机电原理2-人体测量-YKX课件

§1基本知识一、产品设计与人体尺度的关系二、基本术语三、人体测量尺寸的分类四、人体测量的主要方法和测量仪器五、人体测量中的主要统计函数7/26/20230

一、产品设计与人体尺度的关系

各种机械、设备、设施、工具等被设计对象，首先涉及的问题是如何适合于人的形态和功能范围的限度。以提高设计对象的宜人性，使人能够安全、健康、舒适的工作，减少疲劳、提高系统效率。所有涉及人体尺度的参数的确定，都需要应用大量人体尺寸的测量统计和分析。7/26/20231

二、基本术语

GB3975-83《人体测量术语》，GB5703-85《人体测量方法》

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，为各工业设计、工程设计提供人体数据。人体测量形态测量生理测量运动测量人体尺寸、体重体形、体积、表面积等（本章内容）知觉反应、肢体体力、体能耐力、疲劳、生物节律等动作范围、运动特性等7/26/202321基本姿势：立姿坐姿2测量基准面：矢状面

冠状面水平面3测量方向：⑴上下方向：头侧端足侧端⑵左右方向：内侧外侧7/26/20233⑶四肢上：近位，远位。上肢：桡骨侧——桡侧（大拇指侧），尺骨侧——尺侧（小拇指侧）。下肢：胫骨侧——胫侧（内侧）腓骨侧——腓侧（外侧）。4其它支撑面：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：裸体或贴身内衣。读数精度：线形测量1mm，体重0.5kg7/26/202347/26/20235手柄偏高手臂疲劳手柄过低腰背疲劳机宜人67/26/20236

三、人体测量尺寸的分类类型静态尺寸动态尺寸(构造尺寸)(功能尺寸)强调人与物间的物理距离，用以设计工作区间大小强调身体各部位间的动作关系，用以确定工作位置的活动空间7/26/20237

四、人体测量的主要方法和测量仪器1.普通测量法2.摄影法3.三维数学测量法7/26/20238⑴测高仪⑵直脚规直尺固定尺座活动尺座弯尺主尺杆底座⑶弯脚规⑷角度计7/26/20239摄影法带光源和坐标的投影板L/H＞10时可视为平行L/H＞10三维数学测量法3D扫描仪7/26/202310

五、人体测量中的主要统计函数（略）百分位数抽样误差适应域方差标准差均值总体样本统计函数7/26/202311统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，总体样本7/26/202312均值方差标准差7/26/202313一个设计只能取一定的人体尺寸范围（适应范围），即只考虑整个分布的一部分“面积”，称为适应域。适应域偏适应域7/26/202314

又称标准误差，全部样本均值的标准差。表明样本均值与总体均值的差别。百分位数是某百分比K的测量参数所对应的数值PK，表示设计的适应域。百分位数的规律:

百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分：有K%的测量值等于和小于它,有(100-K)%的测量值大于它。抽样误差百分位数7/26/202315在人体测量资料中，常常给出的是第1、5、10、50、90、95和第99百分位数值，分别用P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99表示。P1、P5、P10为小百分位数；P90、P95、P99为大百分位数；P50为中百分位数。常用：P5、P50、P90。

7/26/202316人体尺寸百分位数的选择1、Ⅰ型产品尺寸设计（双限值设计）需要两个人体百分位数作为尺寸设计的上下限。2、Ⅱ型产品尺寸设计（单限值设计）⑴ⅡA型产品尺寸设计（大尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸上限的设计。⑵ⅡB型产品尺寸设计（小尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸下限的设计。3、Ⅲ型产品尺寸设计（平均尺寸设计）只需要第50百分位数作为设计尺寸。7/26/202317

身高:x=1693（1586）；S=56.6(51.8)体重:x=64（55）；S=8.2(7.7)身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)体重:x=60(52);S=7.6(7.1)

身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)体重:x=59(51);S=7.7(7.2)身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)体重:x=57(50);S=6.9(6.8)

身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)体重:x=56(49);S=6.9(6.5)身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)体重:x=55(50);S=6.8(6.9)东北、华北区：西北区：东南区：华中区：华南区：各地区身高、体重的x（均值）、S（标准差)值西南区：注：括号内为女性数值黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。安徽、江苏、上海、浙江。湖南、湖北、江西。广东、广西、福建。贵州、四川、云南。7/26/202318年龄性别年代地区与种族职业影响人体测量数据差异的因素：7/26/202319年龄注意：在采用人体尺寸时，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。例如：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。7/26/202320性别男女之间的差异：1、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；（但有四个尺寸—胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反）2、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；3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别；4、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。7/26/202321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4kg、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。7/26/202322地区与种族注意点：由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。7/26/202323职业不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。7/26/202324§2常用人体测量数据及其

结构参数计算一、我国成年人人体结构尺寸二、我国成年人人体功能尺寸三、人体各部分结构参数的计算7/26/202325一、我国成年人人体结构尺寸

（GB10000-88）我国成年人人体结构尺寸(共7组47项)：⑴人体主要尺寸：6项，身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长⑵人体立姿尺寸：6项⑶人体坐姿尺寸：11项⑷人体水平尺寸：10项⑸人体头部尺寸：7项⑹人体手部尺寸：5项⑺人体足部尺寸：2项各大区域人体尺寸均值和标准差香港地区成年人人体尺寸

7/26/202326立姿人体尺寸1.1身高1.2体重1.3上臂长1.4前臂长1.5大腿长1.6小腿长2.1眼高2.2肩高2.3肘高2.4手功能高2.5会阴高2.6胫骨点高人体尺寸测量项目代号及名称（数据略）7/26/202327坐姿人体尺寸3.1坐高3.2坐姿颈椎点高3.3坐姿眼高3.4坐姿肩高3.5坐姿肘高3.6坐姿大腿厚3.7坐姿膝高3.8小腿加足高3.9坐深3.10臀膝距3.11坐姿下肢长7/26/202328人体水平尺寸4.1胸宽4.2胸厚4.3肩宽4.4最大肩宽4.5臀宽4.6坐姿臀宽4.7坐姿两肘间宽4.8胸围4.9腰围4.10臀围7/26/202329人体手部尺寸人体足部尺寸6.1手长6.2手宽6.3食指长6.4食指近位指关节宽6.5食指远位指关节宽7.1足长7.2足宽6.17.17.26.26.37/26/202330

二、我国成年人人体功能尺寸

（GB10000-88）以第95百分位为基准7/26/2023317/26/202332317/26/202333由身高计算各部分尺寸32007/26/202334人体体积计算

V=1.015W－4.937（L）W——人体体重，kg人体表面积计算

B=0.0235H0.42246W0.51456（m2）

H——人体身高，cm由体重计算体积和表面积7/26/202335§3人体测量参数的应用一、人体测量数据的应用原则二、人体尺寸的应用方法三、应用人体尺寸数据时的注意7/26/202336一、人体测量数据的应用原则

由人体身高决定的尺寸——门、通道、舱口、床、担架等——以第95百分位为依据；由人体某部分尺寸决定的物体，如腿长决定的坐平面高度——以第5百分位为依据；可调尺寸——调节范围使第5百分位到第95百分位间的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位为限值的物体——当此界限外的人使用会危及安全健康、增加事故危险——扩大到第1百分位或第99百分位——人与紧急制动杆距离、紧急出口；门铃、插座、开关、收银台等的高度——以第50百分位为依据。7/26/202337

二、人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型、等级Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型涉及人的安全健康的产品和一般工业产品两个等级2.选择人体尺寸的百分位数：依据满足度选择3.确定功能修正量着装修正量、姿势变化修正量、操作修正量4.确定心理修正量：克服空间压抑感、高度恐惧感或满足求新、求美、求奇心理需求5.产品功能尺寸的确定最小功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量最佳功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量＋心理修正量7/26/202338人体尺寸百分位数的选择产品类型产品等级百分位数选择满意度，%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工业产品P95、P5作上、下限90ⅡA型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工业产品P90作上限90ⅡB型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工业产品P10作下限90Ⅲ型一般工业产品P50通用成年男女通用一般工业产品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限产品类型、等级、满意度与百分位数的关系7/26/202339三、应用人体尺寸数据时的注意1.明确使用者的特征：性别、年龄、种族、体格等；2.不能以均值作为唯一的设计依据；3.人体尺寸修正量的确定：功能修正量：穿着、姿势、操作心理修正量：4.静态尺寸数据有误差，有时设计时用动态数据适当调整；5.确定作业空间的尺寸范围，不仅与静态尺寸有关，还与人的肢体活动范围、动作方式有关。7/26/202340§4坐椅设计的人机要求一、座姿舒适性的概念

1、概述人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与座面前缘接触的大腿下部，此处压力最少。坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软会使股骨趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。7/26/2023412、舒适座椅的探讨舒适座椅可分下列各部分来探讨：

座椅的硬度及形状；背垫的硬度及形状；背垫与座垫的关系；身体支撑的舒适度和座面的舒适度；座椅的通气程度等。7/26/202342要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来；座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸；座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要；靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳；座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布。二、座椅的设计原则7/26/202343三、座椅的尺寸设计人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑；上身应保持稳定；座位的高度应不使大腿肌肉受压；可以变换或调节坐姿，座面