人因工程教材《第11章人体测量.ppt

第十一章 人体测量 第一节人体测量概述 第二节 常用的人体测量数据 第三节 人体测量数据的应用 第一节 人体测量概述 人体测量学是一门新兴的学科，它是通过 测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之 间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特 征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体 测量数据。这些测量数据对工作空间的设计， 机器、设备设计以及操纵装置等设计具有重要 意义，并直接关系到合理地布置工作地，保证 合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准 确地工作，减少疲劳和提高工作效率。 一、人体测量的基本术语 （一）基本姿势 立姿 指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位， 眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸 直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自 然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足 大致呈45夹角，体重均匀分布于两足。 坐姿 指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平 面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左 、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放 在地面上，手轻放在大腿上。 一、人体测量的基本术语 （二）测量基准面，如图11-1所示 1.矢状面 通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的 所有平面都称为矢状面。 正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中线的矢 状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、 右对称的两部分。 2.冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的 所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后 两部分。 3.水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有 平面都称为水平面。水平面将人体分成上、 下两部分。 4.眼耳平面 通过左、右耳屏点及右眼眶下点 的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。 （二）测量基准面 一、人体测量的基本术语 （三）测量方向 （1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下 方称为足侧端。 （2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方 向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。 （3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位， 远离四肢附着部位的称为远位。 （4）对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺 侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓 侧。 一、人体测量的基本术语 （四）支承面、衣着和测量精确度 支撑面。立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的 椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。 衣着。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例 如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，测 量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩 后进行测量。 测量值读数精度。线性测量项目测量值读数精确 度为1mm，体重读数精确度为0.5kg。 二、人体尺寸测量分类 人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来 确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的 差别，用以研究人的形态特征，使设计更 适于人。 测量数据： 1、静态人体尺寸测量，见图11-2 2、动态人体尺寸测量，见图11-3 三、人体测量方法 (一) 测量仪器 1. 人体测高仪，见图； 2. 人体测量用直脚规，见图； 3. 人体测量用弯脚规，见图； 此外，还有人体测量用三脚平行规，坐高椅，量 足仪，软卷尺以及医用磅秤等。 三、人体测量方法 （二）测量方法 测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为 从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再 到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤 ，以免影响测量的准确性。身体某些长度的测 量，既可用直接测量法，也可用间接测量法 两种尺寸相加减。另外，测量项目应根据实 际需要确定，具体测量方法详见GB/T 5703 1999用于技术设计的人体测量基础项目 的有关规定。 第二节 常用的人体测量数据 一、 我国成年人人体结构(静态)尺寸 参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家 标准，主要包括： (一) 人体主要尺寸, 见图11-4和表11-1 (二) 立姿人体尺寸，见图11-5和表11-2 (三) 坐姿人体尺寸，见图11-6和表11-3 (四) 人体水平尺寸，见图11-7和表11-4 第二节 常用的人体测量数据 二、我国成年人人体功能(动态)尺寸 动态人体测量通常是对手、上肢、下肢 、脚所及的范围以及各关节能达到的距 离和能转动的角度进行测量。由于人主 要依靠上肢从事各项操作活动，因此本 节只给出上肢功能(动态)尺寸，见表11- 6 表11-6 我国成人男女上肢功能尺寸/mm 测测 量 项项 目男（1860岁岁）女（1855岁岁） P5 P50 P96P5 P50 P96 立姿双手上举举高 立姿双手功能上举举高 立姿双手左右平展宽宽 立姿双臂功能平展宽宽 立姿双肘平展宽宽 坐姿前臂手前伸长长 坐姿前臂手功能前伸长长 坐姿上肢前伸长长 坐姿上肢功能前伸长长 坐姿双手上举举高 跑姿体长长 跪姿体高 俯卧体长长 俯卧体高 爬姿体长长 爬姿体高 1971 2108 2245 1869 2003 2138 1579 1691 1802 1374 1483 1593 816 875 934 416 447 478 310 343 376 777 834 892 673 730 789 1249 1339 1426 592 626 661 1190 1260 1330 2000 2127 2257 364 372 383 1247 1315 1384 761 798 836 1845 1968 2089 1741 1860 1976 1457 1559 1659 1248 1344 1438 756 811 869 383 413 442 277 306 333 712 764 818 607 657 707 1173 1251 1328 553 587 624 1137 1196 1258 1867 1982 2102 359 369 384 1183 1239 1296 694 738 783 第三节 人体测量数据的应用 一、人体测量中的主要统计指标 在人体测量中所得到的测量值都是离散 的随机变量，因而可根据概率论与数理统 计理论对测量数据进行统计分析，从而获 得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。 一、人体测量中的主要统计指标 1. 平均值 一、人体测量中的主要统计指标 2.标准差 一、人体测量中的主要统计指标 3.百分位数 在设计中，当需要得到任一百分位的 数值时 ，则可按下式进行计算 K为百分比变换系数，见表11-7 例11-1 设计适用于90东南区男性使用的产品 ，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸? 解：由表11-5查得东南区男性身高平均值 1686mm， 标准差55.2mm。要求产品适用于90的人群，故应 以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设 计，由表11-7查得，5%与95%的变换系数K 1.645。 由此可求得第5百分位数为 168655.21.645=1595.2（mm） 第95百分位数值为 168655.21.645=1776.8（mm） 结论：按身高1595.21776.8mm设计产品尺寸，将 适用于90的东南区男性。 人体测量尺寸对应的百分率 P=0.5s 式中S为概率数值，可根据 值，在表11-8中查取 例11-2 已知女性A身高1610mm，试求有百分 之几的东北女性超过其高度？ 解 由表11-5查得东北女性身高平均值 =1586mm,标准差SD=51.8mm。则 根据Z 值查表11-8得s=0.1772(取近似值 0.177)，由式（11-5）求得P值为 P=0.50.177=0.677 结论：身高在1610mm以下的东北女性为 67.7%，超过女性A身高的东北女性则为 32.3%。 二、人体尺寸数据的应用 (一)人体测量数据的运用准则 （1）最大最小准则 （2）可调性准则 （3）平均性准则 （4）使用最新人体数据准则 （5）地域性准则 二、人体尺寸数据的应用 (一)人体测量数据的运用准则 （6）功能修正与最小心理空间相结合准则 最小功能尺寸 Xmin=Xf 最佳功能尺寸Xopm （7）姿势与身材相关联准则 （8）合理选择百分位和适用度准则 例11-3 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上 下铺净空高度 解： 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。 根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第 99百分位数为基本参数X，查表11-3，X 979mm。衣裤厚度(功能)修正量取25mm，人 头顶无压迫感最小高度(心理修正量)为115mm ，则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为 Xmin= Xf979十251004mm Xopm= Xfp979十25十 115=1119mm 例11-4 试确定适合中国男人使用的固定座椅座 面高度 解：座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准 则，座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高”人体数据 为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒 适。查表11-3，X38.3cm，功能修正主要应考虑两方 面：一是鞋跟高的修正量，一般为2.53.8cm，取2.5cm ；另一方面是着装(裤厚)修正量，一般为0.3cm。即f 2.5十0.32.8cm。座椅座面高度的设计不需考虑心理修 正量，即p=0。 因此，固定座椅座面高度的合理值应为 Xopm= Xfp38.3十2.8十0=41.141.0 cm 二、人体尺寸数据的应用 (二)人体各部分结构参数的计算 由身高计算各部分尺寸，见图11-8 由体重计算体积和表面积 V=1.015W4.937 式中：V为人体体积(L)；W为人体体重 (kg) 人体表面积可参照第八章人体表面积 计算公式 二、人体尺寸数据的应用 (三)人体身高在设计中的应用 以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见 图11-9，图中有关尺寸定义参阅表11-10。 复习思考题 1.我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西 南、东北等六个区域，这对产品设计有何影响? 2.某地区人体测量的均值 1650mm，标准差 57.1mm，求该地区第95、90及第