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1、四、（20分）引起人為失誤（human error）的主要原因有哪幾方面？，請闡述如何從人機工程學角度防止事故的發(fā)生。主要有個人因素、環(huán)境與設備因素以及管理因素等3方面。防止事故主要從以下幾個方面：1、設備及作業(yè)環(huán)境方面的對策（5分） 人是經常出錯的, 因此要保證整個人機系統(tǒng)的安全, 首先機械人機環(huán)界面設計要符合人的習慣與特性，做到“機和環(huán)境適宜人”；其次必須做到無論如何操作都不能出事故, 或者出了事故也不會造成損失(即full safe system)。這就是防災安全的人機工程學思想。2、操作者方面的對策（5分） 1). 人員適性檢測與選拔 2）技術訓練及安全教育 3). 模擬訓練3、 管理

2、方面的對策 （5分） 1). 制造安全的氣氛, 使大家認識到安全的重要性, 有組織的進行安全教育。 2). 時常對設備環(huán)境進行更換和改善。 3). 改善生活、娛樂環(huán)境。一個好的生活娛樂環(huán)境能盡快消除疲勞，提高工作的主動性。同時人有自我實現(xiàn)的欲求。應該使每個作業(yè)者都有一定的責任和自主權，這樣能跳動大家的積極性。影響積極性的因素很多。能使每個人都有自己追求的目標，能夠滿足他們的欲求，這是調動積極性的最好的辦法。五、疲勞駕駛和過度緊張都是交通事故的誘因，通過腦波變化可以檢測大腦覺醒狀態(tài)，問： （1）疲勞駕駛時腦波成分中，10hz以下成分比例增大，說明大腦處于何種狀態(tài)？（5分） （2）為了避免高速公路

3、上疲勞駕駛和山區(qū)公路上駕駛時的過度緊張，從道路環(huán)境設計方面可以采取那些措施？（10分） （1）10hz以下成份增加，說明疲勞駕駛趨于強化，大腦覺醒水平低（3分）；反應時間增長，容易發(fā)生事故，必須休息（2分）。 （2）路標指示合理明確（2分）；高速公路要設置一定的曲線防止長時間直線駕駛造成大腦疲勞（2分）；山區(qū)公路要減少急彎設計（3分）；增大通視距離（3分）；二（20分）為了實現(xiàn)汽車座椅前后和高度可調，選擇女性5%百分位和男性95%百分位作為調節(jié)范圍，請計算確定座椅前后和上下調節(jié)范圍?，F(xiàn)已知小腿與大腿夾角成120度，大腿與水平成5度，軀干與大腿成110度時最佳，請從下表中選擇合適的參數計算高度和

4、前后的調節(jié)范圍（鞋跟高按35mm計算）。百 分位 數男（18-60歲）女（18-55歲） 1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99 坐高836 858 870 908 947 958 979789 890 819 855 891 901 920 坐姿肘高214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299小腿加足高372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 417坐深407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 4

5、33 461 469 485 解：1、以女性5%百分位數和男性95%百分位數為調節(jié)范圍： 小腿+足高的范圍：342448mm 坐深范圍： 401494mm 2、以腳跟到臀部后部為基準計算調節(jié)范圍為： xmin=(342+35)sin35+401cos5=615.7 mm xmax=(448+35)sin35+494cos5=769.1 mm ymin=(342+35）cos35-401sin5=273.9mm ymax=(448+35)cos35-494sin5=352.6mm （15分）人機工程設計中，人體測量數據運用的三準則是什么？請結合車輛設計舉例說明。 最大最小準則：操作力（腳踏板，換

6、檔等）平均準則：方向盤尺寸設計可調準則：座椅前后距離，靠背角度五、（15分）當駕駛員發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，需要急剎車時，從發(fā)現(xiàn)障礙物到車輛完全停止，這段距離與反應時間和車輛制動性能有關，請問這時的反應時間包括哪幾部分？如何根據反應時間和車速以及制動距離確定行使時的車間距？答：反應時間是表示敏捷性的指標之一。它是外界刺激通過人體感覺器官、神經系統(tǒng)傳至大腦中樞加工處理后，大腦發(fā)出指令再由神經系統(tǒng)傳至效果器，使肌肉收縮發(fā)出動作所需的時間之總和。12 1反應知覺時間 2動作時間（肌肉延時和腳移動時間總和） 車間距d= vrt + b 其中：v-車速； b-制動距離（與車速、地面狀態(tài)和輪胎狀態(tài)有關）三、計算

7、題（每題15分，共30分）（1）室外有一臺空氣壓縮機工作時噪聲很大，在距離該機器5米處測得噪聲為84db(a),按照環(huán)境標準，居民住宅室外噪聲不高于60db(a),問要使該機器距離住宅多遠才能達到環(huán)境標準要求（不考慮反射和其他噪聲）。（1） 80m（2）汽車儀表距離駕駛員眼睛為0.7米時，對于視力為0.7的駕駛員能分辨的最小儀表刻度間距為多少毫米？ （2） 0.29mm（10分）為什么說在人機系統(tǒng)設計中，要避免操作人員長時間的靜態(tài)負荷？因為靜態(tài)負荷與動態(tài)負荷相比, 容易引起肌肉疲勞（2分）。其原因是靜態(tài)負荷使肌肉處于連續(xù)緊張收縮狀態(tài)，血管受擠壓，血流減少（3分）。而動態(tài)負合的肌肉收縮是變形的，

8、肌肉收縮對血管起一個泵的作用能使血流量增加（3分）。減少靜態(tài)負荷的主要方法是減少手持重量，使手臂下垂成自然狀態(tài)進行作業(yè)（2分）。（15分）長期在強噪聲環(huán)境中工作，會引起噪聲性耳聾，請說明噪聲性耳聾與老年性耳聾的主要表現(xiàn)特征的區(qū)別？并說明為了避免噪聲性耳聾，可以采取哪些可能的防護措施？噪聲性耳聾特征：1、噪聲性耳聾分為暫時性耳聾和永久性耳聾（2分）；短期處于強噪聲環(huán)境下，或出現(xiàn)暫時性耳聾，當噪聲停止后，能夠恢復聽力（1分）；如果長期在強噪聲環(huán)境中生活或工作，就會出現(xiàn)永久性耳聾（1分）；2、噪聲性耳聾的程度與頻率有關，在4khz附近的聽力損傷最大（5分）。 老年性耳聾的特征：1、隨著年齡增大聽力損

9、傷也增大（1分）；2、老年性耳聾隨噪聲頻率的增大耳增大（1分）。 避免噪聲性耳聾的措施（每要點1分）：1、降低聲源功率 2、傳播途徑控制；3、佩帶噪聲防護具； 4、控制噪聲暴露時間（20分）現(xiàn)在要為某大型機械加工企業(yè)設計一種操作臺，要求操作臺高度滿足該企業(yè)90%操作工人的最佳操作姿勢要求?，F(xiàn)已知該企業(yè)操作工人平均身高為170cm 身高標準差為5.6cm，操作臺高的無差別間距為2cm，按照人機工程學要求，此類操作臺高應為身高的0.6倍。問：如果設計成高度可調的操作臺，可調范圍是多少？如果設計成固定高度操作臺，請問要設計幾種尺度規(guī)格？其尺度如何？ h=170, s=5.6, nd=2解: 1、如果

10、設計成高度可調的操作臺5%的身高百分位數是：160.8 （2分）95%的身高百分位數是：179.2 （2分）因此可調范圍是：96 cm 108cm （5分）2、a=108-96=12 （5分） 最優(yōu)規(guī)格數 n=12/2=6 （3分）因此,取6個規(guī)格可以使?jié)M足度達到90%6個規(guī)格為: 97,99,101,103,105,107 （3分）（15分）如何從人機工程學原理來避免人機環(huán)境系統(tǒng)中的人為失誤（human error）?從人的個人因素、環(huán)境與設備因素以及管理因素等3方面論述。1、設備及作業(yè)環(huán)境方面的對策（5分） 人是經常出錯的, 因此要保證整個人機系統(tǒng)的安全, 首先機械人機環(huán)界面設計要符合人的

11、習慣與特性，做到“機和環(huán)境適宜人”；其次必須做到無論如何操作都不能出事故, 或者出了事故也不會造成損失(即full safe system)。這就是防災安全的人機工程學思想。2、操作者方面的對策（5分）1). 人員適性檢測與選拔 2）技術訓練及安全教育 3). 模擬訓練3、 管理方面的對策 （5分）1). 制造安全的氣氛, 使大家認識到安全的重要性, 有組織的進行安全教育。2). 時常對設備環(huán)境進行更換和改善。3). 改善生活、娛樂環(huán)境。 一個好的生活娛樂環(huán)境能盡快消除疲勞，提高工作的主動性。同時人有自我實現(xiàn)的欲求。應該使每個作業(yè)者都有一定的責任和自主權，這樣能跳動大家的積極性。影響積極性的因

12、素很多。能使每個人都有自己追求的目標，能夠滿足他們的欲求，這是調動積極性的最好的辦法。(15分)如圖所示，某工地有一噪聲源（空壓機），白天在附近居民生活處測得噪聲級為75分貝，為了減低居民生活處噪聲至環(huán)境標準60分貝以下，由于條件限制，現(xiàn)在只能拉開空壓機與居民生活處的距離，請問需要再拉開多少米以上？（聲源可視為半自由聲場中的點聲源，可忽略其它反射與吸收） 解：需要減低的噪聲值 m=75-60=15 分貝 半自由空間中距離衰減值：d = 20 lg (r2/r1) r2 =r110（15/20） = 505.623 = 281.15（米） r2 r1 =281.15-50 =231.15 （米）

13、 答：應再拉開23.15米以上 一、(10分) 有3名機械作業(yè)工人，測得其作業(yè)過程中的平均心率（hr）如表1所示，請選擇一種最佳的生理負荷評價指標分析出3名工人的生理負荷大小關系。 表1 伐木工人 abchr105138125年齡554032因為年齡不同，使用相對心率評價人體負荷比較合理 （2分）。 三人的最高心率分別為（每步1分）： a=220-55=165 b=220-40=180 c=220-32=188 （每步1分） 三人的相對心率分別為（每步1分）： a=100105/165 = 63.64 b=100138/180 = 76.67 c= 100125/188= 66.49 所以：三

14、人的人體負荷大小關系為：b c a （2分）（20分）要為某一特定群體設計一臺專用機床，該使用者群體的人體測量數據如表2所示，現(xiàn)要確定操作搖柄的中心高度，該高度要適合98%的人，人機工程學上要求機床搖柄中心高為使用者身高的45%，試問從人機工程學理論上應如何設計搖柄高度，并求機床搖柄中心高度值。 表2 百 分 位 數151050909599身高mm1543158316401678175417751841為了適合98%的使用者，搖柄高度應設計成可調的（可調準則，5分），選1%和99%百分位的百分位數（5分）：1543（2分）， 1841（2分） 可調范圍下限： 15430.45 = 694.35

15、(mm) （3分） 可調范圍上限： 18410.45 = 828.45(mm) （3分）三、（20分）全自由空間內有一個點聲源a，其聲功率為0.95w, 另有一個頻率50赫茲的電磁噪聲b，在距離b點1米處測得有b單獨引起的大氣壓力變化如圖3b所示，當a, b同時發(fā)出噪聲時，問在距a點20米、距c點3米處的c點(圖3a)的聲壓級是多少分貝（忽略其他噪聲的影響） a 20米 c 3米 5pa b 大氣壓 圖 3a 圖 3b由b聲源引起的c點聲壓級: lbc=20lg（0.7072.5105/2）-20lg3 =89.4 db （7分） 由a聲源引起的c點聲壓級: lac=10lg(0.951012

16、)-20lg20-11=82.8 db （7分）b同時發(fā)出噪聲時c點聲壓級： lc = 10lg(108.94 + 108.28)= 90.2 db （15分）為了研究生理負荷（心率大?。θ梭w重心動搖的影響，設計了5種生理負荷水平，通過對實驗數據進行方差分析得到了表-1的分析結果。請分析生理負荷對人體重心動搖各項指標的影響程度。表1人體動搖實驗數據方差分析 人體平衡功能指標 方差來源 平方和 自由度 均方差 f p動搖總軌跡長(mm) 生理負荷 802611.6 4 200652.9 4.74 0.01誤差 3601915.9 85 42375.5 前后動搖軌跡長(mm) 生理負荷 4037

17、63.1 4 100940.8 5.46 0.01 誤差 1572248.32 85 18497.1左右動搖軌跡長(mm) 生理負荷 250082.2 4 62520.6 3.26 0.05 誤差 1631008.8 85 19188.3動搖速度(mm/s) 生理負荷 222.9 4 55.7 4.74 0.01誤差 1000.5 85 11.8從表1可知人體生理負荷（心率水平）對人體平衡功能各項指標具有非常顯著影響（5分）.說明以心率為評價指標的人體生理負荷的合理控制對于平衡功能是有利的（5分）。其中，對前后動搖軌跡長的影響最明顯（2分），對總軌跡和動搖速度影響程度次之（2分），但其顯著性p

18、小于1%，對左右動搖軌跡長影響顯著性p小于5%（1分）。影響睡眠的主要環(huán)境因素有那些,其中床的設計應考慮那幾個因素?影響睡眠的主要環(huán)境因素有：寢具（床，枕頭，被褥等），臥室照明，噪聲， 溫濕度，臥室空間等。床的設計應考慮：床的尺寸（長寬高）和床墊的構造。床的長度1.05身高 + 15 床的寬度2.5肩寬 床高= 40-60cm 床墊構造從上至下應為：軟層硬層軟層結構。即最上層為透氣性、吸濕性和觸感都較好的生物材料（柔軟），中間層應是能保持人體上下平行振動的相對較硬的材料（硬層），最下層應設計成具有緩沖性好的軟層（如彈簧等）。軟硬軟的度要適度。計算題（10分）有一新型材料制成的隔音墻，其對聲能的

19、反射和內部吸收率分別為0.259和0.74，問該隔音墻的噪聲透過損失（隔音量）是多少分貝（db）? = 1-0.259-0.74 = 0.001 tl = 10lg(1/)= 30 db三、簡答題（每題5分，共25分）1、什么是噪聲性耳聾，它的特點是什么？答題要點：長期接觸過量噪聲，造成耳感受器發(fā)生器質性的病變，進而發(fā)展成為不可逆的聽力損失，稱噪聲性耳聾。特點：一，在聽力曲線圖上以4000hz為中心處的聽力損失；二，先有高音調缺損，后是低音調缺損。 2、有效溫度和新有效溫度的區(qū)別是什么？答題要點：有效溫度是以風速0，相對濕度100%的氣溫為基準，而新有效溫度是以風速0，相對濕度50%的氣溫為基

20、準定義的感覺溫度。3、在進行作業(yè)空間設計時，一般應遵守哪些基本原則？答題要點：重要性原則、頻用性原則、功能原則、使用順序原則 4、舉例說明什么是“顯示和控制相合性”。答題要點：從運動方向相合性和位置相合性兩方面加以說明。5、應當如何根據照明光源的色溫來選擇環(huán)境照明的照度？ 答題要點：為了使人感覺舒適，色溫與照應當協(xié)調，一般對于照度要求低的環(huán)境，要選擇色溫低的光源，反之，選擇色溫高的光源。四、（10分）為求一個方便進出的門孔大小尺寸，我國人體尺寸標準中男性最大肩寬平均值為431mm、標準差23.1mm，女性最大肩寬平均值為397mm、標準差為24.9mm。同時測得人在行走時手臂擺動和身體左右晃動

21、的空間比手臂下垂靜止站立時要寬150mm.現(xiàn)已知正態(tài)分布變換系數k值如表-1所示，請選擇適當的百分位設計該門洞的最小功能寬度。 表-1 百分位與變換系數百分位（%）變換系數k百分位（%）變換系數k1-2.326700.5245-1.645800.84210-1.182901.28220-0.842951.64550-0.000992.326解： 應當選擇男性的最大肩寬尺寸，選擇99%百分位的k值2.326（2分） x(99)=m+ks x(99)=431+23.12.326=485mm（3分）門寬最小功能尺寸w = x（99）+150=635mm（2分）因此，該門孔洞的寬度至少應取635mm（

22、1分）。五、（10分）下圖是冰箱上用來調節(jié)溫度的旋鈕，旋鈕上面刻有刻度，數字越小表示溫度越低，旋鈕上方還有一個固定的指示箭頭用于指示調節(jié)的控制目標溫度等級，請分析該設計存在的問題，并提出改進設計的方案（10分） 答題要點：（1）在該設計中，若想降低溫度，應該順時針旋轉手柄，應為對于這個冰箱的調節(jié)旋鈕，順時針方向旋轉使讀數變小，但是該操作設計與人的認知習慣相反（逆時針減小的原則）。設計者意識到這個問題，在圖中增加了箭頭和文字說明“cooler”和“warmer”幫助用戶識別變化趨勢。即使如此，操作者也容易判斷錯誤而產生誤操作（5分）。 （2）更好一些的設計是采用固定刻度，移動式指針。此時，設計有

23、很好的兼容性：刻度從左到右為上升，順時針方向讀數增大。既方便用戶讀數又符合人們的習慣（5分）。六（20分）在人機系統(tǒng)設計中，如何理解從“人適應機器”到“機器適宜人”的思想變化？并說明人機工程學在科學技術體系中的地位和作用？ 答題要點：人們對人機關系的研究和認識隨著科學的發(fā)展而變化，從“人適應機”到“機適宜人”或“人機相互適宜”就是人們對人機系統(tǒng)設計的基本思想的變化。人機工程學在科學體系中的位置和作用可以從圖-1中理解。圖-1中的縱軸表示事故率，橫軸表示技術年代，人機系統(tǒng)（例如飛機，汽車等）的事故隨著材料科學的發(fā)展和機械可靠性的改良而不斷減少，但是達到一定程度后，事故率趨于穩(wěn)定，說明影響事故率的

24、還有其它因素，這就是人的因素和人機相互匹配關系。所以要進一步減少事故，必須研究人的特性和人機系統(tǒng)匹配理論，因此隨著人員的選拔理論、訓練理論和方法的研究和應用，事故率也獲得了迅速的減少。同樣，通過人員的選拔和訓練可以減少事故到一定程度，但是機械設計完成之后再選拔操作的人員具有一定的局限性，因此，在設計之前，要充分研究人的特性，根據人的特性設計最佳的機械參數和人機匹配關系，這樣才能進一步減少事故的有效途徑，這就是人機工程學在科學技術體系中的位置和作用。 1、人機鏈環(huán)解析法：鏈環(huán)解析是評價和改善人機系統(tǒng)中人-人; 機-機; 人-機的空間布置的一種技術方法。包括對應鏈環(huán)解析法和順序鏈環(huán)解析法兩種。1)

25、對應鏈環(huán)解析法(corresponding link analysis) 所謂鏈環(huán)是作業(yè)系統(tǒng)內各元件及人結合關系的一種指標, 分為以下三種類型： 信息傳遞鏈環(huán): 如視覺鏈環(huán), 聽覺鏈環(huán), 觸覺鏈環(huán)等傳遞情報信息的鏈環(huán)。 . 控制鏈環(huán): 操作和控制機器設備, 進行能量傳遞的鏈環(huán), 如: 按下開關, 移動手柄等。. 運動鏈環(huán): 身體從一個位置運動至另一個位置的鏈環(huán)。對應鏈環(huán)解析的順序：作業(yè)操縱人員用圓圈o,機械元件用四方塊 表示, 并分別進行編號。一般機械元件用英文字母a,b,c., 人用1,2,3,.進行編號。將機械元件，作業(yè)人員的布置圖按比例畫好。作業(yè)人員、機械元件之間的鏈環(huán)用直線連接，必要時用不同種類的直線區(qū)別不同種內的鏈環(huán)。改變布置圖中各作業(yè)人員, 機械元件的位置, 直到鏈環(huán)之間的交叉數最少為止, 有必要時進行多次改變。確定布置圖的鏈環(huán)值。一般情況下，鏈環(huán)值有重要性鏈環(huán)值、使用