人机工程学2.ppt

第二章人体测量与数据应用 人机工程学 人体测量简介人体测量的数据处理常用的人体测量数据人体各部分结构参数的计算人体测量数据的应用思考题与复习题 本章我们将学习 第一节人体测量简介 为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点 让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中 就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度 因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面的基本知识 并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质和使用条件 人体尺寸数据 是一个国家最基础的工程数据之一 是产品造型设计和空间布局设计的基本技术依据 其应用几乎涉及人类活动的所有领域 服装鞋帽的号型设计 建筑装修设计 家具设计 机械制造以及汽车 轮船 飞机等交通工具的座舱设计等 都要依据人体尺寸 一 概念人体测量 指借助人体测量仪器 按照人体测量方法 对人体身体各方面数据特征 主要是尺寸 的度量 人体测量学 是指测量人体各部分尺寸或比例来研究人体的形态特征的方法 类型 静态尺寸 由静态测量所得 动态尺寸 包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸 人体构造尺寸 人体功能尺寸 形态 二 影响人体测量数据差异的因素 年龄 生活水平 三 人体测量的术语 国标GB T5703 1999 GB3975 83 规定了人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语 该标准规定 只有在被测者姿势 测量基准面 测量方向 测点等符合下列要求的前提下 测量数据才是有效的 头部测量项目 12项躯干和四肢测量项目 69项 立姿40坐姿22手和足部6体重1 人体测量的基本术语 被测者的姿势 测量基准面 测量方向 测量方向上 下方向上 头侧端足侧端左 右方向上 内侧外侧四肢上 近位远位上肢上 挠侧尺侧下肢上 胫侧腓侧 支撑面 衣着和测量精度 支撑面立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅面应是水平的 稳固的 不可压缩的衣着要求被测者裸体或穿尽量少的衣服测量值的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 第二节人体测量的数据处理 在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量 所以要根据概率论与数理统计理论对测最数据进行统计分析 从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数 均值 方差 标准差 百分位数 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 均值是描述测量数据位置特征的值 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据的集中情况 对于有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 上波动程度差异的值叫均方差 通常称为方差 3 标准差 它是方差的平方根 表明一系列测量值对均值的波动情况小反映正态分布曲线陡 数据集中大反映正态分布曲线缓 数据分散 例 两组数的集合 0 5 9 14 和 5 6 8 9 其平均值都是7 但第二个集合具有较小的标准差 标准差值常用来决定某一范围的界限 在正态分布曲线中 其适用度 68 27 其适用度 95 46 其适用度 99 73 当今为了提高效率 保证质量提出6理论 99 99966 6个西格玛 3 4失误 百万机会 意味着卓越的管理 强大的竞争力和忠诚的客户5个西格玛 230失误 百万机会 优秀的管理 很强的竞争力和比较忠诚的客户4个西格玛 6 210失误 百万机会 意味着较好的管理和运营能力 满意的客户3个西格玛 66 800失误 百万机会 意味着平平常常的管理 缺乏竞争力2个西格玛 308 000失误 百万机会 意味着企业资源每天都有三分之一的浪费1个西格玛 690 000失误 百万机会 每天有三分之二的事情做错的企业无法生存 4 百分位数 Pk 百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比 人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体尺寸等级 最常用的是以第5 第50 第95 三种百分位数来表示 百分位数Pk是一种位置指标 一个界值 一个百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分 有K 的测量值等于或小于它 有 100 K 大于它 P5 第5百分位数 表示 小 身材 是指有5 的人群身材尺寸小于此值 而有95 的人群身材尺寸大于此值 P50 第50百分位数 表示 中 身材 是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为50 P95 第95百分位数 表示 大 身材 是指有95 的人群身材尺寸小于此值 而有5 的人群身材尺寸大于此值 5 百分率的计算 在一般的统计方法中 并不一一罗列出所有百分位数的数据 而往往以均值和标准差来表示 虽然人体尺寸并不完全是正态分布 但通常仍可使用正态分布曲线来计算 因此 在人机工程学中可以根据均值和标准差来计算 1 求某百分位数值2 求数据所属的百分率 1 求某百分位数的人体尺寸 当已知某项人体测量尺寸的均值为 标准差为 需要求任一百分位的人体测量尺寸时 可用下式计算 求1 50 之间的数据 式中取 号 求50 99 之间的数据 式中取 号 表1百分位数与变换系数k之间的关系 例1 已知某一男性职工人群 其身高尺寸的均值标准差求和的人体测量尺寸 解 已知求 的人体尺寸 2 求数据所属百分率 当已知某项人体测量尺寸为 其均值 标准差为时 需要求该尺寸所处的百分率P时 可按下列步骤求得 计算出正态分布表中的值根据Z查正态分布表求主概率数值p计算百分率P P 0 5 p 例2 若一名男性职工的身高为1700mm 求有百分之多少的中国人超过他的身高 已知 求 所处的百分率 计算 查正态分布表 表2正态分布表 Z 0 144 插值计算 计算百分率PP 0 5 0 057 0 557身高在1700mm以上的有44 3 身高在1700mm以下的有55 7 两个赌徒下了相同的赌注 约定先获胜3局的一方获得全部赌金 在A先胜2局 B胜1局的情况下 由于一方有事 赌局不得不结束 那么赌金如何分配 A赢得下一局 以3 1获胜的可能性是50 赌局结束 B赢得下一局 双方打成2 2的可能性50 赌博继续进行一局 A和B以3 2赢得最终胜利的可能性各是25 赌局结束 所以 A赢得比赛的可能性 也就是概率 是50 25 75 应该得到赌金的75 B应得到25 第三节常用人体测量数据 我国成年人人体结构尺寸GB10000 88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准 该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据 它适用于工业产品的设计 建筑设计 军事工业及工业的技术改造 设备更新及安全保护 标准中所列出的数据是代表从事工业生产的法定中国成年人 男性18 60岁 女性18 55岁 人体尺寸 并按男 女性别分开列表 人体主要尺寸 立姿人体尺寸 坐姿人体尺寸 水平人体尺寸 各大区域人体尺寸的均值 人体主要尺寸 身高 体重 上臂长 前臂长 大腿长 小腿长共六项人体主要尺寸数据 立姿人体尺寸 该标准提供成年人立姿人体尺寸有眼高 肩高 肘高等六项人体尺寸数据 坐姿人体尺寸 标准中的成年人坐姿人体尺寸包括坐高 坐姿眼高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐姿大腿厚 坐姿膝高 小腿加足高等共11项 人体水平尺寸 该标准中提供的人体水平尺寸是指胸宽 胸厚 肩宽 等10项 5 各大区域人体尺寸的均值和标准差 结合自己的身高 体重 计算自身所处百分位数 第四节人体各部分结构参数的计算 对于设计中所需的人体数据 可根据人体的身高 体重等基础测量数据 利用经验公式计算出所需的其他各部分数据1 由身高 体重 体积计算其他参数手掌长L1 0 109H手掌体积V1 0 0056V手掌重量W1 0 006W 2 由体重计算体积和表面积 人体体积的计算 人体表面积的计算 K 72 46中国人 3 身高与体重的关系 已知身高求体重 正常体重 W H 110 kg 理想体重 W H 100 kg H的单位是cm如果人体的体重经常低于或高于正常体重的10 以上 则属于不正常状态 第五节人体测量数据的应用 一 主要人体尺寸的应用原则由人体身高决定的尺寸 门 通道 舱口 床 担架等由人体某部分尺寸决定的物体 腿长决定的坐平面高度极限设计原则可调原则调节范围使第5百分位到第95百分位间所有人都可用平均尺寸原则门铃插座开关收银台等的高度 二 人体测量尺寸的修正 1 考虑有关人体尺寸时 必须增加适当的修正量 2 人体测量时要求躯干挺直姿势 而人在正常作业时 躯干则为自然放松姿势 为此应考虑姿势不同而引起的变化量 如立姿时的身高 眼高减10mm 坐姿时的身高 眼高减44mm 三 人体模板二维人体模板三维人体模板 思考与复习题 1 什么是人体测量 2 有一位女同学 她的身高是1598mm请说明有百分之几的人超过了她的身高 又有百分之几的人比她矮 平均身高1586mm标准差51 8mm 3 试研究自行车车座与踏板之间的尺寸关系 试分析自行车有哪几个尺寸与人体测量数据有关 2 有一位女同学 她的身高是1598mm请说明有百分之几的人超过了她的身高 又有百分之几的人比她矮 平均身高1586mm标准差51 8mm 解 计算 计算百分率PP 0 5 0 0918 0 592身高在1598mm以上的有40 8 身高在1700mm以下的有59 2 年代 在使用人体测量数据时 要考虑其测量年代 然后加以适当修正 一组数据 欧洲居民每隔10年身高增加1 1 4cm 美国城市男性青年在1973 1986年的13年间身高增加2 3cm 日本男性青年在1934 1965年的31年间身高增加5 2cm 体重增加4 0kg 胸围增加3 1cm 我国原广州中山医学院男性在1956 1979年的23年间身高增加4 38cm 女性身高增加2 67cm 区域与民族 每个民族都有自己的人体数据 不能套用其他民族的测量结果设计本民族的机具 例如 美国按男子身高设计的飞机 联邦德国男子的适应范围将为90 对法国人将为80 对日本人将为45 我国是一个地域辽阔的多民族国家 不同地区间的人体尺寸差异较大 因此 在设计中考虑产品的多民族和地区的通用性 性别 对于大多数人体尺寸 男性比女性大些 身高差10mm左右 同整个身体相比 女性的手臂和腿较短 躯干和头占的比例较大 肩较窄 骨盆较宽皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布在腿的长度尺寸起重要作用的场所 如座姿操作的岗位 考虑女性的人体尺寸至关重要 年龄 采用人体尺寸时 必须判断对象适合那些年龄组 要注意不同年龄组尺寸数据的差异 人体尺寸增长过程 男20岁 女18岁 结束 手的尺寸 男15岁 女13岁 达到一定值 脚的大小 男17岁 女15岁 基本定型 成年人 身高随年龄增长而收缩 体重 肩宽 腹围 臀围 胸围却随年龄增长而增长 生活水平 生活在不同生活条件的人 在身高 体重等也存在着差异 一般生活条件好的比生活条件差的人身高要高一些 体重也要重一些 被测者姿势 立姿 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 自然伸直腿部 左 右足后跟并拢 前端分开 使两足大