人類工效學(xué)(講義).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除天馬行空官方博客：/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ群：175569632人類工效學(xué) (講義)廖建橋 編 一九九四年九月目錄第一章 概述.1第二章 人體測量學(xué) .9第三章 人體的肌肉系統(tǒng) .23第四章 人體的神經(jīng)系統(tǒng) .37第五章 人的信息處理系統(tǒng) .47第六章 工作地設(shè)計(jì) . 67第七章 信息顯示 . 77第八章 控制器 . 95第九章 人-計(jì)算機(jī)介面 . 111第十章 重體力勞動(dòng) . 123第十一章 搬運(yùn) . 143第十二章 疲勞 . 151第十三章 腦力負(fù)荷 . 165第十四章 照明 . 181第十五章 噪音 . 197第十六章 微氣候 . 219第十七章 環(huán)境污染與環(huán)境保護(hù) . 235第十八章 安全生產(chǎn) . 251 第一章 概述第一節(jié) 人類工效學(xué)的定義 人類工效學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科, 它作為一門獨(dú)立的學(xué)科已有四十多年了. 人類工效學(xué)這一名稱是根據(jù)英文Ergonomics翻譯過來的, Ergonomics 這個(gè)詞是由兩個(gè)希臘詞根組成的, ergo是出力, 工作的意思, nomics是正?；? 規(guī)律的意思. 因此Erginomics的含義是人的工作規(guī)律問題. 也就是說, 這門學(xué)科是研究人在生產(chǎn)和工作中合理地, 適度地勞動(dòng)的問題. 在我國,這門學(xué)科尚處于初創(chuàng)階段, 所用名稱也不一致. 除用人類工效學(xué)這一名稱外, 也用工效學(xué), 人機(jī)工程等其他名稱. 國際工效學(xué)會(huì)給人類工效學(xué)下的定義為: 研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué), 生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素, 研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用條件下, 在工作中, 家庭中和休假時(shí), 怎樣統(tǒng)一考慮工作效率, 人的健康, 安全和舒適等達(dá)到最優(yōu)化的問題. 我國在中, 對(duì)人類工效學(xué)所下的定義為: 研究人和機(jī)器, 環(huán)境的相互作用及其結(jié)合, 使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理, 心理等特點(diǎn),達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率, 安全, 健康和舒適的目的. 關(guān)于人類工效學(xué)還有許多其他的定義, 我們不在此一一贅述. 從上面的定義我們可以看出, 人類工效學(xué)是研究人, 機(jī)器, 環(huán)境三者之間的關(guān)系, 以便使人工作, 學(xué)習(xí), 生活的更有效, 更安全, 更舒適的一門介于心理學(xué), 生理學(xué), 人體測量學(xué), 工程技術(shù)和管理之間的邊緣學(xué)科.第二節(jié) 人類工效學(xué)的內(nèi)容 由于人類工效學(xué)涉及到人的工作, 學(xué)習(xí)和生活, 因此人類工效學(xué)的內(nèi)容非常多. 概括起來, 主要包括以下幾個(gè)方面: 1 人的能力. 這包括人的基本尺寸, 人的作業(yè)能力, 各種器官功能的限度及影響因素等. 對(duì)人的能力有了了解, 才可能在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中考慮這些因素, 使人所承受的負(fù)荷在可接受的范圍之內(nèi). 例如, 人的短期記憶容量是七個(gè)元素左右, 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中如果某一工作對(duì)人的短期記憶有要求, 就不能超過這一限度, 否則人將會(huì)遺忘過多的信息, 導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生. 再比如人在直立時(shí)向上推舉的平均最大力是人體重的100%, 對(duì)人體無傷害的最大舉力是15%左右. 若某一工作的負(fù)荷超過這一值, 不僅會(huì)影響人的工作效率, 甚至?xí)绊懭说纳硇慕】? 2 人-機(jī)交往. 機(jī)在這里不僅僅代表機(jī)器, 而是代表人所在的物理系統(tǒng), 包括各種機(jī)器, 電子計(jì)算機(jī), 辦公室, 各種自動(dòng)化系統(tǒng)等等. 人類工效學(xué)的座右銘是使機(jī)器適合于人. 在人-機(jī)交往中, 人類工效學(xué)的重點(diǎn)是工作地, 各種顯示器和控制器的設(shè)計(jì). 隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和電子計(jì)算機(jī)的普及, 人-計(jì)算機(jī)交往的研究在人類工效學(xué)中占有越來越重要的地位. 3 環(huán)境對(duì)人的影響.人所在的物理環(huán)境對(duì)人的工作和生活有非常大的影響作用, 因此, 很自然地,環(huán)境對(duì)人的影響是人類工效學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容. 這方面的內(nèi)容包括: 照明對(duì)人的工作效率的影響, 嗓音對(duì)人的危害及其防治辦法, 音樂, 顏色, 空氣污染對(duì)人的影響等等.第三節(jié). 人類工效學(xué)的目的 人類工效學(xué)的目的有三個(gè): 第一, 使人工作得更有效;第二, 使人工作得更安全; 第三, 使人工作得更舒適. 這三個(gè)目的有時(shí)是相一致的. 例如一種新機(jī)器可能比舊機(jī)器的效率更高, 更安全, 更舒適. 但是在許多情況下, 這三個(gè)目標(biāo)是相矛盾的. 一種更安全, 更舒適的操作方法可能比舊方法效率要低些. 某一新機(jī)器可以使人工作的更舒適, 但增加的效率可以不足以補(bǔ)償增加的投資等. 這個(gè)矛盾的解決顯然取決于人與機(jī)器的相對(duì)重要性, 取決于人所處的時(shí)代, 環(huán)境等. 在遠(yuǎn)古時(shí)代, 由于機(jī)器(工具)的稀少, 環(huán)境的惡劣, 人的生命的艱難, 人不得不無條件地使自己適應(yīng)機(jī)器(工具)和環(huán)境. 人們改進(jìn)工具的主要目的是為了更高的效率, 以抵御環(huán)境和敵人生存下去. 使用工具時(shí)的安全和舒適是不在人們的考慮之中的, 人們決不會(huì)為了舒適而放棄某一種更先進(jìn)的工具. 我們可以設(shè)想在理想的未來社會(huì), 機(jī)器和環(huán)境將絕對(duì)地服從于人. 人的安全與舒適將是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的位置, 人可隨心所欲地改變他所處的物理系統(tǒng)和環(huán)境以滿足他的需要. 效率將是一個(gè)次要問題. 我們既不是生活在遠(yuǎn)古時(shí)代, 也不是生活在理想社會(huì)之中. 因此有時(shí)人不得不適應(yīng)于機(jī)器與環(huán)境, 有時(shí)我們可以改造機(jī)器和環(huán)境使之更好地服務(wù)于人. 這使得人類工效學(xué)者的工作充滿著矛盾和挑戰(zhàn). 西方社會(huì)比我們發(fā)達(dá), 生活水平比我們高, 因此在那里工效學(xué)更強(qiáng)調(diào)人的重要性, 教科書中的宗旨為: 使機(jī)器適合于人 (Fitting the task to the man).我國當(dāng)前生活水平還比較低, 生產(chǎn)力也比較落后, 在很多地方是人適應(yīng)于機(jī)器. 但是隨著人們生活水平的提高, 人的價(jià)值將越來越高, 人類工效學(xué)作為一門學(xué)科也將越來越受到重視, 人類工效學(xué)對(duì)人的工作和生活將發(fā)揮越來越大的影響.第四節(jié). 人類工效學(xué)的發(fā)展歷史 自從人類誕生以來, 就存在著人機(jī)關(guān)系問題. 隨著人類的進(jìn)步, 人在不斷地改造環(huán)境, 改造工具, 以便 使自己在工作時(shí)能夠更安全, 健康, 舒適, 使工作效率更高達(dá)到優(yōu)化. 但這些改進(jìn)分布在人類漫長的進(jìn)步過程中, 都比較零散, 具體, 還不足以使人類工效學(xué)成為一門科學(xué). 人類工效學(xué)逐步成為一門科學(xué)還是近一百年的事, 其發(fā)展可以歸納為三個(gè)階段:一. 啟蒙階段 雖然在1884年德國學(xué)者莫索(A. Mosso)就在人進(jìn)行勞動(dòng)時(shí), 將人體通以微電流, 通過電流的變化測量人體的疲勞程度, 但我們認(rèn)為, 人類工效學(xué)作為一門科學(xué)形成于本世紀(jì)初, 主要應(yīng)歸功于泰勒和吉爾布雷思. 1898年美國人泰勒(F. W. Taylor)從提高工作效率的角度出發(fā), 對(duì)裝卸工使用的鐵鍬進(jìn)行了研究. 他發(fā)現(xiàn)每次鏟運(yùn)的重量在10公斤左右時(shí), 勞動(dòng)效率最高.因此他設(shè)計(jì)了許多大小不同的鐵鍬, 以適應(yīng)裝卸不同的物料. 在此以后, 他還進(jìn)行過搬運(yùn)生鐵的研究, 通過制定每次的搬運(yùn)量, 搬運(yùn)速度, 休息時(shí)間, 使作業(yè)者充分發(fā)揮勞動(dòng)潛力, 從而提高工作效率. 1911年美國人吉爾布雷思(Frank.Gilbrith)對(duì)建筑工人砌磚進(jìn)行了研究, 通過去掉砌磚動(dòng)作中的無效動(dòng)作和輔助裝置, 使砌磚工人每小時(shí)的砌磚數(shù)由過去的每小時(shí)170塊提高到350塊, 大大提高了砌磚工人的工作效率. 在泰勒和吉爾布雷思工作的基礎(chǔ)上, 形成了時(shí)間和動(dòng)作研究這樣一門學(xué)科. 雖然時(shí)間和動(dòng)作研究本身并不是人類工效學(xué), 但其思想與人類工效學(xué)已非常接近.二. 正式形成時(shí)期 第二次世界大戰(zhàn)期間, 一些國家, 特別是英國和美國, 大力發(fā)展各種新式武器裝備. 由于片面地注重了工程技術(shù)方面的研究, 忽視了對(duì)使用者操作能力的研究和訓(xùn)練, 因此遇到了許多問題. 以飛機(jī)為例, 由于座艙及儀表的顯示位置設(shè)計(jì)不當(dāng),經(jīng)常造成駕駛員讀儀表或操作錯(cuò)誤, 進(jìn)而發(fā)生事故. 另外許多操作在戰(zhàn)斗時(shí)不靈活, 使飛機(jī)命中率降低等. 經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)這些事故的原因可歸結(jié)為: (1) 顯示器, 控制器的設(shè)計(jì)沒有充分考慮人的生理特性, 心理特性, 致使儀器的設(shè)計(jì)和配置不當(dāng),不能適應(yīng)人的要求; (2) 操作人員缺乏訓(xùn)練, 不能適應(yīng)復(fù)雜機(jī)器系統(tǒng)的操作要求.這些原因引起了決策者和工程師們的高度重視.工程師們開始感到人的因素在設(shè)計(jì)中是一個(gè)不可忽視的重要條件. 要設(shè)計(jì)一個(gè)好的現(xiàn)代化設(shè)備, 只具備工程技術(shù)知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的, 還必須了解設(shè)備的使用者的生理的和心理等方面的知識(shí). 于是在第二次世界大戰(zhàn)后不久, 人類工效學(xué)作為一門新興的邊緣學(xué)科正式形成了. 各種人類工效學(xué)會(huì), 如國際人類工效學(xué)會(huì)和美國人類工效學(xué)會(huì)相繼成立.三. 飛速發(fā)展時(shí)期 進(jìn)入七十年代以后, 隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用, 操作系統(tǒng)對(duì)人的要求越來越高, 系統(tǒng)中考慮人的因素也顯得越來越重要. 特別是美國三里島核電站事件的發(fā)生, 對(duì)人類工效學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用. 1979年3月28日凌晨4點(diǎn), 在美國賓夕法尼亞洲哈里斯柏格附近的三里島核電站, 一個(gè)臨時(shí)的障礙引起該核電站一號(hào)機(jī)組供水系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉. 在零點(diǎn)幾秒之后, 系統(tǒng)中建立的予備保險(xiǎn)系統(tǒng)開始正常工作, 提供新的供水系統(tǒng). 緊接著四個(gè)關(guān)鍵性的錯(cuò)誤一起發(fā)生了, 以從末有過的事實(shí)證明人在復(fù)雜系統(tǒng)中的表現(xiàn)是多么重要. 第一個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生在故障發(fā)生之前. 予備供水系統(tǒng)的管道被維修工人關(guān)閉了. 而這個(gè)維修工人從此就沒有上班. 結(jié)果是核反應(yīng)中心由于得不到循環(huán)冷水的供應(yīng)以排除它的熱量. 溫度開始升高, 并把周圍的冷水變成蒸汽. 壓力迅速升高. 但是預(yù)備保險(xiǎn)系統(tǒng)繼續(xù)正常工作. 圓形棒下降到反應(yīng)堆使核反應(yīng)程序放慢. 壓力釋放閘打開了以釋放在主冷卻系統(tǒng)中產(chǎn)生的蒸汽. 當(dāng)壓力下降到低于警戒水平后, 自動(dòng)釋放閘收到了關(guān)閉的信號(hào). 正象在一個(gè)熱循環(huán)系統(tǒng)中當(dāng)屋內(nèi)溫度達(dá)到了一定的溫度時(shí), 熱循環(huán)系統(tǒng)就自行關(guān)閉一樣. 在這時(shí), 第二個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生了. 由于閘門失靈, 這個(gè)閘門并沒有關(guān)閉. 在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的一分鐘之內(nèi), 三里島核電站的操作人員正在試圖從無數(shù)的紅燈, 警報(bào)中猜測到底發(fā)生了什么事. 雖然根據(jù)他們過去受訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)他們對(duì)事故有一個(gè)大概的了解, 但有一個(gè)信號(hào)使他們誤入歧途. 壓力釋放顯示器顯示的是命令狀態(tài), 而不是實(shí)際狀態(tài). 操作人員以為壓力釋放閘是關(guān)閉的.這是第三個(gè)關(guān)鍵性的錯(cuò)誤. 同時(shí), 予備的自動(dòng)保險(xiǎn)系統(tǒng)繼續(xù)工作. 一個(gè)緊急水泵自動(dòng)打開, 開始向系統(tǒng)提供系統(tǒng)急需的冷卻劑. 在這里, 操作人員做出了一個(gè)決定使也許是一個(gè)小事故變成了大災(zāi)難. 由于屏幕顯示壓力已經(jīng)很高, 釋放閘已經(jīng)關(guān)閉, 操作人員決定自已而不是用機(jī)器來控制系統(tǒng). 他們把緊急水泵關(guān)閉了. 這個(gè)決定是基于操作人員的推測系統(tǒng)中的冷卻劑太多了而不是太少了. 反應(yīng)堆得不到急需的冷卻劑, 事故很快就到了不可收拾的地步. 事故的調(diào)查表明:第一, 不是某一個(gè)失誤, 錯(cuò)誤, 事件或機(jī)器失靈導(dǎo)致這場事故. 這場事故是由許多因素共同引起的. 第二, 人的錯(cuò)誤是在許多不同的方面的,從操作人員錯(cuò)誤地把緊急冷卻劑關(guān)閉到設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)閘門的顯示器時(shí)告訴人們應(yīng)當(dāng)做什么, 而不是閘門當(dāng)時(shí)的狀態(tài). 第三, 也許是最重要的, 大量的信息和復(fù)雜的顯示形式超過了操作人員內(nèi)在的, 有限的能力, 如注意力, 記憶力, 決策能力等. 因此在三里島事件中與在其他事件中一樣, 雖然人的錯(cuò)誤是事故的直接原因, 操作人員本身并沒有什么過錯(cuò), 而是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)受到責(zé)備, 因?yàn)樗麄兘o了操作人員無法勝任的工作. 這就象在體力勞動(dòng)中, 某一工作要求某人在某一關(guān)鍵時(shí)刻扛起300公斤的重物. 當(dāng)這個(gè)人扛不起這個(gè)重量時(shí), 我們能夠埋怨這個(gè)人沒有使出全身的力氣嗎?第五節(jié). 國外人類工效學(xué)的動(dòng)向 當(dāng)前人類工效學(xué)在國外的研究和應(yīng)用領(lǐng)域可以概略地分為三大類:一. 尖端技術(shù)領(lǐng)域中的工效學(xué) 隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展, 人機(jī)系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜, 一些復(fù)雜系統(tǒng)的控制, 如飛機(jī)的駕駛, 甚至于超過了人的正常工作能力, 人成為系統(tǒng)中的主要制約因素. 如何降低系統(tǒng)對(duì)人的要求, 或如何提高人的能力以適應(yīng)系統(tǒng)的要求, 是人類工效學(xué)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn). 這方面的主要內(nèi)容有: 飛機(jī)駕駛艙的設(shè)計(jì), 腦力負(fù)荷的測量, 系統(tǒng)評(píng)價(jià), 核電站控制室的設(shè)計(jì), 人在太空中的工作, 生活等問題.二. 人類工效學(xué)與電子計(jì)算機(jī) 隨著電子計(jì)算機(jī)的推廣和普及, 在工業(yè)化國家, 使用計(jì)算機(jī)的工作人員已超過其他任何一種機(jī)器操作人員的總和. 如何提高人-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率已成為工效中的一個(gè)最集中, 最流行的內(nèi)容. 在美國的人類工效學(xué)年會(huì)上, 往往有三分之一以上的論文涉及到這一主題. 這方面的主要內(nèi)容包括: 屏幕顯示的設(shè)計(jì), 鍵盤的設(shè)計(jì), 操作系統(tǒng)的評(píng)論, 計(jì)算機(jī)工作地的布置, 說話式輸入輸出的效果等. 三. 生產(chǎn)制造和其他領(lǐng)域的人類工效學(xué) 生產(chǎn)領(lǐng)域是人類工效學(xué)的一個(gè)傳統(tǒng)內(nèi)容, 這方面的主要內(nèi)容包括: 人體的測量, 工作環(huán)境, 勞動(dòng)保護(hù)與安全, 產(chǎn)品檢驗(yàn), 事故的調(diào)查等. 傳統(tǒng)的工效學(xué)主要研究生產(chǎn)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì), 現(xiàn)在也開始研究消費(fèi)品的設(shè)計(jì), 如如何設(shè)計(jì)產(chǎn)品的說明書,使消費(fèi)者能夠安全, 容易地使用消費(fèi)品. 另外, 人類工效學(xué)還涉及到體育, 法律, 警察, 駕駛, 消防等行業(yè).第六節(jié). 我國開展人類工效學(xué)的情況 我國工效學(xué)起步較晚, 我國的人類工效學(xué)會(huì)成立于1989年, 當(dāng)前有四百余名會(huì)員. 雖然起步較晚, 但人類工效學(xué)在我國的發(fā)展非常迅速.1991年雜志發(fā)表了中國人類工效學(xué)專輯. 1992年在我國召開了第二屆泛太平洋工效學(xué)及職業(yè)安全國際學(xué)術(shù)會(huì)議. 但總的來說, 人類工效學(xué)在我國開展的還很不普及, 雖然有興趣的人不少, 但比較零散, 研究項(xiàng)目有限, 在社會(huì)上影響不大. 正如我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)指出過的, 人類工效學(xué)的重要性與人的重要性是密切相關(guān)的. 當(dāng)前由于我們?nèi)丝谶^多, 就業(yè)壓力很大, 人們非常不注意勞動(dòng)效率, 也就不重視人類工效學(xué)了. 這對(duì)人類工效學(xué)在我國的發(fā)展是不利的. 但我國人民的生活水平正在迅速提高, 人們將越來越重視自己的工作和生活的質(zhì)量, 這意味著人們將會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到人類工效學(xué)的必要性. 另外, 我國正在逐步進(jìn)入國際市場. 為了提高我國產(chǎn)品的競爭力, 我們也需要提高勞動(dòng)效率和降低勞動(dòng)成本. 這些又是在我國發(fā)展人類工效學(xué)的有利條件. 因此我們認(rèn)為, 人類工效學(xué)在我國是有著廣闊的前景的. 第二章 人體測量學(xué) 在日常工作和生活中, 我們天天用到許多東西, 如椅子, 桌子, 各種機(jī)器, 儀器, 工具, 電子計(jì)算機(jī)等. 在使用這些東西的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn), 這些東西的物理尺寸, 如大小, 形狀等, 對(duì)這些東西的適用性有非常大的影響. 它們不僅影響人們工作時(shí)的舒適性, 也常常影響到人的工作效率, 工作態(tài)度, 甚至危害人的安全和健康. 例如, 某手表廠有一臺(tái)沖壓機(jī)床 (沖壓中夾板), 坐著操作太高了, 站著操作太低了, 而且左右開弓, 象跳午一樣. 試設(shè)想一下每天以不自然的姿式工作八小時(shí), 進(jìn)行3000次同一操作. 圖一是一個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)沒有考慮人的尺寸的一個(gè)典型例子. 英國學(xué)者格爾福德(Guildford)經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)開這個(gè)車床的工人的理想身高應(yīng)為137厘米, 肩寬應(yīng)為64厘米, 手長應(yīng)為235厘米. 顯然在現(xiàn)實(shí)生活中, 這樣尺寸的人是不存在的. 當(dāng)正常尺寸的人操作這臺(tái)車床時(shí), 就不得不委屈自己了. 在日常工作和生活中, 我們可以看到大量這樣的例子. 設(shè)計(jì)機(jī)器, 工具, 工作環(huán)境使之符合人的尺寸是人類工效學(xué)的一個(gè)基本的內(nèi)容. 因此我們應(yīng)當(dāng)首先了解人的基本尺寸. 測量人體尺寸的一門學(xué)科叫人體測量學(xué).第一節(jié). 我國成年人的基本尺寸 一九八八年, 我國國家技術(shù)監(jiān)督局在有關(guān)單位的協(xié)助下, 在全國范圍內(nèi)對(duì)我國成年人人體尺寸進(jìn)行了大量的測量, 根據(jù)這次測量的結(jié)果制定了關(guān)于中國成年人人體尺寸的國家標(biāo)準(zhǔn). 這些標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)產(chǎn)品, 建筑設(shè)計(jì), 軍事工業(yè)以及工業(yè)的技術(shù)改造設(shè)備更新及勞動(dòng)保護(hù). 表2-1和表2-2給出了這些標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容. 從表中可以看出我國成年男子的中位數(shù)高(近似于平均身高)身高是1.678M, 我國女子的中位數(shù)身高是1.570M. 上圖: 正常人的尺寸 下圖: 適合這臺(tái)機(jī)床的人 圖一 車床操作與人的尺寸. 表2-1 中國成年男子(18-60歲)人體主要尺寸: 單位: mm百分位數(shù) 1 5 10 50 90 95 99身高 1543 1583 1604 1678 1754 1775 1814體重 kg 44 48 50 59 71 75 83眼高 1436 1474 1495 1568 1643 1664 1705肘高 925 954 968 1024 1079 1096 1128坐高 836 856 870 908 947 958 979坐姿眼高 729 749 761 798 836 847 868坐姿肘高 214 228 235 263 291 298 312坐姿大腿厚 103 112 116 130 146 151 160坐姿膝高 441 456 464 493 523 532 549坐深 407 421 429 457 486 494 510臀膝距 499 515 524 554 585 595 613胸寬 242 253 259 280 307 315 331最大肩寬 383 398 405 431 460 469 486坐姿臀寬 284 295 300 321 347 355 369坐姿兩肘間寬 353 371 381 422 473 489 518 表2-2 中國成年女子(18-55歲)人體主要尺寸 單位: mm百分位數(shù) 1 5 10 50 90 95 99身高 1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697體重 kg 39 42 44 52 63 66 74眼高 1337 1371 1388 1454 1522 1541 1579肘高 873 899 913 960 1009 1023 1050坐高 789 809 819 855 891 901 920坐姿眼高 678 695 704 739 773 783 803坐姿肘高 201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚 107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高 410 424 431 458 485 493 507坐深 388 401 408 433 461 469 495臀膝距 481 495 502 529 561 570 587胸寬 219 233 239 260 289 299 319最大肩寬 347 363 371 397 428 438 458坐姿臀寬 295 310 318 344 374 382 400坐姿兩肘間寬 326 348 360 404 460 478 509 表中除了身高之外, 還給出了其他14個(gè)指標(biāo). 不同的指標(biāo)有不同的用途. 例如, 設(shè)計(jì)站立工作時(shí)的高度, 就要參考人體肘高尺寸, 設(shè)計(jì)坐椅時(shí)要考慮人的坐深, 臀寬, 坐姿膝高等. 在這些指標(biāo)中, 最重要的指標(biāo)是身高. 這是因?yàn)? 第一身高這一指標(biāo)本身經(jīng)常被直接用到, 如汽車車廂高和門高的設(shè)計(jì). 第二, 其他許多指標(biāo)與身高是相關(guān)的, 例如坐高大約是身高的0.523倍, 膝高大約是身高的0.311倍, 另外也可以粗略地根據(jù)與身高的比例來確定設(shè)備的高度, 如表2-3所示. 表2-3 設(shè)備高度與人體高度之比編號(hào) 定義 設(shè)備與身高之比1 與人同高的設(shè)備 1/12 設(shè)備與眼睛同高 11/123 設(shè)備與人體竿重心同高 5/94 設(shè)備與坐高相同 6/115 眼睛能夠望進(jìn)設(shè)備的高度 10/116 能擋住視線的設(shè)備高度 33/347 站著用手能放進(jìn)和取出物體的高度 7/68 站著手向上伸所能達(dá)到的高度 4/39 站姿使用方便的臺(tái)面高度(上限) 6/710 站姿使用方便的臺(tái)面高度(下限) 3/811 站姿最適宜的工作點(diǎn)高度 6/1112 站姿用工作臺(tái)高度 10/1913 便于用最大力牽拉的高度 3/514 坐姿控制臺(tái)高度 7/1715 臺(tái)面下的空間高度(下限) 1/316 操縱用座椅的高度 3/1317 休息用座椅的高度 1/618 座椅到操縱臺(tái)面的高度 3/17 了解人的基本尺寸是十分重要的. 不僅任何機(jī)器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮人的尺寸, 許多消費(fèi)品的設(shè)計(jì)也應(yīng)該考慮人的尺寸. 設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品時(shí)應(yīng)考慮人的不同部位的尺寸. 例如各種工具的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮人手的尺寸, 頭盔的設(shè)計(jì)要考慮人頭部的尺寸, 自行車的設(shè)計(jì)要考慮人的身長, 手長, 腳長等.第二節(jié). 人體尺寸的影響因素 人體尺寸是受到諸多因素的影響的. 這些因素可分為兩類, 一類是影響個(gè)體尺寸的因素, 這里遺傳是一個(gè)最重要的因素. 除非產(chǎn)品是為某一個(gè)人生產(chǎn)的, 在這種情況下, 我們應(yīng)考慮這一個(gè)人的尺寸, 如訂做衣服. 在絕大多數(shù)情況下, 產(chǎn)品是面向群體的. 在這時(shí)候我們應(yīng)該考慮影響群體身體尺寸的因素. 影響群體身體尺寸的因素主要有下列幾種: 一. 性別 性別對(duì)群體人尺寸差別的影響也許是最大的. 對(duì)比表2-1和2-2我們可以看出, 男女之間的平均身高相差為10厘米以上. 如果我們按男性95%設(shè)計(jì)的達(dá)到高度將有50%以上的女性達(dá)不到. 有趣的是在消費(fèi)品的設(shè)計(jì)中我們常常能夠考慮女性的要求, 如女式服裝, 女式自行車, 而在機(jī)器的設(shè)計(jì)中往往忽略了這個(gè)因素, 如我們很少聽到有女式車床, 女式辦公桌等. 這大概是女性在消費(fèi)品的購買中有發(fā)言權(quán), 而在生產(chǎn)性的產(chǎn)品中沒有什么發(fā)言權(quán)的緣故. 這個(gè)問題應(yīng)當(dāng)引起重視. 不難想象, 女工在為男工設(shè)計(jì)的機(jī)床上工作時(shí)要費(fèi)力得多. 甚至可以說女同志坐一天辦公室也會(huì)比男同志累, 因?yàn)楝F(xiàn)在使用的桌子和椅子的高度更適合男同志的尺寸些.二. 年齡 人在未成年之前, 身體逐漸增高. 成年后變得基本穩(wěn)定. 進(jìn)入中老年后開始委縮. 表2-4給出了人的身高隨年齡變化的情況. 從表中我們可以看出, 對(duì)于未成年的人來說, 年齡對(duì)人的尺寸有很大的影響. 對(duì)成年人來講, 這個(gè)影響就很. 一般來說, 年齡對(duì)人的力量的影響比對(duì)身體尺寸的影響要大得多. 表2-4 身高隨年齡的變化 (cm)年齡(歲) 女性 男性1-5 +36 +365-10 +28 +2710-15 +22 +3015-20 +1 +620-35 0 035-40 -1 040-50 -1 -150-60 -1 -160-70 -1 -170-80 -1 -180-90 -1 -1三. 國家 各國之間人的尺寸之間的差別也是很大的. 表2-5給出了幾個(gè)有代表性國家人的平均高度. 表中美國人平均身高最高 (1.77), 其次為原蘇聯(lián). 日本人最低 (1.67M), 其次為中國. 日本人與美國人之間相差達(dá)10厘米. 日本人最初出口到美國去的車子是按日本人的尺寸設(shè)計(jì)的, 結(jié)果帶來許多問題, 如離合器踏板與剎車踏板之間的距離對(duì)大多數(shù)日本人來說是合適的, 但對(duì)許多美國人來說這個(gè)距離就太近了, 因?yàn)槊绹说哪_要大些. 許多美國人在踩離合器的同時(shí)也踩著了剎車. 現(xiàn)在日本出口到美國的車都按美國人的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì). 我國的產(chǎn)品如果要走向世界,必須得考慮這個(gè)問題. 表2-5 幾個(gè)國家的男子平均身高(mm)國別 美國 原蘇聯(lián) 西德 英國 瑞典 法國 意大利 中國 日本身高 1772 1767 1755 1753 1741 1711 1710 1680 1667四. 地區(qū) 我們幅員遼闊, 地區(qū)與地區(qū)之間人體的尺寸也有差別.表2-6給出了我國六個(gè)區(qū)域人的平均身高. 從表中可以看出, 我國東北地區(qū)和華北地區(qū)的人較高, 男子平均身高為1.693米, 女子為1.586米,而西南地區(qū)的人身材較矮, 男子身高這1.647米, 女子平均身高為1.546米. 兩區(qū)域之間對(duì)應(yīng)值相差4-5厘米. 表2-6 我國六大區(qū)域人體身高 (單位: mm) 東北,華北 西北 東南 華中 華南 西南 男子 1693 1684 1686 1669 1650 1647 女子 1586 1575 1575 1560 1549 1546五. 時(shí)間 隨著生活水平的提高, 人的平均高度也在增長. 我們都感到現(xiàn)在的年輕人比過去的人要高. 在這方面, 日本人的變化更明顯. 據(jù)統(tǒng)計(jì), 過去三十年, 日本人的平均身高增加了八厘米之多. 我國國家技術(shù)監(jiān)督局的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明我國的青少年的身高也有一定的增長, 雖然增加的幅度不是太大.第三節(jié) 人體尺寸的統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 一. 概率分布 我們一般假定, 人體尺寸的某一指標(biāo)服從正態(tài)分布. 正態(tài)分布的分布函數(shù)為: 其中 , 為常數(shù), 分別是這一指標(biāo)的均值和均方差. 正態(tài)分布也被通俗地稱為鐘型分布, 其形狀如圖2-2所示. p X 圖2-2. 正態(tài)分布圖 二. 平均值 平均值又被簡稱為均值, 是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中最常用的指標(biāo)之一. 用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算的平均數(shù), 能說明事物的本質(zhì)和特征, 可用來衡量一定條件下的測量水平和概括地表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況. 平均值在人體測量學(xué)和人類工效學(xué)中占有重要的地位, 我們的許多設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)平均值確定的.三. 均方差 均方差, 又被稱為標(biāo)準(zhǔn)差, 表明一系列變數(shù)距平均數(shù)的分布情形. 方差變化大表示各變數(shù)分布廣大, 遠(yuǎn)離平均數(shù), 方差小, 表示各變數(shù)接近平均數(shù). 方差常用來確定某一范圍的界限. 對(duì)于服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量, 如人體的某一個(gè)尺寸, 方差與其對(duì)應(yīng)的區(qū)域或概率之間的關(guān)系為: 表2-7 正態(tài)分布方差與概率的關(guān)系 方差 概率 1 0.6826 1.65 0.90 2 0.9544 3 0.9987 從表中我們可以看出, 在平均值一個(gè)方差之內(nèi)的概率為0.68, 即大約有三分之一的值落在距均值一個(gè)方差之內(nèi), 而99.87%的值都在三個(gè)方差之內(nèi). 一般說來,當(dāng)我們知道了方差之后, 就可以根據(jù)方差求出對(duì)應(yīng)的概率. 例如, 假定某一測量的均值是1.50, 方差是0.5, 欲求可以滿足90%的人的區(qū)間. 我們很快可以求出, 這一區(qū)間是1.5-1.65*0.5, 1.5+1.65*0.5, 即(0.675, 2.325).四. 百分位數(shù) 百分位數(shù)是指一個(gè)隨機(jī)變量(某一人體測量尺寸指標(biāo))低于某一給定概率處的值 . 這是一個(gè)在設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的概念. 在設(shè)計(jì)中常用到的百分位數(shù)是90%, 95%, 分別表示90%和95%的使用者可以達(dá)到. 在這里我們應(yīng)當(dāng)特別注意是單側(cè)百位數(shù)還是雙側(cè)百位數(shù)的問題. 例如雙側(cè)95%對(duì)應(yīng)于1.95 , 而單側(cè)95%對(duì)應(yīng)于1.65 . 第四節(jié). 設(shè)計(jì)中可采取的方案 在設(shè)計(jì)時(shí)使用人體尺寸時(shí)有五種方案可供采用: 一. 按人體尺寸的分布. 對(duì)于大量生產(chǎn)的機(jī)器, 工具和消費(fèi)品等, 可以按照人的尺寸的分布來進(jìn)行設(shè)計(jì).例如人的衣服和鞋子就是按人的尺寸的分布來決定各種尺寸各生產(chǎn)多少的. 使用這種方法, 生產(chǎn)和管理費(fèi)用較高, 除非是需求量很大, 否則經(jīng)濟(jì)上是不合算的. 在經(jīng)濟(jì)上可行的情況下應(yīng)盡量按人的尺寸的分布來進(jìn)行設(shè)計(jì), 因?yàn)檫@樣可以把使用時(shí)的不適降到最低限度. 二. 按人的平均尺寸設(shè)計(jì) 當(dāng)過大過小, 或過高過低都會(huì)造成使用不方便時(shí), 這時(shí)可按平均尺寸設(shè)計(jì),這樣可以把不適應(yīng)的人減少到最低限度. 當(dāng)被設(shè)計(jì)物可以調(diào)整時(shí), 最初狀態(tài)也可按人的平均尺寸設(shè)計(jì). 例于廚房切菜工作面的設(shè)計(jì)可按人的平均尺寸設(shè)計(jì). 不可調(diào)整的椅子或可調(diào)整椅子的最初狀態(tài), 也可按人的平均尺寸設(shè)計(jì). 三. 按某一百分比設(shè)計(jì) 這里有兩種情況. 當(dāng)設(shè)計(jì)不當(dāng)只會(huì)給一個(gè)極端的人帶來不利時(shí), 可按單側(cè)百分比來設(shè)計(jì),. 例如門框高度的設(shè)計(jì). 門框設(shè)計(jì)高了對(duì)矮個(gè)子人沒有影響, 但門框設(shè)計(jì)低了對(duì)高個(gè)子人有影響. 故門框的設(shè)計(jì)可考慮單側(cè)百分比, 比方說95%來設(shè)計(jì). 按照這一方案, 95%過門的人進(jìn)門時(shí)沒有問題, 只有5%較高的人進(jìn)門時(shí)需要低頭. 一般設(shè)計(jì)中最常用的百分比是95%, 也常用較高的標(biāo)準(zhǔn), 99%. 當(dāng)某一設(shè)計(jì)會(huì)給兩個(gè)極端的人都帶來不利時(shí), 應(yīng)按雙側(cè)百分比來設(shè)計(jì). 例如可調(diào)整高度的椅子設(shè)計(jì). 若調(diào)整區(qū)間有限, 那么就可以考慮滿足中間一部分人, 如95%的人的要求, 這時(shí)我們就應(yīng)根據(jù)雙側(cè)百分點(diǎn)來設(shè)計(jì), 最高的2.5%和最矮的2.5%就被排除之外.四. 按某部分人設(shè)計(jì), 為另一部分人提供調(diào)整 當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)某一極端的人的不利影響可以通過調(diào)整來消除, 而對(duì)另一部分人的不利影響無法消除時(shí), 我們可以按后一類人的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),為前一類人提供調(diào)整. 例如, 對(duì)于桌子高度的設(shè)計(jì), 我們可以按高個(gè)子進(jìn)行設(shè)計(jì), 而給矮個(gè)子提供腳踏板. 如果按矮個(gè)子設(shè)計(jì), 高個(gè)子的腳就沒有地方放.五. 為某些特定的人設(shè)計(jì) 對(duì)于某些非常昂貴的系統(tǒng), 我們可以根據(jù)特定的使用者來設(shè)計(jì), 這樣可以在保證使用方便的同時(shí)降低制造成本. 例如飛機(jī)駕駛艙就是根據(jù)駕駛員的身體尺寸設(shè)計(jì)的.第五節(jié) 設(shè)計(jì)程序一. 確定設(shè)計(jì)對(duì)象和目標(biāo) 在設(shè)計(jì)中我們首先要考慮的是設(shè)計(jì)的對(duì)象和所要達(dá)到的目的, 是設(shè)計(jì)一輛自行車, 一個(gè)機(jī)床, 還是一個(gè)椅子? 若是設(shè)計(jì)一個(gè)椅子,那么設(shè)計(jì)這個(gè)椅子的目的是什么, 是一個(gè)豪華型的椅子, 還是一個(gè)大眾型的椅子. 若是豪華型的椅子, 我們的各項(xiàng)尺寸就可以定的松一些. 若是大眾型的椅子, 從成本的角度出發(fā), 我們也許應(yīng)把尺寸定得稍緊些. 二. 確定使用對(duì)象 我們已經(jīng)看到不同類的人的尺寸差異是比較大的, 因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中就應(yīng)該考慮使用對(duì)象: 誰將使用這一產(chǎn)品? 是男的還是女的, 是老的還是少的, 是在國內(nèi)銷售還是出口, 若出口, 到哪個(gè)國家? 一件產(chǎn)品對(duì)某一類的使用者是適合的, 對(duì)另一類使用者可能就是不合適的, 如我們上面已經(jīng)提到的日本汽車出口到美國的例子.三. 確定相關(guān)的人體尺寸 不同的產(chǎn)品涉及到人體的不同的尺寸. 如各種勞動(dòng)工具涉及到人手的尺寸.在設(shè)計(jì)座椅時(shí), 我們要考慮到人的膝高, 坐深, 臀寬, 坐姿肘高等. 這些尺寸的重要性也是不同的, 有時(shí)甚至是相矛盾的, 這需要在設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)籌考慮.四. 決定極限百分比 這是我們上面已經(jīng)討論過的設(shè)計(jì)方案問題. 是按平均尺寸設(shè)計(jì)? 還是按高個(gè)子或矮個(gè)子設(shè)計(jì)? 這需要根據(jù)具體的產(chǎn)品來定. 設(shè)計(jì)中常用的兩個(gè)百分度是90%和95%. 隨著人們生活水平的提高, 現(xiàn)在提倡盡量提供可調(diào)整的產(chǎn)品, 如可調(diào)整高度的椅子等, 當(dāng)然, 這樣制造成本就增加了. 五. 根據(jù)查表或測量確定所需要的數(shù)據(jù) 人體尺寸數(shù)據(jù)在各類設(shè)計(jì)手冊(cè)中可以查到, 一般的手冊(cè)都給出均值和均方差. 這時(shí)我們可以根據(jù)正態(tài)分布的假定, 算出設(shè)計(jì)要求對(duì)應(yīng)的百分比度. 若設(shè)計(jì)手冊(cè)中沒有設(shè)計(jì)中的涉及的人口分布的數(shù)據(jù)或沒有設(shè)計(jì)中涉及到的尺寸, 那么就只有通過實(shí)際測量的方法獲得需要的數(shù)據(jù). 用實(shí)測的方法, 數(shù)據(jù)的適用性增加, 但時(shí)間和費(fèi)用也增加. 當(dāng)涉及到的人數(shù)量很大時(shí),可能不得不只對(duì)有限的樣本進(jìn)行測量, 這時(shí)就應(yīng)該用統(tǒng)計(jì)的方法控制樣本的偏差. 六. 向有關(guān)設(shè)計(jì)人員提供數(shù)據(jù) 獲得了需要的數(shù)據(jù)后, 可向產(chǎn)品的硬件的設(shè)計(jì)者提供數(shù)據(jù). 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者也許會(huì)根據(jù)技術(shù)要求對(duì)某些數(shù)據(jù)提出修改意見. 一般說來, 在硬件的設(shè)計(jì)者與人類工效學(xué)專家的意見相左時(shí), 后者往往處于不利地位, 但讓硬件設(shè)計(jì)者事先知道人類工效學(xué)方面的建議比在產(chǎn)品生產(chǎn)出來以后才發(fā)覺有問題還是要好得多. 當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者把產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來之后, 讓他為了使使用者操作起來更方便而修改整個(gè)方案幾乎是不可能的, 這不僅使成本增加, 也影響設(shè)計(jì)人員的自尊心. 相反, 在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段, 讓設(shè)計(jì)人員注意產(chǎn)品的使用方便問題是不難的. 因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品, 不會(huì)增加產(chǎn)品的成本, 而且若使用方便, 設(shè)計(jì)者也會(huì)感到十分高興. 所以重要的是人類工效學(xué)者的意見應(yīng)盡早地讓設(shè)計(jì)人員知道.氖莼蠣揮猩杓浦猩婕暗降某嘰*, 那么就只有通過實(shí)際測量的方法獲得需要的數(shù)據(jù). 用實(shí)測的方法, 數(shù)據(jù)的適用性增加, 但時(shí)間和費(fèi)用也增加. 當(dāng)涉及到的人數(shù)量很大時(shí),可能不得不只對(duì)有限的樣本進(jìn)行測量, 這時(shí)就應(yīng)該用統(tǒng)計(jì)的方法控制樣本的偏差. 六. 向有關(guān)設(shè)計(jì)人員提供數(shù)據(jù) 獲得了需要的數(shù)據(jù)后, 可向產(chǎn)品的硬件的設(shè)計(jì)者提供數(shù)據(jù). 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者也許會(huì)根據(jù)技術(shù)要求對(duì)某些數(shù)據(jù)提出修改意見. 一般說來, 在硬件的設(shè)計(jì)者與人類工效學(xué)專家的意見相左時(shí), 后者往往處于不利地位, 但讓硬件設(shè)計(jì)者事先知道人類工效學(xué)方面的建議比在產(chǎn)品生產(chǎn)出來以后才發(fā)覺有問題還是要好得多. 當(dāng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者把產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來之后, 讓他為了使使用者操作起來更方便而修改整個(gè)方案幾乎是不可能的, 這不僅使成本增加, 也影響設(shè)計(jì)人員的自尊心. 相反, 在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段, 讓設(shè)計(jì)人員注意產(chǎn)品的使用方便問題是不難的. 因?yàn)檫@樣設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品, 不會(huì)增加產(chǎn)品的成本, 而且若使用方便, 設(shè)計(jì)者也會(huì)感到十分高興. 所以重要的是人類工效學(xué)者的意見應(yīng)盡早地讓設(shè)計(jì)人員知道. 第三章 人體的肌肉系統(tǒng) 在日常生活和工作中, 我們經(jīng)常需要使用力氣. 如在搬運(yùn)東西時(shí), 我們需要手, 腿, 或肩膀使勁. 既使在站立不動(dòng)時(shí), 我們的腳和大腿也在用力, 否則我們就站不住.人體的力量是由人的肌肉系統(tǒng)提供的, 為了在工作時(shí)省力, 或不至于勞累過度, 我們需要了解人體的肌肉系統(tǒng). 第一節(jié) 生物原理 一. 肌肉的結(jié)構(gòu) 人能夠運(yùn)動(dòng)是因?yàn)橛蟹植荚谌淼募∪? 它差不多占人身體總重量的40%. 每一塊肌肉又是由許多肌肉纖維組成的. 有的肌肉纖維只有5毫米長, 而有的則可長達(dá)140毫米. 肌肉纖維的半徑在0.1毫米左右. 一塊肌肉包含十萬到一百萬這樣的纖維. 纖維的終端組成一塊肌肉筋. 長肌肉纖維有時(shí)是成串地連接在一起的. 在每個(gè)肌肉的終端, 肌肉筋聯(lián)在一起形成一個(gè)硬的, 無彈性的肌肉鍵, 肌肉鍵是緊貼在骨骼上的. 肌肉的一個(gè)最重要的特點(diǎn)是它可以縮短到正常尺寸的一半左右, 這種現(xiàn)象我們稱之為肌肉收縮. 肌肉收縮的功率隨著肌肉長度的增加而增加. 肌肉纖維含有蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)中肌動(dòng)朊和肌漿球蛋白的作用是十分重要的, 因?yàn)檎撬鼈兊氖湛s而帶動(dòng)肌肉收縮的. 在肌肉收縮的過程中, 肌動(dòng)朊纖維據(jù)認(rèn)為縮進(jìn)肌漿球蛋白之間的, 如圖3-1所示. 每個(gè)肌肉纖維收縮時(shí)都有一定的力量, 一塊肌肉的力量是這些肌肉纖維力量的總和. 人的肌肉的最大力量介于0.3-0.4N/mm2之間, 因此截面積為100mm2的肌肉可以支持3-4公斤的重量(30-40N). 這樣一個(gè)人的潛在的力量首先取決于他的肌肉的截面積. 經(jīng)過相同的訓(xùn)練, 一個(gè)女子由于肌肉較小可以施展的力大約比一個(gè)男子少30%.肌肉在它開始收縮時(shí)力量最大, 以后隨著肌肉的縮短力量也開始減弱. 肌動(dòng)朊纖維 肌漿球蛋白 圖3-1. 肌肉收縮示意圖 二. 能源的來源 在肌肉的收縮過程中, 機(jī)械能的產(chǎn)生是由消耗肌肉中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化來的, 肌肉工作實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過程. 能量的釋放是由于肌動(dòng)朊纖維和肌漿球蛋白中的蛋白質(zhì)分子發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而引起它們位置的變化, 產(chǎn)生收縮. 收縮的直接能源是在化學(xué)反應(yīng)中含有豐富的磷酸脂由高能狀態(tài)變?yōu)榈湍軤顟B(tài). 肌肉內(nèi)的大部分能源來自于三磷酸腺苷(ATP), 當(dāng)它轉(zhuǎn)化成二磷酸腺苷時(shí)釋放出大量的能量. ATP不僅存在于肌肉中, 差不多存在于所有的生物組織的纖維中,作為一種隨時(shí)可以釋放能量的貯備. 肌肉纖維中的另一個(gè)化學(xué)能源是磷肌酸, 它分解成磷酸和肌酸時(shí)能釋放同樣重要的能量. 低能磷化物在肌肉內(nèi)不斷地轉(zhuǎn)換成高能狀態(tài), 這樣肌肉內(nèi)貯存的能量才不會(huì)下降, 這是自然界的一個(gè)奇跡, 就相當(dāng)于用完了的汽油又變成了汽油. 但是這種高能磷化物的再生自身也需要能源. 這種能源是從葡萄糖, 脂肪中的元素和蛋白質(zhì)得到的. 在劇烈的, 大量的體力勞動(dòng)中, 葡萄糖-血液循環(huán)里最重要的糖-是主要的