1
22、2/11,76,四、安全距离设计,Sd=210,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离3,2022/12/11,77,四、安全距离设计,Sd=120,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离4,2022/12/11,78,四、安全距离设计,Sd=120,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离5,2022/12/11,79,四、安全距离设计,Sd=100,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离6,2022/12/11,80,四、安全距离设计,Sd=25,图5-16 防止受挤压伤害的夹缝安全距离7,2022/12/11,81,四、安全距离设计,（3）防止睬空致伤的盖板开口安全距离若盖板上开口
23、尺寸过大，当作业人员从上面经过时，多次发生了踏空坠落事故，或下肢的某一部分嵌入开口引起挫伤，扭伤、甚至骨裂事故。因此，盖板开口的安全距离设计是十分重要的。,2022/12/11,82,四、安全距离设计,图5-17 脚踏板开口安全距离,2022/12/11,83,五、受限作业空间设计,受限作业的空间尺寸/mm,2022/12/11,84,标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间/mm,2022/12/11,85,由上肢和零件尺寸限定的维修空间/mm,2022/12/11,86,六、通道和走廊设计,通道尺寸mm,2022/12/11,87,通道和走廊的最小空隙,楼梯,斜坡道,登梯,人对作业空间的要求受
24、社会和心理因素的影响。,人际交往的心理距离,六、作业空间设计的社会心理因素,2、地域性,地域性是指一种社会性约定俗成的行为规则，即为达到自己的目的而采用的相应方式。如，个体为了保护一定的物理空间或区域不受侵犯所采取的行为就是地域性表现。,3、近身空间（心理近身空间）,特点：和地域有关，但没有边界、没有大小，是以人为中心的一系列椭球空间。空间大小和心理环境有关。 人对正面的近身空间要求较大，后面次之、侧面较小。,六、作业空间设计的社会心理因素,4、设计上的考虑,在进行器具设备、作业场所、公共场所设计时，必须考虑人的心理距离、近身空间与地域性的要求。,如：公共场所坐椅的布置、接待室的布置、办公空间的大小及布置等。,六、作业空间设计的社会心理因素,93,作业：,作业空间有哪些类型？作业体位有哪几种？作业空间设计的社会和心理影响因素有哪些？,
