安全人机工程学PPT课件.ppt

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1、第四节第四节控制器的设计控制器的设计控制器是操作者用以控制机器运行状态的装置或部件，是联系人和机的重要部件之一生产中的许多事故是因控制器的设计未能充分考虑人的因素所致费茨（PMFitts）和琼斯（REJones）1947年在分析飞行驾驶中出现的460个操作失误中，发现其中68的错误是由于控制器设计不当引起的。这足以说明控制器设计的重要性2006.3第1页一、控制器的类型与选择一、控制器的类型与选择1、按操纵的动力装置分、按操纵的动力装置分，有三类：，有三类：手控装置手控装置如按如按钮钮、开关、旋、开关、旋钮钮、曲柄、杠杆及手、曲柄、杠杆及手轮轮。脚控装置脚控装置如脚踏板、脚踏如脚踏板、脚踏钮钮

2、、膝控制器、膝控制器等。等。其它其它 如声控、光控。如声控、光控。2 2、按控制器的功能分、按控制器的功能分，有四类：，有四类：开开关关控控制制器器用用于于简简单单的的开开或或关关，启启动动或或停停止止的的操操纵纵控制。常用的有按钮、踏板、手柄等。控制。常用的有按钮、踏板、手柄等。转转换换控控制制装装置置用用于于系系统统当当中中不不同同状状态态之之间间的的转转换换操操纵控制。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘。纵控制。如手柄、选择开关、转换开关、操纵盘。调调整整控控制制装装置置用用于于调调整整系系统统中中工工作作参参数数定定量量增增加加或或减少的操纵控制。如旋钮、手轮、操纵盘等。减少的操纵控制

3、。如旋钮、手轮、操纵盘等。紧紧急急停停车车控控制制装装置置 用用于于紧紧急急状状态态下下启启动动或或停停止止的的操操纵控制。如制动闸、操纵杆、手柄。纵控制。如制动闸、操纵杆、手柄。2006.3第2页二、控制器设计的一般原则二、控制器设计的一般原则1 1、控制器设计的一般要求、控制器设计的一般要求 控制器设计要适应人体运动的特征，考虑控制器设计要适应人体运动的特征，考虑操作者的人体尺寸和体力。操作者的人体尺寸和体力。(表表5-165-16、17)17)控制器操纵方向应与预期的功能方向和机控制器操纵方向应与预期的功能方向和机器设备的被控制方向一致。器设备的被控制方向一致。控制器要利于辨认和记忆。控

4、制器要利于辨认和记忆。尽量利用控制器的结构特点进行控制（如尽量利用控制器的结构特点进行控制（如弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏开弹簧等）或借助操作者体位的重力（如脚踏开关）进行控制。关）进行控制。尽量设计多功能控制器，并把显示器与之尽量设计多功能控制器，并把显示器与之有机结合，如带指示灯按钮等。有机结合，如带指示灯按钮等。2006.3第3页表表516常用操纵机构所允许的最大用力常用操纵机构所允许的最大用力操纵结构的形式操纵结构的形式允许的最大用力（允许的最大用力（N）轻型按钮轻型按钮5重型按钮重型按钮30脚踏按钮脚踏按钮2090轻型转换开关轻型转换开关4.5重型转换开关重型转换开关20前

5、后动作的杠杆前后动作的杠杆150左右动作的杠杆左右动作的杠杆130手轮手轮150方向盘方向盘1502006.3第4页操操作作特特征征最大用力（最大用力（N）用手操纵的转动机构用手操纵的转动机构10用手和前臂操纵的转动机构用手和前臂操纵的转动机构1938用手和上肢操纵的转动机构用手和上肢操纵的转动机构7898用手以最高速度旋转的机构用手以最高速度旋转的机构8.819在精确安装时的转动工作在精确安装时的转动工作1929表表517平稳转动控制器的最大用力平稳转动控制器的最大用力2006.3第5页2、设计控制器时应考虑的因素、设计控制器时应考虑的因素 控制信息的反馈控制信息的反馈来自人体自身反馈信息的

6、部位来自人体自身反馈信息的部位：眼睛观察手：眼睛观察手脚的位移；手、臂、肩或脚、腿、臀感受的脚的位移；手、臂、肩或脚、腿、臀感受的位移或压力信息。位移或压力信息。来自机反馈的信息来自机反馈的信息：仪表显示、音响显示、：仪表显示、音响显示、振动变化及操纵阻力四种形式。振动变化及操纵阻力四种形式。1 1）光显示。即在控制器上装有灯光显示，如图光显示。即在控制器上装有灯光显示，如图1 1所所示。将按钮做成透明体，内设小灯，当按钮到位时，示。将按钮做成透明体，内设小灯，当按钮到位时，按钮即发光。这样不仅可以表明操作控制器的到位，按钮即发光。这样不仅可以表明操作控制器的到位，还可以显示按钮的位置状态，提

7、示操作者注意。还还可以显示按钮的位置状态，提示操作者注意。还可以在控制按钮以外的相应位置上用不同色光的联可以在控制按钮以外的相应位置上用不同色光的联动装置来表示操作控制器到位的情况。动装置来表示操作控制器到位的情况。2006.3第6页2）振动变化）振动变化。可以反映在控制器上，也可。可以反映在控制器上，也可反映在体觉上（如机动车辆）。振动也常反映在体觉上（如机动车辆）。振动也常常转化为噪声的形式传递给操作者。常转化为噪声的形式传递给操作者。3）音响显示）音响显示。在控制器上设置到位音响装。在控制器上设置到位音响装置（如置（如“卡嗒卡嗒”声），这种音响常由控制声），这种音响常由控制器定位机构中自

8、动发出也可以装设专门的器定位机构中自动发出也可以装设专门的联动音响装置。联动音响装置。2006.3第7页4 4）操纵阻力）操纵阻力主要有静摩擦力、弹性力、粘滯力、主要有静摩擦力、弹性力、粘滯力、惯性力四种形式。惯性力四种形式。其特点见表其特点见表5-185-18。阻力大小与控制器的类型、位置、移动的距离、操阻力大小与控制器的类型、位置、移动的距离、操作频率、力的方向等有关。作频率、力的方向等有关。表表5-195-19列出了不同控制列出了不同控制器的最小阻力器的最小阻力。2006.3第8页类型类型举举例例特性特性优点优点缺点缺点用途用途摩摩 擦擦力力闸闸刀刀开开始始时时阻阻力力大大，开开关关滑滑

9、动动时时阻阻力即下降力即下降因因阻阻力力大大可可减减少少意外动作意外动作控制准确度低控制准确度低宜宜作作连连续续控制控制弹力弹力弹弹簧簧阻阻力力随随控控制制器器移移动动距距离离加加长长而增大而增大控控制制准准确确度度高高;控控制制器器能能自自动动归归回回空位空位控控制制器器移移到到中中间间位位置置要要定定位位时时，需设定位装置需设定位装置可可作作连连续续控制控制粘粘 滞滞力力活活塞塞阻阻力力与与控控制制器器移移动动速速度度相相对对应应控控制制准准确确度度高高;运运动动速速度度均均匀匀;稳稳定定性好性好造价高造价高宜宜作作连连续续控制控制惯惯 性性力力摇摇把把阻阻力力由由多多级级结结构构的的惯惯

10、性性产产生生，一般较大一般较大允允许许平平滑滑移移动动;因因需需较较大大作作用用力力故故减减少少了了意意外外移移动动的可能的可能操操作作疲疲劳劳;移移动动准准确性差确性差可可用用于于不不精确控制精确控制表表518摩擦、弹性、粘滯性、惯性等摩擦、弹性、粘滯性、惯性等控制器的阻力特性控制器的阻力特性2006.3第9页控控制制器器类类型型所需最小阻力（所需最小阻力（N）手动按钮手动按钮2.8扳动开关扳动开关2.8旋转选择开关旋转选择开关3.3旋钮旋钮01.7摇柄摇柄922手轮手轮22手柄手柄9脚动按钮脚动按钮5.6（如果脚停留在控制器上）（如果脚停留在控制器上）17.8（如果脚不停留在控制器上）（如

11、果脚不停留在控制器上）脚踏板脚踏板44.5（如果脚停留在控制器上）（如果脚停留在控制器上）17.8（如果脚不停留在控制器上）（如果脚不停留在控制器上）表表519不不同同控控制制器器所所要要求求的的最最小小阻阻力力2006.3第10页控制器的运动控制器的运动由于控制器的主要目的是控制系统的变化，因此，应尽量使控制器的操作方向与系统过程的变化方向相一致，这样可以使控制器的操作形象化，又可使控制器的操作和系统的变化之间产生一定的逻辑关系，有利于操作人员记忆和辨认，提高操作效率。下图给出几种操纵控制器与系统反应的对应方向的关系。2006.3第11页操操纵纵控控制制与与系系统统反反应应的的对对应应方方向

12、向2006.3第12页控制器上手或脚的使用部位的尺寸和结构手手或或脚脚操操作作的的控控制制器器尺尺寸寸，首首先先取取决决于于控控制制器器上上手手或或脚脚使使用用部部位位的的尺尺寸寸，其其次次需需根根据据操操作作时时是是否否戴戴手手套套，或或作作业业时时鞋鞋的的形形式式来来决决定定放放宽宽的的尺尺寸寸。显显然然对对不不同同的的控控制制器器，由由于于压压或或握握的的用用力力方方式式不不同同，操操纵纵件尺寸和形状也不同。件尺寸和形状也不同。手手或或脚脚使使用用的的部部位位还还决决定定于于控控制制器器的的重重量量分分配配。必必须须在在保保证证空空位位时时操操纵纵者者可可以以离离开开控控制制器器自自由由

13、活活动动，工作位工作位时时，不会因，不会因负负担控制器的重量而引起疲担控制器的重量而引起疲劳劳。如如果果是是手手用用工工具具，又又不不是是利利用用重重力力工工作作的的，就就应应尽尽量量使使工工作作的的重重心心落落在在手手握握的的部部位位上上，以以免免手手腕腕肌肌肉承担较大的静力负荷而引起疲劳。肉承担较大的静力负荷而引起疲劳。2006.3第13页握把部位不宜太光滑或太粗糙，若过于光滑，操纵时不易抓稳或握住，特别是手上有油或水的情况下更加不利，易发生失手事故，或因长时间过大的静力负荷而使手疲劳，故一般选用无光泽的软纹皮包层为宜。手柄的形状应尽量使手腕保持自然状态，使手与小臂处于一条直线上，如果使手

14、腕向某一方向弯曲，就会使骨骼肌产生静力疲劳。因此设计原则是“宁肯弯曲手柄也不要使手臂弯曲”。对手动工具也是这样，更需要使握力充分发挥出来。影响握力的主要因素是手柄直径，手柄直径为50mm时欧洲人握力最大，对亚洲人而言手柄直径可取4050mm之间。2006.3第14页由于脚对动作和压力的敏感度均较低，因此脚用按钮或踏板应有足够大的行程，以减小误踏时产生误动作的可能。脚用按钮还应有足够大的接触平面，以便于寻找和踩稳。脚踏板应有增加摩擦力的网纹。将控制器进行合理编码，使每个控制器都有自己的特征，以便于操作者确认不误，是减少差错的有效措施之一。控制器编码一般有6种方式：形状、位置、大小、操作方法、色彩

15、和文字符号编码。可根据需要，采用一种或几种方式的编码组合。2006.3第15页形状编码形状编码 图图520给出了常用旋钮的形状编码实例给出了常用旋钮的形状编码实例。2006.3第16页连续旋转钮（控制范围超过连续旋转钮（控制范围超过360o）2006.3第17页部分旋转钮（控制范围不超过部分旋转钮（控制范围不超过360o）定位指示旋钮（控制范围有固定的边界限范定位指示旋钮（控制范围有固定的边界限范围有固定的边界限制）围有固定的边界限制）2006.3第18页下图（左）是美国空军常用的操纵杆的形状编码。下图（右）为海军雷达系统中常用的控制钮。2006.3第19页大小编码大小编码以相同形状而不同大小

16、来区别控制器的功能和用途，这种形式的编码应用范围较小，通常在同一系统中只能设计大、中、小三种规格。由于大小编码的视觉和触觉感知度小的原因，常与其他形式编码一起使用。位置编码位置编码 在人机操纵系统中，利用控制器相对于人的不同位置进行编码。汽车上的离合器、制动器和加速器的踏板，就是以位置编码的。通常，位置编码的控制器数量不多，并须与人的操作顺序和操作习惯相一致，这样可以使人不用眼看，就可能正确地进行操作。2006.3第20页操作方法编码操作方法编码色彩编码色彩编码利用不同颜色来区别控制器的功能。色彩编码一般利用不同颜色来区别控制器的功能。色彩编码一般不单独使用，常与形状编码、大小编码等合并使用。

17、不单独使用，常与形状编码、大小编码等合并使用。由于色彩只能靠视觉辨认，有时也配以不同的色光由于色彩只能靠视觉辨认，有时也配以不同的色光照明，以增加视认度。同时色彩编码的色相种类不照明，以增加视认度。同时色彩编码的色相种类不宜过多，颜色过多，会降低对控制器的视认度。宜过多，颜色过多，会降低对控制器的视认度。文字、符号编码文字、符号编码2006.3第21页三、控制器的设计三、控制器的设计1、手动控制器设计、手动控制器设计旋钮功能按钮设计按钮直径按钮阻力移动距离2006.3第22页扳动开关2006.3第23页杠杆2006.3第24页转轮、手柄和曲柄转轮、手柄和曲柄2006.3第25页补充内容补充内容

18、-方向盘的设计方向盘的设计方向盘的要用于机动车辆的转向。方向盘设计中的方向盘的要用于机动车辆的转向。方向盘设计中的主要问题有：方向盘平面间的夹角主要问题有：方向盘平面间的夹角a、方向盘的直径、方向盘的直径D和方向盘的构造三个问题，夹角的大小取决于不同车和方向盘的构造三个问题，夹角的大小取决于不同车型驾驶员的位置，直径的大小取决于司机施力的舒适型驾驶员的位置，直径的大小取决于司机施力的舒适性限度。性限度。1a、D的取值范围的取值范围对于卡车及公共汽车，为了得到司机舒适位置，对于卡车及公共汽车，为了得到司机舒适位置，a角角可取为可取为15o30o,D值可取为值可取为400mm左右。这也是一般左右。

19、这也是一般车辆的取值范围。车辆的取值范围。对于大型载重车辆，需要较大的操作力矩，为了施对于大型载重车辆，需要较大的操作力矩，为了施力的需要，可将方向盘的力的需要，可将方向盘的a值取到接近值取到接近0o，直径，直径D可取可取450500mm。对于小卧车，小卡车等因司机座椅较低，方向盘的对于小卧车，小卡车等因司机座椅较低，方向盘的操纵力也较小，操纵力也较小，a可取可取45o60o,D值取为值取为350400mm。以上所述就是各种方向盘与驾驶员之间的舒适相对以上所述就是各种方向盘与驾驶员之间的舒适相对位置，这是设计时要注意的。位置，这是设计时要注意的。2006.3第26页2方向盘的构造方向盘的构造手

20、握轮缘截面为圆形，直径在手握轮缘截面为圆形，直径在1928mm之间。轮辐之间。轮辐截面为椭圆形，如图截面为椭圆形，如图1所示。重型车辆的驾驶盘为便于所示。重型车辆的驾驶盘为便于用力常在轮缘下部作出波浪形，其节距为用力常在轮缘下部作出波浪形，其节距为19mm左右。左右。图图2为两条轮幅的方向盘形状。为两条轮幅的方向盘形状。图图1方向盘的椭圆形方向盘的椭圆形截面轮辐截面轮辐图图2两条轮辐的两条轮辐的方向盘方向盘2006.3第27页汽车方向盘最大转角为汽车方向盘最大转角为120o，这样可以保证在急转，这样可以保证在急转弯时，驾驶员能双手握住方向盘而不必倒手。汽车弯时，驾驶员能双手握住方向盘而不必倒手

21、。汽车方向盘与车轮转动角度的比值可取方向盘与车轮转动角度的比值可取1.53.0，如图，如图3所示（方向盘与车轮所示（方向盘与车轮）。）。2006.3第28页为驾驶中省力，同时也为车辆自动保持直线前进，为驾驶中省力，同时也为车辆自动保持直线前进，转向机构应设有自动归复到保持直线前进位置的复转向机构应设有自动归复到保持直线前进位置的复位装置。位装置。有些小型车辆设计了可调整方向盘角度的结构，有些小型车辆设计了可调整方向盘角度的结构，方向盘立柱的倾角可调，一般可调范围在方向盘立柱的倾角可调，一般可调范围在15o以内。以内。调整方向盘的角度，一是为了应不同体形驾驶员的调整方向盘的角度，一是为了应不同体

22、形驾驶员的舒适度需要；二是为了使方向盘不遮挡观察仪表的舒适度需要；二是为了使方向盘不遮挡观察仪表的视线，如图视线，如图4（可调节方向盘（可调节方向盘）。）。2006.3第29页3安全设施安全设施发生撞车事故时方向盘对司机最为危险，方向盘的安全设计：发生撞车事故时方向盘对司机最为危险，方向盘的安全设计：轮缘外层应用软体材料，驾驶部位的仪表及台面及台面均应轮缘外层应用软体材料，驾驶部位的仪表及台面及台面均应较软的包敷材料；较软的包敷材料；立柱应低于手轮平面，以免撞车时插到司机的胸部，对于高立柱应低于手轮平面，以免撞车时插到司机的胸部，对于高速汽车需要低得多些；速汽车需要低得多些；高级轿车在方向盘中

23、央设置了一个空气袋，平时折合在立柱高级轿车在方向盘中央设置了一个空气袋，平时折合在立柱顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气袋就顶端的一个圆盆中，一旦汽车发生碰撞使汽车骤然停止时气袋就会自动充气，以保护司机的面部和胸部，如图会自动充气，以保护司机的面部和胸部，如图5。同时还应保证。同时还应保证快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。快速排气，及时排气，以免造成司机窒息。2006.3第30页2、脚动控制器的设计、脚动控制器的设计脚动控制器按功能和运动机构分为直动脚动控制器按功能和运动机构分为直动式、往复式和回转式三种（见下图）式、往复式和回转式三种（见下图）2006.3第31页脚踏板

24、的设计脚踏板的设计脚踏板有两种：一种是调节用脚踏板，如汽车的制动踏板等，这种踏板应使之随移动距离而增加阻力以便产生增量的反馈，如图1；另一种是开关踏板，如汽车起动马达脚踏按钮等。2006.3第32页图图1刹车反应时间2006.3第33页1）调节踏板）调节踏板调节踏板有以鞋跟为转轴的（见图1）和脚悬空的两种。以鞋跟为转轴的踏板典型例子如汽车的油门踏板等，踏板下的舒适角不大于20o，一般控制在15o左右，每脚与人的中线叉开10o15o为宜（见图2）。图图1以鞋跟为转轴以鞋跟为转轴的踏板的踏板图图2脚的舒适叉脚的舒适叉开角度开角度2006.3第34页2）踏板开关设计）踏板开关设计脚踏开关多用于定位操

25、纵，要很好地安排它的位置，使操作者在不影响稳定性的情况下即能使用，还要避免发生误踏的危险。给出了踏板开关的形状和尺寸，踏板的转角不宜超过10o,转角太大需将脚抬离地面才能操作，操作者单脚承重，很不安全。如果要求双脚均能踏动，或操作者连续不断改换位置时也能踏动，最好采用踏动标杆，踏动标杆距地面不应超过15cm，但伸长度不要大于15cm。2006.3第35页踏踏板板开开关关操操纵纵2006.3第36页四四、控制器的选择控制器的选择机器设备的不同运行状态决定了控制器的功能。如系统工作状态的启闭，选择按钮开关就比较方便；系统的定量调节，宜选用旋钮和手轮的形式；计算机的数据输人则必须使用键盘等等。表l列

26、出各种控制器适用不同功能的情况，表2为各种控制器的使用情况比较。（见教材185页表5-22，23）2006.3第37页控制装置名称控制装置名称使用功能使用功能启动启动不连续调节不连续调节定量调节定量调节连续控制连续控制输入数据输入数据按钮按钮O钮子开关钮子开关OO旋钮选择开关旋钮选择开关O旋钮旋钮OOO踏钮踏钮O踏板踏板OO曲柄曲柄OO手轮手轮OO操纵杆操纵杆OO键盘键盘O表表l各种控制装置的使用功能各种控制装置的使用功能使用情况使用情况按按钮钮旋旋钮钮旋转旋纽开旋转旋纽开关关纽子纽子开关开关手摇手摇把把操纵操纵杆杆子子轮轮踏踏板板需要的空间需要的空间小小小小-中中中中小小中中-大大中中-大大

27、大大大大编码编码小小好好好好较好较好较好较好好好较较好好差差视觉辨别位置视觉辨别位置可可好好好好好好可可好好较较好好差差触觉辨别位置触觉辨别位置差差可可好好好好可可较好较好较较好好较较好好一排类似控制装置一排类似控制装置的检查的检查差差好好好好好好差差好好差差差差一排控制装置的操一排控制装置的操作作好好差差差差好好差差好好差差差差合并控制合并控制好好好好较好较好好好差差好好好好差差表表2各种控制装置的使用情况比较各种控制装置的使用情况比较2006.3第39页在操作过程中，只有在用脚动控制器优于在操作过程中，只有在用脚动控制器优于用手动控制器时才选用。用手动控制器时才选用。一般在下列情况一般在下

28、列情况时考虑选用时考虑选用：1）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的）需要连续进行操作，而用手操作又不方便的场合；场合；2）无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵）无论是连续性控制还是间歇性控制，其操纵力超过力超过50100N的情况下；的情况下；3）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务）手的控制工作量太大，不足以完成控制任务时。时。脚动控制器主要有脚踏板，脚踏钮和脚动开脚动控制器主要有脚踏板，脚踏钮和脚动开关等。当操纵力超过关等。当操纵力超过50150N，或操纵力小于，或操纵力小于50N，但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操，但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制

29、时，宜选用脚踏钮或脚纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。踏开关。2006.3第40页五、五、显示器和显示器和控制器配置设计控制器配置设计1、运动兼容性、运动兼容性2006.3第41页2、空间兼容性、空间兼容性2006.3第42页3、控制、控制显示比设计显示比设计2006.3第43页2006.3第44页第五节第五节作业环境设计作业环境设计一、温度环境一、温度环境1、高温作业环境、高温作业环境生产工艺和技术措施生产工艺和技术措施合理设计生产工艺过程合理设计生产工艺过程屏蔽热源屏蔽热源降低湿度降低湿度增加气流速度增加气流速度2006.3第45页保健措施保健措施合理供给饮料和补充营养合

30、理供给饮料和补充营养 合理使用劳保用品合理使用劳保用品进行职业适应性检查进行职业适应性检查 生产组织措施生产组织措施合理安排作业负荷合理安排作业负荷合理安排休息场所合理安排休息场所 职业适应职业适应 2006.3第46页2、低温作业环境、低温作业环境 做好采暖和保暖工作做好采暖和保暖工作 提高作业负荷提高作业负荷 个体保护个体保护 采用热辐射取暖采用热辐射取暖 2006.3第47页补充补充-温度环境的综合评价温度环境的综合评价温度环境对人体产生影响的时候，仅用温度指标是不充分的。因为人在进入作业场所时必然受到温度、湿度、风速和熟辐射等多种因素的综合影响，这种综合感就是有效温度。1有效温度当有效

31、温度高时，人的判断力减退，当有效温度超过32oC时，作业者读取误差增加，到35oC左右时，误差就会增加4倍以上。2006.3第48页有效温度的变化与下列组合条件有关：(1)空气温度与周围物体表面的温度；(2)空气温度与相对湿度；(3)空气温度与空气流动的速度。我国采暖通风和空调设计规范(TJl9-1975)中规定的工作场所的有关参数，见表1，不同作业种类的有效温度见表2。2006.3第49页表表1工作场所的允许风速室内温度湿度基数允许风速（米/秒）温度（oC）湿度（%）1840600.22040600.252240600.32440600.42640600.5表表2不同作业的有效温度作业种类脑

32、力作业轻作业体力作业舒适温度（oC）15.518.312.718.31016.9不适温度（oC）23.723.921.123.92006.3第50页2作业场所的适宜温度及湿度作业场所的适宜温度及湿度生产作业场所的气温，一年四季不同。夏天炎热，冬天寒冷，这是一种自然现象。为了给操作人员创造舒适的工作场所，以提高生产效率和排除潜在事故，就必须采用人工的办法，对工作场所的温度环境进行调节。如要得到使人舒服的温度，则必须通过人为的调节，使热能产生与热能的散发保持平衡。当然，这个适宜的温度还随工作的种类和强度的不同而有所变化(见表3)，以保证安全的高效率的生产活动。2006.3第51页作业的种类温度（o

33、C）湿度（%）组装电气产品22.24045一般印刷2526.750棉纺织作业26.77085毛精纺作业26.77580尼龙织造26.75060人造丝织造26.75065胶片贮藏21.123.94065啤酒酿造(瓶装啤酒)457275以上火柴干燥21.123.940洗涤物品干燥79.481.22540表3适宜作业的温度和温度2006.3第52页二、光环境二、光环境1、照度标准照度标准照度标准是照明设计和管理的重要依据。我国的照度标准是采用间接法制定的，即从保证一定的视觉功能来选择最低照度值，同时进行大量的调查、实测，并且考虑了我国当前的电力生产和消费水平。而直接法则主要是根据劳动生产率及单位产品

34、成本来选择照度标准。表524是利用自然光时的照度标准，表525是利用人工采光时的照度标准，表526列出了我国工厂的照度标准。2006.3第53页视觉视觉工作工作分级分级视觉工作特征视觉工作特征室内天然室内天然光照度光照度（lx）采光系数采光系数标准值标准值100工作精确度工作精确度识别物件细节尺寸识别物件细节尺寸d（mm）特别精细工作特别精细工作很精细工作很精细工作精细工作精细工作一般工作一般工作粗糙仓库工作粗糙仓库工作d0.150.15d0.30.3d1.01.0d5.05.0d250150100502553210.5表表524天然采光标准值天然采光标准值2006.3第54页识别对象的最小识

35、别对象的最小尺寸或工作特征尺寸或工作特征d（mm）视觉工作分类视觉工作分类识别对象识别对象与背景的与背景的亮度对比亮度对比最低照度（最低照度（lx）等等级级混合混合照明照明单独使用，单独使用，一般照明一般照明d0.15甲甲乙乙大大小小150010000.15d0.3甲甲乙乙大大小小7505002001500.3d0.6甲甲乙乙大大小小5003001501000.6d1.10甲甲乙乙大大小小300200100751d2150502520一般观察一般观察生产过程生产过程10大件存储大件存储5有自行发光材料有自行发光材料的车间的车间30表表5-25生产车间工作面上的照度标准值（人工照明）生产车间工作

36、面上的照度标准值（人工照明）2006.3第55页作业作业种类种类作作业业举举例例综综合合照照明明只用只用一般一般照照明明局部照明局部照明一般一般照明照明超精超精密密超超精精密密机机械械操操作作、超超精精密密检检查查、半导体微型件装配、精密雕刻半导体微型件装配、精密雕刻5000100010050精精密密精精密密机机械械操操作作、金金属属检检验验、排排字字、电电视视机机等等小小型型产产品品装装配配、暗色布检查、裁缝暗色布检查、裁缝1003008040汽汽车车装装配配修修理理、暗暗色色物物纺纺织织、精密油漆作业精密油漆作业200100普普通通机机械械加加工工、铸铸工工造造型型、明明色色布布检查、裁缝

37、、控制盘检查、裁缝、控制盘3001006030金金属属热热处处理理、造造纸纸、化化工工、喷喷漆、明色物纺织漆、明色物纺织10050粗粗粗木工、钣金、印刷粗木工、钣金、印刷100504020金属冶炼、铸造、化工炉金属冶炼、铸造、化工炉5020表表526工厂的照度标准（工厂的照度标准（lx）2006.3第56页2、照明设计照明设计 照明方式照明方式 一般照明一般照明 局部照明局部照明 综合照明综合照明 特殊照明特殊照明 光源选择光源选择室内采用自然光照明是最理想的室内采用自然光照明是最理想的选择人工光源时，应注意其光谱成分，使其尽可能选择人工光源时，应注意其光谱成分，使其尽可能接近自然光接近自然光

38、 2006.3第57页避免眩光限制光源亮度合理分布光源改变光源或工作面的位置合理的照度照度均匀度亮度分布 照明的稳定性2006.3第58页三、色彩环境三、色彩环境1 1、色彩调节、色彩调节选择适当的色彩，利用色彩的效果，构成良选择适当的色彩，利用色彩的效果，构成良好的色彩环境，称为色彩调节。工作场所好的色彩环境，称为色彩调节。工作场所具有良好的色彩环境可以得到以下效果：具有良好的色彩环境可以得到以下效果：增加明亮程度，提高照明效果；增加明亮程度，提高照明效果；标志明确，识别迅速，便于管理；标志明确，识别迅速，便于管理；注意力集中，减少差错和事故，提高工作注意力集中，减少差错和事故，提高工作质量

39、；质量；舒适愉快，减少疲劳；舒适愉快，减少疲劳；环境整洁，层次分明，明朗美观。环境整洁，层次分明，明朗美观。2006.3第59页（1）工作房间的色彩调节工作房间的色彩调节工作房间配色尽可能不要色调单一，否则会加速视觉疲劳或引起单调感。工作房间配色的明度不应太高和相差悬殊，否则也会因为视觉适应性而促使视觉疲劳。工作房间配色的饱和度也不应太高，不然较强的刺激不仅会分散注意力，而且也容易加速视觉疲劳。进行色彩调节要根据工作房间的性质和用途选择色彩。当工作间温度比较高及工作间比较狭小时，应选配冷色调；若工作房间的温度比较低且工作间比较大时应选配暖色调等。2006.3第60页机器设备和工作面的色彩调节机

40、器设备主要包括主机、辅机和动力设备，以及控制、显示和操纵装置，其配色应主要考虑：色彩与设备的功能相适应；设备配色与环境色彩相协调；危险与示警部位的配色要醒目；操纵装置的配色要重点突出，避免误操作；显示装置要与背景有一定对比，以引人注意，同时也有利于视觉认读。2006.3第61页2、安全标志和技术标志的色彩应用1）安全色与安全标志用色彩传递安全和技术信息，早已为世界各国所采用。国家标准（GB289382）安全色规定了传递安全信息的颜色（不包括灯光、荧光颜色和航海、内河航运所用颜色），目的是使人们能够迅速发现或分辨安全标志和提醒人们注意，以防事故发生。安全色是指表达安全信息含义的颜色。该标准中规定

41、红、蓝、黄、绿4种颜色为安全色，其含义和用途见表530。2006.3第62页颜色颜色含含义义用用途途举举例例红色红色禁止、停止禁止、停止禁止标志禁止标志停停止止信信号号：机机器器、车车辆辆的的紧紧急急停停止止手手柄柄或或按按钮钮以以及及禁禁止人们触动的部位止人们触动的部位红色也表示防火红色也表示防火蓝色蓝色指令必须遵守的规定指令必须遵守的规定指指令令标标志志：如如必必须须配配戴戴个个人人防防护护用用具具，道道路路上上指指引引车车辆和行人行驶方向的指令辆和行人行驶方向的指令黄色黄色警告警告注意注意警告标志警告标志警戒标志：如厂内危险机器和坑池边周围警戒线警戒标志：如厂内危险机器和坑池边周围警戒线

42、行车道中线行车道中线机械上齿轮箱机械上齿轮箱安全帽安全帽绿色绿色提示提示安全状态安全状态通行通行提示标志提示标志车间内的安全通道车间内的安全通道行人和车辆通行标志行人和车辆通行标志消防设备和其它安全防护设备的位置消防设备和其它安全防护设备的位置表表530安全色的含义及用途（安全色的含义及用途（GB2893-1982）2006.3第63页2006.3第64页2006.3第65页2）色彩在技术标志中的应用色彩还常用作运行技术信息的载体，如红色表示紧急、禁止、停止、事故或操作错误等；黄色用作示警信号；绿色表示工作正常、允许进行等；蓝色表示整机工作正常；白色表示电源接通、预热或准备运行等。色彩也应用于

43、技术标志中，表示材料、设备设施或包装物等。表532是某些管道的色彩标志。2006.3第66页 种类种类色彩色彩标准色标准色水水气气空气空气氧氧煤气煤气酸或碱酸或碱油油电气电气真空真空青青深红深红白白蓝蓝黄黄灰紫灰紫深橙深橙浅橙浅橙灰灰2.52.5PB5/6PB5/62.5R3/62.5R3/6N 9.5N 9.52.5Y8/122.5Y8/122.5P5/52.5P5/57.5YR5/67.5YR5/62.5YR9/62.5YR9/6表表5-32一些管道色彩标志一些管道色彩标志2006.3第67页四、有害环境四、有害环境1 1、有害环境的卫生标准、有害环境的卫生标准我国于1979年颁布了工业企

44、业设计卫生标准（TJ36-1979），该标准规定车间空气中有毒气体、蒸气及粉尘等共120种有毒物质的最高允许浓度。其中一般作业环境可能接触的部分有毒物体的最高允许浓度见表5-33、表5-34。2006.3第68页2、有害环境的防治途径、有害环境的防治途径对空气污染的防治选择无硫或低硫燃料，或采取预处理法去硫。排烟净化。从排烟中除去i2和X。控制交通废气。减少毒源。降低作业场所毒物浓度，如加强通风，实行湿式凿岩等。实现设备、管道或加工环节的密闭化，防止跑、冒、滴、漏，使毒源与操作者隔开。2006.3第69页改革工艺，使生产过程机械化，自动化。对于废气、废水、废渣在排放要先行处理或回收，最好能综合

45、利用，变废为宝。加强个体防护。包装及容器要有一定强度，经得起运输过程中正常的冲撞、振动、挤压和摩擦，以防毒物外泄，封口要严，且不易松脱。厂房要合理布局，加强绿化。防尘途径上面介绍的改进工艺、加强通风、密封操作，水式作业等都是防尘的有效方法，不另赘述。此外，还可设置高效除尘、除毒装置以及实行遥控操作。2006.3第70页五、振动与噪声环境五、振动与噪声环境、振动的评价及控制振动的评价及控制(1)振动的评价标准化2006.3第71页图图541全身振动容许界限和振动方向全身振动容许界限和振动方向（a）全身振动方向（全身振动方向（b）允许界限曲线允许界限曲线2006.3第72页(2)振动的控制在很多情

46、况下，振动是不能全部消除或避免的，对振动的防护主要是如何减少和避免振动对作业者的损害。采取的主要措施有：改进作业工具，对工具的重量、振动频率、振动幅度进行改进和限制；人员轮流作业；采用合理的防护用品，采用防振垫等，减少对作业者的损害；定期体检，做好振动病的早期防治工作。2006.3第73页2、噪声的控制、噪声的控制（1 1）控制声源控制声源 降低机械噪声降低机械噪声 降低空气动力性噪声降低空气动力性噪声 （2 2）控制噪声的传播）控制噪声的传播 全面考虑工厂的总体布局全面考虑工厂的总体布局 调整声源指向调整声源指向 利用天然地形利用天然地形 采用吸声材料和吸声结构采用吸声材料和吸声结构 采用隔

47、声和声屏装置采用隔声和声屏装置2006.3第74页（3）加强个体防护（4）通过调整班次，增加休息次数，轮换作业等也是很好的防护方法。（5）广泛进行安全教育，使职工了解噪声的危害和防治的意义，并了解和掌握如何防止噪声的方法。（6）音乐调节2006.3第75页六、其它环境六、其它环境1、电离辐射作业环境电离辐射作业环境2、非电离辐射作业环境、非电离辐射作业环境2006.3第76页第六节安全防护装置设计第六节安全防护装置设计一、安全防护装置的作用与分类一、安全防护装置的作用与分类1 1、安全防护装置的作用、安全防护装置的作用防止机械设备因超限运行而发生事故 通过自动监测与诊断系统排除故障或 中断危险

48、 防止因人为的误操作而引发的事故 防止操作者误入危险区而发生的事故2006.3第77页2 2、安全防护装置的分类安全防护装置的分类 当操作者当操作者处处于危于危险险区或区或设备处设备处于不安于不安全状全状态时态时，安全防，安全防护护装置装置能直接起安全保能直接起安全保护护作用作用，此，此时时可分可分为为以下几以下几类类：隔离防隔离防护护装置装置 联锁联锁控制防控制防护护装置装置 超限保超限保险险装置装置 紧紧急制急制动动装置装置 报报警装置警装置 当操作者一旦当操作者一旦进进入危入危险险区，区，则则安全防安全防护护装置可以控制机械不能启装置可以控制机械不能启动动或自或自动动停止停止过过程，或将

49、人从危程，或将人从危险险区排出，或控制人体不区排出，或控制人体不能能进进入危入危险险区，此区，此类类安全防安全防护护装置称装置称为为安安全防全防护护控制装置，它控制装置，它对对人身安全起人身安全起间间接防接防护护作用作用。这这种装置有：双手按种装置有：双手按钮钮式开关、式开关、光光电电式安全防式安全防护护装置等。装置等。2006.3第78页二、安全防护装置的设计原则二、安全防护装置的设计原则1 1、以保护人身安全为出发点进行设计的原则。、以保护人身安全为出发点进行设计的原则。2 2、安全防护装置必须安全可靠的原则。、安全防护装置必须安全可靠的原则。3 3、安全防护装置与机械装备配套设计的原则。

50、、安全防护装置与机械装备配套设计的原则。4 4、简单、经济、方便的原则、简单、经济、方便的原则。2006.3第79页三、典型安全防护装置的设计三、典型安全防护装置的设计1 1、隔离防护安全装置的设计、隔离防护安全装置的设计要解决人机系要解决人机系统统的安全的安全问题问题，首先考，首先考虑虑的是的是人的安全。隔离防人的安全。隔离防护护安全装置就是安全装置就是专为专为保保护护人身安全而人身安全而设设置的。置的。该该装置有装在机械装置有装在机械设备设备上的防上的防护护罩，罩，还还有置于机械周有置于机械周围围一定一定距离的防距离的防护护屏或防屏或防护栅栏护栅栏，它，它们们都是用来都是用来防止人防止人进