第8章体力工作负荷人因工程教材.ppt

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1、第八章第八章 体力工作负荷体力工作负荷 第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 人体活动的最基本特征有三个：力量、耐力和能量代人体活动的最基本特征有三个：力量、耐力和能量代谢，三者联系密切。谢，三者联系密切。本节将着重介绍人体活动的力量特征和耐力特征。本节将着重介绍人体活动的力量特征和耐力特征。一、人体活动力量一、人体活动力量 人能够发挥出力的大小，决定于人体的姿势、着力部位以及力人能够发挥出力的大小，决定于人体的姿势、着力部位以及力的作用方向。的作用方向。施力部位可把人体力量分为手部力量、脚（含腿）部力量、背施力部位可把人体力量分为手部力量、脚（含腿）部力量、背部力量和颈部力量。

2、部力量和颈部力量。人的操作是由手和脚来完成。因此，手部力量和脚部力量在所人的操作是由手和脚来完成。因此，手部力量和脚部力量在所有各类力量中起着重要的作用。有各类力量中起着重要的作用。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 一、人体活动力量一、人体活动力量 （一）手部力量（一）手部力量 （1）握力：握力的大小在很大程度上反映手的用力能力。握）握力：握力的大小在很大程度上反映手的用力能力。握力大小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异。表力大小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异。表8-1是根据是根据对一组被试的测定所得到的实验结果。从表对一组被试的测定所得到的实验结果。从表8-1可

3、以看出，人体力可以看出，人体力量与人的年龄、性别有关，年龄和性别对力量有很大的影响。量与人的年龄、性别有关，年龄和性别对力量有很大的影响。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 一、人体活动力量一、人体活动力量 （一）手部力量（一）手部力量 （2）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等因素有关。因素有关。1）坐姿手操纵力（图）坐姿手操纵力（图8-1 坐姿工作时不同角度得比例测定）坐姿工作时不同角度得比例测定）2）立姿手操纵力（图）立姿手操纵力（图8-2 立姿操纵时手的拉力和推力）立姿操纵时手的拉力和推力）3）卧姿手操纵力（

4、图）卧姿手操纵力（图8-3 卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定）卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定）4）常见手部操作动作及其力量极限（图）常见手部操作动作及其力量极限（图8-4为常见手部操作动作为常见手部操作动作及其力量极限推荐值）及其力量极限推荐值）第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 一、人体活动力量一、人体活动力量 （二）脚部力量（二）脚部力量 脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关。一般坐脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关。一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达姿时，右脚最大蹬力平均可达2568N,左脚为左脚为2362N；膝部伸展；膝部伸展角度在角度在13001500或或1

5、6001800之间时，脚蹬力最大。之间时，脚蹬力最大。一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力大于女性脚力。脚一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力大于女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超过力控制器的操纵力最大不应超过264N。否则易疲劳。右脚使用力。否则易疲劳。右脚使用力的大小、速度和准确性都优于左脚。的大小、速度和准确性都优于左脚。操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力二、人体活动的耐力二、人体活动的耐力 一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水平的能力称为耐力

6、。力。研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降。研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量出现下降。人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系，如图人体力量与持续时间之间存在一种非线性的反比关系，如图8-5所所示。示。第一节第一节 人体活动力量与耐力人体活动力量与耐力 第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小。工体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工作量的大小。工作量越大，人体承受的体力工作负荷强度越大。人体的工作能力是有作量越大，人体承受的体力工作负荷强度越大。人体的工作能力是有一定限度的。一定限度的。对操

7、作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保证工作量，又能防止操作者在最佳工作负荷水平外超负荷工作，是人机系统设计的一防止操作者在最佳工作负荷水平外超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。项重要任务。一、体力工作负荷的定义一、体力工作负荷的定义 第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 可运用上述生理指标和生化指标的变化测定人体工作负荷水平，可运用上述生理指标和生化指标的变化测定人体工作负荷水平，体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面进行体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面进行测定。测定。二

8、、二、体力工作负荷的测定体力工作负荷的测定 （一）生理变化测定（一）生理变化测定 生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图等生理变量的变化来测定体力工作负荷。生理变化的测定也可以使图等生理变量的变化来测定体力工作负荷。生理变化的测定也可以使用某些派生的吸氧量和心率指标。用某些派生的吸氧量和心率指标。第二节第二节 体力工作负荷及其测定体力工作负荷及其测定 （二）生化变化测定（二）生化变化测定 经常的测定项目：乳酸和糖原的含量。体力负荷对人体尿蛋白含经常的测定项目：乳酸和糖原的含量。体力负荷对人体尿蛋白含量有明显的影响，即所谓的

9、量有明显的影响，即所谓的“运动性尿蛋白运动性尿蛋白”现象。现象。二、二、体力工作负荷的测定体力工作负荷的测定 （三）主观感觉测定（三）主观感觉测定 主观感觉测定是通过如图主观感觉测定是通过如图8-6所示的自认劳累分级量表进行评价所示的自认劳累分级量表进行评价(P147)。经过多次修改，目前普遍使用的是。经过多次修改，目前普遍使用的是15点（点（620点）量表，点）量表，该量表的特征是要求操作者根据工作中的主观体验对承受的负荷程度该量表的特征是要求操作者根据工作中的主观体验对承受的负荷程度进行评判。进行评判。第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗 体内能量的产生、转移和消耗叫做能

10、量代谢。能量代谢按机体所体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。能量代谢按机体所处状态，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量、能量代谢量。处状态，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量、能量代谢量。一、基础代谢量一、基础代谢量 基础代谢量，是人在绝对安静下基础代谢量，是人在绝对安静下(平卧状态平卧状态)维持生命所必须消耗维持生命所必须消耗的能量。的能量。正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常平均值的正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常平均值的15%。我国人体表面积的公式为：我国人体表面积的公式为：体表面积体表面积(m2)=0.0061身高身高(cm)+0.0128体重体重(kg)-0.

11、1529 (8-1)基础代谢量基础代谢量=基础代谢率平均值基础代谢率平均值(B)人体表面积人体表面积(S)持续时间持续时间(t)=BSt (8-2)第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗二、安静代谢量二、安静代谢量 安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某种姿势所消安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某种姿势所消耗的能量。耗的能量。安静代谢量包括基础代谢量和为维持体位平衡及某种姿势所安静代谢量包括基础代谢量和为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量两部分。通常以基础代谢量的增加的代谢量两部分。通常以基础代谢量的20作为维持体位平作为维持体位平衡及某种姿势所增加的代谢量，因此

12、，安静代谢量应为基础代谢衡及某种姿势所增加的代谢量，因此，安静代谢量应为基础代谢量的量的120。安静代谢率记为。安静代谢率记为R，R1.2B。安静代谢量安静代谢量=RSt1.2BSt (8-3)式中，为安静代谢率（式中，为安静代谢率（kJ/(m2h)；为人体表面积（）；为持；为人体表面积（）；为持续时间（续时间（h）。）。第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗三、能量代谢量三、能量代谢量 人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。能量代谢量包括基础代谢量，维持体位增加的代谢量和作业能量代谢量包括基础代谢量，维持体位增加的

13、代谢量和作业时增加的代谢量三部分。也可以表示为安静代谢量与作业时增加时增加的代谢量三部分。也可以表示为安静代谢量与作业时增加的代谢量之和。能量代谢率记为的代谢量之和。能量代谢率记为M。能量代谢量能量代谢量=MSt (8-4)式中，式中，M为量代谢率（为量代谢率（kJ/h m2）；为人体表面积（）；为人体表面积（m2）；为）；为测定时间（测定时间（h）。）。第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗 四、相对代谢率四、相对代谢率RMR 为了消除作业者之间的差异因素，常用相对代谢率这一相对为了消除作业者之间的差异因素，常用相对代谢率这一相对指标衡量劳动强度。相对代谢率记为指标衡量劳动强

14、度。相对代谢率记为RMR。1.21.2MB RMRRB RMRBRMRBR M R能 量 代 谢 量安 静 代 谢 量基 础 代 谢 量MRR M RB能 量 代 谢 率安 静 代 谢 率基 础 代 谢 率1.2RMRRMR能量代谢量基础代谢量+1.2 基础代谢量基础代谢量见例8-1 第三节第三节 体力工作时的能量消耗体力工作时的能量消耗五、相对代谢率资料五、相对代谢率资料 计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢率资料，计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢率资料，专家们已经积累了大量的系统的相对代谢率数据。可以对研究的专家们已经积累了大量的系统的相对代谢率数据。可以对研究的某项具

15、体作业，观察分析作业者的动作、负荷和疲劳等方面的特某项具体作业，观察分析作业者的动作、负荷和疲劳等方面的特征，然后与现有的资料加以对照比较，即可以判断确定该项作业征，然后与现有的资料加以对照比较，即可以判断确定该项作业的的值。有关判定生产作业活动的资料见表值。有关判定生产作业活动的资料见表8-5(P150)。日常作业。日常作业活动的活动的值参考资料见表值参考资料见表8-6(P151)。第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态 能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来。作业时人能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来。作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度越大，需要氧量也越体

16、所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度越大，需要氧量也越多。因此，以体力为主的作业，可以利用人在作业中的耗氧量计算多。因此，以体力为主的作业，可以利用人在作业中的耗氧量计算作业时耗能量。作业时耗能量。一、氧债及其补偿一、氧债及其补偿 氧需：单位时间所需的氧量（氧需能否得到满足主要取决于氧需：单位时间所需的氧量（氧需能否得到满足主要取决于循环系统和呼吸系统的功能）循环系统和呼吸系统的功能）。氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量（成年人的氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量（成年人的氧上限一般不超过氧上限一般不超过3L/min，有锻炼者可达到，有锻炼者可达到4L/min）。第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态一、氧债及其补偿一、氧债及其补偿 氧债：氧需和供氧量之差（如图）。氧债：氧需和供氧量之差（如图）。b)氧需超过氧上限a)氧需小于氧上限 第四节第四节 作业时氧耗动态作业时氧耗动态二、静态作业的氧需二、静态作业的氧需 静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生疲劳。即静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生疲劳。即使劳动强度很大，氧需也达不到氧上限，通常每分钟不超