人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)課件

2022/12/13

人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)內(nèi)容第一節(jié)人體尺寸及其測(cè)量第二節(jié)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用2022/12/13一、人體測(cè)量的基本知識(shí)1、人體測(cè)量的基本術(shù)語被測(cè)者姿勢(shì)（立姿、坐姿）測(cè)量基準(zhǔn)面（見圖1）測(cè)量方向

支承面和著裝

基本測(cè)點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目(見圖2、圖3)第一節(jié)人體有關(guān)參數(shù)的測(cè)量2022/12/13圖1人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸

2022/12/13圖2-a測(cè)量項(xiàng)目-立姿2022/12/13圖2-b測(cè)量項(xiàng)目-立姿2022/12/13圖2-c測(cè)量項(xiàng)目-立姿2022/12/13圖2-d測(cè)量項(xiàng)目-立姿2022/12/13圖2-f測(cè)量項(xiàng)目-立姿2022/12/13圖3-b測(cè)量項(xiàng)目-坐姿2022/12/13圖3-d測(cè)量項(xiàng)目-坐姿2022/12/13圖3-e測(cè)量項(xiàng)目-坐姿2022/12/13

在人體尺寸測(cè)量中所采用的人體測(cè)量?jī)x器有：人體測(cè)高儀、人體測(cè)量用直腳規(guī)、人體測(cè)量用彎腳規(guī)、人體測(cè)量用三腳平行規(guī)、坐高椅、量足儀、角度計(jì)、軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。

人體測(cè)高儀直腳規(guī)彎腳規(guī)（參見圖4-a

見圖4-b

見圖4-c）附：人體測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介2、人體尺寸測(cè)量用的主要儀器2022/12/13圖4-a人體測(cè)高儀

2022/12/13圖4-b人體測(cè)量用直腳規(guī)

2022/12/133、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)均值

方差2022/12/13標(biāo)準(zhǔn)差百分位數(shù)和適應(yīng)度

2022/12/13百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表2-1百分比與變換系數(shù)2022/12/13圖6

坐姿人體尺寸

2022/12/13人體主要尺寸

(單位：mm)2022/12/13立姿人體尺寸

(單位：mm)2022/12/13坐姿人體尺寸

(單位：mm)2022/12/13各區(qū)域的體重、身高和胸圍三項(xiàng)參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差（單位：mm）

2022/12/132．

我國成年人人體動(dòng)態(tài)尺度

（1）肢體活動(dòng)角度范圍

圖8人體肢體活動(dòng)角度范圍

2022/12/13圖9人體上部及上肢固定姿勢(shì)活動(dòng)角度范圍

2022/12/13圖10立姿上身及手的可及范圍、坐姿上身及手的可及范圍

（2）

不同姿勢(shì)時(shí)手能及的空間

范圍2022/12/13圖11單腿跪姿上身及手的可及范圍2022/12/13圖12仰臥姿勢(shì)手及腿的活動(dòng)空間

2022/12/13常用人體功能尺寸測(cè)量區(qū)域

2022/12/13

三、手、腳作業(yè)域測(cè)量1：手的測(cè)量

圖12手的測(cè)量2022/12/13(1)水平作業(yè)域

圖2-2手在水平面的正常作業(yè)閾和最大作業(yè)域（cm）

2022/12/13圖2-3坐姿抓握作業(yè)域（cm）

2022/12/13(2)垂直作業(yè)域

圖2-4立姿單臂垂直作業(yè)域圖

2-5立姿雙臂垂直作業(yè)域

2022/12/13圖2-6身高與摸高的關(guān)系

2022/12/132：腳的測(cè)量

圖2—7腳的測(cè)量

2022/12/133：腳的作業(yè)空間

圖2-8腳的作業(yè)區(qū)域

補(bǔ)充：百分位數(shù)的相關(guān)計(jì)算例題1：若男性身高的第5百分位數(shù)為158.3CM，則有____%男性身高大于158.3CM。例題2：若女性身高的第95百分位數(shù)為165.9CM，則有____%女性身高大于等于165.9CM。例題3：設(shè)計(jì)適用于90％東南區(qū)男性使用的產(chǎn)品，試問應(yīng)按怎樣的身高范圍設(shè)計(jì)該產(chǎn)品尺寸?解：由表2-6查得東南區(qū)男性身高平均值x＝1686mm，標(biāo)準(zhǔn)差SD=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2-1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x5=（1686－55.2×1.645）=1595.2mm第95百分位數(shù)值為x95=（1686＋55.2×1.645)=1776.8mm

結(jié)論：按身高1595.2mm～1776.8mm設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸，將適用于90％的東南區(qū)男性。2022/12/13一、有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算可根據(jù)人體的身高、體重等基礎(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，利用一些經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的其它各部分?jǐn)?shù)據(jù)。（1）人體的體部指數(shù)（2）用人體身高尺寸計(jì)算人體各部分尺寸（見圖2-9、圖2-10及表2-3）第二節(jié)人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)2022/12/13圖2—9立姿靜態(tài)尺寸圖

2022/12/13圖2-10坐姿靜態(tài)尺寸編號(hào)圖

2022/12/13名稱計(jì)算式名稱計(jì)算式座高0.523H肘與肘間寬0.256H膝高0.311H臀部寬0.203H坐姿臀高0.249H肩寬0.229H座到肘高0.135H手前伸長(zhǎng)度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H兩手惻平伸長(zhǎng)度1.032H臀部到小腿長(zhǎng)0.280H坐面至舉手指尖高0.795H表2-3靜坐時(shí)人體尺寸與身高的關(guān)系2022/12/13（3）用人體體重計(jì)算人體體積和表面積

1）人體體積2）體表面積（4）用身高、體重、表面積求算有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)（見表2-4

）國內(nèi)：S=0.035W+0.1(W≤30)S=1.05+(W-30)*0.02(W＞30)2022/12/13表2-4人體有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算公式

2022/12/13二、

人體生理學(xué)參數(shù)及測(cè)量

（1）最大耗氧量（Vo2max）及氧債能力（2）最大心率（3）搏出量與最大心臟輸出

（4）肌電圖（5）呼吸量的測(cè)定（6）脈搏數(shù)的測(cè)定（7）發(fā)汗的測(cè)定（8）血液成份變化的測(cè)定（9）腦電圖（見表2—2

）2022/12/13表2—2大腦意識(shí)狀態(tài)與人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)性

2022/12/13第三節(jié)

人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

一、人體數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則1、最大最小準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則要求根據(jù)具體設(shè)計(jì)的目的，選用最小或最大人體參數(shù)。2、可調(diào)性準(zhǔn)則。對(duì)與健康安全關(guān)系密切或減輕作業(yè)疲勞的設(shè)計(jì)應(yīng)按可調(diào)性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，即在使用對(duì)象群體的5%～95％可調(diào)。3、平均準(zhǔn)則。雖然平均這個(gè)概念在有關(guān)人使用的產(chǎn)品、用具設(shè)計(jì)中不太合理，但諸如門拉手、錘子和刀的手柄等，用平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)更合理。4、使用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)則。所有國家的人體尺度都會(huì)隨著年代、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化而不同。因此，應(yīng)使用最新的人體數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。5、地域性準(zhǔn)則。一個(gè)國家的人體參數(shù)與地理區(qū)域分布、民族等因素有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮實(shí)際服務(wù)的區(qū)域和民族分布等因素。6、功能修正與最小心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)公布的人體數(shù)據(jù)是在裸體（或穿單薄內(nèi)衣）、不穿鞋的條件下測(cè)得的，而設(shè)計(jì)中所涉及的人體尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽條件下的人體尺寸。7、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。8、姿勢(shì)與身材相關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則。勞動(dòng)姿勢(shì)與身材大小要綜合考慮，不能分開。如坐姿或蹲姿的寬度設(shè)計(jì)要比立姿時(shí)大。9、合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，選用的百分位和適應(yīng)度也不同。2022/12/13人體測(cè)量數(shù)據(jù)選用的注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)和確定作業(yè)空間尺寸的根據(jù)，必須保證至少90%的用戶的適應(yīng)性、兼容性、操作性和維護(hù)性，即人體主要尺寸的設(shè)計(jì)極限應(yīng)根據(jù)第5至95百分位數(shù)的值確定。必須適應(yīng)或允許身體某些部分通過的空間尺寸（如通道、出入口、防觸及危險(xiǎn)部位的安全距離等），應(yīng)以第95百分位的值作為適用的人體尺寸。有限度的或受身體延伸所限制的空間尺寸（如抓握物體的可及距離、控制器的位移、顯示器與測(cè)試點(diǎn)位置、安全防護(hù)罩上的空隙等），應(yīng)以第5百分位的值作為適用的人體尺寸。2022/12/13可調(diào)整的尺寸（如高度可調(diào)的坐椅、工作臺(tái)、控制器、安全帶等），應(yīng)以第5百分位至第95百分位的人體尺寸范圍作為高速范圍適用的人體尺寸；只能用一種中等尺寸供群體使用時(shí)（如墻壁上的開關(guān)高度、門上把手尺寸等），應(yīng)以第50百分位數(shù)作為適用的人體尺寸搞清該尺寸的適用范圍，如適用的國家、地區(qū)、民族、年齡、性別、職業(yè)及社會(huì)階層等，否則，盲目選用，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品適用性較差人體測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)注意人體尺寸的變化。一方面從事某種工作的勞動(dòng)人群的身材有變化時(shí)，其最佳適應(yīng)尺寸也應(yīng)隨之改變；另一方面，世界各國人體身高有增加的趨勢(shì)，近20年來世界各國人體的身高平均每10年增加1cm，我國的人體身高增加更快，所以在收集或選用人體尺寸資料時(shí)應(yīng)注意這種現(xiàn)象。2022/12/13二、人體尺度在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1．人體尺度應(yīng)用的原則（從工程設(shè)計(jì)應(yīng)用角度講）（1）滿足度：滿足度是產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸滿足特定使用者群體的百分率。也就是說從人體工程學(xué)角度看，你的設(shè)計(jì)適合多少人.（2）

產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)的分類

①I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(就是上面所說的可調(diào)準(zhǔn)則)：尺寸在上限值和下限值之間可調(diào)，上下限百分位分別為5％和95％時(shí)，滿足度為90％。

②

Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(最大最小準(zhǔn)則)表2—162022/12/13產(chǎn)品類型產(chǎn)品類型定義說明I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)需要兩個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)屬雙限值設(shè)計(jì)Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)屬單限值設(shè)計(jì)ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)屬大尺寸設(shè)計(jì)ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)屬小尺寸設(shè)計(jì)Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要第50百分位數(shù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)平均尺寸設(shè)計(jì)表2-9人體尺寸百分位數(shù)選擇

2022/12/132、人體尺寸的應(yīng)用方法和程序（1）

確定所設(shè)計(jì)對(duì)象的類型和適應(yīng)度確定設(shè)計(jì)對(duì)象的功能尺寸的主要依據(jù)是人體尺寸百分位數(shù)，而它的選用又與設(shè)計(jì)對(duì)象的類型密切相關(guān)。首先應(yīng)確定所設(shè)計(jì)的對(duì)象是屬于哪一類型。見表2—10。

（2）

選擇人體尺寸百分位數(shù)在確認(rèn)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品類型及其等級(jí)之后，選擇人體尺寸百分位數(shù)的依據(jù)是適用度。人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)中的適用度，是指所設(shè)計(jì)產(chǎn)品在尺寸上能滿足多少人使用，通常以適合使用的人數(shù)占使用者群體的百分比表示。2022/12/13設(shè)計(jì)類型產(chǎn)品重要程度百分位數(shù)的選擇適應(yīng)度I型涉及人的安全、的健康一般用途選用戶x99和x1為尺寸上、下限值的依據(jù)選用x99和x5作為尺寸上、下限值的依據(jù)98%90%ⅡA型涉及人的安全、健康的一般用途選用x99和x95作為尺寸上限值的依據(jù)選用x90作為尺寸上限值的依據(jù)99%或95%90%ⅡB型涉及人的安全、健康的一般用途選用x1和x5幾作為尺寸下限值的依據(jù)選用x10作為尺寸下限值的依據(jù)99%或95%90%Ⅲ型產(chǎn)品一般用途選用戶x50作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)通用成年男、女通用產(chǎn)品一般用途選用男性的x99，x95或x90為尺寸上限值選用女性的x1、x5，或x10為尺寸下限值通用表2-10產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)分類2022/12/133．確定功能修正量和心理修正量（1）必須考慮到實(shí)際中人的可能姿勢(shì)、動(dòng)態(tài)操作、著裝等需要的設(shè)計(jì)裕度，所有這些設(shè)計(jì)裕度總計(jì)為功能修正量

（2）為了消除人們心理上的“空間壓抑感”、“高度恐懼感”和“過于接近時(shí)的窘迫感和不舒適感”等心理感受，或者是為了滿足人們“求美”、“求奇”等心理需求，涉及人的產(chǎn)品和環(huán)境空間設(shè)計(jì)，必須再附加一項(xiàng)必要的心理空間尺寸，即心理修正量

2022/12/13三、人體數(shù)據(jù)應(yīng)用舉例

以身高為基準(zhǔn)確定工作面高度、設(shè)備和用具高度的方法，通常是把設(shè)計(jì)對(duì)象歸成各種典型的類型，并建立設(shè)計(jì)對(duì)象的高度與人體身高的比例關(guān)系，以供設(shè)計(jì)時(shí)選擇和查用。下圖是以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具的尺寸推算圖，圖中各代號(hào)的含義如表2—11所示。

2022/12/13圖

以身高為基準(zhǔn)的設(shè)備和用具尺寸概算圖

2022/12/13代號(hào)定義設(shè)備高與身高之比123456789101112121314151617舉手達(dá)到的高度可隨意取放東西的擱板高度(上限值)傾斜地面的頂棚高度(最小值，地面傾斜度為5—15゜)樓梯的頂棚高度(最小值，地面傾斜度為25～35゜)遮擋住直立姿勢(shì)視線的隔板高度(下限值)直立姿勢(shì)眼高抽屜高度(上限值)使用方便的擱板高度(上限值)斜坡大的樓梯的天棚高度(最小值，傾斜度為50゜左右能發(fā)揮最大拉力的高度人體重心高度采取直立姿勢(shì)時(shí)工作面的高度坐高(坐姿)灶臺(tái)高度洗臉盆高度辦公桌高度(不包括鞋)垂直踏棍爬梯的空間尺寸(最小值，傾斜80～90゜)手提物的長(zhǎng)度(最大值)4／37／68／7l／133／3411／1210／116／73／43／55／96／ll6／1110／194／97／172／53／8說明：上述尺寸均未考慮著裝和穿鞋襪修正量，若穿鞋襪+2.5cm；*號(hào)為坐位基點(diǎn)的高度。表2-11設(shè)備、用具及通道高度與身高的關(guān)系

例：座椅的設(shè)計(jì)

1、座椅設(shè)計(jì)的一般原則

①

座椅的設(shè)計(jì)，應(yīng)提供操作人員在操作時(shí)的身體支撐；②

座椅的設(shè)計(jì)要使操作人員工作順利，椅子的尺寸要適當(dāng)，其高度和位置可以調(diào)整到適合各種身材的人使用；③

座椅應(yīng)能夠適當(dāng)?shù)刂巫∩眢w，以避免不良的姿勢(shì)，同時(shí)身體的重量能夠均衡地分布在椅面上；④

在不影響手的個(gè)別動(dòng)作時(shí)，座椅應(yīng)有扶手