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机械毕业设计199人体测量学,毕业设计
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1 第四章 人体参数 主讲：石运序 shiyunxu nts2 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 nts3 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。 nts4 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。 nts5 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。 nts6 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。 nts7 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 nts8 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。 nts9 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。 nts10 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。 nts11 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。 nts12 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。 nts13 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 。 nts14 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 。 nts15 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 。 nts16 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 。 nts17 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 。 nts18 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。 nts19 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。 nts20 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 。 nts21 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 。 nts22 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0 2000 毫 米 。 可 测 量 身 高、 坐 高 和 体 部 的 各 种 高 度。 nts23 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。 nts24 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。 nts25 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。 nts26 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， x n，其均值为： niin xnnxxxx121 1nts27 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， x n，其方差 S2的定义为： )(11)(11 212122 xnxnxxnSniinii nts28 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。 21212 )(11 xnxnSnii nts29 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： nSS x /nts30 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。 nts31 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% 。 nts32 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。 nts33 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 1 50%之间的数据时，式中取“”号；当求 50 99%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。 Skxx a nts34 百分比（ %） K 百分比（ %） K 0.5 2.576 70 0.524 1.0 2.326 75 0.674 2.5 1.960 80 0.842 5 1.645 85 1.036 10 1.282 90 1.282 15 1.036 95 1.645 20 0.842 97.5 1.960 25 0.674 99.0 2.326 30 0.524 99.5 2.576 nts35 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 。 nts36 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。 身高 上臂长 前臂长 大腿长 小腿长 nts37 测量项目 男性 女性 均值 标准差 均值 标准差 身高 1678 59.93 1570 52.12 体重 59 6.66 52 6.06 上臂长 313 14.55 284 13.33 前臂长 237 12.73 213 12.12 大腿长 465 22.42 438 21.82 小腿长 369 18.79 344 18.79 人体主要尺寸 nts38 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。 眼高 nts39 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。 肩高 nts40 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 nts41 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 nts42 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 nts43 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 nts44 测量项目 男性 女性 均值 标准差 均值 标准差 立姿眼高 1568 59.99 1454 50.30 立姿肩高 1367 52.12 1271 46.06 立姿肘高 1024 42.42 960 36.97 手功能高 741 36.97 704 37.37 立姿会阴高 790 37.58 733 36.36 立姿胫骨点高 444 21.21 410 20.00 立姿人体尺寸 nts45 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。 坐高 nts46 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 nts47 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 nts48 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 nts49 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 nts50 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 nts51 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 nts52 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 nts53 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。 nts54 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。 nts55 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 。 nts56 测量项目 男性 女性 均值 标准差 均值 标准差 坐高 908 30.30 855 27.88 坐姿眼高 798 39.70 739 26.67 坐姿肩高 598 24.85 556 23.03 坐姿肘高 263 21.21 251 21.82 坐姿大腿厚 130 10.91 130 10.30 坐姿膝高 493 22.42 458 20.61 小腿加足高 413 18.18 382 24.24 坐深 457 21.82 433 19.39 臀膝距 554 23.64 529 20.61 坐姿下肢长 992 43.03 912 36.97 坐姿人体尺寸 nts57 测量项目 男性 女性 均值 标准差 均值 标准差 胸宽 280 16.36 260 13.36 胸厚 212 15.75 199 17.58 肩宽 375 18.79 351 18.29 臀宽 306 14.55 317 16.36 坐姿臀宽 321 15.76 344 20.61 坐姿两肘间宽 422 30.91 404 33.94 胸围 867 46.06 825 48.48 腰围 735 51.52 772 68.48 臀围 875 42.42 900 46.06 头围 560 14.55 546 15.77 头全高 223 10.30 216 9.70 1.4 人体水平尺寸 nts58 项目 东北华北 西北地区 东南地区 华中地区 华南地区 西南地区 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 均值 标准差 男 体重 64 8.2 60 7.6 59 7.7 57 6.9 56 6.9 55 6.8 身高 1693 56.6 1684 53.7 1686 55.2 1669 56.3 1650 57.1 1647 56.7 胸围 888 55.5 880 51.5 865 52.0 853 49.2 851 48.9 855 48.3 女 体重 55 7.7 52 7.1 51 7.2 50 6.8 49 6.5 50 6.9 身高 1586 51.8 1575 51.9 1575 50.8 1560 50.7 1549 49.7 1546 53.9 胸围 848 66.4 837 55.9 831 59.8 820 55.8 819 57.6 809 58.8 1.5 各区域的体重、身高、胸围 nts59 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。 nts60 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。 nts61 2.1.1 手臂的活动角度范围 nts62 2.1.2 各个关节的活动角度范围 nts63 2.2人体上部及上肢固定姿势活动角度范围 nts64 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。 nts65 立姿上身及手的可及范围 nts66 坐姿上身及手的可及范围 nts67 跪姿上身及手的可及范围 nts68 仰卧上身及手的可及范围 nts69 3 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（ 18-60岁） 女（ 18-55岁） p5 p50 p95 p5 p50 p95 立姿 双手上举高 1971 2108 2245 1845 1968 2089 手功能举高 1869 2003 2138 1741 1860 1976 手平展宽 1579 1691 1802 1457 1559 1659 双臂平展宽 1374 1483 1593 1248 1344 1438 双肘平展宽 816 875 936 756 811 869 坐姿 手前伸长 416 447 478 383 413 442 手功能伸长 310 343 376 277 306 333 上肢前伸长 777 834 892 712 764 818 上肢功能长 673 730 789 607 657 707 双手上举高 1249 1339 1426 1173 1251 1328 nts70 3 常用人体功能尺寸测量区域 测量 项目 男（ 18-60岁） 女（ 18-55岁） p5 p50 p95 p5 p50 p95 跪姿 体长 592 626 661 553 587 624 体高 1190 1260 1330 1137 1196 1258 仰卧 体长 2000 2127 2257 1867 1982 2102 体高 364 372 383 359 369 384 爬姿 体长 1247 1315 1384 1183 1239 1296 体高 761 798 836 694 738 783 nts71 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。 nts72 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。 nts73 1.1 手的水平作业域 nts74 1.2 手的竖直作业域 (5%,单臂 ,双臂 ) nts75 坐姿抓握作业域 (5%) nts76 身高与摸高的关系 nts77 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。 nts78 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。 nts79 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。 nts80 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. nts81 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. nts82 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)/H 100% wx 胸围 ,cm; wy 腰围 ,cm; H 身高 ,cm. nts83 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. nts84 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. nts85 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. nts86 2 用身高计算人体各部分尺寸 (1)立姿静态尺寸 nts87 2 用身高计算人体各部分尺寸 (1)坐姿静态尺寸 参数名称 计算公式 参数名称 计算公式 座高 膝高 坐姿臀高 肘关节至椅面高 臀部至小腿长 大腿厚 0.523H 0.311H 0.249H 0.135H 0.280H 0.086H 臀宽 肩宽 手前举水平距离 坐姿眼高 两手平举直线距离 座面至肩上举高度 0.203H 0.229H 0.462H 0.454H 1.03H 0.795H nts88 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： V 1.015W-4.937（ L） nts89 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） nts90 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。 nts91 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. nts92 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 nts93 4 用身高、体重求其他人机学参数 名称 名称 人体各部分长度 手掌长 L1=0.109H 人体各部分重心位置 手掌重心位置 O1=0.505L1 前臂长 L2=0.157H 前臂重心位置 O2=0.430L2 上臂长 L3=0.1172H 上臂重心位置 O3=0.436L3 大腿长 L4=0.232H 大腿重心位置 O4=0.433L4 小腿长 L5=0.247H 小腿重心位置 O5=0.433L5 躯干长 L6=0.300H 躯干重心位置 O6=0.660L6 人体各部分旋转半径 手掌旋转半径 R1=0.587L1 人体各部分重量 手掌重量 W1=0.006W 前臂旋转半径 R2=0.526L2 前臂重量 W2=0.018W 上臂旋转半径 R3=0.542L3 上臂重量 W3=0.0357W 大腿旋转半径 R4=0.540L4 大腿重量 W4=0.0949W 小腿旋转半径 R5=0.528L5 小腿重量 W5=0.042W 躯干旋转半径 R6=0.830L6 躯干重量 W6=0.5804W 人体各部分体积 手掌体积 V1=0.00566V 人体各部分转动惯量 手掌转动惯量 I1=W1 R12 前臂体积 V2=0.01702V 前臂转动惯量 I2=W2 R22 上臂体积 V3=0.03495V 上臂转动惯量 I3=W3 R32 大腿体积 V4=0.0924V 大腿转动惯量 I4=W4 R42 小腿体积 V5=0.04083V 小腿转动惯量 I5=W5 R52 躯干体积 V6=0.6132V 躯干转动惯量 I6=W6 R62 nts94 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。 nts95 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。 nts96 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 。 nts97 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。 nts98 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 1 2min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。 nts99 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。 nts100 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=Vo2l Vo2h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。 nts101 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） ) nts102 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. nts103 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。 nts104 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。 nts105 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。 nts106 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。 nts107 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。 nts108 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。 nts109 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。 nts110 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。 nts111 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)。 nts112 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)。 nts113 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。 nts114 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。 nts115 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。 nts116 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 nts117 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 28 1 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。 nts118 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。 nts119 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。 nts120 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。 nts121 9 脑电图 波 波 波 波 波 正常人安静闭眼时出现 a波 (8-13Hz)。 nts122 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。 nts123 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。 nts124 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。 nts125 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。 nts126 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。 nts127 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。 nts128 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。 nts129 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。 nts130 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。 nts131 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。 nts132 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。 nts133 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。 nts134 一、人体测量数据的选用原则 1、最大最小原则
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