安全人机工程_网上作业__课后答案

作业一：

1. 业试验、砌砖作业试验。

2. 若男性身高的第5百分位数为160CM 则有__95__%男性身高大于160CM 。

3. 若女性身高的第95百分位数为170CM 则有__5__%女性身高大于等于170CM 。

4. 象。所谓“久居兰室而不闻其香”就是这个原因。

5. 等。

6人主要有哪几种感觉类型？各有何特点？

答：感觉可分为三大类：

① 接受外部感觉刺激的外感器，它反应外界事物属性的外部感觉，如视觉、嗅觉、味觉和皮肤感觉。

② 接受内部感觉刺激的内感器，它反映内脏器官在不同状态时的内部感觉，如饥、渴等内脏感觉。

③ 在身体外表面和内表面之间的本体感受器，它反映身体各部分的运动和位置情况的本体感觉，如运动感觉、平衡感觉、失重感等。

7. 视错觉在什么情况下要利用，在什么情况下要避免？

答：视错觉就是当人观察物体时，基于经验主义或不当的参照形成的错误的判断和感知。视错觉有害也有益。

在人-机-环境系统中，视错觉有可能造成判断或操作失误，甚至酿成事故。但在军事、体育比赛、绘画、服装、建筑造型以及工业产品造型方面，人们经常利用视错觉来达到更好的效果。例如通过条形或整幅的镜面玻璃，可以在一个实在空间里制造出一个虚的空间，而虚的空间在视觉上却是实的空间，这样让人产生虚中见实的错觉，同时也会感觉到空间的“扩大”。

8. 影响反应时间的因素有哪些？在人机系统设计中如何运用？ 答：人的反应时间，①随感觉通道不同而不同。据相关调查研究表明，反应时间由快到慢的感觉通道依次是听觉、触觉、视觉、嗅觉、味觉，这在安全人机系统设计时被广泛利用，如在设计危险警报时应当首选声音警报器。

②与运动器官有关。设计时可利用手做直线运动的握取动作所需反应时间最短这个规律来有效地提高工作效率。

③刺激性质有关。

④执行器官不同而不同。反应时间由快到慢依次是，左手、右手、右脚、左脚。

⑤与刺激数目的关系。随刺激数目的增加，反应所需时间也有相应增加，即反应速度减慢。

⑥与颜色的配合有关。在不同的颜色对比下，反应时间有所不同，例如平均时间由快到慢为白与黑、红与绿、红与黄、红与橙。设计时可利用颜色对比增加工人的反应速率以及准确率。

⑦与年龄有关。通常反应时间随年龄的增加而增长，因此应尽可能避免年龄过大人员从事高要求作业。

⑧与训练有关。有效的训练可以缩短反应时间，提高生产效率。 由以上影响因素可以看出，提高人的反应速度的措施有：合理选择感觉通道；确定刺激信号的特点；合理设计信号设备、操作器，使人容易辨别信号；进行适应性训练等。

作业二：

1 人的基本特性包括哪些方面？举例说明为什么研究人-机-环境工程问题时必须了解和掌握人的基本特性呢？

答：人的基本特性主要包括人的物理特性、生理特性以及人的数学模型三方面。

在人-机-环境系统中，包含着人、机、环境三大要素，它们相互依存、相互制约、相互补偿。在这三大要素中人是主体，是主要方面，起着主导作用。人是一个有意识活动的极其复杂、开放的巨系统，随时随地要与外界进行物质交换、能量交换和信息交换。在研究人-机-环境工程问题时需要对人的特性进行充分考虑，提供人体合理

的理论参数、要求，确保机的设计与环境的设计符合人的需要。因此，研究人-机-环境工程问题时必须了解和掌握人的基本特性。 由于人的因素造成的事故比其它因素所致的事故多得多。国内外 专家和学者一般认为人为失误事故占总事故数的70~85%, 有些作业可能更突出。据对美国机动车事故致因调查分析, 事故原因主要出自与人有关的因素。作业者的行为特性或多或少地具有潜在的失误因素, 例如要求作业者应达到的机能与作业者实际能够达到的机能之问就存在某些差异, 因此, 失误的原因在于人的行为，但失误是在人的行动过程中的某种情况下发生的, 要防止人的失误, 应该分析和研究诱发失误上的主要原因, 采取相应对策预防。 2 什么是人体的静态测量？它与动态测量有何区别？举例说明。 答：人体结构尺寸指静态尺寸，人体功能尺寸指动态尺寸。静态尺寸分立姿和坐姿，如身高、上臂长、前臂长、肩宽等。动态尺寸如肢体活动范围、角度、距离。

静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方法。动态人体尺寸测量是指被测者运动时对活动范围的测量。 两者的区别简述：静态测量的人体尺寸用以设计工作区间的大小、家具、产品界面元件以及一些工作设施等的设计依据。人在操纵设备或从事某种作业时并不是静止不动的，而大部分时间是处于活动状态的。人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、立、蹲、跳、旋转、行走等等全部会显示出不同形态所具有的不同尺度和不同的空间需求。合理地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结

构来设计，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大地增加工作效率。

3 人的生理特性主要包含哪些方面？人的三个基本心理过程是什么？联系实际说明其应用。

答：人的生理特性主要包含人的感知特性，人的生理适应性，人的生理节律性等。

人的三个基本心理过程分别是：

认识过程，如感觉、知觉、记忆、注意、思维、想象；

情感过程，如情绪与情感；

意志过程，如意志。

据有关调查，工业生产事故多发与操作人员的生理特性有很大关系。例如在工业生产过程中，违章行为十分严重，既有习惯性违章、侥幸心理支配下的冒险违章、也有未理解安全操作规程内容而导致的盲目违章，还有领导的违章指挥及施工负责人带头形成的群体违章。违章作业之所以屡禁不止，一方面是因为多数违章行为并没有导致伤亡事故，导致伤亡事故的违章作业往往是多次违章作业的一次，这样就使得许多职工的认识错误，存在侥幸心理，存在临时凑合一下的习气，放松了对违章作业可能导致伤害的警惕；另一方面，违章事故也与管理上的缺陷有直接联系，有章不循、违章不究、不严格照章办事，管理上缺乏新办法，没有约束力是违章作业的重要原因。

作业三：

1. 如果安静期时能量消耗为6.25kJ/min，试求出能量消耗为32.6 kJ/min的作业时间、休息时间以及实际劳动率各为多少？ 解：作业增加的能量消耗量M*为

M*=（32.6-6.25）kJ/min=26.35 kJ/min

于是，

作业时间

休息时间

实际劳动率 =0.64

2. 为什么一定要合理地安排作业休息制度呢？请举例说明之。 解：在人进行作业劳动时，人体将产生种种生理以及心理效应。对人进行作业时的生理效应（即人体作业对能量代谢、心血管系统以及呼吸系统的影响），以及作业疲劳进行系统的分析，劳动强度越大，则机体耗氧量也就越大。疲劳程度的轻重决定于劳动强度的大小和持续劳动时间的长短，而且疲劳是可以恢复的。因此，为改善工作条件，保证工人健康，更重要的是保证安全生产，减轻疲劳、防止过劳，必须合理地安排作业休息制度。

例如，一般企事业单位多采用轮班工作制度，依据作业劳动强度，给作业人员一定的宽裕时间。每次小休时间不宜过长和过短。一般中等强度作业，上、下午中间各安排一次10～20min 的休息是适当的。体力劳动强度大的以静止休息为主，但也应做些有上下肢活动、

背部活动的体操，以利于消除疲劳。对注意力集中和感觉器官紧张的工作，更应采取积极休息的方式，如工间操、太极拳运动等；计算机操作人员、仪表监视人员在休息时，播放轻松愉快的音乐和歌曲更有利于恢复精神疲劳。

3. 人的动作习惯主要包括哪些方面？在人机界面设计时应如何符合人的动作习惯？请举例说明之。

解：绝大多数人习惯用右手操作工具和做各种用力的动作。他们的右手比较灵活而且有力。但在人群中也有5%6%的人惯用左手操作和做各种用力的动作。至于下肢，绝大多数人也是惯用右脚，因此机械的主要脚踏控制器，一般也放在机械的右侧下方。总之，惯用右侧者在人群中占绝大多数，这一事实在人机系统设计时应该予以考虑。

例如汽车的脚踩刹车多设计在右侧下方；工厂重要操作，如转向机构、液压操作杆和制动器等机构多设计在机器的右上方；

4. 如果某产品的失效时间概率密度函数为

f(t)=32/(t+4) (t>0)

试求这时的可靠度函数R(t)=? 失效(故障率）函数, 该产品的3MTTF=？

解：

可靠度 R(t)=1-F(t)=

该产品的不可修复产品的平均寿命 MTTF ==4

作业四：

1、用自己的语言描述一下人机界面的概念，并请举例说明。 解：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 。

在生活中，我们无处不在接触到人机界面。这个“面”既可以是真实、可见的平面，也可以是无形存在着的抽象界面。比如在数控加工工艺过程中，控制机床的计算机显示屏与操作键盘（操作按钮）即为典型的人机界面，机床的开关与开启显示灯也为人机界面，加工出来的零件乃至机床加工过程中发出的噪音等在某种程度上也可视为人机界面。总之，凡是可提供人、机信息交流的“面”都可以称为人机界面。

2、 举例说明数字式显示和指针式模拟显示各有什么优点。

解：数字式显示器是直接用数码来显示信息的仪表，这类显示器的特点是认读过程简单速度快，读数准确、精度高。如数字式万用表、数字式位置显示器、数字式超声波探伤仪等数字式显示器广泛应用，操作人员可快速、准确读出所测数值，并且精度高。

模拟式显示器是用标定在刻盘上的指针来显示信息的，这类显示器的特点是能连读、直观地反映信息的变化趋势，使人对模拟值在全量程范围内一目了然。如常见的电流表、电压表、温度表等模拟显

示仪表可靠性高、稳定性好、价格低廉，特别是指针移动式模拟显示仪表，能连续、直观地反映被测信息的变化趋势。

3、 结合实例说明显示装置设计的基本原则是什么。

解：下面以汽车内部仪表装置设计为例来说明显示装置设计的基本原则。

①准确性原则。读数的准确性可通过类型、大小、形状、颜色匹配、刻度、标记等的设计解决。如垂直长条形误读率最高，开窗式误读率最低，但不宜单独使用，所以汽车的速度表、燃油表多采用开窗式。

②简单性原则。要使传递信息的形式尽量直接表达信息内容，尽量减少译码的错误。比如在汽车内设仪表中，应避免使用不利用识读的装饰。

③一致性原则。如汽车方向盘运动的方向与汽车轮胎转动的方向一致。

④排列性原则。

a. 最常用的和最主要的显示器应尽可能安排在视野中心3°范围之内，因在这一视野范围内，人的视觉效率最优，也最能引起人的注意；

b. 当显示器很多时，应按它们的功能分区排列，区与区之间应有明显界限；

c. 显示器应尽量靠近，以缩小视野范围；

d. 显示器的排列要适合于人的视觉特征。例如，汽车内部仪表排列应用人眼的水平运动比垂直运动快且幅度宽的规律，仪表水平排列的范围可以比垂直方向大。

4、常用控制器如可进行分类？举例说明各类控制器的使用范围。 解：常用控制器的分类方法很多，如果按操纵控制器的使用方式可以分为手动控制器和脚动控制器；如果按照控制器运动的类别的不同，控制器可分为旋转控制器、摆动控制器、按压控制器、滑动控制器和牵拉控制器。

对于要求快速而准确的操作，应该设计和选用手指或手操作的手动控制器，如按钮、按键、手闸、杠杆键等；对于用力较大的操作多选用下肢操作的脚动控制器，如脚踏板、脚踏钮等。

当控制器受力后在围绕轴的旋转方向上运动，也可反向倒转或继续旋转至起始位置，可选用旋转控制器，如曲柄、手轮、旋钮、钥匙等；当控制器受力后围绕旋转点或轴摆动，可倒到一个或数个其他位置时，可选用摆动控制器，如调节杆、摆动开关、脚踏板等；当控制器受力后在一个方向上运动，通过反弹力可回到起始位置时，应选用按压控制器，如按钮、按键、键盘等；控制器受力后在一个方向上运动，由力的方向才能控制做前进或返回运动时，应选用滑动控制器，如手闸、指拨滑块等；控制器受力后在一个方向上运动，回弹力可使其返回，或用手使其在相反方向上运动时，应选用牵拉控制器，如拉环、拉手等。

5、控制器设计的基本原则是什么？结合实例加以说明。

解：在设计和选择控制器时，除应考虑人机工程学因素（控制器编码、控制器的外形结构和尺寸、控制器的阻力、操作反馈、防止控制器的意外启动）外，还应考虑：

1. 控制器应根据人体测量数据、生物力学以及人体运动特征进行设计。如对于要求快速而准确的操作，应该设计和选用手指或手操作的手动控制器，如按钮、按键、手闸、杠杆键等。

2. 控制器的运动方向应与机器设备的被控方向一致。如汽车转弯时所采用的转向盘，其转动方向便与汽车的转弯具有相应的一致性。

3. 应尽量利用控制器的结构特点以及操作者身体部位的重力进行控制。另外，在可能的条件下，尽量设计和选用多功能控制器。如多功能旋钮、多功能操纵杆等。

6、在什么情况下选用脚动控制器？为什么？

解：在操作过程中，脚的作业速度和准确度都不如手，因此只有在以下情况下才考虑选用脚动控制器：

①需要连续进行操作，并且用手又不方便时；

②无论是连续控制还是间歇性控制，其操作力超过49-147N 时； ③手的控制工作负荷过大，需要用脚以减轻手的负担时。

作业五：

1、 举例说明在设计语言传示装置时，应注意哪些问题？

答：经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话器、对话器及其他录音、放音的电声装置等。我们在使用这类装置时，会遇到听不到、听到听不清、有杂音干扰等问题。因此，在进行语言传示系统的设计时应注意以下几个问题：

①. 语言的清晰度

研究表明，在进行语言传示系统的设计时，其语言的清晰度在65%以下时，受话者完全不能听懂所传示的信息，清晰度在65-75%时语言可以听清，但非常费劲，只有在75%以上才能正确地传示信息。 ②. 语言的强度

研究表明，当语言强度接近130dB 时，受话者有不舒服的感觉；当达到135dB 时，受话者耳中有发痒的感觉，再高便达到了痛阈。因此语音传示装置的语音强度最好在60-80dB 之间。

③. 噪声对语言传示的影响

研究表明，当噪声声压级大于40dB 时，这时噪声对语音信号有掩蔽作用，从而要影响语音传示的效果。

2、简述数字式显示和指针式模拟显示各有什么优点，举例说明。 答：(1)数字式显示器是直接用数码来显示信息的仪表，其优点是作为定量显示，在静态显示的条件下数字显示产生的误读率较低，而且认读需占用的时间也较短。比如在1966年默雷尔等人的实验中，使用带刻度的测度的测微计时，误读率约为33%，而使用数字式显示不但认读快，而且误读率低，后者误读率只有前者的1/10。

（2）指针式模拟显示器是用标定在刻盘上的指针来显示信息的，其优点是能连续、直观地反应信息的变化趋势，使人对模拟值在全量程范围内一目了然。例如钟表的分针指向9，时针指向11～12之间时，可直观表示距12点只差1/4小时了，现在是11点45分，不需要仔细认读就立刻做出了判断，而数字显示就需要有一个大脑运算过程。

3、 联系实际论述防止误操作设计都有哪些方法？

答：在各种工业场所，由于误操作而引起的安全问题时有发生。比如使用控制器时忘记复位或固定，操作时间不准确，以及操作时产生了意外动作等，都能造成无意的错误。可以应用下列方法来防止该类误操作：

①将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中，或加装栏杆等；

②使操作手在越过此控制器时，手的运动方向与该控制器的运动方向不一致，例如：如果操作时手是以铅直方向越过某杠杆，这时可以将此杠杆的动作方向设计成水平的，即使无意中被经过的手碰到也不会产生误动作；

③在控制器上加盖或加锁；

④按固定顺序操作的控制器，可以设计成联锁的形式，使之必须依次操作才能动作；

⑤增加操作阻力，使较小外力不起作用。

4、控制操作对显示的干扰主要有哪两种情况，应该如何避免？ 答：控制操作对显示的干扰主要有以下两种情况：

（1）如果显示变化得过快，操作者无力接受，就无法做出判断，机器将处于失控状态。（2）如果控制器过于粗略，无法用手作到精确调节，机器也将失控。

要避免这种干扰，在显示器与控制器联合使用时，应使他们之间的配合最优。具体设计要求：

①控制－显示比率设计。所谓控制－显示比（简称C/D比）是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。C/D比表示了系统的灵敏度，其值越高表明系统的灵敏度越低。一般对于旋钮的最佳C/D比的范围是0.2～0.8，对于有操作杆或手柄时则为

2.5～4.0时较为理想。

②控制器与操作器的配合一致。一方面是控制器与显示器在空间位置关系上的配合一致，即控制器与其相对应的显示器在空间位置上有明显的联系；另一方面是控制器与显示器在运动方向上的一致，即控制器的运动能使与其对应的显示器产生符合人的习惯模式的运动，例如汽车转向盘向右转动，则汽车右拐等。

作业六：

1、 举例说明作业空间包含哪三种不同的空间范围？

答：①、人体在规定的位置上进行作业时（如操纵机器、维修设备 等）, 必须触及的空间，即作业范围，或称为作业接触空间。 人们为完成劳动任务的大部分工时主要在这个范围内度过。

②、人体在作业时或进行其他活动时（如进出工作岗位、在工作岗位进行短暂的放松与休息等），人体自由活动所需要的范围，即作业活动空间。

③、为了保障人体安全，避免人体与危险源（如机械转动部位等）直接触所需要的安全防护空间。在进行工作场地和仪器设备的设计与布局时，必须充分考虑作业空间的安全人机工程学设计问题。 像工作人员进行高压电调配、监控等作业时，控制台、显示器、座椅等必须触及的空间为作业接触空间；办公室、过道、楼梯等自由活动所需要的空间，为作业活动空间；为了人体安全，将高压电控制中心与高压带电装置进行隔离的为安全防护空间。

2、在进行作业空间设计时，一般应遵守哪些基本原则？

答：①、根据生产任务和人的作业要求，首先应总体考虑生产现场的适当布局，避免在某个局部的空间范围内，把机器、设备、工具和人员等安排得过于密集，造成空间劳动负荷过大。然后再进行各局部之间的协调。在作业空间设计时，总体与局部的关系是相互依存和相互制约的。

②、作业空间设计要着眼于人，落实于设备。即结合操作任务要求，以人员为主体进行作业空间的设计。也就是首先要考虑人的需要，为操作者创造舒适的作业条件，再把有关的作业对象（机器、设备和工具等）进行合理的排列布置。否则往往会使操作者承受额外的心理上的和体力上的负担，其结果不仅降低工作效率，而且往往不经济、也不安全。考虑人的活动特性时，必须考虑人的认知特点和

人体动作的自然性、同时性、对称性、节奏性、规律性、经济性和安全性。在应用有关人体测量数据设计作业空间时，必须合格证至少在90%的操作者中具有适应性、兼容性、操纵性和可达性。

3、高温作业与低温作业对人体带来的影响有何不同呢？

答：一般将热源散热量大于84KJ/(m.h) 的环境称为高温作业环境。低温作业一般是指在低于允许温度下限条件下进行的作业。

（1）气温过高会引起疲倦，降低作业效率，增加人为错误。高温作业时，会使心脏负担加重，脉搏加速；化液分泌量减少，消化吸收能力受到不同程度的抑制，因而引起的食欲不振、消化不良和胃肠疾患的增加；对中枢神经系统具有抑制作用，表现为大脑皮层兴奋过程减弱，条件反射的潜伏期限长，注意力不易集中，严重时，会出现头晕、头痛，恶心、疲劳乃至虚脱等中暑症状。持续的高温会导致热循环机能失调，严重时甚至会死亡。

（2）如果气温过低，冷的刺激使人不得安静，降低人的警觉，分散人的注意力，对脑力作业的干扰尤其大。当在寒冷的气候下进行露天作业时，人体为保持正常体温，心脏就得十分辛苦地加倍工作，这将导致因心脏过劳而感到紧张，操作会变得呆滞，事故频率度也会增高。

4、 结合实际论述眩光对作业的不利影响以及针对其所应该采取的主要措施。

答：我们经常会遇到这些情况：上课时太阳光或者灯光打在黑板上，而看不到老师书写的内容；晚上走在路上，一辆汽车迎面驶来，车3

灯照得我们睁不开眼睛，看不到路面交通状况；晴天时候，有些高楼的外墙玻璃反光会刺痛我们的眼睛„„

像这样，物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫眩光。眩光多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。 眩光的影响有以下几个方面：

1）使眼睛的瞳孔直径减小，在视野内亮度不变的条件下降低了视网膜上的照度。

2）眩光在眼球媒质内散射，减弱了被看对象与背景间的对比；

3）视觉细胞受高亮度光源的刺激，使大脑皮层细胞产生相互作用，因而使对对象的观察模糊。

应当采取的主要措施有：

1）限制光源亮度。当光源亮度大于16×104坎德拉/米2时，无论亮度对比如何，都会产生严重眩光现象。对眩光光源应考虑用半透明或不透明材料减少其亮度或遮住直射光线；

2）合理分布光源。应尽可能将眩光光源布置在视线外微弱刺激区，采用适当的悬挂高度和必要的保护角；

3）光线转为反射。光线经灯罩或天花板及墙壁漫射到工作场所；

4）对于反射眩光，则通过变换光源的位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。此外还可以通过选择材质或涂色来降低反射系数，避免反射眩光；

5）适当提高环境亮度以减少亮度对比。