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jx0262-胯关节运动能量收集装置带cad和文档

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jx0262-胯关节运动能量收集装置（带cad和文档）,jx0262-胯关节运动能量收集装置带cad和文档

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设计人： 指导老师：,胯关节运动能量收集装置的设计,一、胯关节运动能量收集装置的原理性设计,原动力齿轮,逆时针超越离合器,发电机,顺时针超越离合器,运动仿真.exe,二、胯关节能量收集装置的初步建模,三、双向超越离合器机构的创新设计,顺时针超越离合器,棘爪,传动齿轮,逆时针棘轮 即电机外壳,发电机,四、发电机内部结构的创新设计,磁铁,垫片,支撑板,线圈,五、胯关节能量收集装置的放置,固定,固定,六、充电电池的放置,七、关键零件的应力分析,八、运动仿真,九、电路原理图设计,电路所用元件对照报告,电路模拟仿真,十、印刷电路板设计,幻灯片播放完毕，谢谢！,设计人：指导老师：一、胯关节运动能量收集装置的原理性设计 原动力齿轮逆时针超越离合器发电机顺时针超越离合器运动仿真.exe二、胯关节能量收集装置的初步建模三、双向超越离合器机构的创新设计 顺时针超越离合器棘爪传动齿轮逆时针棘轮即电机外壳发电机四、发电机内部结构的创新设计 磁铁垫片支撑板线圈五、胯关节能量收集装置的放置 固定固定六、充电电池的放置七、关键零件的应力分析八、运动仿真九、电路原理图设计电路所用元件对照报告电路模拟仿真十、印刷电路板设计幻灯片播放完毕，谢谢！1,第四章 人体参数,主讲：石运序 shiyunxu,2,第二章 人体参数,内 容 第一节 人体尺寸测量 第二节 人体的人机学参数计算 第三节 人体测量数据的应用,3,第一节 人体尺寸测量,人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。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。 本节主要介绍人体测量的基础知识。应该掌握“测量基准面”、“ 静态测量”和“动态测量”等一些基本概念。,4,一、人体尺寸测量的基础,人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语由国标 GB/T 5703-1999规定。 该标准还规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列5项要求的前提下，测量数据才有效。,5,1被测者姿势的要求,1）立姿 2）坐姿,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，自然伸直膝部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45o夹角，体重均匀分布于两足。,6,1被测者姿势的要求,1）立姿 2）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。,7,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,8,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,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。,9,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,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为左右对称的两部分。,10,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,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。,11,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）眼耳平面,与矢状面和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。,12,2测量基准面的要求,人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。 1）矢状面 2）正中矢状面 3）冠状面 4）水平面 5）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。,13,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。,14,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。,15,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。,16,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。,17,3测量方向的要求,1）头侧端，足侧端。 2）内侧，外侧。 3）近位，远位。 4）挠侧，尺侧。 5）胫侧，腓侧。,在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。,18,4支承面和衣着的要求,立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应该是水平、稳固、不可压缩的。 要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量。,19,5基本测点及测量项目,头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点共22个，其测量项目共69项，其中分为：立姿40项，坐姿22项；手和足部6项及体重1项。 此外，测量时，必须按照标准规定的测量仪器和方法进行测量，其测量结果方为有效。,20,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,由 固 定 直 脚 、 活 动 直 脚 、 主 尺 和 尺 框 等 组 成 。 固 定 直 脚 与 活 动 直 脚 的 一 端 扁 平 呈 鸭 嘴 形 ， 主 要 用 于 测 量 活 体 ； 另 一 端 尖 锐 ， 主 要 用 于 测 量 骨 骼 。 直 脚 规可 测 量 200 毫 米 范 围 以 内 的 直 线 距 离 。,21,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,由 左 弯 脚 、 右 弯 脚 、 主 尺 和 尺 框 构 成 。 可 用 于 测 量 活 体 和 骨 骼 。 弯 脚 规可 测 量 300 毫 米 范 围 以 内 的 直 线 距 离 。,22,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,又 称为 马 丁 测 高 仪。由 主 尺 杆5、 固 定 尺 座2、 活 动 尺 座3、 底座6、 两 支 直 尺1 和 两 支 弯 尺4 构 成。 主 尺 杆 由 3 4 节 金 属 管 相 互 套 接 而 成， 测 量 范 围 是02000 毫 米 。 可 测 量 身 高、 坐 高 和 体 部 的 各 种 高 度。,23,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,当 它 的 第 一 节 金 属 管 的 固 定 尺 座 与 活 动 尺 座 各 插 一 支 直 尺 时， 可 作 为 大 型 活 动 直 脚 规 使 用。 可 测 活 体 的 肩 宽、 胸 宽 等， 也 可 测 骨 骼 的 股 骨 体 长 等。,24,二、人体测量的主要仪器,(1)、直脚规 (2)、弯脚规 (3)、人体测高仪,在 活 动 尺 座 和 固 定 尺 座 各 插 一 支 弯 脚 时， 可 作 为 大 型 弯 脚 规 使 用， 用 于 测 量 胸 部 矢 状 径 等。,25,三、常用统计函数,在人体测量中，有两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布的离中趋势。,26,1均值,表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。 对有n个样本的测量值：x1，x2，xn，其均值为：,27,2方差,描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。 对于均值为 的n个样本测量值：x1，x2，xn，其方差S2的定义为：,28,3标准差,由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值的波动情况。所以方差的平方根S称为标准差。,29,4抽样误差,抽样误差又称为标准误差，即全部样本均值的标准差。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大，反之说明其差别小，即均值的可靠性高。 当样本数据列的标准差为S，样本容量为n时，则抽样误差的计算式为：,30,5百分位数,人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第5百分位数是代表“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，95%的人群身材尺寸大于此值。,31,5百分位数,人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50% 。,32,5百分位数,人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有： 第5%百分位数 第50%百分位数 第95%百分位数,第95百分位数代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，5%的人群身材尺寸大于此值。 其它百分位数的含义可以此类推。,33,求百分位数值,当已知某项人体测量尺寸的均值为，标准差为S，求某一百分位的人体测量尺寸xa时，可用下式计算： 当求150%之间的数据时，式中取“”号；当求5099%之间的数据时，式中取“+号。式中K为变换系数，设计中常用百分比值与换算系数K的关系见表。,34,35,四、常用人体测量数据 1、我国成年人的人体结构尺寸,人体测量数据的种类分两类：人体结构尺寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。 静态测量是指被测者在确定的静止状态下，如立姿或坐姿，利用人体测量仪器进行的测量。具体测量时，应首先确定测点的位置和所需要测量的项目以及正确的测量方法。可参考国际 GB3975-83 人体测量术语和 GB5703-85 人体测量方法。,36,1.1人体主要尺寸,包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。,37,人体主要尺寸,38,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,39,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,40,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,肘高,41,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,手功 能高,42,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,会阴高,43,1.2立姿人体尺寸,包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。,胫骨 点高,44,立姿人体尺寸,45,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,46,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿颈椎点高,47,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿眼高,48,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿肩高,49,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿肘高,50,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿 大腿厚,51,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,坐姿 膝高,52,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,小腿加足高,53,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,54,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,55,1.3坐姿人体尺寸,包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。,56,坐姿人体尺寸,57,1.4 人体水平尺寸,58,1.5 各区域的体重、身高、胸围,59,2 我国成年人的人体功能尺寸,动态测量是在人体从事某种活动的情况下，对运动着的人体进行的测量。 通常包括人体动作范围的测量，如手、脚和四肢活动范围的大小和活动方向。 人体某部位移动过程的测量。如运动的轨迹以及运动关节角度大小等。,60,2.1肢体活动范围,指头、肩胛骨、臂、手、腿、小腿、足等部位的活动角度范围。,61,2.1.1 手臂的活动角度范围,62,2.1.2 各个关节的活动角度范围,63,2.2人体上部及上肢固定姿势活动角度范围,64,2.3 不同姿势手能及的空间范围,指成年男子立姿、坐姿、单腿跪姿、仰卧时上身及手的可及范围。,65,立姿上身及手的可及范围,66,坐姿上身及手的可及范围,67,跪姿上身及手的可及范围,68,仰卧上身及手的可及范围,69,3 常用人体功能尺寸测量区域,70,3 常用人体功能尺寸测量区域,71,五、手脚作业域测量,作业域：人在工作各种作业环境中在某种姿态下，肢体所能触及的空间范围。,72,1 手的测量,手的测量数据是设计手操纵器的依据。 手的测量包括手掌、手指的长度、宽度、厚度及腕关节的掌屈、背屈、内旋、外旋和以中指为基准的半径侧或挠侧偏移的角度。,73,1.1 手的水平作业域,74,1.2 手的竖直作业域(5%,单臂,双臂),75,坐姿抓握作业域(5%),76,身高与摸高的关系,77,2 脚的测量,脚的测量数据包括脚掌、脚趾的长度、宽度、厚度以及关节背屈、侧转等活动的角度。 脚的测量数据是设计脚踏板、脚控制器的长度、宽度和倾斜角的主要依据。,78,3 脚作业空间,脚作业空间参数是布置脚操纵装置的依据。和手比，脚的操纵力大、但精度低，活动范围小。,79,第二节 人体的人机学参数计算,本节主要介绍了人体的主要参数的计算。了解人体静态尺寸以及人体一些常用生理参数的基本计算方法。,80,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,1=(Li/H)100% Li 人体第i部分测量值,cm; H 身高,cm.,81,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,2=(Li/Hp)100% Li 人体第i部分测量值,cm; Hp 躯干长,cm.,82,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,3=(wx+wy)/H100% wx 胸围,cm; wy 腰围,cm; H 身高,cm.,83,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,4=1000(W)1/3/H W 体重,N; H 身高,cm.,84,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,5=W/H3 W 体重,N; H 身高,cm.,85,一 静态尺寸计算 1 人体体部指数,第1标准指数 第2标准指数 体形指数 李氏体重指数 罗氏体重指数 体质指数,6=H-wxmax+W W 体重,N; wxmax 最大胸围,cm; H 身高,cm.,86,2 用身高计算人体各部分尺寸 (1)立姿静态尺寸,87,2 用身高计算人体各部分尺寸 (1)坐姿静态尺寸,88,3 用体重计算人体体积表面积,(1)人体体积计算 (2)人体密度 (3)人体表面积计算 Stevenson公式 Bubois公式 赖氏算法,已知体重W（kg）后可用下式计算人体体积： V1.015W-4.937（L）,89,3 用体重计算人体体积表面积,(1)人体体积计算 (2)人体密度 (3)人体表面积计算 Stevenson公式 Bubois公式 赖氏算法,a= W/V（kg/L）,90,3 用体重计算人体体积表面积,(1)人体体积计算 (2)人体密度 (3)人体表面积计算 Stevenson公式 Bubois公式 赖氏算法,S=0.0061H+0.0128W-0.1529 （m2） 式中“H”用cm计算，“W”用kg计算。,91,3 用体重计算人体体积表面积,(1)人体体积计算 (2)人体密度 (3)人体表面积计算 Stevenson公式 Bubois公式 赖氏算法,S=KRW0.425H0.725 式中“KR”为人种常数，中国人取72.46.,92,3 用体重计算人体体积表面积,(1)人体体积计算 (2)人体密度 (3)人体表面积计算 Stevenson公式 Bubois公式 赖氏算法,S=0.0235H0.42246W0.051456,93,4 用身高、体重求其他人机学参数,94,二 人体生理学参数,人在活动时，会产生一系列的生理变化，进而导致心率、耗氧量、肌电图、脑电图、频闪值等一系列生理指标值发生改变。通过测定人的有关生理学参数，可科学地推断人从事某种活动或操作所承受的生理负荷，并据此合理安排劳动定额、劳动节奏，从而提高工效和操作安全性。,95,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,体内单位时间所需要的氧气量叫需氧量；成年人安静时每分钟的需氧量为0.2-0.3L/min。,96,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入的氧气量称摄氧量。,97,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,人体单位时间内所消耗的氧气量叫耗氧量。 一般耗氧量和摄氧量大致相等。,98,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,人在繁重体力劳动时，循环、呼吸系统的功能经12min达到极限摄氧能力，这时，单位时间内的摄氧量叫最大摄氧量。,99,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,人在繁重体力劳动时，单位时间内的耗氧量叫最大耗氧量。 此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大可达安静休息时的30倍，达到3一6Lmin。,100,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量 总需氧量,劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和称为总需氧量。总需氧量： Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th) 式中Vo2z劳动时的总需氧量，mL/min ; Vo2l作业期摄氧量，mL/min；Vo2h恢复期摄氧量，mL/min；Vo2j安静时平均需氧量，一般为2 5 OmL /min；t1作业时间，min；th恢复时间，min。,101,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量,最大耗氧量决定于年龄（AG）、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。 Vo2max =(56.592-0.398AG)10-3 (L/（kgmin）),102,1 最大耗氧量Vo2max 1)耗氧量和摄氧量,需氧量 摄氧量 耗氧量 最大摄氧量 最大耗氧量,根据最大耗氧量，可计算出最大能量消耗率Emax Emax=354.3Vo2maxW/100 其中体重W单位N;Vo2max单位mL/Nmin.,103,1 最大耗氧量Vo2max 2)氧债和劳动负荷,氧债 常量负荷 高量负荷 超量负荷,劳动开始，呼吸循环机能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，这时供氧量与需氧量的差叫氧债。,104,1 最大耗氧量Vo2max 2)氧债和劳动负荷,氧债 常量负荷 高量负荷 超量负荷,非繁重劳动时，需氧量小于最大摄氧量。此时，只有作业开始2-3min内，呼吸、循环系统暂时略欠氧债。其后转人稳定状态，这是人体可以持久作业的最理想的状态。稳定状态结束后，归还所欠氧债，见图。,105,1 最大耗氧量Vo2max 2)氧债和劳动负荷,氧债 常量负荷 高量负荷 超量负荷,劳动强度较大，需氧量已接近或等于最大摄氧量的负荷。此时，氧债也是在需氧量上升期间出现，到达最大摄氧量后，便维持稳定状态，见图。,106,1 最大耗氧量Vo2max 2)氧债和劳动负荷,氧债 常量负荷 高量负荷 超量负荷,劳动强度过大，需氧量超过最大摄氧量，人体一直在缺氧状态下，形成较大氧亏，处于“假稳定状态”下的负荷，见图。 超量负荷时，当心肺功能的惰性逐渐克服后，每分钟需氧量仍高于最大摄氧量，运动强度的持续，局限在氧债能力范围内，活动不能持久。劳动结束后，人体还要继续维持较高的氧需以补偿欠下的氧债。,107,1 最大耗氧量Vo2max 2)氧债和劳动负荷,氧债 常量负荷 高量负荷 超量负荷,据研究，体内要透支1L氧，大约要以7g乳酸作代价，直到氧债能力衰竭为止。 氧债能力，一般人约为10L，训练有素的运动员可达15-20L。氧债能力衰竭，血液中的乳酸量会急剧上升，pH值迅速下降，这对肌肉、心脏、肾脏以及神经中枢都很不利。,108,2 最大心跳速率,心率 最大心率,单位时间内心室跳动的次数称为心率（Heart rate,缩写为HR)。 在安静时，正常男子、女子的心率约75次/min。 青年人中，当以50的最大摄氧量工作时，男子心率一般比女子低，分别约为130次min和140次min。,109,2 最大心跳速率,心率 最大心率,当人达到最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心率(HRmax),最大心率几乎无性别差异，都随着年龄(A)的增加而下降，可用一下式近似计算： HRmax=209.2-0.74AG(次/min) 式中HRmax最大心率，次min；A年龄，岁。,110,3 搏出量与最大心脏输出,搏出量 心输出量,心脏每次搏动从左心室注人主动脉的血液量称搏出量。,111,3 搏出量与最大心脏输出,搏出量 心输出量,单位时间内从左心室射出血量Q叫心输出量。 最大摄氧量与最大心输出量关系： Qmax=6.55+4.35Vo2max(L/min) 式中Qmax最大心输出量，L/min ; Vo2max最大摄氧量，L / (Nmin)。,112,4 肌电图,肌电图 放电频率和振幅 应用,肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位，肌肉收缩时产生的动作电位可通过电极引导出来，再放大、记录即得到肌电图(Electromyogram ,简称EMG)。,113,4 肌电图,肌电图 放电频率和振幅 应用,肌肉从轻微收缩增加到最大收缩时，放电频率可从5次s增加到50次s。 动作电位振幅(mV)的大小反映了参加收缩的肌纤维数量的多少。 因此，通过肌电图可以测定肌肉收缩的强度。,114,4 肌电图,肌电图 放电频率和振幅 应用,肌电图在安全人机工程学上的应用主要是作业设计、作业姿势、机械和工具设计的人性化、合理化和最优化研究。在工业座椅、家用沙发和床等尺度的研究中，肌电图是一个实用的评价指标。一个具有良好人机工程学设计的工业座椅能有效地减少人体不必要的能量消耗，提高工作效率；一个舒适的坐姿或者卧姿可使全身肌肉放松，这种放松程度，可通过测量肌电图来评价。,115,5 呼吸量的测定,人体的活动时，新陈代谢率增高，氧气的消耗量与二氧化碳的呼出量都随着活动量而增多： 呼吸频率由平静时的每分12-18次增加到每分40-50次； 呼出量由平静时的500mL上升到2000mL上； 通气量由平静时的6-8L上升到100L以上。,116,6 脉搏数的测定,主要是测定与疲劳程度有关的刚结束作业的脉搏数、脉搏积及回复到安静时脉搏数所用的时间。 脉搏积=脉搏数（最高最低血压差）100,117,7 发汗的测定,发汗是机体散热维持恒定体温的有效途径，发汗量是高温下劳动或重体力劳动机体丧失水分程度的标志。发出大量汗水可造成脱水，因此对发汗量及汗液化学成分等应进行测定，可以防止高温中暑等疾病。 在安静状态下，当环境温度达到281时便开始发汗。 如果空气湿度高且穿衣较多时，气温达到25时即可引起发汗。 劳动时，气温在20以下，也会发汗甚至发出较多的汗量。劳动强度越大，发汗量越显著。,118,8 血液成分变化的测定,一般采用生物化学的测定方法，测量内容主要是与疲劳关系密切的pH值、血糖量、血红蛋白量、乳酸含量等。,119,9 脑电图,脑电图 应用,脑电图(Electroencephalogram, EEG)也是人体生物体电现象之一。人无论是处于睡眠还是觉醒状态，都有来自大脑皮层的动作电位（脑电波）。在头部表皮上通过电极和高感度的低频放大器可测得这种生物电现象。,120,9 脑电图,脑电图 应用,利用脑电波的频率和幅值可评价人大脑的觉醒状态。在人机工程学研究领域内，常利用脑电波研究环境与人的关系，如噪声、室温、床类用具尺度及质地等对睡眠深度的影响。在作业领域，它与事故的发生和防止有密切的关系。,121,9 脑电图,波 波 波 波 波,正常人安静闭眼时出现a波(8-13Hz)。,122,9 脑电图,波 波 波 波 波,正常人睁眼并且注意力集中时波减少，波(14-25Hz)增多。,123,9 脑电图,波 波 波 波 波,25Hz以上叫波。 波和波以上频率的波统称快波。,124,9 脑电图,波 波 波 波 波,人在打吨或睡眠中出现波(4-7Hz)和波(0.5-3.5Hz）。 波和比波频率低的波统称慢波。 成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。,125,9 脑电图,日本桥本把大脑意识状态划分为 阶段0 阶段I 阶段II 阶段III 阶段IV,失去知觉、睡眠的状态，无意识，无反应能力。主要脑波是波。,126,9 脑电图,日本桥本把大脑意识状态划分为 阶段0 阶段I 阶段II 阶段III 阶段IV,过度疲劳、单调作业、饮酒等状态，知觉能力的下降，发呆、发愣、不能注意。主要脑波为波。,127,9 脑电图,日本桥本把大脑意识状态划分为 阶段0 阶段I 阶段II 阶段III 阶段IV,休息、习惯上的作业的状态，意识处于正常放松状态，这时无预测能力和创造力。主要脑波为波。,128,9 脑电图,日本桥本把大脑意识状态划分为 阶段0 阶段I 阶段II 阶段III 阶段IV,积极活动状态，这时大脑清醒，注意力集中，富有主动性。主要脑波为波。事故潜在性最小。,129,9 脑电图,日本桥本把大脑意识状态划分为 阶段0 阶段I 阶段II 阶段III 阶段IV,过度紧张和兴奋的状态，这时注意力集中一点，一旦有紧张情况大脑将马上进人停止状态。脑波状态是和更快频率的脑波。事故潜在性最大。,130,第三节 人体测量数据的应用,本节主要介绍了人体测量数据的处理方法。掌握五种常用的统计函数与人体测量数据的修正原则和选用原则。,131,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,对有些不可调节的设计，应该根据具体要求选用最大或最小的人体参数。例如门或通道的最小高度应该选用高百分位身高数据；而抓握物体的可及距离、控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等，应以低百分位的数据。,132,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,对与健康或疲劳有关的设计，设计优先采用可调性准则设计。例如汽车座椅的高度、倾角。,133,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸。例如：门把手、锤子的手柄、办公室座椅。,134,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,在选用人体尺寸和体形时，首先应搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差。,135,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快。,136,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,设计中用到的尺寸应该考虑设计裕度，在人体尺寸上加适当的修正量，叫产品的最小功能尺寸。 为了克服人心理上的空间压抑感、高度恐惧感、以及求奇、求美心理，在产品最小功能尺寸上还要加心理修正量，称最佳功能尺寸。,137,功能修正与最小心理空间相结合的原则,最小功能尺寸 Smin=S+f 式中Smin产品的最小功能尺寸；S第百分位人体尺寸； f功能修正量。涉及人体尺寸的设计,都要考虑实际活动中人的姿势、动态操作、衣着等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量f 。,138,功能修正与最小心理空间相结合的原则,最佳功能尺寸 Sopm=S+f +p 式中Sopm最佳功能尺寸；S第百分位人体尺寸； f功能修正量; p 心理修正量(实验求得)。,139,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,设计要遵循国家标准、国际标准。,140,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,设计时要考虑姿势，如座姿的宽度要比立姿大。,141,一、人体测量数据的选用原则,1、最大最小原则 2、可调性原则 3、平均准则 4、地域性原则 5、数据更新原则 6、功能修正与最小心理空间相结合的原则 7、标准化原则 8、姿势与身材关联原则 9、根据用途合理选择百分位和适用度准则,设计适合多少人使用叫适应度。 （1）间距类设计选第95百分位数据； （2）净空高度类设计选第99百分位数据； （3）可及距离类设计选低百分位数据； （4）座面高度类设计选低百分位数据； （5）隔断秘密类设计选高百分位；监视隔断类设计、隔离栏设计选低百分位； （6）柜台类设计以肘部高度数据选第5-95百分位；,142,二、人体尺度在设计中的应用方法,1、确定设计对象的类型和适应度，确定设计对象属于那一类型以及适应度； 2、根据适应度选择百分位（特殊设计其适应度另行规定）；,143,二、人体尺度在设计中的应用方法,3、根据设计裕度确定功能修正量（参照课本表2-12），为了心理感受，可以根据实验确定心理修正量； 4、确定产品的功能尺寸。 产品的最小功能尺寸 Smin=S+f 产品的最佳功能尺寸 Sopm=S+f +p,144,例1,设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度,145,解：车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计，应该选第99百分位参数，查表得S99=979mm； 考虑衣裤厚度，功能修正量取25mm； 考虑人头部无压迫感，心理修正量取115mm； 所以最小功能尺寸 Smin=S+f=979+25=1004mm 最佳功能尺寸 Sopm=S+f +p=1119mm,例1设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度,146,例2,设计适用于中国男人的固定座椅面高,147,解：固定座椅面高属于一般用途设计，应该选第5百分位参数，查表得小腿加足高S5=383mm； 考虑鞋厚，功能修正量取25mm；考虑裤厚，功能修正量取3mm；故总功能修正量取28mm； 所以最小功能尺寸 Smin=S+f=383+28=411mm,例2设计适用于中国男人的固定座椅面高,148,四、身高在设计中的应用,为了简化设计，各种工作面的高度、通道、家具、操纵台的高度常根据身高确定（具体见课本表2-15）。,149,例1设计适用于90%华北男性使用的可调性产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？ 解：由表查知华北男性身高平均值 M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645； 即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm 第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm 结论：按身高1600-1786mm设计可调性产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。,第四章 人体参数 主讲：石运序shiyunxu第二章 人体参数内 容第一节 人体尺寸测量 第二节 人体的人机学参数计算第三节 人体测量数据的应用第一节 人体尺寸测量人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。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。本节主要介绍人体测量的基础知识。应该掌握“测量基准面”、“ 静态测量”和“动态测量”等一些基本概念。 一、人体尺寸测量的基础 人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语由国标 GB/T 5703-1999规定。该标准还规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列5项要求的前提下，测量数据才有效。 1被测者姿势的要求 1）立姿2）坐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，自然伸直膝部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45o夹角，体重均匀分布于两足。1被测者姿势的要求 1）立姿2）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。2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）眼耳平面2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）眼耳平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。2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）眼耳平面在矢状面中，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为左右对称的两部分。2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）眼耳平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。2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）眼耳平面与矢状面和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。2测量基准面的要求 人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴、横轴）定的。1）矢状面2）正中矢状面3）冠状面4）水平面5）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。3测量方向的要求 1）头侧端，足侧端。2）内侧，外侧。3）近位，远位。4）挠侧，尺侧。5）胫侧，腓侧。 在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。3测量方向的要求 1）头侧端，足侧端。2）内侧，外侧。3）近位，远位。4）挠侧，尺侧。5）胫侧，腓侧。 在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。3测量方向的要求 1）头侧端，足侧端。2）内侧，外侧。3）近位，远位。4）挠侧，尺侧。5）胫侧，腓侧。 在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。3测量方向的要求 1）头侧端，足侧端。2）内侧，外侧。3）近位，远位。4）挠侧，尺侧。5）胫侧，腓侧。 在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。3测量方向的要求 1）头侧端，足侧端。2）内侧，外侧。3）近位，远位。4）挠侧，尺侧。5）胫侧，腓侧。 在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。 4支承面和衣着的要求 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应该是水平、稳固、不可压缩的。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量。 5基本测点及测量项目 头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点共22个，其测量项目共69项，其中分为：立姿40项，坐姿22项；手和足部6项及体重1项。此外，测量时，必须按照标准规定的测量仪器和方法进行测量，其测量结果方为有效。 二、人体测量的主要仪器(1)、直脚规(2)、弯脚规(3)、人体测高仪由 固 定 直 脚 、 活 动 直 脚 、 主 尺 和 尺 框 等 组 成 。 固 定 直 脚 与 活 动 直 脚 的 一 端 扁 平 呈 鸭 嘴 形 ， 主 要 用 于 测 量 活 体 ； 另 一 端 尖 锐 ， 主 要 用 于 测 量 骨 骼 。 直 脚 规可 测 量 200 毫 米 范 围 以 内 的 直 线 距 离 。二、人体测量的主要仪器(1)、直脚规(2)、弯脚规(3)、人体测高仪由 左 弯 脚 、 右 弯 脚 、 主 尺 和 尺 框 构 成 。 可 用 于 测 量 活 体 和 骨 骼 。 弯 脚 规可 测 量 300 毫 米 范 围 以 内 的 直 线 距 离 。二、人体测量的主要仪器(1)、直脚规(2)、弯脚规(3)、人体测高仪又 称为 马 丁 测 高 仪。由 主 尺 杆5、 固 定 尺 座2、 活 动 尺 座3、 底座6、 两 支 直 尺1 和 两 支 弯 尺4 构 成。 主 尺 杆 由 3 4 节 金 属 管 相 互 套 接 而 成， 测 量 范 围 是02000 毫 米 。 可 测 量 身 高、 坐 高 和 体 部 的 各 种 高 度。二、人体测量的主要仪器(1)、直脚规(2)、弯脚规(3)、人体测高仪当 它 的 第 一 节 金 属 管 的 固 定 尺 座 与 活 动 尺 座 各 插 一 支 直 尺 时， 可 作 为 大 型 活 动 直 脚 规 使 用。 可 测 活 体 的 肩 宽、 胸 宽 等， 也 可 测 骨 骼 的 股 骨 体 长 等。二、人体测量的主要仪器(1)、直脚规(2)、弯脚规(3)、人体测高仪在 活 动 尺 座 和 固 定 尺 座 各 插 一 支 弯 脚 时， 可 作 为 大 型 弯 脚 规 使 用， 用 于 测 量 胸 部 矢 状 径 等。 三、常用统计函数 在人体测量中，有两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布的离中趋势。1均值 表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。对有n个样本的测量值：x1，x2，xn，其均值为： 2方差 描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。对于均值为 的n个样本测量值：x1，x2，xn，其方差S2的定义为： 3标准差 由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值的波动情况。所以方差的平方根S称为标准差。4抽样误差 抽样误差又称为标准误差，即全部样本均值的标准差。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大，反之说明其差别小，即均值的可靠性高。当样本数据列的标准差为S，样本容量为n时，则抽样误差的计算式为： 5百分位数 人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有：第5%百分位数第50%百分位数第95%百分位数第5百分位数是代表“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，95%的人群身材尺寸大于此值。5百分位数 人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有：第5%百分位数第50%百分位数第95%百分位数第50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50% 。5百分位数 人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有：第5%百分位数第50%百分位数第95%百分位数第95百分位数代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，5%的人群身材尺寸大于此值。其它百分位数的含义可以此类推。求百分位数值当已知某项人体测量尺寸的均值为，标准差为S，求某一百分位的人体测量尺寸xa时，可用下式计算：当求150%之间的数据时，式中取“”号；当求5099%之间的数据时，式中取“+号。式中K为变换系数，设计中常用百分比值与换算系数K的关系见表。 四、常用人体测量数据1、我国成年人的人体结构尺寸人体测量数据的种类分两类：人体结构尺寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。静态测量是指被测者在确定的静止状态下，如立姿或坐姿，利用人体测量仪器进行的测量。具体测量时，应首先确定测点的位置和所需要测量的项目以及正确的测量方法。可参考国际 GB3975-83 人体测量术语和 GB5703-85 人体测量方法。 1.1人体主要尺寸包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。人体主要尺寸1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。肘高1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。手功能高1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。会阴高1.2立姿人体尺寸包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。胫骨点高立姿人体尺寸1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿颈椎点高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿眼高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿肩高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿肘高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿大腿厚1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿膝高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。小腿加足高1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。1.3坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿人体尺寸1.4 人体水平尺寸1.5 各区域的体重、身高、胸围2 我国成年人的人体功能尺寸动态测量是在人体从事某种活动的情况下，对运动着的人体进行的测量。通常包括人体动作范围的测量，如手、脚和四肢活动范围的大小和活动方向。人体某部位移动过程的测量。如运动的轨迹以及运动关节角度大小等。 2.1肢体活动范围指头、肩胛骨、臂、手、腿、小腿、足等部位的活动角度范围。2.1.1 手臂的活动角度范围2.1.2 各个关节的活动角度范围2.2人体上部及上肢固定姿势活动角度范围 2.3 不同姿势手能及的空间范围指成年男子立姿、坐姿、单腿跪姿、仰卧时上身及手的可及范围。立姿上身及手的可及范围坐姿上身及手的可及范围跪姿上身及手的可及范围仰卧上身及手的可及范围3 常用人体功能尺寸测量区域3 常用人体功能尺寸测量区域五、手脚作业域测量作业域：人在工作各种作业环境中在某种姿态下，肢体所能触及的空间范围。1 手的测量手的测量数据是设计手操纵器的依据。手的测量包括手掌、手指的长度、宽度、厚度及腕关节的掌屈、背屈、内旋、外旋和以中指为基准的半径侧或挠侧偏移的角度。1.1 手的水平作业域1.2 手的竖直作业域(5%,单臂,双臂)坐姿抓握作业域(5%)身高与摸高的关系2 脚的测量脚的测量数据包括脚掌、脚趾的长度、宽度、厚度以及关节背屈、侧转等活动的角度。脚的测量数据是设计脚踏板、脚控制器的长度、宽度和倾斜角的主要依据。3 脚作业空间脚作业空间参数是布置脚操纵装置的依据。和手比，脚的操纵力大、但精度低，活动范围小。第二节 人体的人机学参数计算本节主要介绍了人体的主要参数的计算。了解人体静态尺寸以及人体一些常用生理参数的基本计算方法。 一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数1=(Li/H)100%Li 人体第i部分测量值,cm;H 身高,cm.一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数2=(Li/Hp)100%Li 人体第i部分测量值,cm;Hp 躯干长,cm.一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数3=(wx+wy)/H100%wx 胸围,cm;wy 腰围,cm;H 身高,cm.一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数4=1000(W)1/3/HW 体重,N;H 身高,cm.一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数5=W/H3W 体重,N;H 身高,cm.一 静态尺寸计算1 人体体部指数第1标准指数第2标准指数体形指数李氏体重指数罗氏体重指数体质指数6=H-wxmax+WW 体重,N; wxmax 最大胸围,cm;H 身高,cm.2 用身高计算人体各部分尺寸(1)立姿静态尺寸2 用身高计算人体各部分尺寸(1)坐姿静态尺寸3 用体重计算人体体积表面积(1)人体体积计算(2)人体密度(3)人体表面积计算Stevenson公式Bubois公式赖氏算法已知体重W（kg）后可用下式计算人体体积：V1.015W-4.937（L）3 用体重计算人体体积表面积(1)人体体积计算(2)人体密度(3)人体表面积计算Stevenson公式Bubois公式赖氏算法a= W/V（kg/L）3 用体重计算人体体积表面积(1)人体体积计算(2)人体密度(3)人体表面积计算Stevenson公式Bubois公式赖氏算法S=0.0061H+0.0128W-0.1529 （m2）式中“H”用cm计算，“W”用kg计算。3 用体重计算人体体积表面积(1)人体体积计算(2)人体密度(3)人体表面积计算Stevenson公式Bubois公式赖氏算法S=KRW0.425H0.725式中“KR”为人种常数，中国人取72.46.3 用体重计算人体体积表面积(1)人体体积计算(2)人体密度(3)人体表面积计算Stevenson公式Bubois公式赖氏算法S=0.0235H0.42246W0.051456 4 用身高、体重求其他人机学参数二 人体生理学参数人在活动时，会产生一系列的生理变化，进而导致心率、耗氧量、肌电图、脑电图、频闪值等一系列生理指标值发生改变。通过测定人的有关生理学参数，可科学地推断人从事某种活动或操作所承受的生理负荷，并据此合理安排劳动定额、劳动节奏，从而提高工效和操作安全性。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量体内单位时间所需要的氧气量叫需氧量；成年人安静时每分钟的需氧量为0.2-0.3L/min。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入的氧气量称摄氧量。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量人体单位时间内所消耗的氧气量叫耗氧量。一般耗氧量和摄氧量大致相等。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量人在繁重体力劳动时，循环、呼吸系统的功能经12min达到极限摄氧能力，这时，单位时间内的摄氧量叫最大摄氧量。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量人在繁重体力劳动时，单位时间内的耗氧量叫最大耗氧量。此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大可达安静休息时的30倍，达到3一6Lmin。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量总需氧量劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和称为总需氧量。总需氧量：Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th)式中Vo2z劳动时的总需氧量，mL/min ; Vo2l作业期摄氧量，mL/min；Vo2h恢复期摄氧量，mL/min；Vo2j安静时平均需氧量，一般为2 5 OmL /min；t1作业时间，min；th恢复时间，min。 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量最大耗氧量决定于年龄（AG）、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。 Vo2max=(56.592-0.398AG)10-3(L/（kgmin）) 1 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和摄氧量需氧量 摄氧量耗氧量最大摄氧量最大耗氧量根据最大耗氧量，可计算出最大能量消耗率EmaxEmax=354.3Vo2maxW/100其中体重W单位N;Vo2max单位mL/Nmin.1 最大耗氧量Vo2max2)氧债和劳动负荷氧债常量负荷高量负荷超量负荷 劳动开始，呼吸循环机能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，这时供氧量与需氧量的差叫氧债。1 最大耗氧量Vo2max2)氧债和劳动负荷氧债常量负荷高量负荷超量负荷 非繁重劳动时，需氧量小于最大摄氧量。此时，只有作业开始2-3min内，呼吸、循环系统暂时略欠氧债。其后转人稳定状态，这是人体可以持久作业的最理想的状态。稳定状态结束后，归还所欠氧债，见图。1 最大耗氧量Vo2max2)氧债和劳动负荷氧债常量负荷高量负荷超量负荷 劳动强度较大，需氧量已接近或等于最大摄氧量的负荷。此时，氧债也是在需氧量上升期间出现，到达最大摄氧量后，便维持稳定状态，见图。1 最大耗氧量Vo2max2)氧债和劳动负荷氧债常量负荷高量负荷超量负荷 劳动强度过大，需氧量超过最大摄氧量，人体一直在缺氧状态下，形成较大氧亏，处于“假稳定状态”下的负荷，见图。超量负荷时，当心肺功能的惰性逐渐克服后，每分钟需氧量仍高于最大摄氧量，运动强度的持续，局限在氧债能力范围内，活动不能持久。劳动结束后，人体还要继续维持较高的氧需以补偿欠下的氧债。1 最大耗氧量Vo2max2)氧债和劳动负荷氧债常量负荷高量负荷超量负荷 据研究，体内要透支1L氧，大约要以7g乳酸作代价，直到氧债能力衰竭为止。氧债能力，一般人约为10L，训练有素的运动员可达15-20L。氧债能力衰竭，血液中的乳酸量会急剧上升，pH值迅速下降，这对肌肉、心脏、肾脏以及神经中枢都很不利。2 最大心跳速率心率最大心率单位时间内心室跳动的次数称为心率（Heart rate,缩写为HR)。在安静时，正常男子、女子的心率约75次/min。青年人中，当以50的最大摄氧量工作时，男子心率一般比女子低，分别约为130次min和140次min。2 最大心跳速率心率最大心率当人达到最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心率(HRmax),最大心率几乎无性别差异，都随着年龄(A)的增加而下降，可用一下式近似计算：HRmax=209.2-0.74AG(次/min)式中HRmax最大心率，次min；A年龄，岁。3 搏出量与最大心脏输出 搏出量心输出量心脏每次搏动从左心室注人主动脉的血液量称搏出量。3 搏出量与最大心脏输出 搏出量心输出量单位时间内从左心室射出血量Q叫心输出量。最大摄氧量与最大心输出量关系：Qmax=6.55+4.35Vo2max(L/min) 式中Qmax最大心输出量，L/min ; Vo2max最大摄氧量，L / (Nmin)。4 肌电图 肌电图 放电频率和振幅应用肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位，肌肉收缩时产生的动作电位可通过电极引导出来，再放大、记录即得到肌电图(Electromyogram ,简称EMG)。4 肌电图 肌电图 放电频率和振幅应用肌肉从轻微收缩增加到最大收缩时，放电频率可从5次s增加到50次s。动作电位振幅(mV)的大小反映了参加收缩的肌纤维数量的多少。因此，通过肌电图可以测定肌肉收缩的强度。4 肌电图 肌电图 放电频率和振幅应用肌电图在安全人机工程学上的应用主要是作业设计、作业姿势、机械和工具设计的人性化、合理化和最优化研究。在工业座椅、家用沙发和床等尺度的研究中，肌电图是一个实用的评价指标。一个具有良好人机工程学设计的工业座椅能有效地减少人体不必要的能量消耗，提高工作效率；一个舒适的坐姿或者卧姿可使全身肌肉放松，这种放松程度，可通过测量肌电图来评价。5 呼吸量的测定人体的活动时，新陈代谢率增高，氧气的消耗量与二氧化碳的呼出量都随着活动量而增多：呼吸频率由平静时的每分12-18次增加到每分40-50次；呼出量由平静时的500mL上升到2000mL上；通气量由平静时的6-8L上升到100L以上。 6 脉搏数的测定主要是测定与疲劳程度有关的刚结束作业的脉搏数、脉搏积及回复到安静时脉搏数所用的时间。脉搏积=脉搏数（最高最低血压差）100 7 发汗的测定 发汗是机体散热维持恒定体温的有效途径，发汗量是高温下劳动或重体力劳动机体丧失水分程度的标志。发出大量汗水可造成脱水，因此对发汗量及汗液化学成分等应进行测定，可以防止高温中暑等疾病。 在安静状态下，当环境温度达到281时便开始发汗。如果空气湿度高且穿衣较多时，气温达到25时即可引起发汗。劳动时，气温在20以下，也会发汗甚至发出较多的汗量。劳动强度越大，发汗量越显著。 8 血液成分变化的测定 一般采用生物化学的测定方法，测量内容主要是与疲劳关系密切的pH值、血糖量、血红蛋白量、乳酸含量等。 9 脑电图 脑电图应用脑电图(Electroencephalogram, EEG)也是人体生物体电现象之一。人无论是处于睡眠还是觉醒状态，都有来自大脑皮层的动作电位（脑电波）。在头部表皮上通过电极和高感度的低频放大器可测得这种生物电现象。9 脑电图 脑电图应用利用脑电波的频率和幅值可评价人大脑的觉醒状态。在人机工程学研究领域内，常利用脑电波研究环境与人的关系，如噪声、室温、床类用具尺度及质地等对睡眠深度的影响。在作业领域，它与事故的发生和防止有密切的关系。9 脑电图 波波波波波正常人安静闭眼时出现a波(8-13Hz)。9 脑电图 波波波波波正常人睁眼并且注意力集中时波减少，波(14-25Hz)增多。9 脑电图 波波波波波25Hz以上叫波。波和波以上频率的波统称快波。9 脑电图 波波波波波人在打吨或睡眠中出现波(4-7Hz)和波(0.5-3.5Hz）。波和比波频率低的波统称慢波。成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。9 脑电图 日本桥本把大脑意识状态划分为阶段0阶段I阶段II阶段III阶段IV失去知觉、睡眠的状态，无意识，无反应能力。主要脑波是波。9 脑电图 日本桥本把大脑意识状态划分为阶段0阶段I阶段II阶段III阶段IV过度疲劳、单调作业、饮酒等状态，知觉能力的下降，发呆、发愣、不能注意。主要脑波为波。9 脑电图 日本桥本把大脑意识状态划分为阶段0阶段I阶段II阶段III阶段IV休息、习惯上的作业的状态，意识处于正常放松状态，这时无预测能力和创造力。主要脑波为波。9 脑电图 日本桥本把大脑意识状态划分为阶段0阶段I阶段II阶段III阶段IV积极活动状态，这时大脑清醒，注意力集中，富有主动性。主要脑波为波。事故潜在性最小。9 脑电图 日本桥本把大脑意识状态划分为阶段0阶段I阶段II阶段III阶段IV过度紧张和兴奋的状态，这时注意力集中一点，一旦有紧张情况大脑将马上进人停止状态。脑波状态是和更快频率的脑波。事故潜在性最大。第三节 人