南京工业大学安全人机工程复习重点

第一章
1、人机工程学的发展简史
经验人机工程学（早期历史-二次世界大战之前）--科学人机工程学（1945-1960）--现代人机工程学（1960-现在）
经验人机工程学：肌肉疲劳实验、砌砖作业实验、铁锹作业实验
现代人机工程学：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，是人-机-环境系统相互协调，从而获得系统的最高综合效能。

2、经验人机工程三大实验
1．肌肉疲劳试验1884年德国学者莫索2．铁锹作业试验1898年美国学者泰勒3．砌砖作业试验1911年吉尔伯勒斯10、什么是安全人机工程学
以人的生理特性、心理特性和机械运动与环境变化的特征为基础，从系统安全分析和预防事故以及职业病的观点来研究人与机械及环境系统合理关系的科学知识体现。

它作为人机工程学的一个应用学科的分支，以安全为目标、以工效为条件，与以安全为前提、以工效为目标的工效人机工程学并驾齐驱，并成为安全工程学的一个重要分支学科。

3、安全人机工程研究任务：为工程技术设计者提供人体合理的理论参数和要求，诸如：人体作业的舒适范围（最佳状态）；人体的允许范围（保证工作效率）；人体的安全范围（不致伤害的最低限度和环境要求）；安全防护设施如何适应人的各种使用要求。

4、安全人机工程研究范围和内容：研究人机系统中人的各种特性；研究人机功能合理分配；各种人机界面的研究；作业方法与作业负荷研究；作业空间的分析研究；事故及其预防的研究
5、安全人机工程学的研究目的: 对人机系统建立合理的方案，更好地在人机之间合理地分配功能，使人和机有机结合，有效地发挥人的作用，最大限度地为人提供安全卫生和舒适，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动，同时带来活动效率的提高。

6、人机界面：在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个“面”上，通常人们称这个面为人机界面
7、人机界面设计内容：显示器、控制器以及它们之间的关系设计，使人机界面符合人机信息交流的规律与特性。

8、人机功能分配原则：①比较分配原则：通过人与机器的特性比较，进行客观的和符合逻辑的分配②剩余分配原则：首
先考虑机器所承担的系统功能，然后将剩余部分分配给人③经济分配原则：以经济效益为原则，合理恰当的进行人机功能分配④宜人分配原则：系统的功能分配要适合人的生理和心理的多种需求，有意识地发挥人的技能⑤弹性分配原则：系统的某些功能可以同时分配给人或机器，人可以自由选择参与系统行为的程度
9、人机系统设计的关键问题：安全、高效、经济
第三章
1测量基准面：正中矢状面；冠状面，水平面
2、人体静态几何特性（静态人体测量尺寸）：人体构造上的尺寸，如人体的长度、宽、高、围等
人体动态几何特性：人体功能上的尺寸，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、主要人体尺寸的应用原则：①极限设计原则：设计的最小尺寸参考人体尺寸的高百分位；设计的最大尺寸参考人体的低百分位②可调原则：设计优先采用可调式结构。

一般调节范围应从第5百分位到第95百分位③平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算，多数专家不主张按平均尺寸设计
4、5.20.95：在人机工程设计中最常用的是p
5、p50、p95三种百分数。

其中，第5百分数代表小身材，即只用5%的人群的数值低于此下限值；第50百分数代表中身材，即有50%的人群的数值低于此值；第95百分数表示大身材，即有95%的人群的数值低于此值。

5、视野：指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。

分水平视野（单视野/双视野）和垂直视野
6、视距：指人在操作系统中正常的观察距离
7、色视野：亦称色感视野，也就是感觉色调的视野范围。

人的色感觉和明暗感觉相反，在网膜的中心部为最发达，在周边则随中心距的增大色的饱和度和识别色调的数量都减低。

色视野根据颜色的不同，依照白（无色）、黄、蓝、红、绿的顺序变狭。

竖直：绿40红45蓝80黄95白180 水平：红绿60 蓝100黄120 白180
8、视觉的基本参数：波长、视角、视力、视距、色觉、视野
9、人的两眼可以感受到的光波波长为380~780nm，人耳能听到的声音频率是20－20000Hz
10、感觉的适应：在同一刺激的持续作用下，人的感受性发生变化的过程称之为感觉的适应。

这种适应现象几乎在所有的感觉中（除痛觉）都存在，但是适应的表现和速度是不同的（例如，视觉适应中的暗适应约需要45min以上，明适应需要
1-2min，听觉适应需要15min，味觉和轻触觉适应分别约需30s和2s）
11、视错觉：视觉印象与实际物体存在差异的现象。

类型：形状错觉（长短、方向、对比、大小、远近和透视）色彩错觉（对比、大小、温度、距离和疲劳）物体运动错觉
12、知觉的基本特性：知觉的整体性；知觉的理解性；知觉的恒定性；错觉
13、明适应、暗适应：定义：人眼对光亮度变化的顺应性。

特点：明适应约需要1min 就能完全适应; 暗适应约需要30min 才能完全适应;
人在明暗急剧变化的环境中，视力会出现短暂的下降，频繁出现则易导致视觉疲劳。

14、炫光：视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面反射出的刺激或耀眼的强烈光线。

主要有害影响：破坏暗适应，产生视觉后像；降低视网膜的照度；减弱被观察物体与背景的对比度；观察物体时出现模糊感觉。

15、方向敏感度（双耳效应）
（1）时差：∆t=声源到两耳的时间差。

人耳可觉察到的声信号入射的最小偏角为
3° 。

（2）由于头部的阻挡效应，造成声音频谱的改变
16、本体感觉:人在进行各种操作活动时能同时给出身体及四肢所在位置的信息。

感觉躯体的位置、运动及作用力，能告知操作者躯体正在进行的动作及其相对于
环境和机器的位置。

平衡觉是人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉。

影响平衡觉的因素：酒、年龄、恐惧、突然的运动、紧迫感、不常有的姿势。

了解某些现场事故的原因有助于作出全面的合理分析。

运动觉是人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉。

感受四肢和身体不同部分的相对位置。

17、感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。

知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。

在生活和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，在心理学中就把感觉
和知觉统称为感知觉。

人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉社会知觉
18、注意：当心理活动指向或集中于某一事物时，就是注意。

从生理上，心理上不可能始终集中注意力于一点。

不注意的发生是必然的生理和心理现象，不可避免。

不注意就存在于注意之中。

注意的模型，人对信息处理过程的一般模式为：刺激-感知-选择-判断-决策-执行
注意的特点：无意注意-不需作意志努力的注意有意注意—有预定目的的注意
第四章
1、人体能量的产生机理
人体的一切活动都是通过人体的运动系统完成的。

人的运动系统：骨骼（杠杆）-关节（枢纽）-肌肉（动力源）。

ATP 是肌肉收缩的唯一直接能量来源。

补充ATP的过程叫产能。

有3个途径
①ATP-CP系列在要求能量释放速度很快的情况下，但由于CP 在人体内的贮量有限，其产能过程只能维持肌肉几秒钟大强度活动。

CP+ADP⇄Cr(肌酸)+ATP
②需氧系列在中等劳动强度下，需通过糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到ATP。

在合成的开始阶段以糖的氧化磷酸化为主，随着活动时间的持续延长，脂肪的氧化磷酸化逐渐转为主要过程。

葡萄糖或脂肪+氧→（箭头上氧化膦酸化）ATP
③乳酸系列在大强度劳动时，能量需求速度较快，ATP的分解速度也必须加快，需氧系列受供氧能力的限制，不能满足肌肉的需要。

这时，要依靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量。

由于糖酵解的速度是氧化磷酸化的32倍，所以是高速供能途径。

葡萄糖→（箭头上糖酵解）ATP+乳酸
乳酸系列需耗用大量葡萄糖才能合成ATP，在体内糖原含量有限的条件下，此产能方式不经济。

另外，乳酸还是一种导致疲劳的物质，所以乳酸系列提供能量的过程不可能持续较长的时间。

2、氧需：人体在作业过程中，每分钟所需要的氧量。

最大摄氧量：血液每分钟能供应的最大氧量，正常成年人不超过3L/min；常锻炼者可达4L/min；老年人只有1-2L/min。

氧债：需氧量与实际供氧量的差值。

（危害）
人体能量产生和消耗称为能量代谢
3、基础代谢：生理学将人清醒、静卧、空腹以及室温在20℃左右定为基础条件。

人体在基础条件下的能量代谢称为基础代谢。

单位时间内的基础代谢量称基础代谢率，用B表示。

安静代谢是作业开始之前，为了保持身体各部位的平衡以及某种姿势条件下的能力代谢，包括基础代谢。

安静代谢率用R 表示，R=1.2B
活动代谢：人在从事特定活动过程中所进行的代谢。

实际能量代谢率用M（包含基础代谢和安静代谢）表示，活动代谢率Mr=M-R
呼吸商RQ通常把机体在同一时间内产生的二氧化碳量与消耗的氧量之比称为呼吸商。

4、动力定型（习惯定型）：作业者长期在同一环境中从事同一项作业活动，借助复合条件反射便会形成一种程序化、自动化的熟练操作意识。

好处：不仅能提高作业能力，还会使机体各器官从作业一开始就能去适应作业需要，使操作协调、轻松、反应迅速，能量消耗经济。

注意：建立习惯定型应循序渐进，注意节律性和重复性。

影响持续警觉作业效能下降的主要因素有：不良的作业环境（如噪声大、温度高、干扰信号多）、信号强度弱、信号频率不适宜、作业者的主观状态（如过分激动情绪、失眠、疲劳）
觉醒效能曲线
5、作业疲劳：作业者在作业过程中，产生作业机能衰退，作业能力明显下降，有时并伴有疲倦等主观症状的现象。

人体内的分解代谢和合成代谢不能维持平衡
个别器官疲劳全身性疲劳智力疲劳技术性疲劳
疲劳发生的机理① 疲劳物质的累积机理② 糖原耗竭机理③ 中枢变化机理④生化变化机理⑤ 局部血流阻断机理
检验疲劳的基本方法：疲劳自觉症状调查生化法生理心理测试法（膝腱反射机能检查法频闪融合阈限测定法）
膝腱反射机能检查法：用医用小硬橡胶锤，按规定的冲击力敲击被试者的膝部，根据小腿弹起的角度大小评价疲劳程度。

一般认为，作业前后反射角变化在5°-10°时为轻度疲劳；反射角变化在10°-15°为中度疲劳；反射角变化在15°-30°为重度疲劳。

频闪融合阈限测定法:利用视觉对光源闪变频率的辨别程度来判断机体疲劳的方法。

融合现象：光源闪变频率提高到使人眼对光源闪变感觉消失时。

对于产生融合现象的闪变频率称为融合度。

在融合状态下降低光源的闪变频率，使人眼产生闪变感觉的临界闪变频率称为闪变度。

频闪融合阈限=（融合度+闪变度）/2
一般以频闪融合阈限的日间变化率与周间变化率表达，
式中，dR为频闪融合阈限的日间变化率；Fd1为作业前的频闪融合阈限；Fd2
为休息日后第一天作业后的频闪融合阈限；wR为频闪融合阈限的周间变化率；Fw1为休息日后第一天作业前的频闪融合阈限；Fw2为周末作业前的频闪融合阈限。

频闪融合阈限值
提高作业能力及降低疲劳的措施1．提高作业机械化和自动化程度2．加强科学
管理改进工作制度3．合理安排工作时间及休息时间4．多种休息方式5．轮班
工作制度6．业余活动和休息的安排
第五章：
人为差错：人未能实现规定的任务，从而可能导致中断计划运行或引起设备或财产的损坏行为。

按人为差错发生的方式分五种：①人没有实现某一个必要的功能任务；②实现了某一个不应该实现的任务；③对某一任务作出了不适当的决策；④对某一意外事故的反应迟钝和笨拙；⑤没有觉察到某一危险情况按人为差错所造成的后果分四种：①由于及时纠正了人为差错，且设备有较完善的安全设施，故对设备未造成损坏，对系统运行没有影响；②暂时中断了计划运行，延迟了任务的完成，但设备略加修复，工作顺序略加修正之后系统仍可正常运行；③中断了计划运行，造成了设备损坏和人员的伤亡，但系统仍可修复；④导致设备严重损坏，人员有较大伤亡，使系统完全失效。

在系统的研究和开发阶段，人为差错可分为六类：
①设计差错；②制造差错；③检验差错；④安装差错；⑤维修差错；⑥操作差错
第六章：
1、可靠度，是可靠性的量化指标，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。

维修度是指产品发生故障后，在规定条件、维修工具、维修方法以及维修技术水平下，在规定时间内能修复的概率。

对维修产品来说，可靠性应包括不发生故障的狭义可靠度和发生故障后进行修复的维修度，即必须用这两项指标来评价维修产品的可靠性。

故障率是时间的函数，典型故障曲线称之为浴盆曲线, 曲线的形状呈两头高，中间低，具有明显的阶段性，可划分为三个阶段：早期故障期，偶然故障期，磨损故障期。

浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律。

本质可靠性的设计方法：连锁设计唯一性设计允许差错设计自动化设计差错
显示设计保护性设计
机的本质可靠性设计：在任何一个人-机-环境系统中，在特定的使用环境下，机（包
括机器或过程）的设计要具有从根本上防止人的操作失误所引起的人-机-环境系统
功能失常或导致人身伤害事故发生的能力。

第七章
控制—显示比：指控制器的位移量与对应的显示器可动元件的位移量之比。

显示器设计的基本原则：1准确性原则2简单性原则3一致性原则4排列性原则
音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈
10dB以上
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。

例如，报警信号
的频率应在500～600Hz之间。

其最高倍频带声级的中心频率同干扰声中心频
率的区别越大，该报警信号就越容易识别。

当噪声声级超过110 dB时，最好
不用声信号来作报警信号。

设计一个语言传示装置，其语言的清晰度必须在75％以上，才能正确传示信
息。

语言传示装置的语言强度最好在60～80 dB之间。

当噪声声压级大于40dB时，这时噪声对语言信号有掩蔽作用，从而影响语言传示的效果。

第八章
舒适的湿度: 一般为40-60%。

湿度在70%以上为高气湿,在30%以下为低气湿
舒适的风速:在工作人数不多的房间里, 空气流动的最佳速度为0.3M/S; 而在拥挤的房间里为0.4M/S。

室内温度和湿度很高时, 空气流速最好是1-2M/S。