1、DINL DIN 33 TEIL I 82 m 2794442 nobmbo TW m DK 331.024.1 : 001.4 DEUTSCHE NORM September 1982 Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH. Berlin 30 DIN 33411 Teil 1 Sep 1982 -Preisgr. 6 09.82 Vertr.-Nr. 0006 Krperkrfte des Menschen Begriffe, Zusammenhnge, Bestimmungsgren Physical strengths of
2、man; concepts, interrelations, defining parameters DIN 33 411 Teil 1 1 Anwendungsbereicli und Zweck Die nachstehend definierter Begriffe, Zusammenhnge und BestimmungsgrBen gelten fr den Bereich der stati- schen und dynamischen muskulren Arbeit, die durch kraft- betonte Krperstellung und -1Dewegung c
3、harakterisiert ist. Die Norm ist nicht anwendbar fr sensomotorische Ttig- keit. Zweck dieser Festlegungen ist es, Begriffe, Zusammen- hnge und BestimmungsgrBBen bei Krperkrften als Grundlagen fr ihre Ermittlung, Beurteilung und Anwen- dung aufzuzeigen. 2 Allgemeines Krperkrfte treten auf beim Einhal
4、ten von Krperstellun- gen, bei Durchfhrung freier und gefhrter Bewegungen des Krpers und seiner GlieclmaBen, wie z.B. beim Hand- haben von Lasten, beim Hantieren mit Werkzeugen, beim Bettigen von Stellteilen unid bei Durchfhrung anderer Arbeitsverrichtungen mechanischen Charakters. Die mechanischen
5、Prozesse und Zustnde des mensch- lichen Krpers werden bei aktiven und passiven Kraftwir- kungen von Krperkrften uiid Krpermomenten bewirkt bzw. begleitet. 3 Begriffe 3.1 Krperkraft Krperkraft im Sinne dieser Norm ist die Kraft, die im Zusammenhang mit dem menschlichen Krper entsteht. Krperkrfte knne
6、n in Mu:;kel-, Massen- und Aktions- krfte eingeteilt werden. Anmerkung: Im folgenden werden die Begriffe in bezug auf Krperkrfte angefhrt. Vergleichbare Aussagen sind aber auch fr Krpermomente, dieals Folge der Krperkrfte entstehen, zutreffend. 3.1.1 Muskelkraft Muskelkraft ist eine Krperkraft, die
7、durch Aktivitt der Muskeln innerhalb des Krpers wirkt. Anmerkung: Das Verhltnis dor ausgebten zur maximalen Muskelkraft, Kontraktionsdauer und Kontraktions- hufigkeit sind fr die muskulre Beanspruchung wesentliche EinfluBgriiBen und demzufolge auch fr die Beurteilung der kluskelermdung von Bedeu- tu
8、ng. 3.1.1.1 Statische (isometrische) Muskelkraft Statische (isometrische) Muskelkraft ist die Muskelkraft, die ohne Lngenvernderung des Muskels durch seine Aktivitt entsteht. Anmerkung: Die statische (isometrische) Muskelkraft ist fr die sogenannte statische Muskelarbeit von Bedeu- tung. 3.1.1.2 Dyn
9、amische Muskelkraft Dynamische Muskelkraft ist die Muskelkraft, die whrend der Lngenvernderung des Muskels durch seine aktive Wirkung entsteht. 3.1.1.2.1 Verkrzungsmuskelkraft Verkrzungsmuskelkraft ist die dynamische Muskelkraft, die whrend der Verkrzung des Muskels durch seine aktive Wirkung entste
10、ht. Anmerkung: Mit der Verkrzungsmuskelkraft wird die soge- 3.1.1.2.2 Verlngerungsmuskelkraft Verlngerungsmuskelkraft ist die dynamische Muskel kraft, die der Verlngerung eines aktivierten Muskels entgegen- wirkt. Anmerkung: Mit der Verlngerungsmuskelkraft wird die sogenannte negative Muskelarbeit a
11、usgebt. Die Unterscheidung zwischen der positiven und negati- ven Muskelarbeit ist aus physiologischen Grnden erforderlich. 3.1.2 Massenkraft Massenkraft ist eine Krperkraft, die auf die Krpermasse als Trgheitskraft wirkt; z. B. dynamisch als Beschleuni- gungs-, Verzgerungs- bzw. Zentrifugalkraft be
12、i mobilen Arbeitspltzen oder statisch als Eigengewichtskraft. 3.1.3 Aktionskraft Aktionskraft ist eine Krperkraft, die nach auBen vom Kr- per aus wirkt. Sie ergibt sich aus der Massenkraft, aus der Muskelkraftoder aus beiden zusammen. Massen- und Mus- kelkraft knnen sich je nach Betrag und Richtung
13、in ihrer Wirkung verstrken oder abschwchen. Nach dem kraftabgebenden Krperteil wird die Aktions- kraft eingeteilt z. B. in Ganzkrper-, Arm-, Hand-, Finger-, Bein-, Knie- und FuBkraft. Nach der Kraftrichtung wird die Aktionskraft je nach inge- nieurwissenschaftlichem oder medizinischem Sprachge- brau
14、ch eingeteilt z. B. in Vertikal-, Horizontal-, Sagittal-, Frontal-, Duktions- und Zentralkraft. Nach dem Kraftrichtungssinn wird die Aktionskrafi einge- teilt in Zug- und Druckkraft. 3.1.3.1 Statische Aktionskraft Statische Aktionskraft ist eine Krperkraft, die auf einen sich nicht bewegenden Krafta
15、ngriffspunkt einwirkt. Anmerkung: Die statische Aktionskraft wird auch Stellungs- 3.1.3.1.1 Aktionskraft an Krpersttzflchen Aktionskraft an Krpersttzflchen ist eine statische Aktionskraft, die auf uBere Sttzflchen des Krpers ber- tragen wird, z. B. auf FuBsttze, Sitzflche, Rckenlehne, Armlehne. nann
16、te positive Muskelarbeit ausgebt. kraft genannt. Fortsetzung Seite 2 bis 6 - NormenausschuB Ergonomie (FNErg) irn DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Preisgr. DIN1 DIN 33411 TEIL L 82 = 2794442 OObLObL 983 = Muskel- und Massenkrfte (im Krpersystem wirkend) Seite 2 DIN 33411 Teil 1 Aktionskrfte (v
17、om Krper nach auen wirkend) 3.1.3.1.2 Haltungskraft Haltungskraft ist eine statische Aktionskraft, die zum Aus- gleich der Eigengewichte des Krpers aufgebracht wird, um eine bestimmte Krperhaltung zu fixieren. 3.1.3.1.3 Haltekraft Haltekraft ist eine statische Aktionskraft, die zum Halten der Gewich
18、te von Lasten oder zum Ausgleich statisch wir- kender Widerstandskrfte an Stellteilen aufgebracht wird. 3.1.3.2 Dynamische Aktionskraft Dynamische Aktionskraft ist eine Krperkraft, die auf bewegte Gegenstnde durch den direkten Kontakt von Krperteilen bertragen wird. Anmerkung: Die dynamische Aktions
19、kraft wird auch Bewe- 3.1.3.2.1 Antriebskraft Antriebskraft ist eine dynamische Aktionskraft, die Gegen- stnde beschleunigt oder in Bewegung hlt. 3.1.3.2.2 Bremskraft Bremskraft ist eine dynamische Aktionskraft, die bewegte Gegenstnde verzgert. 3.1.3.2.3 Manipulationskraft Manipulationskraft ist ein
20、e dynamische Aktionskraft, die bei freier Bewegung mit manipulierten Gegenstnden (Lasten) oder mit eigenen Krperteilen als Antriebs- oder Bremskraft aufgebracht wird. gungskraft genannt. Art der Kraft- iusbung 3.1.3.2.4 Bettigungskraft Bettigungskraft ist eine dynamische Aktionskraft, die gegen Kont
21、aktflchen von Stellteilen oder gegen andere Gegenstnde bei gefhrten Bewegungen als Antriebs- oder Bremskraft aufgebracht wird. Anmerkung: Die Einteilung der Manipulations- und Betti- gungskrfte ist im Zusammenhang mit der MeB- technik der Krperkrfte von Bedeutung. Ursache der Kraft 4 Zusammenhnge Zw
22、ischen den im Abschnitt 3 definierten Krperkrften bestehen die in Tabelle 1 dargestellten Zusammenhnge. Dabei sind zwei Betrachtungsweisen bercksichti(1t: Grundlagenorientierte Gliederung der Muskel- und Mas- senkrfte und praxisorientierte Gliederung der Aktions- krfte. Des weiteren ist der Zusammen
23、hang zwischen den Aktions-, Muskel- und Massenkrften anhand eines verein- fachten Beispiels in Bild 1 dargestellt. Die auf einen festen Erscheinungsform der Kraft Aktionskraft 1 Funktion der Kraft Massenkrift i (Unterarm) i , Richtung der Kraft 1 Kraft- abgebender Krperteil -Muskelkraft - Muskelmome
24、nt Vertikal-, Horizontal-, Sagittal-, Frontal-, Duktions- und Zentralkraft Bild 1. Beisoiel des Zusarnmenwirkens von Aktionskraft Arm-, Hand-, Finger-, Bein-, Knie-, Fu- und Ganz- krperkraft mit Muskel- und Massenkrften Tabelle 1. Zusammenhnge zwischen den im Abschnitt 3 definierten Krperkrften Dyna
25、mische Muskelaktivitt aktiv Statische Muskelaktivitt Dynamische Wirkung von Krpermassen Statische Wirkung von Krpermassen passiv Verkrzungs- muskel kraft Verlngerungs- muskel kraft i Dynamische Muskel kraft Antriebskraft Bremskraft kraft) Bewegung) : I I Statische (isometrische) L Bettigungs- kraft
26、(gefhrte Dynamische z. Bewegung) Massenkraft Verzgerungskraft (Trgheits- -f Zentrifugal kraft kraft) BescheunigungskrafI Aktionskraft Haltungskraft Haltekraft 11 1 (Stellungs- I Aktionskraft an Sttz- flchen des Krpers Statische Massenkraft (Trg- heitskraft = Eigengewichtskraft) DIN1 DIN 33411 Griff
27、nach auen hin ausgebte statische Aktionskraft ergibt sich hier als Wirkung der statischen Massenkrfte (Eigengewichtskrfte des Armes) und der Muskelkrfte (bzw. Muskelmomente im Hand-, Ellbogen- und Schulterge- lenk). Die Zusammenhnge sind fr die Arbeitsgestaltung von Bedeutung. Beispiele hierfr silid
28、: a) Die Eigengewichte der Krperteile (Massenkrfte) wer- den zum Einhalten einer Krperhaltung durch statische Muskelkrfte ausgeglichen (z. B. Krperzwangshaltung). b) Aktionskrfte an Krpersttzflchen knnen sich aus Massenkrften der Krperteile und aus Haltungskrf- tenlHaltekrfte zusammensetzen. Dies is
29、t z. B. bei der Dimensionierung der Rckstellkrfte eines Pedals zu beachten. c) Verkrzungsmuskelkrfte :sind teilweise oder ganz Ursache der Antriebskrfte (z. B. Anheben von Lasten). d) Verlngerungsmuskelkrfte sind teilweise oder ganz Ursache der Bremskrfte (z. B. Herabnehmen von Lasten). e) Manipulat
30、ionskrfte und Be:tigungskrfte werden teil- weise oder ganz durch das iIusarnmenspiel von Verkr- zungs- und Verlngerungsmuskelkrften (einzelner Muskelgruppen) aufgebracht (z. B. Umsetzen von Lasten). 5 Mechanische und geometrische Bestimimungsgren 5.1 Bestimmungsgren tier Krperkraft Eine Krperkraft w
31、ird durch folgende Bestimmungsgren festgelegt: - Betrag (Gre, Zahlenwert) der Kraft (F) in Newton (N); - Lage des Kraftangriffspunktes (siehe Abschnitt 5.3.1) relativ zum Krper; - Richtung der Wirkungslinie der Kraft (siehe Abschnitt 5.3.2) relativ zum Krper; - Kraftrichtungssinn (siehe Atlschnitt 5
32、.3.3). 5.2 Bestimrnungsgren cles Krpermoments Ein Krpermoment wird durch folgende Bestimmungsgr- Ben festgelegt: - Betrag (Gre, Zahlenwert) des Momentes in Newton. Meter (Nm); - Richtung der Drehachse cles Momentes (siehe Ab- schnitt 5.3.2) relativ zum Krper; - Drehsinn des Momentes (silshe Abschnit
33、t 5.3.3) relativ zum Krper. 5.3 Beschreibung der Bestimrnungsgren 5.3.1 Lage des Kraftangriffspunktes Der Kraftangriffspunkt der Krperkraft liegt innerhalb der jeweiligen Sttzflche; seine Lage mu festgelegt werden (z. B. durch eine Skizze der Krpergestalt). 5.3.1.1 Fingerkrfte und Hanclkrfte Der Kra
34、ftangriffspunkt der Handkrfte liegt (wenn nicht anders festgelegt) auf der Lngsachse der Hand in der Mitte der Handflche (Handmittelpunkt). Der Kraftangriffspunkt fr Fingsrkrfte mu entsprechend dem jeweiligen Fall festgelegt und protokollarisch erfal werden. 5.3.1.2 Armkrfte Der Kraftangriffspunkt d
35、er Arrrikrfte Pl liegt (wenn nicht anders festgelegt) irn Handrnitielpunkt PI. TEIL 1 82 279444ED 00b1062 B1T = DIN 33411 Teil 1 Seite 3 Seine Lage wird in Verbindung mit der Lagedes Schulterge- lenkbezugspunktes P3 angegeben, und zwar durch die Lnge a der Verbindungslinie zwischen dem Handmittel- p
36、unkt und dem Schultergelenkbezugspunkt und durch ihre Winkellage (siehe Bild 2). Pl I p2 Bild 2. Lage des Kraftangriffspunktes bei Armkrften Die Lnge a wird in cm oder als Bruchteil der Armlnge (maximaler Abstand zwischen Handmittelpunkt und Schul- tergelenkbezugspunkt) in Prozent angegeben. Die Win
37、kellage wird bestimmt durch den Hhenwinkel a, d. h. den Winkel zwischen der Verbindungslinie Schulter- gelenkbezugspunkt - Kraftangriffspunkt und der Horizon- talebene, und durch den Seitenwinkel p, d. h. den Winkel zwischen der senkrechten Projektion der genannten Ver- bindungslinie in die Horizont
38、alebene und der Krpersym- metrieebene. 5.3.1.3 Bein- und Fukrfte Der Kraftangriffspunkt der Beinkrfte P4 liegt auf der Lngsachse der Fusohle im Schnittpunkt mit der Verln- gerung der Lngsachse des Unterschenkels. Der Kraftan- griffspunkt der Fukrfte P5 liegt im Schnittpunkt der Lngsachse der Fusohle
39、 mit der Fuballenachse. Fr Sonderflle (z. B. Bettigung von Knieschaltern) mu eine entsprechende Festlegung getroffen werden. Die Lage der Kraftangriffspunkte der Fu- und Beinkrfte wird in Verbindung mit der Lage des Hftgelenkbezugs- punktes Peangegeben,undzwardurchdieLngeaderVer- bindungslinie zwisc
40、hen dem Kraftangriffspunkt der Fu- bzw. Beinkrfte und dem entsprechenden Hftgelenkbe- zugspunkt und die Winkellage der Verbindungslinie beider genannter Punkte (siehe Bild 3). Die Winkellage wird bestimmt durch den Hhenwinkel a, d. h. den Winkel zwischen der Verbindungslinie Hftgelenk- bezugspunkt -
41、 Kraftangriffspunkt und der Horizontal- DIN3 DIN 33433 TEIL 3 82 W 2794442 00bL063 75b I A 1 p=900 Seite 4 DIN 33411 Teil 1 Die Kraftwirkungslinie bzw. die Drehachse steht senkrecht I 5.3.2.1 Finger- und Handkrfte sowie -momente Die Richtung der Wirkungslinien der Krfte und der Dreh- achsen der Mome
42、nte fr Finger mu6 entsprechend dem jeweiligen Fall festgelegt werden. Fr Handkrfte und -momente ist durch Bild 4 die Art der Bestimmung der Handkraftrichtung bzw. Handmomerit- Drehachse dargestellt. Beispielhaft sind die Hauptrichtun- gen in Bild 5 festgelegt und in Tabelle 2 beschrieben. F Kraft FI
43、 Komponente von F in Draufsicht F2 Komponente von Fin Seitenansicht F, Vertikale Komponente von F D p6 IPS P& Fu ballenachse Die Kraftwirkungslinie bzw. die Drehachse 9=a, *= Verbindungslinie zwischen Handmittelpunkt punkt Bild 3. Lage der Kraftangriffspunkte bei Bein- und FUE krften ebene, und durc
44、h den Seitenwinkelp, d. h. den Winkel zwi- schen der senkrechten Projektion der genannten Verbin- dungslinie in die Horizontalebene und der Krpersymme- trieebene. 5.3.1.4 Ganzkrperkrfte Der Kraftangriffspunkt der Ganzkrperkrfte ist entspre- chend dem jeweiligen Fall festzulegen (mgliche Sttzfl- chen
45、 sind z. B. Handflche, Schulter, Rcken). 5.3.2 Richtung der Wirkungslinien und der Drehachsen Die Richtung der Wirkungslinien der Krfte wird, falls nicht anders festgelegt, durch den Winkel 9 zwischen der Kraft- wirkungslinie und der Horizontalebene und durch den Win- kel * zwischen der senkrechten
46、Projektion der Kraftwir- kungslinie in die Horizontalebene und der Krpersymme- trieebene bestimmt. Die Richtung der Drehachsen der Momente entspricht der rumlichen Einstellung der Drehachse und wird auf gleiche Art wie die Richtung der Wirkungslinien der Krfte festgelegt. Bild 4. Richtung der Wirkun
47、gslinien der Krfte und Dreh- achsen der Momente von Hand und Arm 5.3.2.2 Armkrfte und -momente Fr Armkrfte und -momente ist durch Bild 4 und Bild 5 die Art der Bestimmung der genannten Hauptrichtungen rriit Tabelle 2. Hauptrichtungen der Hand- und Armkrafte sowie -momente I Hauptrichtung I Winkel I
48、Beschreibung I I Die Kraftwirkungslinie bzw. die Drehachse verluft horizontal, parallel zur Krpersymmetrieebene p= O“, *= oo IB I Die Kraftwirkungslinie bzw. die Drehachse verluft horizontal, senkrecht p= O“,l#=90“ ICI zur Krpersymmetrieebene DIN3 DIN 33433 TEIL 3 82 m 2794442 00bL064 b92 Festlegung des Richtungssinns durch Vorzeichen darge- stellt (siehe Abschnitt 5.3.2.1). Index 1 Hauptkraftrichtungen 6, C, D in Draufsicht Index 2 Hauptkraftrichtungen A, B und D in Seitenansicht P3 I Bild 5. Hauptkraftrichtungen von Hand und Arm 5.3.2.3 Bein- und Fukrfte sowie -momente Die Ri
