人机工程学讲义7.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流人机工程学讲义7【精品文档】第 18 页5.1作业空间概述人与作业器具共同完成任务是在一定的作业空间进行的。人、机所占的空间称为作业空间。按作业空间包含的范围，可把它分为近身作业空间、个体作业场所和总体作业空间。1.近身作业空间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，其所能完成作业的空间范围。近身作业空间包括3种不同的空间范围：(1)在规定位置上进行作业时，必须触及的空间，即作业范围；(2)人体作业或进行其他活动时(如进出工作岗位，在工作岗位进行短暂的放松与休息等)人体自由活动所需的范围，即作业活动空间；(3)为了

2、保证人体安全，避免人体与危险源(如机械传动部位等)直接接触所需要的安全防护空间距离。2.个体作业场所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。在作业场所的设计中，除了要保证近身作业空间外，还要考虑到信息显示器、操纵控制器的安排设置，以使操纵者能够适宜地获取信息、进行操作。3.总体作业空间不同的个体作业场所的布置构成总体作业空间。总体作业空间反映的是多个作业者或使用者之间作业的相互关系，如一条生产线、一间办公室等。作业空间设计，从大的范围来讲，就是组织生产、生活现场，把所需要的机器、设备和工具，按照生产任务、工艺流程的特点和人的操作要求进行合理的空间布局。给

3、人、物等确定最佳的流通路线和占有区域，提高系统总体可靠性和经济性。从小的范围来讲，就是合理设计工作岗位，以保证作业者安全、舒适、高效工作。5.2近身作业空间设计5.2.1近身作业空间设计应考虑的因素1.作业特点人们所从事的工作内容和性质往往有很大差别。性质和内容不同的工作，对作业空间的要求也会有所不同：体力作业比脑力作业的作业空间大，动态作业比静态作业的作业室间大，高温作业比常温作业的作业空间大。例如，车床操作工作所要求的作业室间应比汽车、飞机驾驶员的作业空间大得多。总之，作业空间的大小尺寸与构成特点，都必须首先服从工作需要，要与工作性质和工作内容相适应。2.人体尺度作业空间设计必须参照人体尺

4、度数据，特别是在一些空间受限制的作业环境中。作业空间设计中，有时要以使用者总体的第5百分位数的人体尺度为依据，如楼梯踏级宽度；有时要以使用者总体的第50百分位数或平均人体尺度为依据，例如工作面高低；有时要以使用者的第95百分位数的人体尺度为依据，如座位宽度、门框大小等。有的作业空间则必须参照功能人体尺度来设计。有些特殊作业空间吗，还需根据特定人体尺寸来设计。需要注意的是，人体尺度一般是在不着衣或只穿单衣的条件下测量的，而人们在工作中往往要穿上工作服和防护服，设计时须予以考虑。3.作业姿势人们在工作中，通常采用的姿势有3种，即坐姿、立姿和坐立交替结合姿势。某些特殊情况下，例如车辆检修、设备维修等

5、，有时采取卧姿、跪姿或俯姿进行工作。显然，采用不同的姿势需要占用的空间不同。因而在设计作业空间时，必须对操作者的作业姿势有所考虑。4.个体因素设计作业空间还应考虑使用者性别、年龄、人种、体型因素的差异。如男性身体尺度一般大于女性，专供女性使用的作业空间可比男性专用或男女通用的作业空间设计得小一点；不同年龄阶段使用的作业空间应有不同要求；黄种人躯干对四肢长度的比值大于白种人，但在身体骨架大小、体重、肢体力量等方面不如白种人，因此为不同人种使用的作业空间设计，上下左右空间应按美国人体尺寸设计，而对坐高的设计应以中国人体尺寸为依据。5.维修活动在许多人机系统中，需要定期检修或更换机器部件。设计操作工

6、位的作业本间时，必须考虑到维修活动对作业空间的需要，维修活动空间是根据维修中的位置来考虑的。需维修的部件可能在机器的内部，也可能在机器的外部或后侧部。工位设计和机器布置时应为维修机器的各种部件留出维修活动所必需的活动空间。5.2.2坐姿作业空间坐姿作业是人体常用的操作姿态，具有持续长工作时间不易疲劳、身体稳定性好、操作精度高、手脚可以并用作业等优点。因此坐姿适合以下作业：精细作业，如书写、计算机操作、小部件的装配；施力较小的作业(提重物时不大于4.5kg)；所需的工具、材料等在坐姿状态下易于拿到的作业。缺点是长时间的坐姿，尤其是不正确的坐姿会对腰部产生不利影响。1.上肢作业空间坐姿作业通常在作

7、业面以上进行，作业空间的范围主要由上肢伸展的范围决定，这一范围又由上肢伸展的方向和所要完成任务的性质决定。随作业面高度、手偏离身体中线的距离及手举高度的不同，其舒适的作业范围也在发生变化。如手处于身体中线处，直臂抓握式作业的区域由肩关节转轴高度及该转轴到手心距离决定：直臂接触式作业的区域则由肩关节转轴高度及该转轴到指尖距离决定(图5.1、图5.2)。此外还要受到其他约束条件和着装的影响。图5.1男女坐姿垂直面作业区域(mm)来源：曹琦，人机工程设计，成都西南交通大学出版社，1988，根据图7.11重新绘制图5.2男子上肢水平面作业区域(mm)来源：周美玉，工业设计应用人类工效学。北京中国轻工业

8、出版社，2001，根据图5-5重新绘制坐姿作业面的高度设计，应遵循以下基本原则：作业面的高度应能使人的上臂自然下垂，处于舒适放松的状态，下臂一般应接近水平状态或略下斜，因此作业面的高度应该设计为在工作时肘部所必的高度；作业面的高度使其下部的高度应该提供足够的大腿空间，应高于两腿交叉时的膝高，使膝部可上下活动；如果可能，应该把作业面设计为可调的，以满足尺度不同的作业者(表5.1)。2.下肢作业空间与手操作相比，脚的操作力大，但精确度差，且活动范围较小。一般脚操作限于踏板类装置。正常的脚作业空间位于身体前侧，座高以下的区域，其舒适的作业空间取决于身体尺寸与动作的性质(图5.3)。图5.3脚作业区域

9、5.2.3立姿作业空间相对于坐姿而言，立姿作业具有以下优点：可活动空间增大，适合来回走动和经常变换体位的作业，如纺织挡车工、普通车床的操作等；上肢力量增大，人体能输出较大的操纵力；不需要容膝空间，相对坐姿所需的作业空间更小。因此立姿作业适合于频繁的、短期的、中体力或重体力的作业。但其缺点是相对于坐姿容易疲劳。立姿作业一般允许作业者自由地移动身体，但其作业空间仍受到一定的限制，如应避免伸臂过长的抓握、蹲身或屈曲、身体扭转及头部处于不自然的位置等(图5.4 立姿作业区域)。立姿作业空间同样受到上肢伸展方向、任务性质和着装等因素的影响。此外，还要考虑操作者的性别、年龄、种族、残疾等因素。实际中常根据

10、操作者人群第5百分位的值来设计，使产品可满足95%的人。立姿作业面高度的设计要素与坐姿相似，基本原则与坐姿作业面高度设计相同(图5.5)图5.5立姿作业面高度(a)精密作业(b)一般作业(c)重荷作业图中，零位线为肘高，我国男性肘高均值为1020mm，女性为960mm.5.2.4坐立姿交替作业空间坐立姿交替作业常用于同时要求坐和立两种作业方式的场合，如既要求坐姿的稳定体位以提高操作的精确度，又要求体位易于改变的作业场合。坐立交替的作业姿势可以避免由于长时间站姿操作而引起的疲劳，又可以在较大的区域内活动以完成作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业本完成一些较精细的作业。但坐立姿交替作业姿势只适合一些特

11、殊的场合，如需要重复前伸超过41cm或高于15cm的操作等。坐立姿交替作业空间需要综合坐姿和立姿的特点，因此设计时在水平面上可参照坐姿的作业空间尺寸，在垂直面上可参照站姿的作业空间尺寸。同时为了兼顾坐姿与立姿的舒适，坐立姿交替作业的作业面相对较高，坐面也需相应提高。一般水平台面的高度为914965mm，相应的座高为508762mm，此外距离坐面下约457mm的位置应设计脚踏，以避免坐姿时双脚悬垂。5.2.5其他姿势作业空间除了坐姿、立姿和坐立姿交替3种姿势外，作业者有时还需采用跪姿、俯卧姿、爬姿等一些特殊姿势进行作业。跪姿、俯卧姿、爬姿，包括坐姿、立姿、坐立姿交替的人体尺度数据，可通过GB/T

12、 13547一一1992工作空间人体尺寸查询和计算。有时作业者还必须在限定的空间中作业，如管道内维修等。为了保证作业者的正常作业，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，一般根据第95百分位或更高百分位数的人体测量数值进行设计，还应考虑不同季节、不同要求的着装对操作的影响(图5.6，图中代号所示尺寸见表5.2)。具体可参照GB/T18717.1 2002用于机械安全的人类工效学设计第1部分：全身进入机械的开口尺寸确定原则，GB/T 18717.2-2002用于机械安全的人类工效学设计第2部分：人体局部进人机械的开口尺寸确定原则和GB/T 18717.3-2002用于机械安全的人

13、类工效学设计第3部分：人体测量数据。此外，作业空间还包括作业者需要经过的通道，其设计原则与受限作业空间的设计相同（图5.7，图中代号所示尺寸见表5.3）。此外，作业空间的设计还可以参考GB/T 14776-1993人类工效学 工作岗位尺寸设计原则及其数值。5.3作业场所布置原则作业场所的布置是在限定的作业空间内，设定合适的作业面后，显示器与控制器(或其他作业设备、元件)的定位与安排。对于一个作业场所而言，由于设施众多，不可能每一设施都处于其本身最理想的位置，这时必须依据一定的原则来安排。从人机系统整体来看，最重要的是保证方便、准确操作。1.重要性原则根据人、机之间所交换信息的重要程度设计产品，

14、将最重要的设施布置在离操作者最近或最方便的位置，保证操作者对重要信息和操作的准确和效率。2.使用频率原则根据人、机之间信息交换频率布置机器。将信息交换频率高的设施布置在操作者近处，便于操作者观察和操作。3.功能原则根据产品的功能进行布置，把具有相同或同类功能的设施布置在一定区域内，以便于操作者学习、记忆和管理。4.使用顺序原则根据人操作产品或观察显示器的顺序规律布置设施，可使操作者作业方便、高效。例如，开关电源、启动机床、看变速标牌、变换转速等。在进行系统中各种设施布置时，需要综合考虑以上原则。通常，重要性和频率原则主要用于作业场所内设施的区域定位阶段，而使用顺序和功能原则侧重于某一区域内各设

15、施的布置。有研究表明，按使用顺序原则布置设施，执行时间最短。5.4总体作业空间设计的依据总体作业空间设计随设计对象的性质不同有所差别。对生产企业来讲，总体作业空间设计与企业的生产方式直接相关。如流水生产企业中，车间内设备按产品加工顺序逐次排列；成批生产企业中，(如机械行业)同种设备和同种工人布置在一起。总之，作业空间设计时应结合操作任务要求，以人为主体进行设计。也就是首先考虑人的需要，为操作者提供舒适的作业条件，再将相关的设施进行合理的排列布置。6章作业环境设计人的各种作业都是在一定环境下进行的，作业环境包括照明、温度、湿度、噪声、振动、空气，乃至重力、加速度、辐射等众多因素。这些因素的差异可

16、能导致作业者感到舒适或不舒适、甚至难以忍受，关系到作业者的安全和健康，进而影响到作业的质量和效率。因此在进行人机工程设计时，除了协调人与产品之间的关系外，还要营造一个使人舒适而又有利于作业的环境，使人一机一环境系统达到最佳状态。本章主要讨论温热、噪声、照明和振动环境对作业者和作业的影响，以及如何对这些环境条件进行改善。6.1热环境及其设计6.1.1热环境与人体热平衡作业区的热环境是决定人的作业效能和健康的重要影响因素。人所处的热环境条件主要包括空气的温度、湿度、风速和热辐射这4种物理因素。另一方面，为了使人对该热环境感到舒适，必须考虑人所具有的特性，在上述4种物理因素外，还要加入人体代谢量和着

17、衣量，一般将这6种因素称为热环境六因素。热环境的各因素是互相影响和补偿的，某一因素变化对人体造成的影响，常可由另一因素的相应变化来补偿。例如，温度、湿度的增高所带来的影响在一定范围内可由风速的增大来抵消。另一方面，因人体本身所具有的热调节功能及对环境的适应能力，人们对热环境的认可范围不是一个孤立的状态点而是一个范围，对舒适性的讨论将给出统计学上的人感到舒适的热环境范围。尽管人所处的环境是千变万化的，可是人的体温却波动很小，始终维持在36.5左右。人要保持这一体温，体内的产热量应与对环境的散热量及吸热量相平衡。否则会导致体温上升或下降，使人感到不舒服，甚至生病。人体的热平衡方程式为：S=M-W-

18、H式中S人体单位时间储热量；M人体单位时间能量代谢量；W人体单位时间所做的功；H一人体单位时间向体外散发的热量。H值取决于人体的4种散热方式，即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热交换。当MW+H时，人感到热；当MW+H时，人感到冷；当M=W+H时，人处于热平衡状态，此时，人体皮肤温度在36.5左右，人感到舒适。6.1.2热环境对作业者及其作业的影响1.高温环境对人及其作业的影响一般具有下列条件之一，即可认为是高温作业环境：在有热源的生产场所中，热源的散热率大于20kcal(mh)；工作地的气温，在寒冷地区超过32，在炎热地区超过35；工作地的热辐射强度大于l cal (cmmin)；工

19、作地的气温超过30，相对湿度超过80%。作业者在高温环境条件下操作，新陈代谢速度加快，此时，人的产热量增加，虽然体温调节加强了散热过程，但仍落后于产热过程，体内积蓄过量的热，导致体温升高，呼吸和心率加快。若长时间处于这种状况，将出现失盐、失水、头晕、恶心、极度疲乏等症状；极为严重时，甚至昏厥乃至死亡。在高温环境条件下，操作者知觉的速度和准确度以及反应能力均会不同程度地下降。注意力不集中，烦躁不安、易于激动，对工作的满意感大为降低。此外，人在高温下为了实现体温调节，必须增加心血输出，因而使心脏负担加重，脉搏加速。据抽样结果，长期接触高温的工人(如冶炼、轧钢)，其血压比一般温度作业的工人高。人在高

20、温下，体内血液重新分配，引起消化道相对贫血。由于出汗排出大量盐分及大量饮水，致使胃液酸度下降。在热环境中，消化液分泌量减少，消化吸收能力受到不同程度的抑制，因而引起食欲不振、消化不良的胃肠疾患增加。高温环境对作业效率也有很大影响，大致在温度达2732范围时，主要使肌肉用力的工作效率下降；当温度高达32以上时，需要注意力集中的工作以及精密工作的效率也开始下降。有研究资料表明，夏季装有通风设备的工厂，生产量较之春秋季降低3%；而缺少通风设备的同类工厂，产量则降低13%。在高温环境中作业，不仅生产效率下降，而且还会诱发事故。2.低温环境对人及其作业的影响低温环境条件通常是指低于允许温度下限的气温条件

21、。在低温条件下，皮肤毛细血管收缩，体表温度降低，使人体散热量减少。在严重的冷暴露中，皮肤血管处于持续的极度的收缩状态，流至体表的血流量显著下降或完全停滞。当局部温度降至组织冰点(-5)以下时，组织就发生冻结，造成局部冻伤。人可以通过增强肌肉收缩(表现为肌肉紧张、颤抖)，使人体产热量增加。当产热量小于散热量时，人体热平衡遭到破坏，机体体温下降，此时，神经系统机能处于抑制状态。体温下降至30以下，可导致死亡。低温对作业的影响，最常见的是肢体麻木，特别是影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。随着温度的降低，操作的灵活性下降；在相同温度条件下，暴露时间延长，手的灵活性越差。手的触觉敏感性的临界皮肤温

22、度是10左右，操作灵巧度的临界皮肤温度是1216。长时间暴露于10以下，手的操作效率就会明显降低。研究表明，当环境温度(干球温度)为7时，手工作业的效率仅为最舒适温度时的80%。研究还表明，手指温度缓慢冷却比快速冷却对手指动作的不良影响更为严重。6.1.3舒适的热环境1.舒适温度和允许温度1)舒适温度生理学上对舒适温度规定为：人坐着休息、穿薄衣、无强迫热对流，在通常地球引力和海平面的气压条件下，未经热习服(人长期在高温下生活和下作，相应习惯热环境)的人所感觉到的舒适温度。按照这一规定，舒适温度应在(213) 范围内。影响舒适温度的因素很多，主要包括如下几点：(1)季节不同，舒适温度不同，夏季偏

23、高，冬季偏低。85%以上的人感到舒适的夏季有效温度(有效温度反映了气温、相对湿度和风速三因素对人的热感觉的影响)为20.522.8，冬季为18.321.1，大体相当于相对湿度50%时，夏季温度为(24土3) ，冬季为(22土2) 。(2)劳动强度不同，要求的舒适温度也不同。相对湿度为50%时，某些劳动的舒适温度指标如下：坐着从事轻体力劳动(简单操纵或小零件分类等)时为1624；站着从事轻体力劳动(如车工、铣丁等)时为1623；站着从事重体力劳动(如沉重零件安装等)时为1421；从事极重体力劳动(如伐木)时为1418。(3)衣着厚度不同，要求的舒适温度也不同。穿厚衣服对环境舒适温度要求较低。(4

24、)不同地区的人由于在冷或热环境中长期生活，对冷或热环境已习惯和适应。因此，习服不同、对舒适温度的要求也不同。热带人稍偏高，寒带人稍偏低。(5)不同性别、年龄的人对舒适温度的要求不同。女性的舒适温度比男性高0.55，40岁以上的人比青年人高约0.55，老年人要求更高。2)允许温度允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。允许温度范围一般是舒适温度土(35) 。对于受低温环境条件影响最明显的手部精细操作劳动，环境温度采用舒适温度为宜。2.舒适的湿度舒适的湿度一般力40%60%。湿度在70%以上为高气湿，在30%以下为低气温。在不同的空气湿度下，人的感觉不同，温度越高，高湿

25、度的空气对人的感觉和工作效率的消极影响越大。根据相关研究，室内空气湿度(%)和室温t()的关系可参考下式：=188-7.2t ( 12.2 t 26 )例如，室温是20时，湿度最好是44%。对于不同的空气湿度，人的主观感觉状态见表6.1.3.舒适的风速在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为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12m/s。我国采暖通风和空调设计规范中规定的工作场所风速如表6.2所示。6.1.4改善热环境的措施1.生产技术措施(1)合理布置热源和疏散热源。应尽可能地将热源布置在作业场所主导风向下风侧及天窗下面。高温半成品和成品应及时运

26、出室外。(2)隔热。设置水幕(铁纱水幕、铁皮水幕)、水箱(流动水箱、水炉门、串水板)、水凉亭、遮热板等。(3)自然通风。主要设施有普通天窗、挡风天窗、井式天窗和开敞式厂房等。(4)降低湿度。在高温或低温环境中，在通风口设置去湿器。(5)机械通风。主要采用风扇、喷雾风扇、空气淋浴和岗位送风等。(6)设置空气调节设备。改善热环境的生产技术措施见图6.1.图6.1改善热环境的生产技术措施(a)湿帘(b)天窗(c)通风器2.保健措施(1)供给饮料和补充营养。可供0.2%0.3%的盐开水或盐茶、盐汽水。饮料的温度以812为宜。饮用方式以少量多次为好。由于在高温下劳动，能耗增加，所以膳食总热量应达到310

27、03300kcal。此外还应适当补充蛋白质和维生素等。(2)合理使用劳保用品。高温环境条件下劳动应合理地使用个人防护用品，以防止高温和辐射对人体的危害。特殊高温作业须佩戴隔热面罩和穿热反射服或冰服、风冷衣。在低温作业车间作业或冬季在室外作业，应穿御寒服。御寒服应用热阻值大、吸汗和透气性强的衣料制成，且衣服尺寸不宜过紧。如穿御寒服影响操作时，可采用热辐射的方法御寒(图6.2)。(3)进行适应性检査。人的热适应能力是有差别的，因此就业前应进行职业适应性检查。凡有心血管器质性病变的人均不适宜于高温作业。3.在生产组织方面采取的措施(1)合理安排作业负荷。在高温环境下，为使机体维持热平衡，应尽可能缩短

28、连续作业时间，如实行小换班、增加休息次数、延长午休时间等。(2)布置好工间休息场所。工间休息场所一般应远离热源，并须备有足够的椅子、茶水、风扇及半身淋浴等设施。休息室中的气流速度不宜过高、温度不宜过低，以免破坏皮肤的汗腺机能。休息室中的温度在2030C时，最有利于高温作业环境下身体积热后的休息。(3)职业适应。对于离开高温作业环境较长时间而又重新从事高温作业者，应给予更长的工间休息时间，使其逐步适应高温环境。高温作业应采用集体作业，以便能及时发现热昏迷。应训练高温作业者，使其能辨别热衰竭和热昏迷，以便及时抢救。此外，在进行特定作业场所的热环境设计时，还可参考GBZ 1-2002工业企业设计卫生

29、标准、GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范等文件。6.2噪声环境及其设计6.2.1噪声环境噪声通常是指一切对人们生活和工作有妨碍的声音，或者说凡是使人烦恼的、讨厌的、不愉快的、不需要的声音都叫噪声。噪声不但由声音的物理性质决定，而且与人们的心理状态有关。例如，同样的音乐在人休息时播放可以使人放松，但在人聚精会神思考时播放会使人注意力分散，成为噪声。根据噪声特点的不同，噪声可分为：(1)工业噪声：工业生产产生的噪声，按其产生方式的不同又可分为空气动力性噪声(由于气体压力发生突变产生振动发出的声音，如汽笛发出的声音)、机械性噪声(由于机械的转动、撞击、摩擦等产生的声音，如车床发出的

30、声音)、电磁性噪声(由于电磁交变力相互作用而产生的声音，如变压器发出的声音)；(2)交通噪声：交通产生的噪声；(3)社会噪声：社会活动和家庭生活引起的噪声。根据噪声随时间变化的特性，噪声可分为：(1)稳定噪声：声音强弱随时间变化不显著，其波动小于5dB；(2)周期性噪声：声音强弱呈周期变化；(3)无规律噪声：声音强弱随时间无规律变化；(4)脉冲噪声：突然爆发又很快消失，其持续时间小于1S，间隔时间大于ls，声级变化大于40dB的噪声。根据人们对噪声的主观评价，噪声可分为：(1)过响声：很响的使人烦躁不安的声音，如织布机的声音；(2)妨碍声：声音不大，但妨碍人们的交谈、学习；(3)刺激声：刺耳的

31、声音，如汽车刹车声；(4)无形声：日常人们习惯了的低强度噪声。6.2.2噪声环境对作业者及其作业的影响1. 噪声对作业者的影响1)噪声对听觉的影响(1)听觉疲劳在噪声作用下，人的听觉敏感性降低，听觉变得迟钝，表现为听阈提高，当离开噪声环境几分钟后又可恢复，这种现象称为听觉适应。听觉适应有一定的限度，在强噪声长期作用下，听力减弱，听觉敏感进一步降低，听阈提高15dB以上，离开噪声后需要较长时间才能恢复，这种现象称为听觉疲劳，属于病理前状态。(2)噪声性耳聋噪声对人的听觉的损害是一个积累过程，每次强噪声只引起短时间的听力损失，但若经常发生短时间的听力损失，就会导致永久性的听觉丧失，称为噪声性耳聋。

32、长期在噪声环境下工作产生的听觉疲劳不能及时恢复，出现永久性听阈位移并超过一定限度时，将导致噪声性耳聋。(3)爆发性耳聋听觉器官遭受巨大声压而伴有强烈的冲击波作用时，鼓膜内外产生较大的压差，会导致鼓膜破裂、双耳完全失听。研究表明，含高频成分多的噪声比含低频成分多的噪声对听觉的损害要大；而冲击噪声比连续噪声的危害要大，如一次剧烈的爆炸声，可能立即造成听力丧失。个体对噪声的敏感程度也存在差异。听力丧失过程与频率有关，在一般情况下，人先丧失对4000Hz以上声音成分的听力，然后才逐渐丧失对低频声音的听力。受到损害的人一般要等出现对低频声音的听力丧失时，才会察觉到听觉困难。2)噪声的生理作用受噪声的影响

33、，消化系统会抑制胃运动和减少唾液分泌量，循环系统会使血压升高、心率加快、皮下血管收缩，呼吸系统会加快呼吸和减少呼吸量，物质代谢系统会增加血糖等。上述生理反应的积极意义是使人体做好准备，以对听觉的报警作出有效反应。但噪声强度达到70dB以上时，会使人注意力分散、思维能力降低、动作的敏捷性减退、作业效率降低。噪声强度超过90dB及长时间受其影响下，将会使机体遭受更严重的损伤。3）噪声对心理的影响噪声对人的情绪的影响很大，其主要表现是烦恼、焦急、讨厌、生气等各种不愉快的情绪。噪声越强，引起不愉快情绪的可能性就越大。但不同地区的环境噪声使居民引起烦恼的反应是不同的。如在住宅区，60dB的噪声级即可引起

34、不满；但在工厂区，可容忍的噪声级可能要高一些。此外，高调噪声比响度相等的低调噪声更为恼人；间断、脉冲和连续的混合噪声会使人产生较大的烦恼情绪；脉冲噪声比连续噪声的影响更大，且响度越大影响越大。2.噪声对信息传递的影响噪声对听觉信号具有掩蔽作用。由于掩蔽效应，往往使人不易察觉或不易分辨一些听觉信号。噪声对语言的掩蔽不仅使听阈提高，也对语言的清晰度有影响。因此，噪声对作业效率势必带来消极影响，而且容易造成事故。噪声对人的语言交流影响尤其明显，5002000Hz的噪声对语言的干扰最大。人与人在2m左右距离对面谈话时，只要背景噪声比说话声音小10dB即能正常进行。如噪声过强，声音信号只能传递非常有限的

35、信息，语言往往要有其他信息(如手势)作为补充以改善交流效果。3.噪声对工效的影响噪声对体力作业的影响最小，但对人的思维活动和需要集中精力的活动干扰极大。在嘈杂的环境里，人们会心情烦躁、工作容易疲劳、反应迟钝、注意力不容易集中等，这些都直接影响工作效率、质量和安全，尤其是对一些非重复性的劳动影响更为明显。研究发现，加工车间的噪声降低25dB，废品率可下降50%；装配车间的噪声降低20dB，生产率可提高30%；打字室的噪声降低25dB，打字错误率可下降30%。但在单调作业时，噪声可提高人的觉醒程度，从而提高作业效能。由于噪声能遮盖其他声音刺激，阻止分散注意力，因而在一定条件下也可有利于脑力作业。值

36、得注意的是，声音过小也会成为问题。在一个寂静无声的房间里工作，心理上会产生一种恐惧的感觉，使人痛苦，这也必然会影响工作。6.2.3噪声标准为了保证作业者的安全、健康和作业的质量、效率，国内外都颁布了相应的噪声排放标准，如我国颁布的GB 3096-2008声环境质量标准、GB 12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准、GB 22337-2008社会生活环境噪声排放标准，对各种作业环境中的最高噪声排放标准作出了规定。在上述标准中，按区域的功能特点和环境质量要求，将声环境功能区分为以下5种类型：0类声环境功能区：指康复疗养区等特别需要安静的区域。1类声环境功能区：指以居民住宅、医疗卫生、文化

37、教育、科研设计、行政办公为主要功能，需要保持安静的区域。2类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域。3类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产生严重影响的区域。4类声环境功能区：指交通干线两侧一定距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重影响的区域，包括4a类和4b类两种类型：4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通（地面段）、内河航道两侧区域；4b类为铁路干线两侧区域。以上各类声环境区的环境噪声限值见表6.36.2.4改善噪声环境的措施形成噪声干扰的

38、三要素是声源、传播途径和接受者，噪声的控制也可以从这三方面入手来加以解决。首先是降低噪声源的噪声级；如果技术上不可能或经济上不合算时，则应考虑阻止噪声的传播；若仍达不到要求时，应采取接受者个人防护措施。1.控制噪声源在生产现场，减少机器设备本身的振动和噪声，如选择低噪声的设备、改革生产加工工艺、提高机械设备的精度等，使发声物体的发声强度降至最小，是从根本上解决噪声污染的措施。如工厂中的噪声主要是机械噪声和空气动力性噪声。机械噪声一般来自设备的连接处和运转区的撞击。降低机械噪声的措施是：改变不合理的运动形式；减少运动件的相互撞击；减少机械摩擦，提高零部件制造精度和装配精度，加强润滑，加强设备的维

39、修；通过隔振、阻尼降低振动等。空气动力性噪声一般发生在下述场合：被压缩的气体由孔中排出时，汽缸内爆炸过程中，管道中气流运行时的压力波动，物体在空气中运动速度很高时，燃烧器内雾状燃料或液体燃料烧燃时。降低空气动力性噪声的主要措施是降低气流速度，减少压力脉冲，减少涡流等。改进生产工艺和操作方法也是解决声源噪声的一个非常重要的方面。如用无声焊接代替高噪声的铆接，用无声锻压代替高噪声锻打等，均可从根本上解决声源噪声问题。如果工作场所噪声干扰不可避免，就需要研究制造保证可听度的声音信号，这不仅可以靠增强声音，而且可以选择适当频域的信号。也就是说，最好选用与噪声频率差距较远的声音作为听觉信号。2.控制噪声

40、的传播目前要使一切机械设备都达到低噪声，在技术上和经济上都是不易做到的。因此，阻止噪声传播或使其传播的能量随距离衰减，是控制噪声的有效方法(图6.3)。图6.3控制噪声传播的措施(a)公路隔声屏障(b)汽车消声器(c)矿棉吸声板(1)总体设计布局要合理。如将高噪声车间、场所与低噪声车间、生活区分开设置对特别强烈的噪声源，设在厂区比较边远偏僻地区，使噪声级最大限度地随距离自然衰减。(2)利用天然地形，如山冈土坡、树丛草坪和已有建筑屏障等，阻断或屏蔽一部分噪声向接受者传播；在噪声严重的工厂、施工现场和交通道路的两旁设置足够高的围墙或屏障，以减弱声音的传播；绿化亦可阻止噪声的传播。(3)利用声源的指

41、向性控制噪声。对高强度噪声源，如受压容器的排气和放空，可使其出口朝向上空或野外。(4)在声源周围采用消声、隔声、吸声、隔振、阻尼等局部措施。消声是利用装置在气流通道上的消声器来降低空气动力性噪声，以解决各种风机、空压机、内燃机等进排气噪声的干扰。隔声是用围护构件(如机罩、间壁)隔绝声源噪声的传播。吸声是将吸声材料或吸声结构装置在室内，吸收室内混响，或做管道内衬以吸收气流噪声。隔振是在机器下面垫以减震的弹性材料(如橡胶、弹簧等)，使振动不易通过地面传向其他地方。阻尼是利用某些胶状材料，刷到机器的表面上，增加材料的内摩擦，消耗机器板面振动的能量，使振动减小。综合利用以上措施，即可有效地降低噪声。3

42、.个人防护使用个人防护用具，是减少噪声对接受者产生不良影响的有效方法。防护用具常用的有橡胶或塑料制的耳塞、耳罩、防噪声帽以及塞入耳孔内的防声棉（加上蜡或凡士林）等（图6.4）6.3振动环境及其设计6.3.1振动环境与人体的振动特性振动是一个质量或物体相对于基准位置作来回往复的运动。振动物体离开基准位置的最大距离叫振幅，可用变位(m)、速度(m/s)和加速度(m/s)来表示。单位时间内所完成的振动次数称为频率，单位是赫兹(Hz)。振动广泛存在于生产和生活中，也是影响人的健康和作业效率的环境因素之一。人体所受振动可分为局部振动和全身振动。局部振动如手执握振动着的工具(电锯、钻机、铆钉枪、磨具等)进

43、行操作时的振动，全身振动如人乘坐在行驶中的汽车、火车上时所承受的振动。人体是一个弹性系统，有其自己固有的振动频率。生物力学研究表明，在正常重力环境中，人体对于垂直方向的振动能量的传递率以48Hz时为最大，称为人体的第一共振峰；1012Hz的振动次之，为第二共振峰；2025Hz的振动能量在人体的传递又稍次于第二共振峰，称为人体的第三共振峰。此后，随着振动频率的增高，振动能量在人体的传递率逐渐降低。外界振动对人体的生理效应是随上述振动频率的变化而相应减弱的。人体不同的器官，也各有其不同的共振频率(表6.6人体各部位的共振频率Hz)。当外界振动频率接近器官的共振频率时，即产生共振，振幅迅速增大，此时

44、外界振动所引起的器官的生理反应也最大。人体系统也具有一定的阻尼。例如，人站在垂直振动的汽车上，振动由脚传入人体，由于人体组织的阻尼作用，振动传至上身已有明显减弱。外界振动传入人体时所引起的增大或减弱效应还与人体姿势有关。试验表明，在外界振动频率相同的条件下，坐姿出现增大效应，而立姿则出现减弱效应，特别是在振动频率为3.54.5Hz范围内时，这种表现尤为明显。由此可见，人体具有一定的减振作用。6.3.2振动环境对作业者及其作业的影响1.振动对作业者的影响人体没有专一的振动感受器，可通过皮肤感受器、机械感受器和前庭感受器感知宽频带的机械动。全身振动的生理效应，随着振动频率、强度和作用方向的不同而异

45、。0.11Hz频段的振动，可使人不适和痛苦，是产生运动病的原因之一，主要症状有脸色苍白、恶心、呕吐、头昏眼花和暂时丧失了工作能力，其中最敏感频率范围约在0.10.3Hz，振动强度达lm/s时可引起10%的呕吐发生率。12Hz的低强度振动会对人产生催眠作用。110Hz(5 m/s)以上的头一脚向振动可引起明显的过度换气，动脉血中二氧化碳分压降低，对人的工效影响很大。低频大位移的短时间振动可导致呼吸困难。人体在8Hz(1020 m/s)振动下的短时间暴露，由于胸腹脏器的共振和牵张可致上腹部或脐周围的强烈不适或疼痛；大于20 m/s则引起病理损伤。30Hz以下的低频振动，使坐姿和立姿的人难以维持稳定

46、的姿态。在强烈的低频振动作用下，可引起心动过缓或期外收缩，人体头一脚向的强烈振动可致脊柱的压缩性骨折。高频较强的或不稳定的振动则提高脑醒觉水平。高于1000Hz则引起连续的刺痒、麻木或刺痛感；2000Hz左右的振动在极低强度下有柔润感，再增加强度则引起灼热感。此外，振动对心血管、呼吸、消化、神经及感觉运动系统均有影响。振动可引起心率改变、血压增高、外周血管收缩等多重效应，50Hz以上的振动可导致末梢血管痉挛。频率小于4Hz、振幅为2.5mm左右的全身性垂直振动，可使潮气量(静息状态下每次吸入或呼出的气量)增加而呼吸频率变化不大，通气量增加；频率大于4Hz则伴有耗氧量增大和呼吸商增高；剧烈振动可

47、使肺组织撕伤。振动可使胃的蠕动增强、张力提高，强烈的振动可造成胃肠道损伤。振动使大脑皮层功能下降，主要表现为疲乏、失眠，有时也影响条件反射和非条件反射生理反应，剧烈振动还可引起中枢神经系统形态改变。振动与高强度噪声结合可引起两侧听神经炎，促进职业性耳聋的发生。振动引起的听力损害以20250Hz的低频声为主，但在早期仍以高频声听力损伤严重，继而低频声听力下降。长期中等强度振动可引起头、颈、背、下肢的肌肉紧张、疲劳、活动能力下降。长期剧烈振动可导致肌肉萎缩、肌张力降低，有时有局部肌肉痉挛、坐骨神经痛以及臀部或会阴部痛。大幅度振动可导致姿势不稳而引起抓握性防御反射。手和脚的局部振动可引起外周血管收缩

48、，甚至全身血流的重新分配。资料表明，长期使用手动振动工具可引起掌骨及腕、肘关节脱钙、碎裂和手部肌肉萎缩等振动病。振动病的产生主要受振动频率的影响，而振动加速度则促使振动病加速形成。振动病损害最严重的部位是手指的血管和神经，使末梢循环和运动出现障碍，表现为一指或多指指端麻木、僵硬、疼痛、对寒冷敏感；遇冷时手指因缺血而发白，故称白指病。此外，振动病也表现为中枢神经系统机能发生障碍，骨关节变形等。振动引起的主观不良效应主要是不舒适和烦恼，甚至疼痛，进而损害工作效能。人体受振时的主观感觉，随着不同的振动参数而异。坐姿的人，对12Hz的轻度振动感觉轻松和舒适；对48Hz的中度振动，感觉十分不适；对0.20.3Hz的振动则非常厌恶。2.振动对作业的影响振动通过知