人与环境的界面设计.pptx

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1、 第第9 9章章 人与环境的界面设计人与环境的界面设计9.1 9.1 人体对环境的适应程度人体对环境的适应程度 1.分区分区 最舒适区、舒适区、不舒适区、不能忍受区，最舒适区、舒适区、不舒适区、不能忍受区，见图见图9-1 2.创造良好作业环境的途径创造良好作业环境的途径 1）对现有的作业环境进行评价，针对存在问题采取改）对现有的作业环境进行评价，针对存在问题采取改善措施。善措施。2）在设计阶段就充分运用一切技术资料，对作业环境）在设计阶段就充分运用一切技术资料，对作业环境予以充分论证和考虑，提出妥善解决不良环境因素的方予以充分论证和考虑，提出妥善解决不良环境因素的方法。法。9.2 9.2 人与

2、热环境人与热环境9.2.1 影响热环境的要素影响热环境的要素 1.气温气温（The atomospheric temperature):The atomospheric temperature):The atomospheric temperature):The atomospheric temperature):传导、对流、辐射（第二热源）传导、对流、辐射（第二热源）生产环境中的气温决定于：生产环境中的气温决定于：生产环境中的气温决定于：生产环境中的气温决定于：大气温度大气温度大气温度大气温度 太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射 生产中的热源生产中的热源生产中的热源生产中的热源 人体散热等人体

3、散热等人体散热等人体散热等 热源通过传导、对流使生热源通过传导、对流使生产环境中的空气加热，并产环境中的空气加热，并通过辐射加热四周物体，通过辐射加热四周物体，形成第二次热源，扩大了形成第二次热源，扩大了直接加热空气的面积，使直接加热空气的面积，使气温升高。气温升高。2.气湿气湿（Humidity):Humidity):Humidity):Humidity):指加入到空气中水蒸气的量，以相对湿度来表指加入到空气中水蒸气的量，以相对湿度来表指加入到空气中水蒸气的量，以相对湿度来表指加入到空气中水蒸气的量，以相对湿度来表示。示。示。示。相对水蒸气量（相对水蒸气量（相对水蒸气量（相对水蒸气量（%）=

4、实际水蒸气量实际水蒸气量实际水蒸气量实际水蒸气量/饱和水蒸气量饱和水蒸气量饱和水蒸气量饱和水蒸气量100100100100相对湿度在相对湿度在80%以上称为高气湿，在以上称为高气湿，在30%以下为低以下为低气湿。气湿。3.气流气流（air flow,m/s)air flow,m/s)air flow,m/s)air flow,m/s)：形成气流的原因：温差、形成气流的原因：温差、形成气流的原因：温差、形成气流的原因：温差、风压风压风压风压 生产环境中的气流生产环境中的气流生产环境中的气流生产环境中的气流 动力来自于外界风力和动力来自于外界风力和动力来自于外界风力和动力来自于外界风力和 厂房中厂

5、房中厂房中厂房中的热源。的热源。的热源。的热源。温差愈大，产生的气流愈大。温差愈大，产生的气流愈大。4.4.热辐射热辐射(heat radiation)(heat radiation)热辐射主要指红外线和一部分可视线而言。热辐射主要指红外线和一部分可视线而言。太阳太阳太阳太阳 各种熔炉各种熔炉各种熔炉各种熔炉 生产环境生产环境生产环境生产环境 开放的火焰开放的火焰开放的火焰开放的火焰 熔化的金属等熔化的金属等熔化的金属等熔化的金属等 红红外外线线不不直直接接加加热热空空气气，但但可可使使周周围围物物体体加热。加热。1)1)1)1)正正正正辐辐辐辐射射射射：当当当当物物物物体体体体表表表表面面面

6、面温温温温度度度度超超超超过过过过人人人人体体体体表表表表面面面面温温温温度度度度时时时时，物物物物体向人体传递热辐射而使人体受热，称为正辐射。体向人体传递热辐射而使人体受热，称为正辐射。体向人体传递热辐射而使人体受热，称为正辐射。体向人体传递热辐射而使人体受热，称为正辐射。2 2 2 2）负负负负辐辐辐辐射射射射：当当当当周周周周围围围围物物物物体体体体表表表表面面面面温温温温度度度度低低低低于于于于人人人人体体体体表表表表面面面面温温温温度度度度时，人体向周围物体辐射散热，称为负辐射。时，人体向周围物体辐射散热，称为负辐射。时，人体向周围物体辐射散热，称为负辐射。时，人体向周围物体辐射散热

7、，称为负辐射。n人体的热平衡人体的热平衡 人体所受热源：人体所受热源：1）机体代谢产热；）机体代谢产热；2）外界作用的环境热量，见图）外界作用的环境热量，见图9-2机体热平衡方程：机体热平衡方程：MMCR-E-W=SCR-E-W=S S=0 S=0 S0 S0 S0 S0外界环境热量外界环境热量人体处于动态热平衡状态人体处于动态热平衡状态产热多于散热，人体体温升高产热多于散热，人体体温升高散热多于产热，人体体温下降散热多于产热，人体体温下降人体蓄热状态人体蓄热状态M代谢产热量C人与周围环境通过对流交换的热量R人与周围环境通过辐射交换的热量E人与周围环境通过皮肤表面汗液蒸发散热量W人体对外做功所

8、消耗的热量热环境对人体的影响热环境对人体的影响1.热舒适环境热舒适环境 人在心理状态上感到满意的环境。人在心理状态上感到满意的环境。影响热舒适环境的主要因素如下：影响热舒适环境的主要因素如下：1）环境因素）环境因素 气温、气湿、气流速度、辐射热气温、气湿、气流速度、辐射热 最适合的湿度最适合的湿度%与气温与气温t之间的关系之间的关系 (%)=188-7.2 t()t120dB（B)，较前者造成内耳永久性的损伤；，较前者造成内耳永久性的损伤；若若L140dB（B)，可能形成严重的脑损伤。，可能形成严重的脑损伤。9.4.2 影响噪声对机体作用的因素影响噪声对机体作用的因素 1.噪声强度（越强）；噪

9、声强度（越强）；2.接触时间（越长）；接触时间（越长）；3.噪声的频谱（高频，窄频带）；噪声的频谱（高频，窄频带）；4.噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）；噪声类型和接触方式（脉冲噪声和持续接触）；5.个体差异；个体差异；6.其他有害因素的共同存在。其他有害因素的共同存在。9.4.3 音乐调节音乐调节1.生产性音乐的要求生产性音乐的要求 纯体力劳动纯体力劳动及无须集中注意力的工作，以及无须集中注意力的工作，以节奏清晰，节奏清晰，速度较快而轻松的音乐速度较快而轻松的音乐为好；为好；单调发闷单调发闷的工作，以的工作，以娱乐味的音乐娱乐味的音乐为好；为好；需要需要集中注意力的工作集中注意力的工

10、作（脑力劳动），以（脑力劳动），以速度稍慢、速度稍慢、节奏不明显，旋律舒缓的音乐节奏不明显，旋律舒缓的音乐为好。为好。2.生产性音乐的效果生产性音乐的效果 研究认为，音乐对工作效率的影响作用有正、反两方研究认为，音乐对工作效率的影响作用有正、反两方面，有时不起作用。所以音乐调节是面，有时不起作用。所以音乐调节是因时、因地、因工因时、因地、因工种、因人而异种、因人而异的，要慎重选用。的，要慎重选用。9.4.4 噪声评价标准噪声评价标准 国外听力保护噪声标准，参阅表国外听力保护噪声标准，参阅表9-18；工业噪声卫生标；工业噪声卫生标准，参阅表准，参阅表9-19；环境噪声标准，参阅表；环境噪声标准，

11、参阅表9-20。9.5 9.5 人与振动环境人与振动环境9.5.1 人体的振动特性人体的振动特性，见图，见图9-18 外部刺激使人体产生内部响应。外部刺激使人体产生内部响应。对人体产生三种作用力：惯性力（质量）；粘性阻尼力对人体产生三种作用力：惯性力（质量）；粘性阻尼力（阻尼）；弹性力（刚度）。（阻尼）；弹性力（刚度）。人是一个多自由度的振动系统，其中：人是一个多自由度的振动系统，其中：第一共振峰：第一共振峰：48Hz，对胸腔影响最大；，对胸腔影响最大；第二共振缝：第二共振缝：1012Hz，对腹腔影响最大；，对腹腔影响最大；第三共振缝：第三共振缝：2025Hz，频率再增高，在人体内传递逐步，频

12、率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应的影响相应减少。衰减，对生理效应的影响相应减少。显然，对人体影响最大的是低频区。显然，对人体影响最大的是低频区。9.5.2 影响振动对机体的作用因素影响振动对机体的作用因素，见图，见图9-191.振动频率振动频率 1）倍频程）倍频程 f1下；下；f2上；上；f0中；中；b带宽带宽 f2=2 f1、f02=f1f2、b=f2-f1=f1、f02=2f12=f22/2 f0=31.5,63,125,250,500,1k,2k,4k,8k,16k 2）1/3倍频程倍频程 f2=21/3 f1、f02=f1f2=21/3f12=f22/21/3、b=f2-f1

13、=(21/6-2-1/6)f0 f0=25,31.5,39.7,50,63,80,100,125,160 2.作用方向作用方向 分为垂直（上下），横向（左右），纵向（前后）分为垂直（上下），横向（左右），纵向（前后）3.振动强度振动强度 以加速度度量振动强度最为广泛以加速度度量振动强度最为广泛 4.作用方式作用方式 5.振动波形振动波形 6.暴露时间暴露时间9.5.3 振动对人体的影响振动对人体的影响，见图，见图9-20 实验证明，人对频率为实验证明，人对频率为4Hz到到8Hz的振动感觉最敏感，的振动感觉最敏感，频率高于频率高于8Hz,或低于或低于4Hz,敏感性就逐渐减弱。敏感性就逐渐减弱。对

14、于同样强度、同样频率的振动来说，振动的影响还对于同样强度、同样频率的振动来说，振动的影响还同振动的同振动的暴露时间暴露时间有关。短暂时间内可以容忍的振动，有关。短暂时间内可以容忍的振动，时间一长就很可能变成不能容忍的了。时间一长就很可能变成不能容忍的了。振动给予人的影响，按受到振动给予人的影响，按受到振动的强度振动的强度和和暴露时间暴露时间大致有四种情况：大致有四种情况：“感觉阈感觉阈”，人体刚能感受到振动的信息；，人体刚能感受到振动的信息；“不舒适阈不舒适阈”,人体产生不舒适反应人体产生不舒适反应;“疲劳阈疲劳阈”，人体产生生理性反应；，人体产生生理性反应；“极限阈极限阈”（或（或“危险阈危

15、险阈”），超过它人体会产生病理性），超过它人体会产生病理性损伤。损伤。9.5.4 振动对工作能力的影响振动对工作能力的影响，见图，见图9-219.5.5 振动的评价振动的评价，1.全身承受振动的评价标准，见图全身承受振动的评价标准，见图9-22 （1）健康与安全的界限（）健康与安全的界限（EL）（2）疲劳降低工作效率界限（）疲劳降低工作效率界限（FDP）（3）舒适降低界限（）舒适降低界限（RCB）2.局部振动评价标准，见图局部振动评价标准，见图9-23，图，图9-24，参阅表参阅表9-229.6 人与毒物环境人与毒物环境9.6.1 有毒气体和蒸汽有毒气体和蒸汽，参阅表，参阅表9-219.6.2

16、 工业粉尘和烟雾工业粉尘和烟雾9.6.3 有毒环境的卫生标准有毒环境的卫生标准 表表9-21中数据均以单种毒物，稳定发生量及中数据均以单种毒物，稳定发生量及8小时为前提，小时为前提，否则，应进行换算：否则，应进行换算：第第 9 章章 结结 束束回回 总总 目目 录录第第 10 章章附录附录n本章所附插图本章所附插图图图9-1 决定舒适程度的环境因素范围决定舒适程度的环境因素范围返回图图9-2 人体热平衡状态人体热平衡状态返回图图9-3 常用的温湿图和舒适区常用的温湿图和舒适区返回图图9-4 气温对效率和相对差错的影响气温对效率和相对差错的影响a a 是脑力劳动工作效率随室温的变化关系是脑力劳动

17、工作效率随室温的变化关系是脑力劳动工作效率随室温的变化关系是脑力劳动工作效率随室温的变化关系 b b是脑力劳动相对差错次数与空气温度变化关系是脑力劳动相对差错次数与空气温度变化关系是脑力劳动相对差错次数与空气温度变化关系是脑力劳动相对差错次数与空气温度变化关系返回临界温度：大于27C 工作效率明显降低；低于15.5C灵敏性、感觉度降低；图图9-5 温度对生产率和事故发生率的影响温度对生产率和事故发生率的影响a a 马口铁工相对产量季节性变化马口铁工相对产量季节性变化马口铁工相对产量季节性变化马口铁工相对产量季节性变化 ,高温条件下降低重体力劳动的效率高温条件下降低重体力劳动的效率高温条件下降低

18、重体力劳动的效率高温条件下降低重体力劳动的效率 b b 军火工厂相对事故发生率与温度关系军火工厂相对事故发生率与温度关系军火工厂相对事故发生率与温度关系军火工厂相对事故发生率与温度关系,温度偏离舒适值影响事故发温度偏离舒适值影响事故发温度偏离舒适值影响事故发温度偏离舒适值影响事故发生率生率生率生率返回表表9-2续续皮肤温皮肤温度度29.7-29.929.7-29.929.7-32.129.7-32.133.1-33.933.1-33.933.8-34.633.8-34.634.5-35.034.5-35.0人体活人体活动特征动特征工作愉工作愉快、吃快、吃饭不出饭不出汗、夜汗、夜间睡眠间睡眠舒适

19、舒适工作舒工作舒适、微适、微热、睡热、睡眠仍感眠仍感舒适舒适出微汗、出微汗、不易入不易入睡睡口渴、口渴、夜间难夜间难睡、有睡、有风时勉风时勉强工作强工作家具表家具表面发热、面发热、烦闷、烦闷、工作困工作困难难主观评主观评价价凉爽、凉爽、愉快愉快舒适舒适稍热、稍热、尚可尚可较热、较热、勉强勉强过热、过热、难受难受返回图图9-6 人对高温和低温的主诉可耐时间人对高温和低温的主诉可耐时间返回高温可耐限低温可耐限主诉可耐区图图9-7 温度的安全限度温度的安全限度返回低温安全限度高温安全限度100%50%25%10%图图图图9-8 9-8 工作效率不受影响的允许温度和温度范围工作效率不受影响的允许温度和

20、温度范围工作效率不受影响的允许温度和温度范围工作效率不受影响的允许温度和温度范围（a a）允许温度（）允许温度（）允许温度（）允许温度（b b）温度范围）温度范围）温度范围）温度范围b b 中中中中A A工作效率不受影响的温度范围工作效率不受影响的温度范围工作效率不受影响的温度范围工作效率不受影响的温度范围 ,B,B生理可耐限度生理可耐限度生理可耐限度生理可耐限度返回生理可耐限度生理可耐限度生理可耐限度生理可耐限度虚脱危险的限度虚脱危险的限度虚脱危险的限度虚脱危险的限度智力工作效率不受影响的限度智力工作效率不受影响的限度智力工作效率不受影响的限度智力工作效率不受影响的限度复杂操作效率复杂操作效

21、率复杂操作效率复杂操作效率不受影响的限不受影响的限不受影响的限不受影响的限度度度度图图9-9 良好光环境的作用良好光环境的作用返回照明生理因素照明心理因素图图9-10 照明与事故发照明与事故发生率的关系生率的关系返回a 因改善照明和工作场所粉刷而减少事故发生率统计资料 仅改善照明,现场事故减少32%,全厂事故减少16.5%.同时改善照明和工作场所粉刷,事故减少更显著b良好照明使事故、出错次数、缺勤人数明显减少照 度-单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（lm），则照度为1(lx)。单位：勒克斯（lx）。1勒克斯（lx）相当于每平方米被照面上光通量为1流明（

22、lm）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约5000 lx，冬天晴天时地面照度约2000 lx，晴朗的月夜地面照度约0.2 lx。lm其定义是纯铂在熔化温度（约1770）时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。图图9-11 良好照明的特性因素良好照明的特性因素返回返回图图图图9-12 9-12 室内各表面的室内各表面的室内各表面的室内各表面的 反射系统系数和相对照度反射系统系数和相对照度反射系统系数和相对照度反射系统系数和相对照度返回图图9-13 照度水平与色温舒适感关系照度水平与色温舒适感关系返回在低照度下，舒适光的色温接近火焰的低色温；在高照度下，舒适光的色温接近正

23、午阳光或偏蓝的的高色温 光色；表表表表9-149-14心理因子评价活动力量关关系系深深浅浅尺尺度度喜欢喜欢讨厌讨厌美丽美丽丑陋丑陋自然自然做作做作动动静静暖暖冷冷漂亮漂亮朴素朴素明快明快阴晦阴晦前进前进后退后退烦躁烦躁安定安定光亮光亮灰暗灰暗强强弱弱浓艳浓艳清淡清淡硬硬软软刚刚柔柔重重轻轻返回色彩的感情效果表表9-14续续心理因子心理因子评价评价活动活动力量力量与色与色彩彩三属三属性性关系关系色调色调绿绿、青青红红、紫紫红红（暖色）（暖色）青青（冷色）（冷色）基本无基本无关关饱和饱和度度大大小小大大小小基本无基本无关关明度明度大大小小大大小小小小大大返回图图9-14 环境色彩对气氛的影响程度环

24、境色彩对气氛的影响程度返回活动性-明度情绪-饱和度暖和感-色调明度对活动性因子影响最大，饱和度对情绪影响最大，色调对暖和感的影响最大亮度大的壁面增加活力，造成快活气氛饱和度 过大或过低对情绪都有不良影响，4为较佳，这与不希望涂料太蓝与太白的心情符合 暖色给人暖和感表表9-15室内各表面室内各表面大型机器车间大型机器车间小型机器车间小型机器车间天天 棚棚墙墙 壁壁墙墙 围围地地 面面机机 器器 本本 体体机器工作面机器工作面5Y9/25Y9/26GY7.5/26GY7.5/210GY5.5/210GY5.5/210YR5/410YR5/47.5GY7/37.5GY7/31.5Y8/31.5Y8/

25、35Y9/25Y9/21.5Y7.5/31.5Y7.5/37YR5/3.57YR5/3.5Y5Y57.5GY6/37.5GY6/31.5Y8/31.5Y8/3返回表表9-17视觉环境视觉环境及指数及指数S=0S=00S100S1010S 501050S50质量等级质量等级1 12 23 34 4意义意义毫无问题毫无问题稍有问题稍有问题问题较大问题较大问题很大问题很大返回图图9-15 噪声对语言信息传递信息噪声对语言信息传递信息返回1m 50dB 正常交谈，90dB 大声交谈 ，b 中交谈情绪由正常变为不可忍耐图图9-16 噪声性耳聋的进展形式噪声性耳聋的进展形式返回图图9-17 四个噪声品级造

26、成的影响四个噪声品级造成的影响返回1级：30-65dB 心理2.级65-90dB 心理大于1级，还有 植物神经 3.级：90-120dB心理大于2级，还有 植物神经 不可恢复的听觉机构损害4级：120dB 内耳遭受永久性损伤,140dB 严重脑损伤图图9-18 人体对振动的敏感范围人体对振动的敏感范围返回第一共振峰：第一共振峰：48Hz，对，对胸腔影响最大；胸腔影响最大；第二共振缝：第二共振缝：1012Hz，对腹腔影响最大；对腹腔影响最大；第三共振缝：第三共振缝：2025Hz，频率再增高，在人体内传频率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应递逐步衰减，对生理效应的影响相应减少。的影响相应减少

27、。显然，对人体影响最大的显然，对人体影响最大的是低频区。是低频区。图图9-19 振动对人体的影响因素振动对人体的影响因素返回图图9-20 振动的阈值振动的阈值返回刚能感受到震动的信息:感觉阈 一定程度不舒服:“不舒适阈”疲劳阈 有生理反应 震动强度加强.”危险阈”不仅心理、生理、病理性损伤病变 这一界限：”痛阈“图图9-21 振动对操作能力的影响振动对操作能力的影响返回振动负荷导致人的操作能力降低主要反应在操纵误差、操作时间、反应时间的变化。图图9-22 全身振动允许界限全身振动允许界限返回ISO 2631振动评价标准中的疲劳-降低工作效率界限。实线 垂直振动评价标准 ，虚线 水平振动评价标准 虚线比实线下降3dB，说明人体对水平振动比对垂直振动更敏感图图9-23 局部振动的方向局部振动的方向返回测试点应在与手接触的机械某处 （手柄或手抓取处）振动定向是根据人体解剖位置以第三掌骨头为坐标原点确定XYZ 三轴向图图9-24 局部振动评价曲线局部振动评价曲线返回横坐标：倍频程中心频率 1-5不同修正系数时的容许界限。