人体工程学与室内设计2

人体工程学与室内设计第一章人体工程学的基础第三节人体测量学知识一、定义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。二、人体测量学的来源及发展1.在公元前3000年至1000年间的古埃及，人体比例是靠几何网形结构来表达。2.公元前6世纪古希腊毕达哥斯学派，提出用“数理形式”来解释世界万物，他们研究正五边形和正十边形并发现了“黄金分割律”。3.由于公元313年基督教成为罗马帝国的国教，此后一千多年里，是基督教精神浸透社会各个领域的时候。因此，哲学、艺术都要为宗教服务，形成了几何式的造型原则，分为拜占庭法则和哥特法则。4.14世纪以后，艺术家们在自然观察中找根据，用科学来研究比例理论，并且应用了解剖学和透视学知识。5.到了19世纪，由于工业迅速地发展，各种产品的生产对人体尺寸提出了更高的要求，推动了人体测量学的研究。埃及古王国时期埃及新王国时期人体比例图哥特式三、影响人体测量的个体和群体差异的主要因素：种族性别地区年龄环境职业1.种族与地区

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。2.性别男女之间的差异：A、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）B、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；C、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；D、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。3.年龄

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。4.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。5.环境不同时期由于经济条件、文化生活水平，生活习惯等因素均会影响人体尺寸变化。四、人体测量的内容和方法人体形态测量数据人体构造尺寸测量数据人体功能尺寸测量数据

人体的推拉力（人体静态时各部的尺寸数据）（人体在某种运动状态下的各部尺寸数据）人体重量人体测量的基本术语1.被测者姿势2.测量基准面3.测量方向4.支撑面和衣着5.基本测点及测量项目1、被测者姿势：（1）立姿：

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，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45角，体重均匀分布于两足。见图。图a测量项目-立姿图b测量项目-立姿图c测量项目-立姿图d测量项目-立姿图e测量项目-立姿图f测量项目-立姿（2）坐姿：

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，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。见图。图a测量项目-坐姿图b测量项目-坐姿图c测量项目-坐姿图d测量项目-坐姿图e测量项目-坐姿2、测量基准面

人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面如图。

矢状面；正中矢状面；冠状面；水平面；眼耳平面。图2人体测量基准面和基准轴

图1人体测量基准面和基准轴

3、测量方向(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。(2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。头侧端足侧端3、测量方向

(3)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。（4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。（5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。

4.支撑面和衣着

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。

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，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。

无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目应在呼吸平静时进行测量。5.基本测点及测量项目

在国标GB3975—83中规定了人机工程学使用的有关人体测量参数的测点及测量项目，其中包括：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项以及体重1项。注：测量值的读数精度：线性测量项目为1mm，体重为o．5kg五.人体测量方法人体测量方法主要有四种：丈量法、摄影法、问卷法、自控或遥感测试法。六.人体测量的主要仪器(a)人体测高仪(b)人体测量用直角规(c)人体测量用弯角规国标GB5704．1—85是人体测高仪的技术标准，该测高仪适用于读数值为1mm；测量范因为0一1996mm人体高度尺寸的测量。标准中所规定的人体测高仪由直尺1、固定尺座2、活动尺座3、弯尺4、主尺扦5和底层6组成，如图2—3所示。若将两支弯尺分别插入固定尺座和活动尺座，与构成主尺杆的第一、二节金属管配合使用时，即构成圆杆弯脚规，可测量人体各种宽度和厚度。人体测高仪人体测量用直角规

国标GB5704．2—85是人体测量用直脚规的技术标准，此种直脚规适用于读数值为1mm和0.1mm，测量范围为0—200mm和0—250mm人体尺寸的测量。直脚规根据有无游标读数分1型和2型两种类型它是用于不能直接以直尺测量的两点问距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。国标GB5704．3—85是人体测量用弯脚规的技术标准．此种弯脚规适用于读数值为1mm，测量范围为0—300mm的人体尺寸的测量。人体测量用弯角规七.人体测量中的主要统计函数（术语）总体、样本均值、标准差术语适应域百分位百分位数总体

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。因此，设计产品时必须了解总体的特性，并且对该总体命名，例如，中国成年人、中国飞行员等。样本

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，因此，设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。均值

描述一个分布，必须用两个重要的统计量：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。均值的计算公式为：

标准差标准差的计算公式为：为相加，N为测量次数，为各单独测量值，M为均值。S为标准差，其他符号与（1）相同。适应域一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“面积”，称为“适应域”，适应域是相对设计而言的，对应统计学的置信区间的概念。适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布的某一边。百分位百分位由百分比表示，称为“第几百分位”。例如，50%称为第50百分位。百分位数百分位数是百分位对应的数值。例如，身高分布的第5百分位数为1543，则表示有5%的人的身高将低于这个高度。

在人体测量资料中，常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位数值时，则可按下式求出：1%-50%之间的数值：P=M-（SK）50%-99%之间的数值：P=M+（SK）M为标准值；S为标准差；K为百分比变换系数。人体尺寸的区域划分东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区甘肃、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。黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区各地区身高、体重的M、S值身高:M=1693（1586）；S=56.6(51.8)体重:M=64（55）；S=8.2(7.7)身高:M=1684(1575);S=53.7(51.9)体重:M=60(52);S=7.6(7.1)身高:M=1686(1575);S=55.2(50.8)体重:M=59(51);S=7.7(7.2)身高:M=1669(1560);S=56.3(50.7)体重:M=57(50);S=6.9(6.8)身高:M=1650(1549);S=57.1(49.1)体重:M=56(49);S=6.9(6.5)身高:M=1647(1546);S=56.7(53.9)体重:M=55(50);S=6.8(6.9)百分比对应的变换系数K

5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645例1设计适用于90%华北男性使用的产品，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设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用者的影响和经济效果。

当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：Z=（M1-M）/S然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；即P=0.5+p以下列例题说明：例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男性超过其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根据Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749

结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。八.人体尺寸运用中的问题1.数据的选择应使用最新人体测量数据，要考虑民族、地域、年龄、性别、职业的人体尺寸差异。2.百分位的运用

(1)凡涉及人活动的范围与空间的，应考虑“容得下的空间”距离，选用高百分位数据，一般选用第95百分位的数据，以保证容得下。

(2)凡涉及人在作业和进行其他活动时的接触的空间，应考虑“够得着的距离”，选用低百分位数据，一般选用第5百分位的数据，以保证够得着。

(3)凡涉及力问题，一般选用第5百分位的数据，以保证95%的人适应。

(4)凡涉及安全问题，应采用极限尺寸，以限制和保护人们，通常使用第1百分位或第99、第100百分位的数据。

(5)常用调节性尺寸，当确定的百分位大小有一定条件许可时，可采用可调节的尺寸，其调节尺寸大小是根据人体尺寸，工作性质和设备、家具等加工能力决定；根据适应域来确定，调节幅度。

(6)常用高度，目的不在于确定界限而在于决定桌子佳范围时，一般选用第50百分位的数据。九.常用人体尺寸（1）身高该数据用于限定头顶上空悬挂家具等障碍物的高度。也用于确定通道和门的最小高度，其高度应用于99%以上的人。（2）肘部高度肘部高度数据用于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台以及其他站立工作时台面的舒适高度。通过科学发现，最舒适的高度是低于人的肘部高度76mm，休息平面的高度大约应该低于肘部高度25~38mm。坐姿肘部高度用于确定椅子扶手、工作台、书桌、餐桌和其他特殊设备的高度。一般选用第50百分点左右的数据比较合理。（3）肩高站姿肩高数据用于限定人们行走时，肩可能触及靠墙搁板等障碍物的高度。坐姿肩高数据多数用于机动车辆中比较紧张的工作空间的设计中，或用于对视觉听觉有要求的空间中。（4）肩宽该数据用于确定家具排列时最小通道宽度、椅背宽度和环绕桌子的座椅间距。一般选用第95百分点的数据。（5）坐姿膝盖高度这些数据是确定从地面到书桌、餐桌、柜台底面距离的关键尺寸，尤其适用于使用者需要把大腿部分放在家具下面的场合。同时也要考虑座椅高度和座垫的弹性。为了保证适当的间距，应选用第95百分点的数据。（6）大腿高度这些数据是设计柜台、书桌、公议桌、家具及其他一些室内设备的关键尺寸，特别是有直拉式抽屉的工作面，要使大腿与大腿上方的障碍物之间有适当的间隙。在确定上述尺寸时，应予考虑膝腘高度的座椅软垫的弹性。（7）小腿加足高这些数据是确定座椅面高度的关键尺寸，尤其对于确定座椅前缘的最大高