GBT19740-2005机械振动与冲击人体手臂系统驱动点的自由机械阻抗.pdf 32页

'ICCS7113.160荡＿暮＿中华人民共和国国家标准GB/T19740-2005/ISO10068：1998f＋击-EC-七二、南．到匕．1杰卜二口启卒2泞}六7F-I心‘V优刀氏习J习I甲刃口／、，卜卜寸曰’育:.匀亡勺匕习J点的自由机械阻抗Mechanicalvibrationandshock-Free，Mechanicalimpedanceofthehumanhand-armsystematthedrivingpoint(ISO10068：1998，IDT)2005-05-13发布2005-10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局。，小汹V菌"T"辈秘，AI-M瞥"1}7}"L}dXiCr"/-12C,发布 GB/T19740-2005/ISO10068：1998前言本标准等同采用ISO10068:1998(E)((机械振动与冲击人体手臂系统驱动点的自由机械阻抗》（英文版）。为了便于使用，对于ISO10068:1998(E）本标准做了如下编辑性修改：a)用“本标准”代替“本国际标准”；b）用小数点符号“．”代替小数点符号“，”；c）删除了ISO10068:1998(E）的前言；d)"ISOXXXX”改为“GB/TXXXX";e)表题与图题格式按GB/T1.1进行修改。本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C、附录D和附录E为资料性附录。本标准由国家安全生产监督管理总局提出。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：吉林省安全科学技术研究院。本标准参加起草单位：长春工业大学。本标准主要起草人：肖建民、郑凡颖、韩莲英、曲生、郭伟、王大鹏。 GB/T19740-2005/ISO10068：1998引言人体手臂系统的机械阻抗描述对施加于人手的振动力引起的手臂系统的运动响应。例如，这种振动力在操作振动的手持式动力工具时产生。在进行以下设计及开发时要求给出手臂系统的机械阻抗：a)减振和防振装置；b)用来测量动力工具手柄振动的试验环。对机械阻抗的了解可以对传向人手的机械力进行评价，并有助于对手臂系统的生物动力学特性进行描述，人体手臂系统机械阻抗标准化值的确定，将有助于有效的减振装置和防振装置及有意义的试验方法的开发。当手握住振动物体时，手臂系统的响应取决于多种因素。最重要的因素如下：—按手臂系统考虑的振动方向；—被握物体的几何形状；—由手施加到物体上的力；—姿势；—肌肉状态；—人体测量学特性。由手施加的力通常用握力和推进力描述，后者通常称为“推力”、“推进力”或“压力”。本标准中，驱动点的自由机械阻抗用来描述人体手臂系统对手的强迫运动的动态响应，用频率的函数表示。自由阻抗值根据不同的调查者对活体男性受试人群的阻抗测量结果导出。目前还缺乏来自独立资料的有效数据描述女性手臂系统阻抗。在正常同等条件下独立进行的研究中报告的阻抗的平均值间的未说明的差异，已按标准化的男性手臂阻抗的形式给出。测量值的综合也已完成（见附录F)。作为频率函数的阻抗的模和相位的最可能的值借助上下包络进行限定，它包含了每一频率的全部可接受数据的平均值。包络线根据局部立方样条函数建立，并规定了每一频率的男性手臂阻抗的可接受的值的范围。可接受数据的计权的均值和均值的标准差规定为频率的函数，并对本标准全部应用给出了目标值。本标准给出的作为频率函数的阻抗的模或相位与涉及受试人员的单一调查中测量的均值在全部频率上没有精确的对应关系。 GB/T19740-2005/ISO10068：1998机械振动与冲击人体手臂系统驱动点的自由机械阻抗1范围本标准描述了男性人体手臂系统驱动点的自由机械阻抗。用模和相位表示的自由阻抗的值，按三个正交平移激励的方向给出，激励方向与GB/T14790和ISO8727规定的手的基本中心坐标系的xh,yh和z、轴一致。自由阻抗的Xh、Yh和zh分量作为频率的函数按频率范围从10Hz至500Hz，对应于特定的手臂姿势、握力和推进力、手柄的直径和激励的强度分别给出。在三个方向上的自由阻抗分量被视为独立存在（见附录F)o本标准可用来确定手臂系统在驱动点的自由机械阻抗的典型值，这些数据适用于特定条件下的男性。对每个阻抗分量，自由阻抗在每一频率用三个值确定，以反映对男性手臂的测量值的范围。上限和下限值规定了最可能的阻抗值的范围，中间值表示人体数据的总体平均值，从而规定了对于全部应用的目标值。本标准暂可适用于女性。作为频率的函数，相对于规定的握力和推进力的驱动点的自由机械阻抗的参考值在附录A中给出。这些阻抗值用于确定手臂系统为负载时弹性材料的振动传递率。用来对自由阻抗值建模的手臂系统的数学表达式也在附录C至E中给出。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T14790人体手传振动的测量与评价方法（GB/T14790-1993,egvISO5349:1986)ISO8727:1997机械振动与冲击人体暴露生物动力学坐标系3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1自由阻抗freeimpedance在频率f施加的周期性激励力F(f)，与在同一频率引起的振动速度V(f）的复数比，对所有其他联结点而言，系统是自由的，即施加的外力为零（见ISO2041)0Z(f)＝F(f)/v(f)注1：自由阻抗一般为复数，即具有实部和虚部，也可用模和相位来表示。注2：本标准根据在同一点，即振动传向手臂系统的点，测量的力和速度为基础制定。注3：手和臂被视为一个系统，其在相互垂直的三个轴向的平移振动是独立的。注4：对人体手臂系统的动态响应的其他的描述方法（例如，视在质量）已在科技文献中应用。4手臂系统驱动点的自由机械阻抗手臂系统的驱动点的自由机械阻抗的模和相位，在表1至表3及在图1至图3(作为说明）中在三个正交的激励方向上作为频率的函数给出。激励的方向根据GB/T14790和ISO8727规定的基本中心坐标系中的xh,yh和zh轴确定。每个表和图都包含了相对于每个运动方向的每一频率的模和相位 GB/T19740-2005/ISO10068：1998三个值。这些数值用三位有效数字给出是为了计算方便，并不反映对手臂阻抗研究的精度。对表1至表3中未列出的频率，允许使用线性插值法获得需要的阻抗值，对应于1/3倍频程的中心频率的阻抗值在附录B中给出。每一频率的上下限值包含了选用的全部数据的平均值，并在图1至图3用连续实线表示。每一频率的中间值，在图1至图3中用虚线表示，给出了全部选定数据的计权平均估算值，从而形成了全部应用的目标值。平均（目标）值的标准差也在表1至表3中给出。应用本标准在每一频率的上下限之间产生／使用的阻抗值，符合本标准的要求，并代表了在某一频率或某些频率上男性的手臂机械阻抗。如果应用仅在某些频率符合本标准要求，则在这种应用的所有描述中都应表明这些频率。表1在x、方向手臂系统驱动点的自由机械阻抗值止 GB/T19740-2005/ISO10068：1998表2在Y、方向手臂系统驱动点的自由机械阻抗值一 GB/T19740-2005/ISO10068：1998表3在艺。方向手臂系统驱动点的自由机械阻抗值护 GB/T19740-2005/ISO10068：1998全500任。U。、、2洲产、、＿＿＿J沪尸uu300一一口口目～～－一～一，，，．一一20一loe100一J产尸／夕产50一＿一-0130一一尸尸尸20一0siseweeses1esesesseesesee1eseseseseseeseses1eseeeeseeeeesesesee1eseseeseeseesesees1ewe～essewewe180一40－—0一-40一-80一叫一－一－－－－－－一－－曰以－－－－－－i－一10203050100200300500频率/Hz注：曲线的含义见第4章。圈1x、方向手甘系统驱动点的自由机械阻抗值 GB/T19740-2005八SO10068：1998全500—日Ju．之柑｛300一200一100一J产尸50一护产～、、～130一子尸产20一0－－一一－一，一一－一～一」一」一一一～一叫一一一习—一一一一一习—一一一一一止一一一－一一J一一一一．—，80一40一、、／‘0一一目～一一．一－－一一一一‘，，二一一一一一一一一～一一二山，：，一一一一钾一一一一一一．．一一一一一一一一一一一一一一，二，尸二—一一．二护-40一-80一一一－－一一七－～－－一二一－－}L一一－－－－」．—一－一．1．－－L－．一—一10203050100200300500频率/Hz注：曲线的含义见第4章。图2y、方向手臂系统驱动点的自由机械阻抗值 GB/T19740-2005/ISO10068：1998补注u0O0u—一一—－一一——、、之一～．．口．口、、、＿曰洲户一tw300＿}-尸200巴一100l—50一30一20一0一一J一一一一一一一一L一一－一一～一一1一一一一一一一一一一一一目一一月一一～一一一一一一一一一L一一一一一一一」一一80一40一一，、、，、～护尹0．一一．－一一一一一J、《－一一一一之二，～一一一～－一一一一，洲‘，一一一一门一一一＝POE‘一一一一一－一，一一一—-40一一-80一一－－．一－二一上一～一上一一一一一一一一一】—一一－－－J－止一一－—一10203050100200300500频率/Hz注：曲线的含义见第4章。图3不。方向手臂系统驱动点的自由机械阻抗值 GB/T19740-2005八SO10068：19985阻抗值的适用性自由阻抗值满足下述全部条件时适用于男性人体。适用性的限制大致与获得数据的测量条件范围一致。a)手臂相对于躯干的位置要在图4中限定的范围内。b)腕部在中间位置，即既不弯曲也不外展的位置（允差士150)，见图50c)手握住的手柄直径在19mm至45mm之间。如果最小和最大截面尺寸在19mm至45mm之间时，自由阻抗值也适用于这些非圆形截面d）手的握力在25N至50N之间。手施加的推进力不大于50N}注1：阻抗值的主要根据右手数据为基础得出。暂时也适用于左手。注2：阻抗值暂时可适用于女性。研究表明女性的阻抗的模比男性要小20注3：已有报告显示，握力的增大导致阻抗的模增大，尤其是频率在50IIz以上注4：在频率100Hz以上推进力对阻抗的模和相位没有实际的影响。已有报告显示，在低频段阻抗的模随着推进力的增大而增大。在推进力达到150N时阻抗模的变化小于10肠。注5：阻抗可能受手柄加速度的影响，本标准中的阻抗值在加速度达到50m/s"时仍适用。6应用6.1手臂系统为负载时弹性材料传递率的评价驱动点的自由机械阻抗的xh,zh分量的参考值作为频率的函数在附录A中给出，对应的握力为30N，推进力为50N，肘部角度为900。这些阻抗值的给出是为了满足评价手臂系统为负载的弹性材料的振动传递率的需要（细节在GB/T19739中给出）。6.2手臂系统模型符合本标准条款的手臂系统模型在附录C至E中给出。这些模型的复杂程度各不相同。这些附录的给出是为了使用测量环时，便于对手臂系统建立数学模型并进行力学模拟。6.3手臂系统吸收能f评估当手握持振动的物体时，传向手的机械能可根据已知的振源内部阻抗与运动，以及手臂系统驱动点的自由机械阻抗计算得出。如果使用本标准中的阻抗值进行计算，则求得的值仅仅是对传向手臂系统的能量的粗略估计，即使其姿势满足第5章的要求也是如此。 GB/T19740-2005八SO10068：1998月少750<+<1050；一150<肛150；一150