人体生物力学与施力特征.
人体运动控制系统的生物力学特征
人体运动控制系统的生物力学特征人体是一个非常复杂的生物系统，其中包括各种不同的器官、组织和功能，这些都是互相紧密联系的。
人体的一个重要方面是运动控制系统，它包括肌肉、骨骼、神经系统等部分。
这些部分一起协调工作，使人体能够进行各种不同的动作和活动。
人体运动控制系统的生物力学特征主要有三个方面：肌肉力量、协调性和适应性。
肌肉力量是指肌肉产生的力量大小。
肌肉的力量取决于多种因素，包括肌肉纤维数量、长度和类型等。
肌肉也可以通过练习来增加力量，这是一种适应性过程。
在进行运动时，不仅需要有足够的肌肉力量，还需要肌肉的协调性。
协调性是指肌肉进行动作时的整体协调性。
这包括多种因素，如动作的流畅度、力量的平衡和节奏感等。
提高协调性可以使运动更加高效和优美。
适应性是指运动控制系统对不同环境和负荷的适应能力。
对于经常进行某种运动的人，他们的运动控制系统会适应和改变以达到更好的表现。
这种适应性也可以通过训练来改善和提高。
肌肉是运动控制系统的重要组成部分。
肌肉由肌纤维组成，肌纤维又由肌微丝组成。
肌肉的收缩是由神经系统控制的。
神经系统向肌肉发送信号，使肌肉收缩。
肌肉的力量大小取决于肌微丝的数量和类型，以及肌肉细胞的长度。
肌肉力量的改变可以通过练习来达到，练习会使肌肉纤维增加。
除了肌肉力量外，肌肉协调性也是非常重要的。
协调性是指肌肉进行动作时的整体协调性。
协调性的改变可以通过杂交和足球等活动进行训练。
这些活动可以提高人们的协调性和灵活性，使运动更加高效和流畅。
适应性是指运动控制系统对不同环境和负荷的适应能力。
适应性主要包括两个方面：运动适应性和荷载适应性。
运动适应性是指体部位对某种运动的适应能力。
例如，长跑选手的身体对长时间的有氧运动有更好的适应性。
荷载适应性是指人体对负荷的适应能力。
举重选手在经过长时间的训练后，肌肉逐渐适应负载，力量也随之增加。
总之，人体运动控制系统的生物力学特征是非常复杂的。
肌肉力量、协调性和适应性等因素都在运动中起着非常重要的作用。
人机知识点整理
⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. ⼈机⼯程学：是研究⼈、机械及其⼯作环境之间相互作⽤的学科。
2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。
3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械设计的主要着眼点在于⼒学、电学、热⼒学等⼯程技术⽅⾯的原理设计上，在⼈机关系上是以选择和培训操作者为主，使⼈适应于机器；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；密切与实际应⽤相结合，通过严密计划设定的⼴泛实验性研究，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。
4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：把⼈-机-环境系统作为⼀个统⼀的整体来研究，以创造最适合于⼈操作的机械设备和作业环境，使⼈-机-环境系统相协调，从⽽获得系统的最⾼综合效能。
5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。
第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：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，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。
4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。
例如，50%称为第50百分位。
6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。
例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。
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51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
第五章-人体生物力学与施力特征
人机工程学 Ergonomics
第五章 人体生物力学与施力特征 3.刺激的清晰度和可辩性（环境影响） （1）信号与背景的亮度、颜色、信噪比及频率 的对比程度越强，反应时间越短； （2）刺激信号的刺激时间；参阅表3-4 （3）刺激的数目、颜色；表3-5 B （4）显示器及操纵器的设计。
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第五章 人体生物力学与施力特征
生物力学模型的基本原理建立在牛顿的三大定律上： （1）物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或
静止状态； （2）物体的加速度跟所受的合外力大小成正比； （3）两个物体之间的作用力和反作用力总是大小
相等，方向相反，作用在一条直线上。
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图5-3 举物时腰部的生物力学静止平面模型
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第五章 人体生物力学与施力特征
5.3 人体的施力特征 5.3.1 主要关节的活动范围
骨与骨之间除了由关节相连外，还由肌肉和韧带 联接在一起。因韧带除了有联接两骨、增加关节的稳 固性的作用外，还有限制关节运动的作用。因此，人 体各关节的活动有一定的限度，超过限度，将会造成 损伤。
（1）操作手柄的布 置要使人在操作时 的各个关节在舒适 的调节范围内。
（2）在机器的纵向 布置上，要方便操作 者观察。减少颈部和 腰部的疲劳。
（c）开挖沟渠作业时操作人员的姿势
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第五章 人体生物力学与施力特征
5.3.2 肢体的出力范围
1、肌力：肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生 的力称为肌肉力。人的一条肌纤维所发挥的力量约为 0.01～0.02N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体 肌肉的生理特征。见表5-2
人体工程学课程感悟
人体工程学课程感悟学习人体工程学，让我深刻理解人体工程学与室内设计的重要关系，学习人体工程学的总结。
人体工程学是一门应用科学，主要研究人与机器与环境的关系，为人们更好地实现各种目标提供科学的理论和定量依据。
室内设计是通过处理室内家具、家具、室内物理环境、视觉环境等来满足人们生产生活需求的实践活动。
这两门学科相辅相成，没有一门学科就不会有舒适的生活环境。
事实上，随着当今社会经济的快速发展，室内设计市场也随着经济的浪潮而迅速上升。
虽然有很多好的影响，但也有很多作品由于时间紧迫，任务繁重，没有时间进行科学的深入研究和仔细审查，是许多设计成品不仅有很多缺陷，而且造成了巨大的社会资源浪费。
说到原因，问题在于缺乏对人体工程学的理解和应用。
由此可见，人体工程学对室内设计的重要性*和经济效应。
生活在现代社会，我们可以说大部分时间都在室内度过，比如生活、学习、工作、旅行等等。
因此，室内环境对用户的身心健康和活动质量尤为重要。
现代生活实现了室内功能的复杂性，也使室内设计成为一个系统工程。
室内设计面临着健康、舒适、高效、环保、经济等多重要求。
这些要求使室内设计感到合理。
我认为现代文明、现代科技和现代建筑促进了室内设计的更加*化和科学化，使人体工程学与室内设计的关系更加密切。
通过一些图片和数据，我们也可以看到人体工程学在室内设计中的重要性*：从这几张图我们就可以看到，人机工程学的应用和重要*，因为人体工程学所影响的是我们生活中的各个方面，休息、学习、工作、行动等等。
如果没有很好的运用人机工程学，我们的生活就会出现各种各样的问题。
人体工程学为室内设计提供了大量的、科学的、量化的依据。
可以说，目前室内设计所参考的资料都与人机工程学有关。
人体工程学对于室内设计是基础、是平台，但它对室内设计的影响也绝非这一点，还表现在以下一些方面：人体工程学在室内设计中的运用实实在在的改善了室内环境，提高了生活质量。
因为它提供了科学的依据，促进了艺术与科学的结合，有效地提高了室内设计的质量。
人体生物力学与施力特征
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５.２ 人体生物力学模型
• 引起腰部疼痛的主要原因是用手进行的一些操作，如抬起重物、折弯 物体、拧转物体等，这些动作造成的疾病也是最严重的。除此之外， 长时间保持一个静止的姿势也是引起腰部问题的主要原因。因此，生 物力学模型应该详细分析这两个问题的原因。
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５.３ 人体的施力特征
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５.１ 人体运动与肌骨系统
• 每块肌纤维还可以更进一步地细分成更小的肌原纤维，直到最后的提 供收缩机制的蛋白质丝。这些蛋白质丝可以分为两类，一种是有分子 头的粗长蛋白质丝，称为肌球蛋白；一种是有球状蛋白质的细长丝， 称为肌动蛋白。
• ５.１.２骨杠杆
• 人体有２０６块骨头，它们组成坚实的骨骼框架，从而可以支撑和保 护肌体。骨骼系统的组成使得它可以容纳人体的其他组成部分并将其 连接在一起。
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５.１ 人体运动与肌骨系统
• （１）平衡杠杆 • 支点位于重点与力点之间，类似天平秤的原理，例如通过寰枕关节调
节头的姿势的运动，见图５-２（ａ）。 • （２）省力杠杆 • 重点位于力点与支点之间，类似撬棒撬重物的原理，例如支撑腿起步
抬足跟时踝关节的运动，见图５-２（ｂ）。 • （３）速度杠杆 • 力点在重点和支点之间，阻力臂大于力臂，例如手执重物时肘部的运
• 肌肉的收缩是运动的基础，但是，单有肌肉的收缩并不能产生运动， 必须借助于骨杠杆的作用，方能产生运动。人体骨杠杆的原理和参数 与机械杠杆完全一样。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动力源，肌 肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力（如自重、操纵力等 ）的作用点称为重点（阻力点）。人体的活动，主要有下述三种骨杠 杆的形式：
生物力学与人体运动分析
生物力学与人体运动分析生物力学是研究生物体运动和力学性质的学科，通过运用力学原理和方法，对人体运动进行深入分析。
在医学、运动科学、康复治疗等领域中，生物力学的应用非常广泛，可以帮助我们更好地理解人体运动的机理和特点，从而为运动训练、康复治疗等提供科学依据。
一、生物力学的基本原理生物力学的研究对象主要是人体骨骼系统和肌肉系统。
在人体运动过程中，骨骼系统提供支撑和保护，肌肉系统则负责产生力量和控制运动。
通过运用牛顿力学的基本原理，生物力学可以分析人体运动的力量、速度、加速度等参数，并研究骨骼关节的力学特性。
二、人体运动的力学分析1. 步态分析：步态是人体行走过程中的一种运动模式，通过对步态的力学分析，可以了解人体行走的步幅、步频、步态稳定性等参数。
这对于康复治疗、运动训练等具有重要意义。
2. 动作分析：生物力学可以帮助我们分析人体各种动作的力学特点。
例如，通过运用生物力学方法，可以研究运动员在进行跳高、跳远等项目时的起跳力量、着地冲击力等参数，从而为运动员提供科学的训练指导。
3. 姿势分析：生物力学可以帮助我们分析人体在不同姿势下的力学特点。
例如，通过运用生物力学方法，可以研究人体在坐姿、站姿、躺姿等不同姿势下的脊柱压力分布、关节力量分布等参数，从而为人体工程学设计提供科学依据。
三、生物力学在康复治疗中的应用生物力学在康复治疗中发挥着重要作用。
通过对患者运动过程的力学分析，可以帮助康复医生了解患者的运动能力和运动障碍，从而制定出科学的康复治疗方案。
例如，在关节置换手术后的康复治疗中，通过生物力学分析，可以确定患者在康复过程中的运动范围、负荷等参数，从而帮助患者尽早恢复正常功能。
四、生物力学在运动训练中的应用生物力学在运动训练中也有重要应用。
通过对运动员运动过程的力学分析，可以帮助教练员了解运动员的力量、速度等参数，从而制定出科学的训练计划。
例如，在田径运动中，通过生物力学分析，可以帮助教练员优化运动员的起跳力量、着地技术等，提高运动员的竞技水平。
第五章人体生物力学与施力特征
3：人的运动输出
人的信息输出方式：语言输出、运动输出。 运动输出的质量指标：反应时间、运动速度和准确性。
3.1 反应时间
❖ 反应时间（ RT）:又称为反应潜伏期，它是指刺激和反应
的时间间隔。它由反应知觉时间（tz）和动作时间（td）组
成。 即 RT=tz+td
简单反应时间、选择反应时间、析取反应时间
0.07 0.22 0.72 0.22 0.36 0.72 0.36 0.72～1.46 0.72～1.62 1.26
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反应动作距离与动作时间
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出手距离（cm）
20
40
60
平均反应时间 （ms）
525
596
670
标准差（ms）
50
71
74
图3-1 手向各方向运动时间差异
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图3-2 不同区域内手指敲击运动速度差异
反应时间（ms）
176 143 142 142 142 131 127
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表3-3 不同强度刺激的反应时间
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表3-4 光刺激时间对反应时间的影响
光刺激持续 时间
3
6
12
24
48
反应时 间
191
189
187
184
184
表3-5 可选择的刺激数目对反应时间的影响
刺激选择数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
目反应时间 187 316 364 434 485 532 570 603 619 622
单一部位的静止平面模型（又称为二维模型） ，通常指的是在一个平面上分析身体的受力情况。 静止模型认为身体或身体的各个部分如果没有运动 就处于静止状态。
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▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
22
人体生物力学与施力特征.
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
《人机工程学》第五讲 人体力学特征与施力
二、人的运动输出
二、人的运动输出
• 二、反应时间 • 1、定义和特征 • 又叫反映潜伏期，是从刺激到反应的时间 间距 • 人的反应过程: 刺激—感觉器官反应—神 经—大脑（加工）—神经—肌肉动作—操作 （输出） • tz—反应感知时间，td—动作时间 •
Rt tz td
二、人的运动输出
• 反应的差别—简单反应—只有一个刺激， 刺激出现时作出特定的反应－快 • 选择反应 多个刺 激，对刺激一一作出反应 • 简单反应 快 • 选择反应—慢 • 》》其他影响
二、人的运动输出
• 2、不同的感觉器官和不同的刺激 • 》》不同器官，对刺激的反应时间不同
二、人的运动输出
• 》》表3-11讨论：不同的信号，反应时间有较 大差异 • 相同的器官，对不同的刺激，也有所不同， • 如味觉》 对咸反应时间短（308ms),甜酸 次之，苦最长（1082ms) • 》》触觉：和部位有关，手脸反应快，小腿慢 • 》》反应时间与运动器官的关系：
1
2
3 水平方 向的操 纵动作 ，前后 运动速 度比左 右运动 速度快 ，旋转 运动比 直线运 动更灵 活。
4
5
6 向身体 方向的 运动比 离开身 体方向 的运动， 速度更 快，但 后者的 准确性 高。
人体躯 干和肢 体在水 平面的 运动比 在垂直 面的运 动速度 快。
垂直方 向的操 纵动作 ，从上 往下的 运动速 度比从 下往上 的运动 速度快 。
表3-12 可选择的刺激数目对反应时间的影响
刺激选择数 目反应时间 （ms） 1 187 2 316 3 364 4 434 5 485 6 532 7 570 8 603 9 619 10 622
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B 刺激的辨别难度对反应时间的影响
人机工程学复习提纲
⼈机⼯程学复习提纲⼈机⼯程学复习提纲（2014.4）题型：⼀、填空：30分⼆、选择：20分三、判断：10分四、简答：25分五、综合：15分第1章⼈机⼯程学概论1、⼈机⼯程学概念。
⼈机⼯程学是研究⼈在某种⼯作环境中的解剖学、⽣理学和⼼理学等⽅⾯的各种因素；研究⼈和机器及环境的相互作⽤；研究在⼯作中、家庭⽣活中和休假时怎样统⼀考虑⼯作效率、⼈的健康、安全和舒适等问题的学科。
1.⼈的特性的研究；2.机器特性的研究；3.环境特性的研究；4.⼈—机关系的研究；5.⼈—环境关系的研究；6.机—环境关系的研究；7.⼈—机—环境系统性能的研究。
研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型实验法、计算机数值仿真法。
4、⼈机⼯程学的学科体系。
它是以⼈体科学中的⼈体解剖学、劳动⽣理学、⼈体测量学、⼈体⼒学和劳动⼼理学等学科为“⼀上肢”；以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫⽣学、环境⼼理学和环境监测学等学科为“另⼀上肢”；⽽以管理科学为“⼀下肢”；以⼈⽂科学为“另⼀下肢”；⽽以⼯程科学中的⼯业设计、⼯业⼯程、⼯程设计、安全⼯程、系统⼯程以及管理⼯程等学科为“躯⼲”，形象地构成了本学科体系。
1.为⼯业设计中考虑“⼈的因素”提供⼈体尺度参考2.为⼯业设计中“物”的功能合理性提供科学依据3.为⼯业设计中考虑“环境因素”提供设计准则4.为进⾏⼈—机—环境系统设计提供理论依据5.为坚持以“⼈”为核⼼的设计思想提供⼯作程序第2章⼈体测量与数据应⽤1、⼈体测量学的概念。
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，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
2、⼈体测量数据的分类。
主要分为两类，即⼈体构造尺⼨和功能尺⼨的测量数据。
⼈体构造尺⼨是指静态尺⼨；⼈体功能尺⼨是指动态尺⼨，包括⼈在⼯作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺⼨。
3、⼈体测量对产品设计的意义？（1）、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，⽤以研究⼈的形态特征，从⽽为各种⼯业设计和⼯程设计提供⼈体测量数据。
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35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇ห้องสมุดไป่ตู้地 走到底 ，决不 回头。 ——左
人体生物力学与施力特征
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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骨杠杆
肌肉完成运动需要借助骨杠杆的作用才能 完成。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动 力源，肌肉与骨的附着点为力点。骨杠杆主 要包括三种形式：平衡杠杆、省力杠杆和速 度杠杆。
人体生物力学模型
人体生物力学建模原理 生物力学模型是用数学表达式表示人体机械 组成部分之间的关系。肌肉骨骼系统被看做 机械系统中的联结，骨骼与肌肉是一系列功 能不同的杠杆。 生物力学模型原理基于的牛顿定律： 1.物体在无外力作用下会保持匀速直线运动或 静止状态。 2.物体的加速度跟所受的合外力大小成正比。 3.两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 相等，方向相反，作用在一条直线上。举物时腰部生物力学模型
腰部疼痛可能会影响50%到60%的人口，引起 腰部疼痛的主要原因是用手进行的一些操作， 如抬起重物、折弯物体、拧转物体等。长期 保持一个静止的姿势也是引起腰部问题的主 要原因。 生物模型如图5-3。 要抬起300N的重物，人类腰部要承受3800N的 作用力，背部则承受超过5000N的作用力， 而腰骶（di）更要承受5458N的作用力，这些 都是人类腰骶间盘所难以承受的。
人体的206块骨头构成人体的骨架。
骨的功能与骨杠杆
骨是体内坚硬而有生命的器官，总数约206块， 分为躯干骨、上肢骨、下肢骨和颅骨。 骨的功能： 1.支持人体的软组织和支撑全身重量。 2.骨腔保护内脏器官并协助内脏器官进行活动， 如呼吸、排泄等。 3.骨骼中的骨髓具有造血功能，并储存钙和磷。 4.肌肉牵动骨骼绕关节运动，使人体完成各种 活动。
人体的施力特征
主要的关节活动范围：
骨与骨之间除了关节相连外，还有肌肉和韧带 联结在一起。韧带具有连接两骨、增加关节 的稳定性、限制关节运动的作用。韧带限制 个关节超过损害限度，使人的活动范围和身 体姿势处于舒适状态。 值得注意的是，年纪较大的人多低于此值，穿 厚衣时角度要小一些。有多个关节的一串骨 髂（qia）中若干角度相叠加产生更大的总活 动范围。
合理施力的设计思路
5.作业位臵高度应按工作者的眼睛和观察时所 需的距离来设计。 6.常用工具放在人的附近。 7.当手不得不在较高的位臵作业时，应使用支 撑物来托住肘关节、前臂或手。 8.利用重力作用，采用自由下落的方法。如图 5-11所示。
合理施力的设计思路
避免弯腰提起重物
人的脊柱为“S”曲线形，脊柱承受的重量负 荷由上至下逐渐增加，在提起重物时加载腰 椎的负荷与人体本身负荷共同作用，使腰椎 承受极大的负担，引起腰椎疾病的发生。 改变弯腰姿势能减小腰椎承受的负荷，如图512所示，直腰弯膝提起重物所承受的负荷较 小，而弯腰直膝所承受的负荷较大。
立姿弯臂时的力量分布
肢体的出力范围
直立姿势下伸臂，不同角度位臵上的拉力在 180°位臵上最大，推力在0°位臵上最大。
肢体的出力范围
坐姿时手臂在不同角度和方向的操纵力如表5-3 所示。 坐姿时最大的蹬力一般在膝部屈曲160°时产 生。如图5-7(a)所示。脚产生的蹬力在下肢离 开人体中西对称线向外偏转的角度为10°时 最大。如图5-7（b）所示。 值得注意的是肢体力量的大小都与持续时间有 关，随时间延长力量很快衰减。只需4分钟， 拉力就会由最大值衰减到四分之一。
前臂和手的生物力学模型
如图5-2： 前臂总长度为36cm，物体为20kg，前臂重力为 16N，前臂中心到肘部距离18cm。 物体总重量：W=20*9.8=196N 每只手承受重量：W每只手=W*1/2=98N 肘部用力和肘部受力（前臂重量加物体重量） 相等：R肘部受力=16+98=114N 肘部力矩：M肘部力矩=16*0.18+98*0.36=38.16N.m
合理施力的设计思路
避免静态肌肉施力
无论在进行作业还是工作空间设计时，应避免 静态肌肉施力，静态肌肉施力大小低于该肌 肉的最大肌力15%。 避免静态肌肉施力的要点： 1.避免弯腰或其他不自然的身体姿势。 2.避免长时间地抬手作业。 3.坐着工作比立着更省力。 4.双手同时操作时，手的运动方向应相反或者 对称运动。
重要活动范围和身体各部舒适姿 势调节范围
肢体的出力范围
肢体的力量来自肌肉收缩，产生肌力。肌力大 小的决定因素：单个肌纤维的收缩力、肌纤 维的数量和体积、肌肉收缩前的初长度、中 枢神经系统的机能状态和肌肉对骨骼发生作 用的机械条件。 研究表明，一条肌纤维能产生0.01N~0.02N的 力量。如表5-2. 在直立姿势下弯臂，可知大约在70°时力量最 大可达到人体自身重量。
人体不同姿势的施力
肌力大小因人而异，男性比女性平均大 30%~35%。 年龄也是影响肌力的显著因素，男性在20岁之 前不断增长，20岁达到顶峰，最佳状态可保 持10~15年，四十岁下降5%~10%，50岁下降 15%，60岁下降20%。腰部肌力的下降速度更 快，60岁的人手的力量下降16%，而胳膊和 腿的力量下降高达50%。 人体在各种状态下的力量如表5-4所示。
设计合理的工作台
采用可升降的工作台能够有效降低人搬运大型 货物是受到的损害。
如图5-14所示，采用转换平台尽量减少了工作 者躯体扭转的角度，减少了不适合受伤的可 能性。
人体生物力学与施力特征
主要内容
1.人体运动与骨杠杆 2.人体生物力学模型 3.人体的施力特征 4.施力合理的设计思路
人体运动系统
运动系统是人体完成各种动作和从事生产 劳动的器官系统。 运动系统由骨、关节和肌肉三部分组成。 在运动过程中，骨是运动杠杆；关节是运动 枢纽；肌肉是运动的动力。三者在神经系统 的支配和调节下协调一致，随着人的意志共 同准确地完成各种动作。