人因工程教材《第11章人體測(cè)量

1、第十一章 人體測(cè)量,第一節(jié)人體測(cè)量概述 第二節(jié) 常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù) 第三節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,第一節(jié) 人體測(cè)量概述,人體測(cè)量學(xué)是一門新興的學(xué)科，它是通過(guò)測(cè)量人體各部位尺寸來(lái)確定個(gè)體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)提供人體測(cè)量數(shù)據(jù)。這些測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)工作空間的設(shè)計(jì)，機(jī)器、設(shè)備設(shè)計(jì)以及操縱裝置等設(shè)計(jì)具有重要意義，并直接關(guān)系到合理地布置工作地，保證合理的工作姿

2、勢(shì)，使操作者能安全、舒適、準(zhǔn)確地工作，減少疲勞和提高工作效率。,一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ),（一）基本姿勢(shì) 立姿 指被測(cè)者挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，膝部自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45°夾角，體重均勻分布于兩足。 坐姿 指被測(cè)者挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左、右大腿大致平

3、行，膝彎屈大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。,一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ),（二）測(cè)量基準(zhǔn)面，如圖11-1所示 1.矢狀面 通過(guò)鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的所有平面都稱為矢狀面。 正中矢狀面 在矢狀面中，把通過(guò)人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀面。正中矢狀面將人體分成左、右對(duì)稱的兩部分。 2.冠狀面 通過(guò)鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的所有平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩部分。,3.水平面 與矢

4、狀面及冠狀面同時(shí)垂直的所有平面都稱為水平面。水平面將人體分成上、下兩部分。 4.眼耳平面 通過(guò)左、右耳屏點(diǎn)及右眼眶下點(diǎn)的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。,（二）測(cè)量基準(zhǔn)面,一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ),（三）測(cè)量方向 （1）在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，下方稱為足側(cè)端。 （2）在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。 （3）在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，遠(yuǎn)離四肢附著

5、部位的稱為遠(yuǎn)位。 （4）對(duì)于上肢，將橈骨側(cè)稱為橈側(cè)，尺骨側(cè)稱為尺側(cè)。 （5）對(duì)于下肢，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，腓骨側(cè)稱為腓側(cè)。,一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ),（四）支承面、衣著和測(cè)量精確度 支撐面。立姿時(shí)站立的地面或平臺(tái)以及坐姿時(shí)的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。 衣著。要求被測(cè)量者裸體或穿著盡量少的內(nèi)衣(例如只穿內(nèi)褲和汗背心)測(cè)量，在后者情況下，測(cè)量胸圍時(shí)，男性應(yīng)撩起汗背心，女性應(yīng)松開胸罩后進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)量值讀數(shù)精

6、度。線性測(cè)量項(xiàng)目測(cè)量值讀數(shù)精確度為1mm，體重讀數(shù)精確度為0.5kg。,二、人體尺寸測(cè)量分類,人體測(cè)量學(xué)：通過(guò)測(cè)量人體各部位尺寸來(lái) 確定個(gè)體之間和群體之間在人體尺寸上的 差別，用以研究人的形態(tài)特征，使設(shè)計(jì)更 適于人。 測(cè)量數(shù)據(jù)： 1、靜態(tài)人體尺寸測(cè)量，見圖11-2 2、動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量，見圖11-3,三、人體測(cè)量方法,(一) 測(cè)量?jī)x器 1. 人體測(cè)高儀，見圖； 2. 人體測(cè)量用

7、直腳規(guī)，見圖； 3. 人體測(cè)量用彎腳規(guī)，見圖； 此外，還有人體測(cè)量用三腳平行規(guī)，坐高椅，量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。,三、人體測(cè)量方法,（二）測(cè)量方法 測(cè)量時(shí)應(yīng)在呼氣與吸氣的中間進(jìn)行。其次序?yàn)閺念^向下到腳；從身體的前面，經(jīng)過(guò)側(cè)面，再到后面。測(cè)量時(shí)只許輕觸測(cè)點(diǎn)，不可緊壓皮膚，以免影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。身體某些長(zhǎng)度的測(cè)量，既可用直接測(cè)量法，也可用間接測(cè)量法——兩種尺寸相加減。另外，測(cè)量項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，具體測(cè)量方法

8、詳見GB/T 5703—1999《用于技術(shù)設(shè)計(jì)的人體測(cè)量基礎(chǔ)項(xiàng)目》的有關(guān)規(guī)定。,第二節(jié) 常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù),一、 我國(guó)成年人人體結(jié)構(gòu)(靜態(tài))尺寸 參閱GB10000－88我國(guó)成年人人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要包括： (一) 人體主要尺寸, 見圖11-4和表11-1 (二) 立姿人體尺寸，見圖11-5和表11-2 (三) 坐姿人體尺寸，見圖11-6和表11-3 (四) 人

9、體水平尺寸，見圖11-7和表11-4,第二節(jié) 常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù),二、我國(guó)成年人人體功能(動(dòng)態(tài))尺寸 動(dòng)態(tài)人體測(cè)量通常是對(duì)手、上肢、下肢、腳所及的范圍以及各關(guān)節(jié)能達(dá)到的距離和能轉(zhuǎn)動(dòng)的角度進(jìn)行測(cè)量。由于人主要依靠上肢從事各項(xiàng)操作活動(dòng)，因此本節(jié)只給出上肢功能(動(dòng)態(tài))尺寸，見表11-6,表11-6 我國(guó)成人男女上肢功能尺寸/mm,第三節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,一、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo) 在人體測(cè)量中所得到的測(cè)量值都是離散的

10、隨機(jī)變量，因而可根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征參數(shù)。,一、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo),1. 平均值,一、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo),2.標(biāo)準(zhǔn)差,一、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo),3.百分位數(shù) 在設(shè)計(jì)中，當(dāng)需要得到任一百分位α的數(shù)值時(shí) ，則可按下式進(jìn)行計(jì)算,K為百分比變換系數(shù)，見表11-7,例11-1 設(shè)計(jì)適用于90％東南區(qū)男性使用的產(chǎn)品，試問(wèn)應(yīng)按怎樣的身高范圍設(shè)計(jì)該產(chǎn)品尺寸

11、?,解：由表11-5查得東南區(qū)男性身高平均值 1686mm，標(biāo)準(zhǔn)差55.2mm。要求產(chǎn)品適用于90％的人群，故應(yīng)以第5百分位數(shù)為下限，第95百分位數(shù)為上限進(jìn)行設(shè)計(jì)，由表11-7查得，5%與95%的變換系數(shù)K＝1.645。 由此可求得第5百分位數(shù)為 1686—55.2×1.645=1595.2（mm） 第95百分位數(shù)值為 1686＋55.2×1.645=1776.8（mm） 結(jié)論：按身高1

12、595.2～1776.8mm設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸，將適用于90％的東南區(qū)男性。,人體測(cè)量尺寸對(duì)應(yīng)的百分率,P=0.5＋s 式中S為概率數(shù)值，可根據(jù) 值，在表11-8中查取,,例11-2 已知女性A身高1610mm，試求有百分之幾的東北女性超過(guò)其高度？,解 由表11-5查得東北女性身高平均值 =1586mm,標(biāo)準(zhǔn)差SD=51.8mm。則

13、 根據(jù)Z 值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177)，由式（11-5）求得P值為 P=0.5＋0.177=0.677 結(jié)論：身高在1610mm以下的東北女性為67.7%，超過(guò)女性A身高的東北女性則為32.3%。,,,二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用,(一)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則 （1）最大最小準(zhǔn)則 （2）可調(diào)性準(zhǔn)則 （3）平均性準(zhǔn)則 （4）使用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)則 （5）地

14、域性準(zhǔn)則,二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用,(一)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則（6）功能修正與最小心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則 最小功能尺寸 Xmin=Xα＋Δf 最佳功能尺寸Xopm（7）姿勢(shì)與身材相關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則 （8）合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則,例11-3 試設(shè)計(jì)適用于中國(guó)人使用的車船臥鋪上下鋪凈空高度,解： 車船臥鋪上下鋪凈空高度屬于一般用途設(shè)計(jì)。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則應(yīng)選用中國(guó)男子坐姿高第99百分位數(shù)為基本參數(shù)Xα，查

15、表11-3，Xα＝979mm。衣褲厚度(功能)修正量取25mm，人頭頂無(wú)壓迫感最小高度(心理修正量)為115mm，則臥鋪上下鋪?zhàn)钚糸g距和最佳凈間距分別為 Xmin= Xα＋Δf＝979十25＝1004mm Xopm= Xα＋Δf＋Δp＝979十25十115=1119mm,例11-4 試確定適合中國(guó)男人使用的固定座椅座面高度,解：座椅座面高度屬于一般用途設(shè)計(jì)。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，座椅座面高度應(yīng)取第5百分位的“小腿

16、加足高”人體數(shù)據(jù)為基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以防大腿下面承受壓力引起疲勞和不舒適。查表11-3，Xα＝38.3cm，功能修正主要應(yīng)考慮兩方面：一是鞋跟高的修正量，一般為2.5～3.8cm，取2.5cm；另一方面是著裝(褲厚)修正量，一般為0.3cm。即Δf＝2.5十0.3＝2.8cm。座椅座面高度的設(shè)計(jì)不需考慮心理修正量，即Δp=0。 因此，固定座椅座面高度的合理值應(yīng)為 Xopm= Xα＋Δf＋Δp＝38.3十2.8十0=41.1≈41

17、.0 cm,二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用,(二)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 由身高計(jì)算各部分尺寸，見圖11-8 由體重計(jì)算體積和表面積 V=1.015W－4.937 式中：V為人體體積(L)；W為人體體重(kg) 人體表面積可參照第八章人體表面積計(jì)算公式,二、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用,(三)人體身高在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具尺寸推算方法見 圖11-9，圖中有關(guān)尺寸定義參

18、閱表11-10。,復(fù)習(xí)思考題,1.我國(guó)成年人身體尺寸分成西北、東南、華中、華南、西南、東北等六個(gè)區(qū)域，這對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有何影響? 2.某地區(qū)人體測(cè)量的均值 ＝1650mm，標(biāo)準(zhǔn)差 ＝57.1mm，求該地區(qū)第95、90及第80的百分位數(shù)。 3.巳知某地區(qū)人的足長(zhǎng)均值＝264.0mm，標(biāo)準(zhǔn)差SD＝45.6mm，求適用該地區(qū)90%的人們穿的鞋子長(zhǎng)度值。 4.為什么說(shuō)人體測(cè)量參數(shù)是一切設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)?