第5章人體生物力學(xué)與施力特征PPT課件

1、1第第5 5章章 人體生物力學(xué)與施力特征人體生物力學(xué)與施力特征25.1 5.1 人體運(yùn)動與骨杠桿人體運(yùn)動與骨杠桿 運(yùn)動系統(tǒng)是人體完成各種動作和從事生產(chǎn)勞動的器運(yùn)動系統(tǒng)是人體完成各種動作和從事生產(chǎn)勞動的器官系統(tǒng)。有以下三部分組成：官系統(tǒng)。有以下三部分組成：u骨骨運(yùn)動的杠桿運(yùn)動的杠桿u 關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)運(yùn)動的樞紐運(yùn)動的樞紐u 肌肉肌肉運(yùn)動的動力運(yùn)動的動力5.1.1 5.1.1 人體運(yùn)動系統(tǒng)人體運(yùn)動系統(tǒng)35.1.2 5.1.2 骨的功能和骨杠桿骨的功能和骨杠桿 1. 1.骨的功能骨的功能 2.2.骨杠桿，見骨杠桿，見圖圖5-15-1 根據(jù)支點(diǎn)，力點(diǎn)（動力點(diǎn)）、重點(diǎn)（阻力點(diǎn)）三者不根據(jù)支點(diǎn)，力點(diǎn)（動力點(diǎn)）、重

2、點(diǎn)（阻力點(diǎn)）三者不同的位置分布，分為：同的位置分布，分為：u平衡杠桿平衡杠桿 ，見圖，見圖5-15-1（a a） u省力杠桿，見圖省力杠桿，見圖5-15-1（b b）u速度杠桿：用力大，但運(yùn)動速度快，速度杠桿：用力大，但運(yùn)動速度快， ，見圖，見圖5-15-1（c c） 由等功原理，得之于力則失之于速度，反之亦然。因由等功原理，得之于力則失之于速度，反之亦然。因此，最大的力量與最大的運(yùn)動范圍兩者是相矛盾的。此，最大的力量與最大的運(yùn)動范圍兩者是相矛盾的。45.2 5.2 人體生物力學(xué)模型人體生物力學(xué)模型 生物力學(xué)模型的基本原理建立在牛頓的三大定律基礎(chǔ)生物力學(xué)模型的基本原理建立在牛頓的三大定律基礎(chǔ)上

3、：上：u物體在無外力作用下會保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)；物體在無外力作用下會保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)；u 物體的加速度跟所受到的合外力的大小成正比；物體的加速度跟所受到的合外力的大小成正比；u兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，在同一條直線上，5.2.1 5.2.1 人體生物力學(xué)建模原理人體生物力學(xué)建模原理5 分析身體的各個部位能得出相關(guān)關(guān)節(jié)和肌肉的受力分析身體的各個部位能得出相關(guān)關(guān)節(jié)和肌肉的受力情況，如一個人前臂平舉、雙手拿起情況，如一個人前臂平舉、雙手拿起20kg20kg的物體，此的物體，此狀

4、態(tài)的受力情況如狀態(tài)的受力情況如圖圖5-25-2所示：所示：5.2.2 5.2.2 前臂和手的生物力學(xué)模型前臂和手的生物力學(xué)模型6 在舉起重物工作中，脊柱的作用力大小受很多因素在舉起重物工作中，脊柱的作用力大小受很多因素的影響，主要考慮影響最顯著的兩個因素的影響，主要考慮影響最顯著的兩個因素貨物的貨物的重力和貨物的位置到脊柱重心的距離。重力和貨物的位置到脊柱重心的距離。 如如圖圖5-35-3所示：所示：5.2.3 5.2.3 舉物時腰部生物力學(xué)模型舉物時腰部生物力學(xué)模型75.3.1 5.3.1 主要關(guān)節(jié)的活動范圍主要關(guān)節(jié)的活動范圍 關(guān)節(jié)的活動范圍有一定的限度，人體處于舒適時，關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的活動范圍有

5、一定的限度，人體處于舒適時，關(guān)節(jié)必然處在一定的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。見必然處在一定的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。見圖圖5-45-4，其數(shù)值范圍見表，其數(shù)值范圍見表5-1.5-1.5.3 5.3 人體的施力特征人體的施力特征85.3.2 5.3.2 肢體的出力范圍肢體的出力范圍 肌體所能發(fā)揮的力量大小取決于：肌體所能發(fā)揮的力量大小取決于：u人體肌肉的生理特征人體肌肉的生理特征u施力的姿勢、部位、方式和方向，分別見圖施力的姿勢、部位、方式和方向，分別見圖5-55-5、5-65-6、5-75-7。95.3.3 5.3.3 人體不同姿勢的施力人體不同姿勢的施力 人體所處的姿勢是影響施力的重要因素，在不同姿勢下的施力狀人

6、體所處的姿勢是影響施力的重要因素，在不同姿勢下的施力狀態(tài)如態(tài)如圖圖5-85-8所示。所示。105.4 5.4 合理施力的設(shè)計思路合理施力的設(shè)計思路 設(shè)計要點(diǎn)如下：設(shè)計要點(diǎn)如下：避免彎腰及其它不自然的姿勢，見圖避免彎腰及其它不自然的姿勢，見圖5-95-9（a a）避免長時間抬手作業(yè)，見避免長時間抬手作業(yè)，見圖圖5-95-9（b b）坐姿工作比立姿工作省力坐姿工作比立姿工作省力雙手作業(yè)時，手的運(yùn)動方向相反或不對稱雙手作業(yè)時，手的運(yùn)動方向相反或不對稱作業(yè)位置與視距的關(guān)系，見作業(yè)位置與視距的關(guān)系，見圖圖5-105-10常用工具、零件、材料與操作者的位置關(guān)系常用工具、零件、材料與操作者的位置關(guān)系手在較高

7、位置作業(yè)時，應(yīng)增設(shè)支承物手在較高位置作業(yè)時，應(yīng)增設(shè)支承物1.1.利用重力作用，見利用重力作用，見圖圖5-115-115.4.1 5.4.1 避免靜態(tài)肌肉施力避免靜態(tài)肌肉施力11 用不同的方法來提起重物，對腰部負(fù)重的影響用不同的方法來提起重物，對腰部負(fù)重的影響不同，如不同，如圖圖5-125-12。5.4.2 5.4.2 避免彎腰提起重物避免彎腰提起重物12 設(shè)計可升降的工作臺幫助工人搬運(yùn)大型貨物，設(shè)計可升降的工作臺幫助工人搬運(yùn)大型貨物，如圖如圖5-135-13。 設(shè)計消除操作過程中不必要的軀體扭轉(zhuǎn)的工設(shè)計消除操作過程中不必要的軀體扭轉(zhuǎn)的工作場所，明顯較少工人的不適和受傷的可能性，如作場所，明顯較少工人的不適和受傷的可能性，如圖圖5-145-14。5.4.3 5.4.3 設(shè)計合理的工作臺設(shè)計合理的工作臺13附錄附錄第第5 5章所附插圖章所附