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1、人机工程学,第八讲工作台椅与工具设计,8.1作业岗位的选择,作业岗位按人作业时的姿势分为坐姿岗位、立姿岗位和坐、立姿交替岗位三类。在人机系统设计时选择哪一类作业岗位，必须依据工作任务的性质来选择。,图8-1推荐的作业岗位选择依据S=坐姿；ST=立姿；S/ST=坐或立姿；ST/C=立姿，备有座椅,8.1.1三种作业岗位的特征,1.坐姿作业岗位：适于从事轻、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作。当具有以下基本特征时，宜选用坐姿岗位。在坐姿操作范围内，短时作业周期需要的工具、材料、配件等都易于拿取或移动。不需用手搬移物品的平均高度超过工作面以上15cm的作业。不需作业者施用较大力量，如搬动重物
2、不得超过4.5kg，否则，应采用机械助力装置。在上班的绝大多数时间内从事精密装配或书写等作业。,8.1.1三种作业岗位的特征,2.立姿作业岗位：适于从事中、重作业以及坐姿作业岗位的设计参数和工作区域受到限制的工作。当具有以下基本特征时，宜选用立姿岗位。当其作业空间不具备坐姿岗位操作所需的容膝空间时。在作业过程中，常需搬移重量超过4.5kg物料时。作业者经常需要在其前方的高、低或延伸的可及范围内进行操作。要求操作位置是分开的，并需要作业者在不同的位置岗之间经常走动。需作业者完成向下方施力的作业，如包装或装箱作业等。,8.1.1三种作业岗位的特征,3.坐、立姿交替岗位：适于操作者在作业的过程中不得
3、不采用不同的作业姿势来完成的工作。当具有以下基本特征时，宜选用坐、立姿交替岗位。经常需要完成前伸超过41cm或高于工作面15cm的 重复操作。如果不考虑人体可及范围和静负荷疲劳的特点，可取坐姿作业岗位；但考虑人的特点，应选择坐、立姿交替岗位。对于复合作业，有的最好取坐姿操作，有的则适宜立姿操作，从优化人机系统来考虑，应取坐、立姿交替岗位。,8.1.2作业岗位设计要求和原则,1.设计要求 1）作业岗位的布局应保证工作能在上肢所能达到的范围内完成，且考虑下肢的舒适性。2）考虑操作动作的频繁程度。3）考虑作业者的群体。2.设计原则 1）作业岗位应考虑作业者的生理特点和动作的经济性原则。2）作业岗位的
4、各组成部分应符合工作特点和人机工程学要求。3）作业岗位不允许无关物体存在。4）作业岗位设计应符合国家有关标准和规程的要求。,8.2手工作业岗位设计8.2.1手作业岗位类型,在工业生产中，以手工操作为主的生产岗位称为手工作业岗位，国标GB14776-93为岗位设计提供了基本原则和确定尺寸的基本方法。1.坐姿手工作业岗位，见图8-22.立姿手工作业岗位，见图8-33.坐、立姿交替作业岗位，见图8-4,8.2.2手作业岗位尺寸设计,与人体有关的作业岗位尺寸由国家标准中与作业者人体有关部位第5或第95百分位数值推导出与人体有关的岗位尺寸，见表8-1,表8-1 与人体有关的作业岗位尺寸，单位mm,2.与
5、作业有关的作业岗位尺寸,（1）作业面高度C，通常依据作业对象、工作面上相关配置尺寸确定；对较大的或形状复杂的加工对象，则以加工对象方位处于满足最佳加工条件状态下确定。（2）作业台面厚度K，在设计时应满足以下关系：K=A-S5%-Z5%K=A-S95%-Z95%式中，S5%、S95%为第5和第95百分位数人体座位面高度；Z5%、Z95%为第5和第95百分位数人体大腿空间高度。,表8-2 作业岗位相对高度和工作高度，单位mm,（3）坐姿岗位相对高度H1和立姿岗位工作高度H2，可根据作业中使用视力和臂力情况，分三类来确定。,（4）作业平面高度A的最小限值，对图8-2所示的坐姿作业岗位，可用下式确定：
6、AH1+S-C 或 AH1+U+F-C对图8-3所示的立姿作业岗位，可用下式确定：AH2-C（5）座位面高度S的调整范围计算式如下：S95%-S5%=H1(5%)-H1(95%)（6）脚支撑高度F的调整范围计算式如下：F5%-F95%=S5%-S95%+U95%-U5%（7）大腿空间高度Z和小腿空间高度U的最小值见表8-3,表8-3 大腿和小腿空间高度最小限值，单位mm,3.与性别有关的作业岗位尺寸,（1）当作业人员性别一致时，即全部为男性或全部为女性时，此情况下工作岗位高度H2计算式为：H2=【H2(5%)+H2(95%)】/2式中，H2(5%)、H2(95%)为某类别作业的男性或女性第5和
7、第95百分位数立姿岗位高度。（2）当作业人员性别不一致时，工作岗位高度H2计算式为：H2=【H2(W,95%)+H2(M,5%)】/2式中，H2(W,95%)为某类别作业的女性作业者第95百分位数立姿岗位高度；H2(M,5%)为某类别作业的男性作业者第5百分位数立姿岗位高度。以上两式中有关数据的选择见表8-2。,8.3视觉信息作业岗位设计8.3.1视觉显示终端作业岗位的人机界面,图8-5视觉显示终端岗位的人机界面,1.人椅界面,在人椅界面上，首先要求作业者保持正确坐姿：头部不过分弯曲，颈部向内弯曲；胸部的脊柱向外弯曲；上臂和下臂之间约成90，而上臂近乎垂直；腰部的脊柱向内弯曲；大腿下侧不受压迫
8、；脚平放在地板或脚踏板上。组成良好人椅界面的另一要求是，采用适当尺寸、结构和可以调节的座椅，当调节座椅高度时，作业者坐下后，使脚能平放在地板或脚踏板上；调节座椅靠背，使其正好处于腰部的凹处，如此由座椅提供的符合人体解剖学的支撑作用，而使作业者保持正确坐姿。,2.眼视屏界面,在眼视屏界面上，首先要求满足人的视觉特点：从人体轴线至视屏中心的最大阅读距离为710760mm，以保护人眼不受电子射线伤害；俯首最大角度不超过15，以防止疲劳；视屏的最大视角为40，以保持一般不转动头部。眼视屏界面的另一要求是，选用可旋转和可移动的显示屏，建议显示器可调高度约为180mm，显示器可调角度为-5+15，以减少反
9、光作用；如设置固定显示器，其上限高度与水平视线平齐，以避免头部上转。,3.手键盘界面,在手键盘界面上，要求上臂从肩关节自然下垂，上臂与前臂的最适宜的角度为7090，以保证肘关节受力而不是上臂肌肉受力；还应保持手和前臂呈一直线，腕部向上不得超过20。在手键盘界面设计时，为适应所有成年人的使用，可选择高度固定的工作台，但应选择高度可调的平板以放置键盘。键盘在平板上可前后移动，其倾斜度在515范围内可调。在腕关节和键盘间应留有100mm左右的手腕休息区；对连续作业时间较长的文字、数据输入作业，手基本不离键盘，可设置一舒适的腕垫，以避免作业者引起手腕疲劳综合症。,4.脚地板界面,如果台、椅、地三者之间
10、高度不合适，则有可能形成作业者脚不着地，从而引起下肢静态负荷；也有可能形成大腿上抬，而引起大腿受到工作台面下部的压迫。这两种由不良设计引起的后果，都将影响作业人员的舒适性和安全性。,8.3.2视觉信息作业岗位的人体尺寸,视觉显示终端作业岗位的人体尺度见图8-6该图是通过前述的人机界面关系分析后，将各关键尺寸具体化的结构。仪表控制作业岗位的人体尺度见图8-7该图中(a)、(b)、(c)分别表示因控制台结构形式不同，相应的作业岗位尺寸也有一定的差异。荧光屏观察作业岗位的人体尺度见图8-8该图表示采用坐姿和立姿不同作业姿势时，作业岗位中的人机界面关系和作业岗位尺寸的变化。,8.4作业空间的人体尺度8
11、.4.1有关概念,作业空间设计应以“人”为中心，以人体尺度为重要设计基准。1.近身作业空间 指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 指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域，如：汽车驾驶室，计算机操作台（包括计算机、工作台与座椅等）。3.总体作业空间 不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。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，如计算机房或办公室。,8.4.2近身作业空间,1.坐姿近身作业空间,图8-9坐姿近身作业空间,图8-10坐姿抓握尺度范围/cm,2.站姿近身作业空间
12、,图8-11站姿单臂作业近身空间,图8-12站姿双臂作业近身空间,图8-13脚作业区域,3.脚作业空间,图8-14水平作业面的正常尺寸和最大尺寸（cm）,4.水平作业面,5.作业面高度,表8-4 坐姿作业面高度，单位cm,图8-15站姿作业面高度与作业性质的关系（a）精密作业（b）一般作业（c）负荷作业,图8-16站姿一般作业面高度与身高的关系,8.4.3受限作业空间,应根据作业特点和人体尺寸确定受限作业空间的最低尺寸要求。如图8-17为几种受限作业空间尺度，图8-18为几种常见通道的空间尺度。许多维修空间都是受限作业空间，表8-7是由上肢和零件尺寸限定的维修空间，表8-8是由标准工具尺寸和使
13、用方法限定的维修空间。,8.5作业空间的布置,作业空间的布置：在限定的作业空间内，设定合适的作业面后，显示器和控制器（或其它作业设备、元件）的定位与安排。,8.5.1作业场所的布置总则,1.重要性原则：优先考虑实现系统作业的目标或达到其它性能最为重要的元件2.使用频率原则：经常使用的元件应布置于作业者易见易及的地方。3.功能原则：把具有相关功能的元件编组排列。4.使用顺序原则：按使用顺序排列布置各元件，见图8-19。,8.5.2作业空间布置考虑顺序,第一位：主显示器第一位：与主显示器相关的主显示器第一位：控制与显示的关联（相合性）第一位：按顺序使用的元件第一位：使用频繁的元件应处于观察、操作方便的位置第一位：与本系统或其他相关系统的布局一致。,返回,图8-2坐姿手工作业岗位,图8-3立姿手工作业岗位,返回,图8-4坐、立姿交替手工作业岗位,返回,图8-6视觉显示终端作业岗位尺寸,返回,图8-7仪表控制作业岗位尺寸,返回,图8-8荧光屏作业岗位的人体尺寸,返回,图8-17几种受限作业空间尺度，单位mm,返回,返回,图8-18几种通道空间尺度，单位mm,表8-7 由上肢和零件尺寸限定的维修空间,返回,表8-8 由标准工具尺寸和使用方法限定的维修空间,返回,图8-19面板布置原则与作业执行时间的关系,返回,
