安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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第三章 人的生理和心理
及生物力学特性
第一节 人的生理特性
一,人的感知特性
1、人的感知反应过程
? 人机系统 （ 见图 3-1）
? 人的神经系统结构 （ 见图 2）
安
全
人
机
工
程
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图
3-
1
人
机
系
统
图
安
全
人
机
工
程
学
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图 2 人的神经系统结构
神
经
系
统
中枢神经
周围神经
脊髓
按
解
剖
分
脑神经；脊神经
按功能分
感觉（传入）神经
运
动
神
经
（
传
出
）
脑,延髓；脑髓；中脑；间
脑；小脑；大脑
躯体运动神经
（支配骨骼肌 )
植物性神经
（支配内脏器官）
安
全
人
机
工
程
学
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2,感觉的基本特征
? 人的 各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。
（ 表 3-1）
? 从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到 一定强度才
能对感受器官发生作用。（ 表 3-2）
? 一种感受器官只能接受一种刺激 和识别某一种特征，
眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印
象 80%来自眼睛,14%来自耳朵,6%来自其他器官。
? 同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉
信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其
它 信息，如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息，
则对要听的那个信息的辨别能力将下降 50%，并且只
能辨别最先输入的或是强度校大的信息。
? 感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，
产生 适应现象。
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 1 刺激及感觉反应
感觉
种类
感觉
器官 适宜刺激 识别特征 作 用
视觉 眼 光
形状、大小、位置、
远近、色彩、明暗、
运动方向等
鉴别
听觉 耳 声 声音的高低、强弱、方向和远近 报警,联络
嗅觉 鼻 挥发和飞散的物质 辣气、香气、臭气 报警,鉴别
味觉 舌 被唾液溶解的物质 甜酸、苦辣、咸等 鉴别
皮肤
感觉
皮肤及
皮下
组织
物理或化学物
质对皮肤作用
触觉、痛觉、
温度觉、压觉 报警
深部
感觉
肌体
神经
及关节
物质对肌
体的作用 撞击、重力、姿势等
平衡感
觉
前庭
器官
运动和位
置变化
旋转运动、直线
运动和摆动等 调整
安
全
人
机
工
程
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表 3－ 2 人体主要感觉阈值
感觉
感 觉 阈
下 限 上 限
视觉 （ 2.2～ 5.7） × 10-17J （ 2.2－ 5.7） × 10-8J
听觉 1× 10-12J/m2 1× 102J/m2
嗅觉 2× 10-7kg/m3
味觉 4× 10-7(硫酸试剂摩尔浓度 )
触觉 2.6× 10-9J
温度觉 6.28× 10-9kg ·J/m2·s 9,13× 10-6kg·J/m2·s
振动觉 振幅 2.5× 10-4mm
安
全
人
机
工
程
学
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3,知觉的基本特征
人的知觉一般分为空间知觉，时间知
觉，运动知觉与社会知觉等，它们有
如下共同特征,
? 知觉的 整体性 （ 见图 3）
? 知觉的 理解性 （ 见图 4）
? 知觉的 恒常性
? 知觉的 选择性 （ 见图 5）
安
全
人
机
工
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图 3 知觉的整体性
安
全
人
机
工
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图 4 知觉的理解性
安
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人
机
工
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图 5 人头托盘双关图
安
全
人
机
工
程
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4,人的视觉及其特性
? （ 1） 人眼的构造
眼球的基本结构（ 见图 6）
眼球的水平解剖图 （ 见图 3-2）
? （ 2）视觉的基本参数
波长和强度效应
视角（ 见图 3-3）
视力
视野（见 图 3-4,图 3-5 ）
视距（见 表 3-3）
色觉
安
全
人
机
工
程
学
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图 6 人眼球的基本结构
安
全
人
机
工
程
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图
3
－
2
眼
球
的
水
平
解
剖
图
安
全
人
机
工
程
学
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图 3－ 3 视角
L
Da r c t g
22＝?
安
全
人
机
工
程
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图
3
－
4
人
的
水
平
视
野
和
垂
直
视
野
安
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人
机
工
程
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图 3－ 5 人对不同颜色的视野
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 3 几种工作视距的推荐值
任务要求 举 例 视距离（ cm） 固定视野直 径 (cm) 备 注
最精细的
工 作
安装最小部件
（表 ·电子元件） 12～ 25 20～ 40
完全坐着，部
分地依靠视觉
辅助手段
精细工作 安装收音机,电 视 机 25～ 35（多为 30～ 32） 40～ 60 坐着或站着
中等粗活 印刷机、钻井机,机床旁工作 50以下 至 80 坐着或站着
粗 活 包装、粗磨 50～ 150 30～ 250 多为站着
远 看 黑板、开汽车 150以上 250以上 坐着或站着
安
全
人
机
工
程
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（ 3）常见的几种视觉现象
? 暗适应与明适应 （ 见图 3-6）
? 眩光
? 视错觉 （ 见图 3-7a，图 3-7b，
图 3-7c ）
安
全
人
机
工
程
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图 3－ 6 暗适应和亮适应曲线
安
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人
机
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图 3－ 7a 几种常见视觉错误
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人
机
工
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图 3- 7 b 一系列视错觉图
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机
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图
3-
7c
视
错
觉
图
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机
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（ 4）视觉运动规律
? 眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看
到垂直方向的东西。
? 视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。
? 对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且
不易疲劳。
? 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的
顺序是左上、右上、左下、右下。
? 两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛
转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而
另一只眼睛不视物。
? 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。
? 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的
多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种
颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，
蓝底白字，白底黑字等。
安
全
人
机
工
程
学
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5,听觉特性
（ 1） 人耳构造和听觉过程
（见 图 3-8,图 3-9）
（ 2） 听觉特征
? 可听范围 （ 见图 3-10）
? 可听声音的强度 （ 见图 3-11）
? 方向敏感度
? 掩蔽效应
安
全
人
机
工
程
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第
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图 3－ 8 人耳的构造
安
全
人
机
工
程
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图 3-9 人耳的剖面图
安
全
人
机
工
程
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图 3－ 10 年龄对听力敏感性的影响
安
全
人
机
工
程
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图 3-11 人的听觉阈限
安
全
人
机
工
程
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6,人的嗅觉、味觉和肤觉特性
（ 1）嗅 觉
（ 2）味 觉
（ 3）肤 觉
? 触觉（触觉感受器见 图 10,触觉阈限）
? 温度觉
? 痛觉（见 图 11）
安
全
人
机
工
程
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图 10 部分触觉感受器
安
全
人
机
工
程
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图
人
的
痛
、
温
度
和
粗
略
触
觉
传
导
通
路
安
全
人
机
工
程
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二、人的反应时间
1、定义
2、影响反应时间的影响因素
? 随感觉通道不同而不同 （见表 3-4）
? 与运动器官有关 （见表 3-5）
? 与刺激性质有关 （见表 3-6）
? 随执行器官不同而不同 （见表 3-7）
? 与刺激数目的关系 （见表 3-8）
? 与颜色的配合有关 （见表 3-9）
? 与年龄有关 （见表 3-10）
? 与训练有关
安
全
人
机
工
程
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表 3－ 4 反应时间随感觉通道的变化
T
（秒
）
听觉 触觉 视觉 嗅觉
味觉
咸味 甜味 酸味 苦味
0.115
～
0.182
0.117
～
0.201
0.188
～
0.206
0.200
～
0.370
0.308 0.446 0.523 1.082
动作部位 动作特点 最少平均时间 （ ms）
手
握取 直线曲线 70220
旋转 克服阻力不克服阻力 720220
脚 直线的克服阻力的 360720
腿 直线的脚向侧面 360720～ 1460
躯干 弯曲倾斜 720～ 16201260
表 3－ 5 反应时间与运动器官的关系
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 7执行器官的反应时间
动作
部位 动作特点
最少平均时
间 （ ms）
手
握取 直线曲线 70220
旋转 克服阻力
不克服的
720
220
脚 直线的克服阻力的 360720
腿 直线的脚向侧面 360720～ 1460
躯干
弯曲
倾斜 720～ 16201260
表 3－ 6 反应时间与刺激性质的关系
执行器官 反应时间
（ ms）
右手
左手
右脚
左脚
147
144
174
179
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 8 反应时间与刺激数目的关系
刺激选择数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
反应时间
（ ms）
187 316 364 434 485 532 570 603 619 622
表 3－ 9 反应时间与颜色的关系
表 3－ 10 年龄与反应时间的关系
年 龄 20 30 40 50 60
反应时间相对值 100 104 112 116 161
颜 色 对 比 白与黑 红与绿 红与黄 红与橙
平均反应时间
（ ms）
197 208 217 246
安
全
人
机
工
程
学
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三,人体活动过程的生理变化与适应
1,人体活动时机体的调节与适应
? 神经系统
? 血管系统 （ 心率, 血压, 血液再分
配, 血液成分 ）
? 呼吸系统
? 体温调节
2,脑力 劳动时机体的调节与适应
3,人体信息处理系统
4,人体节律周期和昼夜周期
安
全
人
机
工
程
学
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四,环境因素对生理功能的影响
及作业环境分级
1,粉尘作业环境
? 粉尘及其危害
? 工业粉尘的卫生标准和管理标准
（ 见 表 3-11）
安
全
人
机
工
程
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表 3－ 11,生产性粉尘作业危害程度分级,
生产性粉
尘中游离
SiO2含量
工人接尘时间
肺总通气量
（ 升 /日人 ）
生产性粉尘浓度超标倍数
0 ～ 1 ～ 2 ～ 4 ～ 8 ～16 ～32 ～64
≤ 10％
－ 4000
－ 6000
>6000 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅵ
>10 － 40
％
－ 4000
－ 6000
>6000
>40 － 70
％
－ 4000
－ 6000
>6000
>70％
－ 4000
－ 6000
>6000
安
全
人
机
工
程
学
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2,环境化学因素及其危害
? （ 1） 工业生产中的毒物及中毒
? （ 2） 生产中常见毒物对人体的影响
一氧化碳 （ 见 表 3-12） /二氧化碳 （ 见 表 3-13） /二
氧化硫 /氯气 （ 表 3-14） /铅 /汞 /熏烟 /雾滴
? （ 3） 工业毒物的卫生标准和管理标准
（ 见 表 3-15～ 3-18）
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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表 3－ 12一氧化碳对人体影响与浓度的关系
浓度 ppm 对人体产生的影响
100
400～ 500
600～ 700
1000～ 1200
1500～ 2000
4000以上
数小时对人体无影响
1小时内无影响
1小时后有时会引起不快感
1小时后会引起不快感
1小时后会有危险
1小时内即有危险
接触时间
（ min） 浓度（％） 人体中毒症状
10
40
80
2.0
1.6
1.4
轻度精神紧张, 感觉变化, 轻度听力
减退, 呼吸频率增高 。
10
40
80
3.5
2.8
2.4
恶心, 头晕, 呼吸急促, 视觉辨别能
力下降
10
40
80
7.9
6.8
6.1
昏迷, 严重意识丧失 。
表 3－ 13 二氧化碳对人体影响与浓度的关系
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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︶
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表 3－ 14氯对人的急性中毒反应
浓度
人体反应
mg/m3 Ppm
0.06
1.5
3～ 9
18
90
120～ 180
300
3000
0.02
0.05
1～ 3
6
30
40～ 60
100
1000
嗅觉阈浓度
有气味
有明显气味, 刺激眼, 鼻
刺激咽喉致咳
引起剧咳
接触 30～ 60min,可能引起严重损害
可能造成致命损害
可危及生命
安
全
人
机
工
程
学
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︶
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表 3－ 15 56种毒物危害级别
危害级别 毒 物 名 称
Ⅰ 级 （ 极度危
害 ）
汞及其化合物, 苯, 砷及其无机化合物, 氯乙烯, 铬酸盐
重铬酸盐, 黄磷, 铍及其化合物, 对硫磷, 羰基镍, 八氟
异丁烯, 氯甲醚, 锰及其无机化合物, 氰化物, 三硝基甲
苯
Ⅱ 级 （ 高度危
害 ）
铅及其化合物, 二硫化碳, 氯, 丙烯青, 四氯化碳, 硫化
氢, 甲醛苯胺氟化氢, 五氯酚及其钠盐, 镉及其化合物,
敌百虫, 氯丙烯, 钒及其化合物, 溴甲烷, 硫酸二甲酯镍,
甲苯二异氰酸酯, 环氧氯丙烷, 砷化氢, 敌敌畏, 光气,
氯丁二烯, 一氧化碳, 硝基苯
Ⅲ 级 （ 中度危
害 ）
苯乙烯甲醇, 硝酸, 硫酸, 盐酸, 甲苯, 二甲苯, 三氯乙
烯, 二甲基酰胺, 六氟丙烯, 苯酚, 氮氧化物
Ⅳ 级 （ 轻度危
害 ）
溶剂汽油, 丙酮, 氢氧化钠四氯乙烯, 氨
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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表 3－ 16 毒物危害权种系数
毒物危害程度级别 D
Ⅰ 级（轻度危害）
Ⅱ 级（中度危害）
Ⅲ 级（高度危害）
Ⅳ 级（极度危害）
8
4
2
1
表 3－ 17有毒作业时间权系数
有毒作业劳动时间
（ h） L
≤2
〉 2～ 5
〉 5
1
2
3
指 数 范 围 级 别
C ≤ 0
0<C ≤ 6
6<C ≤24
24<C ≤96
C>96
0级（安全作业）
一级（轻度危害作业）
二级（中度危害作业）
三级（重度危害作业）
四级（极度危害作业）
表 3－ 18有毒作业分级表
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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3,物理因素危害
? 高温 （ 见 表 3-19, 表 3-20）
? 低温 （ 表 3-21,表 3-22,表 3-23）
? 噪声 （ 表 3-24）
? 振动
? 辐射
安
全
人
机
工
程
学
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第
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表 3－ 19 高温作业分级表
接触高
温作业
时间
min
WBGT指数 oC
25
～
26
27
～
28
29～
30
31
～
32
33
～
34
35
～
36
37
～
38
39
～
40
41
～
42
≥
43
≤120 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ
121～
240 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ
－ －
241～
360 Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ － － － －
≥360 Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ － － － － － －
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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︶
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表 3－ 20 高温作业允许持续接触热时间限值
工作地点温度 oC 轻劳动 中等劳动 重劳动
30～ 32 80 70 60
>32～ 34 70 60 50
>34～ 36 60 50 40
>36～ 38 50 40 30
>38～ 40 40 30 20
>40～ 42 30 20 15
>42～ 44 20 10 10
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 21 低温作业分级表
冷水作
业时间
率（％）
温 度 范 围 oC
≤5
～ 10
≤0 ～
－ 5
≤ － 5～
－ 10
≤ － 10～
－ 15
≤ － 15～
－ 20 <－ 20
≤25
>25～ 50
>50～ 75
>75
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
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表 3－ 22 工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准
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表 3－ 23 冷水作业分级表
冷水作业
时间率（
％）
≤12 ～
10
<10～
8 <8～ 6 <6～ 4 <4～ 2 <2～ 0
≤25
>25－ 50
>50－ 75
>75
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Ⅰ
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Ⅳ
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表 3－ 24 噪声作业分级级别指数表
噪声危害程度 指数范围 级别
安全作业 I≤0 0
轻度危害作业 0<I≤1 Ⅰ
中度危害作业 1<I≤2 Ⅱ
高度危害作业 2<I≤3 Ⅲ
极度危害作业 I>3 Ⅳ
安
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第二节 人的心理特性
认识过程, 如感觉, 知觉, 记忆, 注意, 思维, 想象
心理过程特性 情感过程, 如情绪与情感
意志过程：如意志
个性心理特征, 如需要, 动机, 兴趣, 能力, 气质, 性格, 世界观
心理特性
一, 心理学概述
安
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二、心理特性与安全
1,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 。
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自动化程度越高，监视仪表等工作最容
易发生不注意。
预防不注意产生差错的方法如下,
? 1）建立冗余系统，为确保操作安全，在重要
岗位上，多设 l～ 2个人平行监视仪表的工作；
? 2）为防止下意识状态下失误，在重要操作之
前，如电路接通或断开、阀门开放等采用“指
示唱呼”，对操作内容确认后再动作；
? 3）改进仪器、仪表的设计，使其对人产生非
单调刺激或悦耳、多样的信号，避免误解。
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2、情绪与情感
? 情绪、情感是人对客观事物的一种特殊反应
形式。
? 情绪、情感为三种因素所制约：环境影响、
生理状态和认识过程。其中认识过程起关键作用。
? 情绪状态可 分为 心境，激情，应激。
? 情感是在人类社会历史发展过程中形成的高
级社会性情感，人类社会性情感可归结为道
德感、理智感和美感。
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在实际工作中表现出来的有如下几种不
安全情绪：
? ① 急躁情绪,人的情绪状况发展到引
起人体意识范围变狭窄，判断力降低，
失去理智力和自制力。心血活动受抑制
等情绪水平失调呈病态时，极易导致发
生不安全行为。 （ 见 图 3－ 14 ）
? ② 烦躁情绪,表现沉闷，不愉快，精
神不集中，心猿意马，严重时自身器官
往往不能很好协调，更谈不上与外界条
件协调一致。
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图 3－ 14安全操作水平与情绪激动水平关系图
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? 过高和过低的情绪激动水平，使人的动作
准确度降至 50%或以下，注意力无法集中，
不能自制。某矿技术员与爱人吵架，为逃
避家庭烦恼而提前上班，误人顶板未撬实
的采场，被冒落松石打死。这是抑制状态
下事故的一例。
? 从事快速、紧张的劳动，如兴修水利等，
较高的情绪激动水平有利于发挥劳动效率，
可播放欢快的乐曲鼓动生产情绪。应当指
出，设备复杂、多工种作业的冶金厂等，
车间内不应播放音乐和口号，以免造成干
扰，影响安全生产。
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? 情绪激动水平的高低是外界（环境的、社
会的）刺激情景引起的，因此,改变外界刺
激可以改变情绪的倾向和水平。 从组织管理
上（包括思想工作、安全检查、劳动组织等）
及个体主观上若能注意 创造健康稳定的心理
环境并用理智控制不良情绪，由情绪水平失
调导致的不安全行为就可以大幅度下降。
? 安全检查表中有一栏目，调查工人有无家庭
纠纷、打架、赌气等事件发生。 如影响工人
情绪较大，可采取换班休息、谈话等方式，
不使工人带着沉重的情绪进人操作岗位。 实
践证明，这是行之有效的安全措施。
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3、意志
? 意志就是人们自觉地确定目的并调节自
己的行动去克服困难，以实现预定目的
的心理过程，它是意识的能动作用的表
现。
? 意志品质有积极的，也有消极的。积极
的品质表现为自觉性、果断性、自制力
和坚定性；消极的品质表现为盲目性、
冲动性、脆弱性和盲目性。
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4、态度
? 态度 是个人对他人、对事物较持久的肯定或否定的
内在反应倾向。
? 态度的形成主要受三种因素的影响,即知识或信息，
主要来自父母、同事和社会生活环境；需要，欢迎
态度，相反则不然；团体的规定或期望，一般说来
个人的态度要与他所属的集体的期望和要求相符合。
属于同一集体的人，他们的态度较类似。团体的规
定是一种无形的压力影响同一团体的成员。
? 人们对安全工作的态度对搞好安全工作具有重大影
响,在安全管理中，应通过宣传，教育，团体作用
使工人对安全工作的态度不仅是正确的，而且要达
到内化的程度。
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5、性格
? 性格是 人们在对待客观事物的态度和社会行为的方
式中，区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理
特征的总和 。
? 性格特征, 对现实的态度的特征 /性格的意志特征 /
性格的情绪特征 /性格的理智特征
? 有学者将 性格分为,冷静型、活泼型、急躁型、轻
浮型和迟钝型。前两者中的性格属于安全型，后三
种属于非安全型
? 性格与安全生产有着密切的联系,在其他条件相同
的情况下，冷静型性格的人比急躁型性格的人安全
性强。对工作马虎的人容易出现失误。实践中不少
人因鲁莽、高傲、懒惰、过分自信等不良性格、促
成了不安全行为而导致伤亡事故。
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6、能力
? 能力是 人顺利完成某种活动所必须具备的心
理特征之一。
? 能力的个体差异与安全
a.人的能力与岗位职责要求相匹配
b.发现和挖掘职工潜能
c.通过培训提高人的能力
d.团队合作时，人事安排应注意人员能
力的相互弥补
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7、气质
? 气质是 一个人生来就有的心理活动的动力特征。心理
活动的动力指心理过程的程度、心理过程的速度和稳
定性以及心理活动的指向性。
? 胆汁质 的人情绪产生速度快, 表现明显, 急躁, 不善
于控制自己的情绪和行动；行动精力旺盛, 动作迅猛；
外倾 。
? 多血质 的人情绪产生速度快, 表现明显, 但不稳定,
易转变；活泼好动, 好与人交际,外顷 。
? 粘液质 的人情绪产生速度慢, 也表现不明显, 情绪的
转变也较慢, 易于控制自己的情绪变化；动作平稳,
安静, 内倾 。
? 抑郁质 的人情绪产生速度快，易敏感，表现抑郁、情
绪转变慢，活动精力不强，比较孤僻，内倾。
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机
工
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从安全工程角度来看，四种不同气质的人
都有其特点和弱点。
? 粘液质的人适于 做精细而要求有耐心的工作，这
种人稳重可靠，注意力集中时间长，有利于安全
生产；
? 多血质的人缺乏耐心,从事单调重复的工作容易
产生精神溜号，造成产品质量下降或事故，不宜
在安全上负有重任。例如，某矿一技术员，为人
热情，活泼好动，善于交往，遇事容易冲动好胜。
在一次安全检查中他带领大家检查危险区域，第
一个爬上久已腐朽的木梯，坠落死亡。
? 抑郁质的人 不宜于单独操作安全方面的关键设备
和工艺过程。
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8、需要与动机
? 需要是 人参与社会行动的基础，动机则是促使人活动
的原因。
? 动机是由需要产生的,需要是个体在生活中感到某种
欠缺而力求获得满足的一种内心状态它是机体自身或
外部生产条件的要求在脑中的反映。有什么样的需要
就决定着有什么样的动机。
? 马斯洛提出了 需要层次 论（ 见图 3-12）。他认为，人
的需要分为生理需要、安全需要、社交需要、尊重和
自我实现的需要，依次由低级到高级。
? 自我实现的需要越强烈，目标越高，对安全的需要也
更敏感。
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图 12 马斯洛的需要层次发展模式
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9、非理智行为的心理因素
? 侥幸心理
? 省能心理
? 逆反心理
? 凑兴心理
? 从众心理
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三、颜色的心理作用
1、颜色现象
? 明度、色调和饱和度
? 颜色的混合
2,颜色的心理作用
? 冷暖感
? 兴奋和抑制感
? 前进和后退感
? 轻重感
? 轻松和压抑感
? 软硬感
? 膨胀色与收缩色
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四、声音对心理的作用
? 1、乐声的作用
? 2、噪声的危害
环 境 声压级 dB 环境 声压级 dB 环境 声压级 dB
刚刚听到的声音
农村静夜
树叶落下沙沙声
轻声耳语
安静房间
0
10
20
30
40
微电机附近
普通说话
繁华街道
公共汽车上
72型风机附近
50
60
70
80
90
纺织车间
8－ 18型风机附近
大型球磨机
开坯锻锤铆钉枪
喷气式飞机
100
110
120
130
140
表 3－ 28不同环境的声压级
安
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人
机
工
程
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第三节 人体生物力学
一、人体生物力学的一般知识
1,骨骼的功能
? ⑴ 人体骨骼强度
? ⑵ 骨的功能
? ⑶ 骨杠杆 （ 图 3-18 ）
2、关节的活动范围
? (1) 关节的连结
? (2) 关节的作用
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全
人
机
工
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图 3— 18 人体骨杠杆
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全
人
机
工
程
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3,人体肌肉力学特性
4,人体运动的特征
图 3－ 20 屈前臂时形成的力矩图示
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全
人
机
工
程
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5、人体活动范围
? 最有利范围, 是指可使人在既达到动作目的同时又
保证了人的工作轻松、舒适、不疲劳的最佳效果的
人体活动范围，亦称顺手可及活动范围。 施加的操
纵力不大的、使用频率很高的、极重要的操作装置
应安装在此范围内。
? 正常范围,是指人体一般活动均在此活动范围内进
行，如上肢相对于不动的肩膀在肘关节弯曲时外切
弧的范围。 一般常用的又重要的操作装置应安装在
此范围内 。
? 最大可及范围,是指肢体长时间处于最大限度伸直
状态的活动范围。 不常用的费力很大的操作装置应
安装在此范围内。
安
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人
机
工
程
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二,人体各部分的操纵力
? 操纵力 是指操作者在操作时为达到操作的目
的所付出的一定数量的力。
? 肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时所产
生的力称为 肌力 。
? 在操作活动中,肢体所能发挥的力量大小 除
了取决人体肌肉的生理特征外，还与施力姿
势、施力部位、施力方式和施力方向有密切
关系（见图 3-21 ）
安
全
人
机
工
程
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图 3-21 立姿弯臂时的力量分布
安
全
人
机
工
程
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1、手的操纵力
? (1) 坐姿操纵力
坐姿时不同角度上臂力测试如 图 3-22所示，
其测量结果见 表 3-32。
? (2) 立姿操纵力
立姿操作时，手臂在不同角度上的拉力和推
力分布，如 图 3-23所示
? (3) 握力 男女不同年龄段握力，见 表 3-33
? (4) 拉力与推力
? (5) 扭力和提力
应用手柄操纵时最合适的力,见 表 3-34
安
全
人
机
工
程
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第
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图 3-22 坐姿操纵力侧视图
（ a）侧视图 （ b）俯视图
安
全
人
机
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程
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表
3-
32
坐
姿
时
手
臂
在
不
同
方
向
上
的
操
纵
力
手臂角度（ 0）
拉力 推力
左手 右手 左手 右手
向后 向前
180（向前平伸臂）
150
120
90（垂臂）
60
230
190
160
150
110
240
250
190
170
120
190
140
120
100
100
230
190
160
160
160
180
150
120
90
60
向上 向下
40
70
80
80
70
60
80
110
90
90
60
80
100
100
80
80
90
120
120
90
180
150
120
90
60
向内侧 向外侧
60
70
90
70
80
90
90
100
80
90
40
40
50
50
60
60
70
70
70
80
安
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人
机
工
程
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图 3-23 立姿操作时手臂在不同
角度上的拉力和推力分布
安
全
人
机
工
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表 3-33 男女不同年龄段握力
性别 年龄
握 力（ N）
最小值 最大值 标准值
男
16
18
20
23
25
274
324
344
373
379
480
529
556
579
585
343～ 441
392～ 460
418～ 487
442～ 510
448～ 516
女
16
18
20
23
25
202
211
218
226
230
314
332
330
338
343
239～ 276
248～ 285
256～ 293
264～ 301
268～ 305
安
全
人
机
工
程
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表 3-34 应用手柄操纵时最合适的力
手柄距地高
度（ mm）
左手最适合的用力（ N） 右手最适合的用力（ N）
向 上 向 下 向侧方 向 上 向 下 向侧方
500～ 650
650～ 1050
1050～ 1400
1400～ 1600
140
120
80
90
70
120
80
140
40
60
60
40
120
100
60
40
120
100
60
60
30
40
40
30
安
全
人
机
工
程
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?2、脚的操纵力
? 脚产生力的大小 与下肢的位置、姿势和方向
有关。
? 脚产生的操纵力 一般都是以压力的形式出现，
压力的大小随着脚离开人体中心对称线向外
偏转的程度有关。（ 见图 3-24）
? 一般地说，在坐姿的情况下，脚的 伸展力大
于屈曲力 ；右脚的操纵力大于左脚的操纵力；
男的脚力大于女的脚力。 （见表 3-35 ）
安
全
人
机
工
程
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第
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图 3-24 不同体位下脚的蹬力及在
各个角度时的压力比值
安
全
人
机
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表 3-35 脚的操纵力比较 (N)
脚
别
屈曲力 伸展力
男 女 男 女
右 脚
左 脚
326
299
234
209
478
421
344
299
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三、人体活动的速度与准确度
1、肢体的动作速度
? 肢体动作速度的大小，基本上决定于肢体
肌肉收缩的速度
? 对于操作动作速度，还取决于动作方向和
动作轨迹等特征
? 人的无条件反应时间为 0.1～ 0.15S,听觉反
应为 0.1～ 0.2S,手指叩击速度 1.5～ 5次／ S，
判断时间为 1～ 5S。
安
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人
机
工
程
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第
三
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2、人体动作的频率
? 动作频率是指在一定时间内动作所重复的次
数。
? 肢体的动作频率也取决于动作部位和动作方
式 (见 表 3-36 )
? 在操作系统设计时，对操作速度和频率的要
求不得超出肢体动作速度和频率的能力限度。
(见 表 3-37，表 3-38)
安
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机
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表 3-36人体各部位动作速度与频率限度
动 作 部 位 动作速度或频率
数 值 单 位
手的运动
控制操纵杆位移
手指敲击的最大频率
旋转把手或驾驶盘
身体转动
手控制的最大谐振截止频率
手的弯曲与伸直
脚掌与脚的运动
35
8.8～ 17
3～ 5
9.42～ 29.46
0.72～ 1.62
0.8
1.0～ 1.2
0.36～ 0.72
cm.s-1
cm.s-1
次,s-1
r.s-1
次,s-1
Hz
次,s-1
次,s-1
安
全
人
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程
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表 3－ 37 动作速度表
动作部位 动作特点 动作一次最少的平 均时间（ S）
手
抓取动作 直线的
曲线的
旋转动作 克服阻力
不克服阻力
0.07
0.22
0.72
0.22
脚 直线的克服阻力的 0.360.72
腿 直线的脚向侧面 0.360.72～ 1.45
躯干 弯曲倾斜 0.72～ 1.621.26
安
全
人
机
工
程
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第
三
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表 3-38 人体各部分动作的最大频率
动作部位 动作的最大频率（次 /min）
手 204～ 406
手指 360～ 431
前臂 160～ 292
臂 99～ 344
腿 300～ 373
脚 330～ 400
安
全
人
机
工
程
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第
三
章
︶
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3、人体动作的灵活性
? 改变操纵方向时, 圆形轨迹比直线轨迹灵活 。
? 手向着身体比离开身体的动作灵活而准确
? 前后往复比左右往复动作的速度大 。
? 最大动作速度与被移的负载的重量成正比, 而达到
最大速度所需要的时间与被移动的负载成正比
? 人体较短部位的动作比较长部位的动作灵活；
? 人体较轻部位的动作比较重部位的动作灵活
? 人体体积较小部位动作比较大部位动作灵活 。
安
全
人
机
工
程
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进行安全人机系统设计时, 为使动作速度, 频
率和准确性, 灵活性很好地结合, 须遵循的规
律,
? ⑴ 劳动时, 不论连续动作时间长短, 都应在最有利
的位置开始和结束 。
? ⑵ 沿曲线的, 直线的或不规则轨迹的动作, 都应该
让操作者的动作从容不迫 。
? ⑶ 具有急剧改变方向的动作, 应尽量采用流畅而连
续的动作 。
? ⑷ 手在水平内动作比在垂直面内的动作要准确 。
? ⑸ 工作时的动作次数应尽量减少, 频率应降低 。
安
全
人
机
工
程
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? ⑹ 重要作业尽可能由一个人的动作完成。
? ⑺ 最重要和常用的装置或工具应当放在最有
利范围之内 。
? ⑻ 操纵者的操纵动作, 按适宜的半径作圆周
运动比沿直线运动好 。
? ⑼ 从一个操纵位置到另一个操纵位置的动作
应当平稳, 不允许有跳跃式动作 。
? ⑽ 如果操作者不可避免地按不正确的轨迹动
作时, 应当考虑改变手的动作, 这时采用直线
形式的轨迹要灵活些 。
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机
工
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四、影响人体作用力的因素
1,体 重
? 体重既有利于操纵, 又有不利于操纵的,
操作时应尽量避免将力耗费在不合理的动作
和身体的运动上 。
? 体重对操作既有好处也有坏处, 应该取其有
利的一面, 采取相应姿势尽量使体重发挥作
用 。 （ 见 图 3-25）
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全
人
机
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图 3-25 力的应用（甲）
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人
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图 3-25 力的应用（乙）
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2,体 位
? 操作者的体位（立位、坐位、躺位）、躯干的稳定
性对人的作用力也有一定的影响。
? 立位作业可以经常改变操作的姿势，活动范围大，
易于用力，但单调作业会引起疲劳
? 立位可适当地走动，有助于维持工作能力，但立位
不易进行精确而细致的工作，不易转换操作，而且
肌肉要作更多的功用以维持体重，易引起疲劳。
? 坐位则可以进行较长时间地精确而细致的工作，可
以手足并用，但是坐位作业则不易改变姿势，用力
受限制，工作范围受局限，久坐会导致生理性疲劳
? 躺位操作易疲劳，汽车修理工修理汽车时就有时必
须仰躺着工作。
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工
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第四节 疲劳与恢复
一、疲劳的概念
? 所谓疲劳,就是在人体发生可以概括为失去功
能或打乱这样的变化，引起生理活动的变化也
就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效
率变化的现象。
? 所谓疲劳 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
应平衡不正常时叫疲劳。
? 疲劳是体力和脑力效能暂时的减弱。作业者在
作业中，作业机能衰退，作业能力下降，并伴
有疲倦感等 主 观 症状 。 （见 表 1 ）
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全
人
机
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表 1 疲劳自觉症状调查表
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二、疲劳的特点
? 大脑与疲劳有关 的现象, 乃是人身疲劳的最大特
征 。
? 限制过 度 劳 累, 起着预防机体过劳的警告作用,
即 具有防护身体安全的作用 。
? 人体疲劳后, 具有恢复原状的能力, 而不会留下
损伤痕迹 。
? 由 作业内容和环境变化 太少引起, 当作业内容和
环境改变, 疲劳可以减弱或消失 。
? 从有疲倦感到精疲力竭, 感觉和疲劳有时并不一
定同步发生 。
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机
工
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三、疲劳的分类
? 按 疲劳的原因 分,
生理性 /心理性疲劳
? 按 疲劳所发生的部位 分,
精神 /肌肉 /神经疲劳
? 按 疲劳的程度 分,
一般 /过度 /重度疲劳
? 按 疲劳产生的时间长短 分,
急性 /慢性疲劳
? 按 作业方式 分,
动态作业 /静态作业疲劳
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．基于疲劳表象的分析分为：
1） 个别器官疲劳，如计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳；打
字、刻字、刻蜡纸工人的手指和腕疲劳等。
2）全身性疲劳，全身动作，进行较繁重的劳动，表现为关节
酸痛、困乏思睡、作业能力下降、错误增多、操作迟钝等。
3）智力疲劳，长时间从事紧张脑力劳动引起的头昏脑胀、全
身乏力、肌肉松弛、嗜睡或失眠等，与心理因素相联系。
4）技术性疲劳，常见于体力脑力并用的劳动，如驾驶汽车、
收发电报、半自动化生产线工作等，表现为头昏脑胀、嗜睡、
失眠或腰腿疼痛。
5）心理性疲劳，多是由于单调的作业内容引起的。例如，监
视仪表的工人，表面上坐在那里悠闲自在，实际上并不轻松。
信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时的疲劳并不是
体力上的，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起的抑制。
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工
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三,疲劳的测定
1、疲劳自觉症状调查 (见表１ )
２、测量疲劳的几种方法
（１） 测定心率
（２） 呼气分析法
（３） 触两点辨别阈法 （ 表 2－ 13 ）
（４） 膝腱反射阈的测定
（５） 反应时间测定法
（６） 频闪融合阈值测定法 （ 表 2－ 14）
（７） 色名读唱时间法
（８）皮肤电流测定法
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表 2－ 13 人体皮肤不同部位的触两点辨别阈
中 指 2.5
食 指 3.0
拇 指 3.5
无名指 4.0
小 指 4.5
上 唇 5.5
文 颊 7.0
鼻 部 8.0
手 掌 11.5
大足趾 12.0
前 额 15.0
脚 底 22.5
腹 部 34.0
胸 部 36.0
前 臂 38.5
肩 部 41.0
背 部 44.0
上 臂 44.5
大 腿 45.5
小 腿 47
安
全
人
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表 2－ 14 频闪融合阈值
劳动类型
日间变化率（％） 周间变化率（％）
理想界限 允许界限 理想界限 允许 界限
体力劳动
体力, 脑力结合的劳动
脑力劳动
～ 10
～ 7
～ 6
～ 20
～ 16
～ 10
～ 3
～ 3
～ 3
～ 13
～ 13
～ 13
图 2-25 CFF值及心动数日周期变化
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机
工
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四、影响作业疲劳的因素
? 生理性疲劳除与劳动方式、速度、强度和劳动时间、
身心活动简单的因素有关外，还与照明、气候、温
度、湿度等工作环境因素有关。
? 劳动内容单调极易引起心理性疲劳。
? 性格差异和智能水平的高低使人们在工作中产生厌
倦和疲劳的程度是不同的。 。
? 生性欢悦好动的人，在工作中易感疲劳；性格沉静
安分的人，在工作中不易感疲劳。
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五、疲劳与安全
1．睡眠休息不足、困倦引起事故
（例 1） 这类事故多见于夜班或长时间作业未得休息的
情况，多为技术性作业事故。如某矿的卷扬机司机，
白天休息不充分，夜班时打盹，开动卷扬机后即进人
半睡眠状态，以致造成过卷事故，拉断钢绳，坠人井
底。类似事故不胜枚举。又如某个体汽车司机昼夜连
续行车，最后困倦不支，车辆失去控制，坠人公路桥
下，车毁人亡。体力为主的劳动，事故危险性小。立
位工作比坐位工作更安全，因为坐位技术性作业者更
易因困倦而入睡，因为在极度疲劳和困倦时，往往无
法自我控制。
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机
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程
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2．反应和动作迟钝引起的事故
（ 例 2）疲劳感越强，人的反应速度越慢，手脚动
作越迟缓。某钢厂厂区内铁路纵横交错，道口很
多。疲劳状态下的工人在下班途中或作业中常不
能敏锐地觉察侧面和后面来车，因而引起伤亡事
故。如有一次调车中，将正在操作没有觉察躲避
的操作工扎倒致死。又如某矿井，三名工人因疲
劳靠在矿定处休息，突然矿壁塌落，一名坐着休
息的工人被砸死，二名立位工人受重伤。一方面
是因为疲劳，没有正确选择休息地点；另一方面
是因为疲劳后感官敏感度下降，不能及时觉察塌
落预兆。
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工
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3．疲劳心理作用
（例 3）疲劳常造成心绪不宁，思想不集中，心不
在焉，对事物反应淡漠、不热心，视力听力减退
等。如某建筑工地拆除方形脚手架，事先约定，
上部每扔下三根木杆，下部人员进人脚手架下抽
取木杆一次。但是因下部作业的工人上班前通宵
赌博，过度疲劳，精神恍惚．工作几个周期后下
部没有反响，上部作业人员下来才发现下面的工
人已被脚手杆打死。
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全
人
机
工
程
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4,环境因素加倍疲劳效应
例如, 各工业部门在高温季节 （ 七八月份 ） 事故发
生率较高；室外作业则在寒冷季节事故率增大 。 下
图是某大钢铁企业 30年来事故率随气温和月份变化
的统计图 。
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机
工
程
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6．疲劳与机械化程度
历史地分析事故发生率，可以发现：手工劳动时
期事故率低，高度机械化、自动化作业事故率也
较低；半机械化作业事故率最高，其中包含许多
人机学问题。半机械化作业时，人必须围绕机机
械进行辅助作业，由于人比机械力气小，动作慢，
所以往往用力较大造成疲劳，再加人机界面上存
在问题就会导致事故发生。例如：鞍山市（包括
鞍钢） 1984～ 1987年 4年间的死亡事故中,70%属
于半机械化作业。具体事故多在人机配合上，作
业人员奋力强作，力所不及情况下发生事故。
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人
机
工
程
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六、疲劳的改善与消除
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
（ 见图 1,图 2 ）
4．多种休息方式
5．轮班工作制度 （见 表 1,表 2 ）
6．业余活动和休息的安排
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全
人
机
工
程
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图 1 工厂一天工作曲线
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图 2 不同休息制度对工效的影响
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人
机
工
程
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表 1 四班三轮制（ a）,6（ 2） 6（ 2） 6（ 2）型
日期
次数
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
白班 A B C D A B C D A B C D
中班 D A B C D A B C D A B C
夜班 C D A B C D A B C D A B
空班 B C D A B C D A B C D A
安
全
人
机
工
程
学
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表 2 四班三轮制（ b）,5（ 2） 5（ 1） 5（ 2）型
日期
次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
白班 A A A A A B B B B B C C C C C D D D D D
中班 C C D D D D D A A A A A B B B B B C C C
夜班 B B B C C C C C D D D D D A A A A A B B
空班 D D C B B A A D C C B B A D D C C B A A
全
人
机
工
程
学
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第三章 人的生理和心理
及生物力学特性
第一节 人的生理特性
一,人的感知特性
1、人的感知反应过程
? 人机系统 （ 见图 3-1）
? 人的神经系统结构 （ 见图 2）
安
全
人
机
工
程
学
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图
3-
1
人
机
系
统
图
安
全
人
机
工
程
学
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图 2 人的神经系统结构
神
经
系
统
中枢神经
周围神经
脊髓
按
解
剖
分
脑神经；脊神经
按功能分
感觉（传入）神经
运
动
神
经
（
传
出
）
脑,延髓；脑髓；中脑；间
脑；小脑；大脑
躯体运动神经
（支配骨骼肌 )
植物性神经
（支配内脏器官）
安
全
人
机
工
程
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2,感觉的基本特征
? 人的 各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。
（ 表 3-1）
? 从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到 一定强度才
能对感受器官发生作用。（ 表 3-2）
? 一种感受器官只能接受一种刺激 和识别某一种特征，
眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印
象 80%来自眼睛,14%来自耳朵,6%来自其他器官。
? 同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉
信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其
它 信息，如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息，
则对要听的那个信息的辨别能力将下降 50%，并且只
能辨别最先输入的或是强度校大的信息。
? 感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，
产生 适应现象。
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全
人
机
工
程
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第
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表 3－ 1 刺激及感觉反应
感觉
种类
感觉
器官 适宜刺激 识别特征 作 用
视觉 眼 光
形状、大小、位置、
远近、色彩、明暗、
运动方向等
鉴别
听觉 耳 声 声音的高低、强弱、方向和远近 报警,联络
嗅觉 鼻 挥发和飞散的物质 辣气、香气、臭气 报警,鉴别
味觉 舌 被唾液溶解的物质 甜酸、苦辣、咸等 鉴别
皮肤
感觉
皮肤及
皮下
组织
物理或化学物
质对皮肤作用
触觉、痛觉、
温度觉、压觉 报警
深部
感觉
肌体
神经
及关节
物质对肌
体的作用 撞击、重力、姿势等
平衡感
觉
前庭
器官
运动和位
置变化
旋转运动、直线
运动和摆动等 调整
安
全
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机
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程
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表 3－ 2 人体主要感觉阈值
感觉
感 觉 阈
下 限 上 限
视觉 （ 2.2～ 5.7） × 10-17J （ 2.2－ 5.7） × 10-8J
听觉 1× 10-12J/m2 1× 102J/m2
嗅觉 2× 10-7kg/m3
味觉 4× 10-7(硫酸试剂摩尔浓度 )
触觉 2.6× 10-9J
温度觉 6.28× 10-9kg ·J/m2·s 9,13× 10-6kg·J/m2·s
振动觉 振幅 2.5× 10-4mm
安
全
人
机
工
程
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3,知觉的基本特征
人的知觉一般分为空间知觉，时间知
觉，运动知觉与社会知觉等，它们有
如下共同特征,
? 知觉的 整体性 （ 见图 3）
? 知觉的 理解性 （ 见图 4）
? 知觉的 恒常性
? 知觉的 选择性 （ 见图 5）
安
全
人
机
工
程
学
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图 3 知觉的整体性
安
全
人
机
工
程
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图 4 知觉的理解性
安
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人
机
工
程
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图 5 人头托盘双关图
安
全
人
机
工
程
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4,人的视觉及其特性
? （ 1） 人眼的构造
眼球的基本结构（ 见图 6）
眼球的水平解剖图 （ 见图 3-2）
? （ 2）视觉的基本参数
波长和强度效应
视角（ 见图 3-3）
视力
视野（见 图 3-4,图 3-5 ）
视距（见 表 3-3）
色觉
安
全
人
机
工
程
学
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图 6 人眼球的基本结构
安
全
人
机
工
程
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图
3
－
2
眼
球
的
水
平
解
剖
图
安
全
人
机
工
程
学
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图 3－ 3 视角
L
Da r c t g
22＝?
安
全
人
机
工
程
学
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图
3
－
4
人
的
水
平
视
野
和
垂
直
视
野
安
全
人
机
工
程
学
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图 3－ 5 人对不同颜色的视野
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全
人
机
工
程
学
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表 3－ 3 几种工作视距的推荐值
任务要求 举 例 视距离（ cm） 固定视野直 径 (cm) 备 注
最精细的
工 作
安装最小部件
（表 ·电子元件） 12～ 25 20～ 40
完全坐着，部
分地依靠视觉
辅助手段
精细工作 安装收音机,电 视 机 25～ 35（多为 30～ 32） 40～ 60 坐着或站着
中等粗活 印刷机、钻井机,机床旁工作 50以下 至 80 坐着或站着
粗 活 包装、粗磨 50～ 150 30～ 250 多为站着
远 看 黑板、开汽车 150以上 250以上 坐着或站着
安
全
人
机
工
程
学
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（ 3）常见的几种视觉现象
? 暗适应与明适应 （ 见图 3-6）
? 眩光
? 视错觉 （ 见图 3-7a，图 3-7b，
图 3-7c ）
安
全
人
机
工
程
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图 3－ 6 暗适应和亮适应曲线
安
全
人
机
工
程
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图 3－ 7a 几种常见视觉错误
安
全
人
机
工
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图 3- 7 b 一系列视错觉图
安
全
人
机
工
程
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图
3-
7c
视
错
觉
图
安
全
人
机
工
程
学
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（ 4）视觉运动规律
? 眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看
到垂直方向的东西。
? 视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。
? 对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且
不易疲劳。
? 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的
顺序是左上、右上、左下、右下。
? 两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛
转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而
另一只眼睛不视物。
? 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。
? 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的
多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种
颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，
蓝底白字，白底黑字等。
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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5,听觉特性
（ 1） 人耳构造和听觉过程
（见 图 3-8,图 3-9）
（ 2） 听觉特征
? 可听范围 （ 见图 3-10）
? 可听声音的强度 （ 见图 3-11）
? 方向敏感度
? 掩蔽效应
安
全
人
机
工
程
学
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第
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图 3－ 8 人耳的构造
安
全
人
机
工
程
学
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图 3-9 人耳的剖面图
安
全
人
机
工
程
学
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图 3－ 10 年龄对听力敏感性的影响
安
全
人
机
工
程
学
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图 3-11 人的听觉阈限
安
全
人
机
工
程
学
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第
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6,人的嗅觉、味觉和肤觉特性
（ 1）嗅 觉
（ 2）味 觉
（ 3）肤 觉
? 触觉（触觉感受器见 图 10,触觉阈限）
? 温度觉
? 痛觉（见 图 11）
安
全
人
机
工
程
学
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第
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图 10 部分触觉感受器
安
全
人
机
工
程
学
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图
人
的
痛
、
温
度
和
粗
略
触
觉
传
导
通
路
安
全
人
机
工
程
学
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二、人的反应时间
1、定义
2、影响反应时间的影响因素
? 随感觉通道不同而不同 （见表 3-4）
? 与运动器官有关 （见表 3-5）
? 与刺激性质有关 （见表 3-6）
? 随执行器官不同而不同 （见表 3-7）
? 与刺激数目的关系 （见表 3-8）
? 与颜色的配合有关 （见表 3-9）
? 与年龄有关 （见表 3-10）
? 与训练有关
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 4 反应时间随感觉通道的变化
T
（秒
）
听觉 触觉 视觉 嗅觉
味觉
咸味 甜味 酸味 苦味
0.115
～
0.182
0.117
～
0.201
0.188
～
0.206
0.200
～
0.370
0.308 0.446 0.523 1.082
动作部位 动作特点 最少平均时间 （ ms）
手
握取 直线曲线 70220
旋转 克服阻力不克服阻力 720220
脚 直线的克服阻力的 360720
腿 直线的脚向侧面 360720～ 1460
躯干 弯曲倾斜 720～ 16201260
表 3－ 5 反应时间与运动器官的关系
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 7执行器官的反应时间
动作
部位 动作特点
最少平均时
间 （ ms）
手
握取 直线曲线 70220
旋转 克服阻力
不克服的
720
220
脚 直线的克服阻力的 360720
腿 直线的脚向侧面 360720～ 1460
躯干
弯曲
倾斜 720～ 16201260
表 3－ 6 反应时间与刺激性质的关系
执行器官 反应时间
（ ms）
右手
左手
右脚
左脚
147
144
174
179
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 8 反应时间与刺激数目的关系
刺激选择数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
反应时间
（ ms）
187 316 364 434 485 532 570 603 619 622
表 3－ 9 反应时间与颜色的关系
表 3－ 10 年龄与反应时间的关系
年 龄 20 30 40 50 60
反应时间相对值 100 104 112 116 161
颜 色 对 比 白与黑 红与绿 红与黄 红与橙
平均反应时间
（ ms）
197 208 217 246
安
全
人
机
工
程
学
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三,人体活动过程的生理变化与适应
1,人体活动时机体的调节与适应
? 神经系统
? 血管系统 （ 心率, 血压, 血液再分
配, 血液成分 ）
? 呼吸系统
? 体温调节
2,脑力 劳动时机体的调节与适应
3,人体信息处理系统
4,人体节律周期和昼夜周期
安
全
人
机
工
程
学
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第
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四,环境因素对生理功能的影响
及作业环境分级
1,粉尘作业环境
? 粉尘及其危害
? 工业粉尘的卫生标准和管理标准
（ 见 表 3-11）
安
全
人
机
工
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表 3－ 11,生产性粉尘作业危害程度分级,
生产性粉
尘中游离
SiO2含量
工人接尘时间
肺总通气量
（ 升 /日人 ）
生产性粉尘浓度超标倍数
0 ～ 1 ～ 2 ～ 4 ～ 8 ～16 ～32 ～64
≤ 10％
－ 4000
－ 6000
>6000 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅵ
>10 － 40
％
－ 4000
－ 6000
>6000
>40 － 70
％
－ 4000
－ 6000
>6000
>70％
－ 4000
－ 6000
>6000
安
全
人
机
工
程
学
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2,环境化学因素及其危害
? （ 1） 工业生产中的毒物及中毒
? （ 2） 生产中常见毒物对人体的影响
一氧化碳 （ 见 表 3-12） /二氧化碳 （ 见 表 3-13） /二
氧化硫 /氯气 （ 表 3-14） /铅 /汞 /熏烟 /雾滴
? （ 3） 工业毒物的卫生标准和管理标准
（ 见 表 3-15～ 3-18）
安
全
人
机
工
程
学
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第
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表 3－ 12一氧化碳对人体影响与浓度的关系
浓度 ppm 对人体产生的影响
100
400～ 500
600～ 700
1000～ 1200
1500～ 2000
4000以上
数小时对人体无影响
1小时内无影响
1小时后有时会引起不快感
1小时后会引起不快感
1小时后会有危险
1小时内即有危险
接触时间
（ min） 浓度（％） 人体中毒症状
10
40
80
2.0
1.6
1.4
轻度精神紧张, 感觉变化, 轻度听力
减退, 呼吸频率增高 。
10
40
80
3.5
2.8
2.4
恶心, 头晕, 呼吸急促, 视觉辨别能
力下降
10
40
80
7.9
6.8
6.1
昏迷, 严重意识丧失 。
表 3－ 13 二氧化碳对人体影响与浓度的关系
安
全
人
机
工
程
学
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第
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︶
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表 3－ 14氯对人的急性中毒反应
浓度
人体反应
mg/m3 Ppm
0.06
1.5
3～ 9
18
90
120～ 180
300
3000
0.02
0.05
1～ 3
6
30
40～ 60
100
1000
嗅觉阈浓度
有气味
有明显气味, 刺激眼, 鼻
刺激咽喉致咳
引起剧咳
接触 30～ 60min,可能引起严重损害
可能造成致命损害
可危及生命
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 15 56种毒物危害级别
危害级别 毒 物 名 称
Ⅰ 级 （ 极度危
害 ）
汞及其化合物, 苯, 砷及其无机化合物, 氯乙烯, 铬酸盐
重铬酸盐, 黄磷, 铍及其化合物, 对硫磷, 羰基镍, 八氟
异丁烯, 氯甲醚, 锰及其无机化合物, 氰化物, 三硝基甲
苯
Ⅱ 级 （ 高度危
害 ）
铅及其化合物, 二硫化碳, 氯, 丙烯青, 四氯化碳, 硫化
氢, 甲醛苯胺氟化氢, 五氯酚及其钠盐, 镉及其化合物,
敌百虫, 氯丙烯, 钒及其化合物, 溴甲烷, 硫酸二甲酯镍,
甲苯二异氰酸酯, 环氧氯丙烷, 砷化氢, 敌敌畏, 光气,
氯丁二烯, 一氧化碳, 硝基苯
Ⅲ 级 （ 中度危
害 ）
苯乙烯甲醇, 硝酸, 硫酸, 盐酸, 甲苯, 二甲苯, 三氯乙
烯, 二甲基酰胺, 六氟丙烯, 苯酚, 氮氧化物
Ⅳ 级 （ 轻度危
害 ）
溶剂汽油, 丙酮, 氢氧化钠四氯乙烯, 氨
安
全
人
机
工
程
学
︵
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表 3－ 16 毒物危害权种系数
毒物危害程度级别 D
Ⅰ 级（轻度危害）
Ⅱ 级（中度危害）
Ⅲ 级（高度危害）
Ⅳ 级（极度危害）
8
4
2
1
表 3－ 17有毒作业时间权系数
有毒作业劳动时间
（ h） L
≤2
〉 2～ 5
〉 5
1
2
3
指 数 范 围 级 别
C ≤ 0
0<C ≤ 6
6<C ≤24
24<C ≤96
C>96
0级（安全作业）
一级（轻度危害作业）
二级（中度危害作业）
三级（重度危害作业）
四级（极度危害作业）
表 3－ 18有毒作业分级表
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
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︶
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3,物理因素危害
? 高温 （ 见 表 3-19, 表 3-20）
? 低温 （ 表 3-21,表 3-22,表 3-23）
? 噪声 （ 表 3-24）
? 振动
? 辐射
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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表 3－ 19 高温作业分级表
接触高
温作业
时间
min
WBGT指数 oC
25
～
26
27
～
28
29～
30
31
～
32
33
～
34
35
～
36
37
～
38
39
～
40
41
～
42
≥
43
≤120 Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅲ
121～
240 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ
－ －
241～
360 Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ － － － －
≥360 Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ － － － － － －
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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︶
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表 3－ 20 高温作业允许持续接触热时间限值
工作地点温度 oC 轻劳动 中等劳动 重劳动
30～ 32 80 70 60
>32～ 34 70 60 50
>34～ 36 60 50 40
>36～ 38 50 40 30
>38～ 40 40 30 20
>40～ 42 30 20 15
>42～ 44 20 10 10
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 21 低温作业分级表
冷水作
业时间
率（％）
温 度 范 围 oC
≤5
～ 10
≤0 ～
－ 5
≤ － 5～
－ 10
≤ － 10～
－ 15
≤ － 15～
－ 20 <－ 20
≤25
>25～ 50
>50～ 75
>75
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
安
全
人
机
工
程
学
︵
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︶
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表 3－ 22 工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准
安
全
人
机
工
程
学
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表 3－ 23 冷水作业分级表
冷水作业
时间率（
％）
≤12 ～
10
<10～
8 <8～ 6 <6～ 4 <4～ 2 <2～ 0
≤25
>25－ 50
>50－ 75
>75
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅳ
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
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︶
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表 3－ 24 噪声作业分级级别指数表
噪声危害程度 指数范围 级别
安全作业 I≤0 0
轻度危害作业 0<I≤1 Ⅰ
中度危害作业 1<I≤2 Ⅱ
高度危害作业 2<I≤3 Ⅲ
极度危害作业 I>3 Ⅳ
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
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︶
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第二节 人的心理特性
认识过程, 如感觉, 知觉, 记忆, 注意, 思维, 想象
心理过程特性 情感过程, 如情绪与情感
意志过程：如意志
个性心理特征, 如需要, 动机, 兴趣, 能力, 气质, 性格, 世界观
心理特性
一, 心理学概述
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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二、心理特性与安全
1,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 。
安
全
人
机
工
程
学
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第
三
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︶
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自动化程度越高，监视仪表等工作最容
易发生不注意。
预防不注意产生差错的方法如下,
? 1）建立冗余系统，为确保操作安全，在重要
岗位上，多设 l～ 2个人平行监视仪表的工作；
? 2）为防止下意识状态下失误，在重要操作之
前，如电路接通或断开、阀门开放等采用“指
示唱呼”，对操作内容确认后再动作；
? 3）改进仪器、仪表的设计，使其对人产生非
单调刺激或悦耳、多样的信号，避免误解。
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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2、情绪与情感
? 情绪、情感是人对客观事物的一种特殊反应
形式。
? 情绪、情感为三种因素所制约：环境影响、
生理状态和认识过程。其中认识过程起关键作用。
? 情绪状态可 分为 心境，激情，应激。
? 情感是在人类社会历史发展过程中形成的高
级社会性情感，人类社会性情感可归结为道
德感、理智感和美感。
安
全
人
机
工
程
学
︵
第
三
章
︶
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在实际工作中表现出来的有如下几种不
安全情绪：
? ① 急躁情绪,人的情绪状况发展到引
起人体意识范围变狭窄，判断力降低，
失去理智力和自制力。心血活动受抑制
等情绪水平失调呈病态时，极易导致发
生不安全行为。 （ 见 图 3－ 14 ）
? ② 烦躁情绪,表现沉闷，不愉快，精
神不集中，心猿意马，严重时自身器官
往往不能很好协调，更谈不上与外界条
件协调一致。
安
全
人
机
工
程
学
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第
三
章
︶
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图 3－ 14安全操作水平与情绪激动水平关系图
安
全
人
机
工
程
学
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第
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︶
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? 过高和过低的情绪激动水平，使人的动作
准确度降至 50%或以下，注意力无法集中，
不能自制。某矿技术员与爱人吵架，为逃
避家庭烦恼而提前上班，误人顶板未撬实
的采场，被冒落松石打死。这是抑制状态
下事故的一例。
? 从事快速、紧张的劳动，如兴修水利等，
较高的情绪激动水平有利于发挥劳动效率，
可播放欢快的乐曲鼓动生产情绪。应当指
出，设备复杂、多工种作业的冶金厂等，
车间内不应播放音乐和口号，以免造成干
扰，影响安全生产。
安
全
人
机
工
程
学
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第
三
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︶
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? 情绪激动水平的高低是外界（环境的、社
会的）刺激情景引起的，因此,改变外界刺
激可以改变情绪的倾向和水平。 从组织管理
上（包括思想工作、安全检查、劳动组织等）
及个体主观上若能注意 创造健康稳定的心理
环境并用理智控制不良情绪，由情绪水平失
调导致的不安全行为就可以大幅度下降。
? 安全检查表中有一栏目，调查工人有无家庭
纠纷、打架、赌气等事件发生。 如影响工人
情绪较大，可采取换班休息、谈话等方式，
不使工人带着沉重的情绪进人操作岗位。 实
践证明，这是行之有效的安全措施。
安
全
人
机
工
程
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第
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3、意志
? 意志就是人们自觉地确定目的并调节自
己的行动去克服困难，以实现预定目的
的心理过程，它是意识的能动作用的表
现。
? 意志品质有积极的，也有消极的。积极
的品质表现为自觉性、果断性、自制力
和坚定性；消极的品质表现为盲目性、
冲动性、脆弱性和盲目性。
安
全
人
机
工
程
学
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第
三
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4、态度
? 态度 是个人对他人、对事物较持久的肯定或否定的
内在反应倾向。
? 态度的形成主要受三种因素的影响,即知识或信息，
主要来自父母、同事和社会生活环境；需要，欢迎
态度，相反则不然；团体的规定或期望，一般说来
个人的态度要与他所属的集体的期望和要求相符合。
属于同一集体的人，他们的态度较类似。团体的规
定是一种无形的压力影响同一团体的成员。
? 人们对安全工作的态度对搞好安全工作具有重大影
响,在安全管理中，应通过宣传，教育，团体作用
使工人对安全工作的态度不仅是正确的，而且要达
到内化的程度。
安
全
人
机
工
程
学
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第
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︶
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5、性格
? 性格是 人们在对待客观事物的态度和社会行为的方
式中，区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理
特征的总和 。
? 性格特征, 对现实的态度的特征 /性格的意志特征 /
性格的情绪特征 /性格的理智特征
? 有学者将 性格分为,冷静型、活泼型、急躁型、轻
浮型和迟钝型。前两者中的性格属于安全型，后三
种属于非安全型
? 性格与安全生产有着密切的联系,在其他条件相同
的情况下，冷静型性格的人比急躁型性格的人安全
性强。对工作马虎的人容易出现失误。实践中不少
人因鲁莽、高傲、懒惰、过分自信等不良性格、促
成了不安全行为而导致伤亡事故。
安
全
人
机
工
程
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第
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6、能力
? 能力是 人顺利完成某种活动所必须具备的心
理特征之一。
? 能力的个体差异与安全
a.人的能力与岗位职责要求相匹配
b.发现和挖掘职工潜能
c.通过培训提高人的能力
d.团队合作时，人事安排应注意人员能
力的相互弥补
安
全
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机
工
程
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7、气质
? 气质是 一个人生来就有的心理活动的动力特征。心理
活动的动力指心理过程的程度、心理过程的速度和稳
定性以及心理活动的指向性。
? 胆汁质 的人情绪产生速度快, 表现明显, 急躁, 不善
于控制自己的情绪和行动；行动精力旺盛, 动作迅猛；
外倾 。
? 多血质 的人情绪产生速度快, 表现明显, 但不稳定,
易转变；活泼好动, 好与人交际,外顷 。
? 粘液质 的人情绪产生速度慢, 也表现不明显, 情绪的
转变也较慢, 易于控制自己的情绪变化；动作平稳,
安静, 内倾 。
? 抑郁质 的人情绪产生速度快，易敏感，表现抑郁、情
绪转变慢，活动精力不强，比较孤僻，内倾。
安
全
人
机
工
程
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第
三
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︶
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从安全工程角度来看，四种不同气质的人
都有其特点和弱点。
? 粘液质的人适于 做精细而要求有耐心的工作，这
种人稳重可靠，注意力集中时间长，有利于安全
生产；
? 多血质的人缺乏耐心,从事单调重复的工作容易
产生精神溜号，造成产品质量下降或事故，不宜
在安全上负有重任。例如，某矿一技术员，为人
热情，活泼好动，善于交往，遇事容易冲动好胜。
在一次安全检查中他带领大家检查危险区域，第
一个爬上久已腐朽的木梯，坠落死亡。
? 抑郁质的人 不宜于单独操作安全方面的关键设备
和工艺过程。
安
全
人
机
工
程
学
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8、需要与动机
? 需要是 人参与社会行动的基础，动机则是促使人活动
的原因。
? 动机是由需要产生的,需要是个体在生活中感到某种
欠缺而力求获得满足的一种内心状态它是机体自身或
外部生产条件的要求在脑中的反映。有什么样的需要
就决定着有什么样的动机。
? 马斯洛提出了 需要层次 论（ 见图 3-12）。他认为，人
的需要分为生理需要、安全需要、社交需要、尊重和
自我实现的需要，依次由低级到高级。
? 自我实现的需要越强烈，目标越高，对安全的需要也
更敏感。
安
全
人
机
工
程
学
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第
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图 12 马斯洛的需要层次发展模式
安
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人
机
工
程
学
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9、非理智行为的心理因素
? 侥幸心理
? 省能心理
? 逆反心理
? 凑兴心理
? 从众心理
安
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机
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三、颜色的心理作用
1、颜色现象
? 明度、色调和饱和度
? 颜色的混合
2,颜色的心理作用
? 冷暖感
? 兴奋和抑制感
? 前进和后退感
? 轻重感
? 轻松和压抑感
? 软硬感
? 膨胀色与收缩色
安
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四、声音对心理的作用
? 1、乐声的作用
? 2、噪声的危害
环 境 声压级 dB 环境 声压级 dB 环境 声压级 dB
刚刚听到的声音
农村静夜
树叶落下沙沙声
轻声耳语
安静房间
0
10
20
30
40
微电机附近
普通说话
繁华街道
公共汽车上
72型风机附近
50
60
70
80
90
纺织车间
8－ 18型风机附近
大型球磨机
开坯锻锤铆钉枪
喷气式飞机
100
110
120
130
140
表 3－ 28不同环境的声压级
安
全
人
机
工
程
学
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第三节 人体生物力学
一、人体生物力学的一般知识
1,骨骼的功能
? ⑴ 人体骨骼强度
? ⑵ 骨的功能
? ⑶ 骨杠杆 （ 图 3-18 ）
2、关节的活动范围
? (1) 关节的连结
? (2) 关节的作用
安
全
人
机
工
程
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图 3— 18 人体骨杠杆
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全
人
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程
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3,人体肌肉力学特性
4,人体运动的特征
图 3－ 20 屈前臂时形成的力矩图示
安
全
人
机
工
程
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5、人体活动范围
? 最有利范围, 是指可使人在既达到动作目的同时又
保证了人的工作轻松、舒适、不疲劳的最佳效果的
人体活动范围，亦称顺手可及活动范围。 施加的操
纵力不大的、使用频率很高的、极重要的操作装置
应安装在此范围内。
? 正常范围,是指人体一般活动均在此活动范围内进
行，如上肢相对于不动的肩膀在肘关节弯曲时外切
弧的范围。 一般常用的又重要的操作装置应安装在
此范围内 。
? 最大可及范围,是指肢体长时间处于最大限度伸直
状态的活动范围。 不常用的费力很大的操作装置应
安装在此范围内。
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全
人
机
工
程
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二,人体各部分的操纵力
? 操纵力 是指操作者在操作时为达到操作的目
的所付出的一定数量的力。
? 肢体的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时所产
生的力称为 肌力 。
? 在操作活动中,肢体所能发挥的力量大小 除
了取决人体肌肉的生理特征外，还与施力姿
势、施力部位、施力方式和施力方向有密切
关系（见图 3-21 ）
安
全
人
机
工
程
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图 3-21 立姿弯臂时的力量分布
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全
人
机
工
程
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1、手的操纵力
? (1) 坐姿操纵力
坐姿时不同角度上臂力测试如 图 3-22所示，
其测量结果见 表 3-32。
? (2) 立姿操纵力
立姿操作时，手臂在不同角度上的拉力和推
力分布，如 图 3-23所示
? (3) 握力 男女不同年龄段握力，见 表 3-33
? (4) 拉力与推力
? (5) 扭力和提力
应用手柄操纵时最合适的力,见 表 3-34
安
全
人
机
工
程
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图 3-22 坐姿操纵力侧视图
（ a）侧视图 （ b）俯视图
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全
人
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表
3-
32
坐
姿
时
手
臂
在
不
同
方
向
上
的
操
纵
力
手臂角度（ 0）
拉力 推力
左手 右手 左手 右手
向后 向前
180（向前平伸臂）
150
120
90（垂臂）
60
230
190
160
150
110
240
250
190
170
120
190
140
120
100
100
230
190
160
160
160
180
150
120
90
60
向上 向下
40
70
80
80
70
60
80
110
90
90
60
80
100
100
80
80
90
120
120
90
180
150
120
90
60
向内侧 向外侧
60
70
90
70
80
90
90
100
80
90
40
40
50
50
60
60
70
70
70
80
安
全
人
机
工
程
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图 3-23 立姿操作时手臂在不同
角度上的拉力和推力分布
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全
人
机
工
程
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表 3-33 男女不同年龄段握力
性别 年龄
握 力（ N）
最小值 最大值 标准值
男
16
18
20
23
25
274
324
344
373
379
480
529
556
579
585
343～ 441
392～ 460
418～ 487
442～ 510
448～ 516
女
16
18
20
23
25
202
211
218
226
230
314
332
330
338
343
239～ 276
248～ 285
256～ 293
264～ 301
268～ 305
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全
人
机
工
程
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表 3-34 应用手柄操纵时最合适的力
手柄距地高
度（ mm）
左手最适合的用力（ N） 右手最适合的用力（ N）
向 上 向 下 向侧方 向 上 向 下 向侧方
500～ 650
650～ 1050
1050～ 1400
1400～ 1600
140
120
80
90
70
120
80
140
40
60
60
40
120
100
60
40
120
100
60
60
30
40
40
30
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全
人
机
工
程
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?2、脚的操纵力
? 脚产生力的大小 与下肢的位置、姿势和方向
有关。
? 脚产生的操纵力 一般都是以压力的形式出现，
压力的大小随着脚离开人体中心对称线向外
偏转的程度有关。（ 见图 3-24）
? 一般地说，在坐姿的情况下，脚的 伸展力大
于屈曲力 ；右脚的操纵力大于左脚的操纵力；
男的脚力大于女的脚力。 （见表 3-35 ）
安
全
人
机
工
程
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图 3-24 不同体位下脚的蹬力及在
各个角度时的压力比值
安
全
人
机
工
程
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表 3-35 脚的操纵力比较 (N)
脚
别
屈曲力 伸展力
男 女 男 女
右 脚
左 脚
326
299
234
209
478
421
344
299
安
全
人
机
工
程
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三、人体活动的速度与准确度
1、肢体的动作速度
? 肢体动作速度的大小，基本上决定于肢体
肌肉收缩的速度
? 对于操作动作速度，还取决于动作方向和
动作轨迹等特征
? 人的无条件反应时间为 0.1～ 0.15S,听觉反
应为 0.1～ 0.2S,手指叩击速度 1.5～ 5次／ S，
判断时间为 1～ 5S。
安
全
人
机
工
程
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2、人体动作的频率
? 动作频率是指在一定时间内动作所重复的次
数。
? 肢体的动作频率也取决于动作部位和动作方
式 (见 表 3-36 )
? 在操作系统设计时，对操作速度和频率的要
求不得超出肢体动作速度和频率的能力限度。
(见 表 3-37，表 3-38)
安
全
人
机
工
程
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表 3-36人体各部位动作速度与频率限度
动 作 部 位 动作速度或频率
数 值 单 位
手的运动
控制操纵杆位移
手指敲击的最大频率
旋转把手或驾驶盘
身体转动
手控制的最大谐振截止频率
手的弯曲与伸直
脚掌与脚的运动
35
8.8～ 17
3～ 5
9.42～ 29.46
0.72～ 1.62
0.8
1.0～ 1.2
0.36～ 0.72
cm.s-1
cm.s-1
次,s-1
r.s-1
次,s-1
Hz
次,s-1
次,s-1
安
全
人
机
工
程
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表 3－ 37 动作速度表
动作部位 动作特点 动作一次最少的平 均时间（ S）
手
抓取动作 直线的
曲线的
旋转动作 克服阻力
不克服阻力
0.07
0.22
0.72
0.22
脚 直线的克服阻力的 0.360.72
腿 直线的脚向侧面 0.360.72～ 1.45
躯干 弯曲倾斜 0.72～ 1.621.26
安
全
人
机
工
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表 3-38 人体各部分动作的最大频率
动作部位 动作的最大频率（次 /min）
手 204～ 406
手指 360～ 431
前臂 160～ 292
臂 99～ 344
腿 300～ 373
脚 330～ 400
安
全
人
机
工
程
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3、人体动作的灵活性
? 改变操纵方向时, 圆形轨迹比直线轨迹灵活 。
? 手向着身体比离开身体的动作灵活而准确
? 前后往复比左右往复动作的速度大 。
? 最大动作速度与被移的负载的重量成正比, 而达到
最大速度所需要的时间与被移动的负载成正比
? 人体较短部位的动作比较长部位的动作灵活；
? 人体较轻部位的动作比较重部位的动作灵活
? 人体体积较小部位动作比较大部位动作灵活 。
安
全
人
机
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第
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进行安全人机系统设计时, 为使动作速度, 频
率和准确性, 灵活性很好地结合, 须遵循的规
律,
? ⑴ 劳动时, 不论连续动作时间长短, 都应在最有利
的位置开始和结束 。
? ⑵ 沿曲线的, 直线的或不规则轨迹的动作, 都应该
让操作者的动作从容不迫 。
? ⑶ 具有急剧改变方向的动作, 应尽量采用流畅而连
续的动作 。
? ⑷ 手在水平内动作比在垂直面内的动作要准确 。
? ⑸ 工作时的动作次数应尽量减少, 频率应降低 。
安
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? ⑹ 重要作业尽可能由一个人的动作完成。
? ⑺ 最重要和常用的装置或工具应当放在最有
利范围之内 。
? ⑻ 操纵者的操纵动作, 按适宜的半径作圆周
运动比沿直线运动好 。
? ⑼ 从一个操纵位置到另一个操纵位置的动作
应当平稳, 不允许有跳跃式动作 。
? ⑽ 如果操作者不可避免地按不正确的轨迹动
作时, 应当考虑改变手的动作, 这时采用直线
形式的轨迹要灵活些 。
安
全
人
机
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第
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四、影响人体作用力的因素
1,体 重
? 体重既有利于操纵, 又有不利于操纵的,
操作时应尽量避免将力耗费在不合理的动作
和身体的运动上 。
? 体重对操作既有好处也有坏处, 应该取其有
利的一面, 采取相应姿势尽量使体重发挥作
用 。 （ 见 图 3-25）
安
全
人
机
工
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图 3-25 力的应用（甲）
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图 3-25 力的应用（乙）
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2,体 位
? 操作者的体位（立位、坐位、躺位）、躯干的稳定
性对人的作用力也有一定的影响。
? 立位作业可以经常改变操作的姿势，活动范围大，
易于用力，但单调作业会引起疲劳
? 立位可适当地走动，有助于维持工作能力，但立位
不易进行精确而细致的工作，不易转换操作，而且
肌肉要作更多的功用以维持体重，易引起疲劳。
? 坐位则可以进行较长时间地精确而细致的工作，可
以手足并用，但是坐位作业则不易改变姿势，用力
受限制，工作范围受局限，久坐会导致生理性疲劳
? 躺位操作易疲劳，汽车修理工修理汽车时就有时必
须仰躺着工作。
安
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程
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第
三
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第四节 疲劳与恢复
一、疲劳的概念
? 所谓疲劳,就是在人体发生可以概括为失去功
能或打乱这样的变化，引起生理活动的变化也
就是发生机能变化、物质变化、自觉疲劳和效
率变化的现象。
? 所谓疲劳 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
应平衡不正常时叫疲劳。
? 疲劳是体力和脑力效能暂时的减弱。作业者在
作业中，作业机能衰退，作业能力下降，并伴
有疲倦感等 主 观 症状 。 （见 表 1 ）
安
全
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机
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表 1 疲劳自觉症状调查表
安
全
人
机
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程
学
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二、疲劳的特点
? 大脑与疲劳有关 的现象, 乃是人身疲劳的最大特
征 。
? 限制过 度 劳 累, 起着预防机体过劳的警告作用,
即 具有防护身体安全的作用 。
? 人体疲劳后, 具有恢复原状的能力, 而不会留下
损伤痕迹 。
? 由 作业内容和环境变化 太少引起, 当作业内容和
环境改变, 疲劳可以减弱或消失 。
? 从有疲倦感到精疲力竭, 感觉和疲劳有时并不一
定同步发生 。
安
全
人
机
工
程
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第
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三、疲劳的分类
? 按 疲劳的原因 分,
生理性 /心理性疲劳
? 按 疲劳所发生的部位 分,
精神 /肌肉 /神经疲劳
? 按 疲劳的程度 分,
一般 /过度 /重度疲劳
? 按 疲劳产生的时间长短 分,
急性 /慢性疲劳
? 按 作业方式 分,
动态作业 /静态作业疲劳
安
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人
机
工
程
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第
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．基于疲劳表象的分析分为：
1） 个别器官疲劳，如计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳；打
字、刻字、刻蜡纸工人的手指和腕疲劳等。
2）全身性疲劳，全身动作，进行较繁重的劳动，表现为关节
酸痛、困乏思睡、作业能力下降、错误增多、操作迟钝等。
3）智力疲劳，长时间从事紧张脑力劳动引起的头昏脑胀、全
身乏力、肌肉松弛、嗜睡或失眠等，与心理因素相联系。
4）技术性疲劳，常见于体力脑力并用的劳动，如驾驶汽车、
收发电报、半自动化生产线工作等，表现为头昏脑胀、嗜睡、
失眠或腰腿疼痛。
5）心理性疲劳，多是由于单调的作业内容引起的。例如，监
视仪表的工人，表面上坐在那里悠闲自在，实际上并不轻松。
信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时的疲劳并不是
体力上的，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起的抑制。
安
全
人
机
工
程
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三,疲劳的测定
1、疲劳自觉症状调查 (见表１ )
２、测量疲劳的几种方法
（１） 测定心率
（２） 呼气分析法
（３） 触两点辨别阈法 （ 表 2－ 13 ）
（４） 膝腱反射阈的测定
（５） 反应时间测定法
（６） 频闪融合阈值测定法 （ 表 2－ 14）
（７） 色名读唱时间法
（８）皮肤电流测定法
安
全
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机
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表 2－ 13 人体皮肤不同部位的触两点辨别阈
中 指 2.5
食 指 3.0
拇 指 3.5
无名指 4.0
小 指 4.5
上 唇 5.5
文 颊 7.0
鼻 部 8.0
手 掌 11.5
大足趾 12.0
前 额 15.0
脚 底 22.5
腹 部 34.0
胸 部 36.0
前 臂 38.5
肩 部 41.0
背 部 44.0
上 臂 44.5
大 腿 45.5
小 腿 47
安
全
人
机
工
程
学
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三
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表 2－ 14 频闪融合阈值
劳动类型
日间变化率（％） 周间变化率（％）
理想界限 允许界限 理想界限 允许 界限
体力劳动
体力, 脑力结合的劳动
脑力劳动
～ 10
～ 7
～ 6
～ 20
～ 16
～ 10
～ 3
～ 3
～ 3
～ 13
～ 13
～ 13
图 2-25 CFF值及心动数日周期变化
安
全
人
机
工
程
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第
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四、影响作业疲劳的因素
? 生理性疲劳除与劳动方式、速度、强度和劳动时间、
身心活动简单的因素有关外，还与照明、气候、温
度、湿度等工作环境因素有关。
? 劳动内容单调极易引起心理性疲劳。
? 性格差异和智能水平的高低使人们在工作中产生厌
倦和疲劳的程度是不同的。 。
? 生性欢悦好动的人，在工作中易感疲劳；性格沉静
安分的人，在工作中不易感疲劳。
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机
工
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五、疲劳与安全
1．睡眠休息不足、困倦引起事故
（例 1） 这类事故多见于夜班或长时间作业未得休息的
情况，多为技术性作业事故。如某矿的卷扬机司机，
白天休息不充分，夜班时打盹，开动卷扬机后即进人
半睡眠状态，以致造成过卷事故，拉断钢绳，坠人井
底。类似事故不胜枚举。又如某个体汽车司机昼夜连
续行车，最后困倦不支，车辆失去控制，坠人公路桥
下，车毁人亡。体力为主的劳动，事故危险性小。立
位工作比坐位工作更安全，因为坐位技术性作业者更
易因困倦而入睡，因为在极度疲劳和困倦时，往往无
法自我控制。
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人
机
工
程
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第
三
章
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2．反应和动作迟钝引起的事故
（ 例 2）疲劳感越强，人的反应速度越慢，手脚动
作越迟缓。某钢厂厂区内铁路纵横交错，道口很
多。疲劳状态下的工人在下班途中或作业中常不
能敏锐地觉察侧面和后面来车，因而引起伤亡事
故。如有一次调车中，将正在操作没有觉察躲避
的操作工扎倒致死。又如某矿井，三名工人因疲
劳靠在矿定处休息，突然矿壁塌落，一名坐着休
息的工人被砸死，二名立位工人受重伤。一方面
是因为疲劳，没有正确选择休息地点；另一方面
是因为疲劳后感官敏感度下降，不能及时觉察塌
落预兆。
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第
三
章
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3．疲劳心理作用
（例 3）疲劳常造成心绪不宁，思想不集中，心不
在焉，对事物反应淡漠、不热心，视力听力减退
等。如某建筑工地拆除方形脚手架，事先约定，
上部每扔下三根木杆，下部人员进人脚手架下抽
取木杆一次。但是因下部作业的工人上班前通宵
赌博，过度疲劳，精神恍惚．工作几个周期后下
部没有反响，上部作业人员下来才发现下面的工
人已被脚手杆打死。
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第
三
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4,环境因素加倍疲劳效应
例如, 各工业部门在高温季节 （ 七八月份 ） 事故发
生率较高；室外作业则在寒冷季节事故率增大 。 下
图是某大钢铁企业 30年来事故率随气温和月份变化
的统计图 。
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第
三
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6．疲劳与机械化程度
历史地分析事故发生率，可以发现：手工劳动时
期事故率低，高度机械化、自动化作业事故率也
较低；半机械化作业事故率最高，其中包含许多
人机学问题。半机械化作业时，人必须围绕机机
械进行辅助作业，由于人比机械力气小，动作慢，
所以往往用力较大造成疲劳，再加人机界面上存
在问题就会导致事故发生。例如：鞍山市（包括
鞍钢） 1984～ 1987年 4年间的死亡事故中,70%属
于半机械化作业。具体事故多在人机配合上，作
业人员奋力强作，力所不及情况下发生事故。
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三
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六、疲劳的改善与消除
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
（ 见图 1,图 2 ）
4．多种休息方式
5．轮班工作制度 （见 表 1,表 2 ）
6．业余活动和休息的安排
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图 1 工厂一天工作曲线
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图 2 不同休息制度对工效的影响
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三
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表 1 四班三轮制（ a）,6（ 2） 6（ 2） 6（ 2）型
日期
次数
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
白班 A B C D A B C D A B C D
中班 D A B C D A B C D A B C
夜班 C D A B C D A B C D A B
空班 B C D A B C D A B C D A
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机
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三
章
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表 2 四班三轮制（ b）,5（ 2） 5（ 1） 5（ 2）型
日期
次数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
白班 A A A A A B B B B B C C C C C D D D D D
中班 C C D D D D D A A A A A B B B B B C C C
夜班 B B B C C C C C D D D D D A A A A A B B
空班 D D C B B A A D C C B B A D D C C B A A
