人體的人機學參數(shù)

2023/2/1

人體的人機學參數(shù)內容第一節(jié)人體尺寸及其測量第二節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應用2023/2/1一、人體測量的基本知識1、人體測量的基本術語被測者姿勢（立姿、坐姿）測量基準面（見圖1）測量方向

支承面和著裝

基本測點及測量項目

(見圖2、圖3)第一節(jié)人體有關參數(shù)的測量2023/2/1圖1人體測量基準面和基準軸

2023/2/1圖1-b人體測量基準面和基準軸

圖1-a人體測量基準面和基準軸

2023/2/1圖2-a測量項目-立姿2023/2/1圖2-b測量項目-立姿2023/2/1圖2-c測量項目-立姿2023/2/1圖2-d測量項目-立姿2023/2/1圖2-e測量項目-立姿2023/2/1圖2-f測量項目-立姿2023/2/1圖3-a測量項目-坐姿2023/2/1圖3-b測量項目-坐姿2023/2/1圖3-c測量項目-坐姿2023/2/1圖3-d測量項目-坐姿2023/2/1圖3-e測量項目-坐姿2023/2/1

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

人體測高儀直腳規(guī)彎腳規(guī)（參見圖4-a

見圖4-b

見圖4-c）附：人體測量儀簡介2、人體尺寸測量用的主要儀器2023/2/1圖4-a人體測高儀

2023/2/1圖4-b人體測量用直腳規(guī)

2023/2/1圖2-4人體測量用彎腳規(guī)(4-c)

2023/2/13、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)均值

方差2023/2/1標準差百分位數(shù)和適應度

2023/2/1二、有關參數(shù)的測量與計算1、我國成年人的人體結構尺寸

圖5立姿人體尺寸

2023/2/1百分比（%）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)2023/2/1圖6

坐姿人體尺寸

2023/2/1圖7人體水平尺寸

2023/2/1人體主要尺寸

(單位：mm)2023/2/1立姿人體尺寸

(單位：mm)2023/2/1坐姿人體尺寸

(單位：mm)2023/2/1人體水平尺寸

（單位：mm）

2023/2/1各區(qū)域的體重、身高和胸圍三項參數(shù)的均值和標準差（單位：mm）

2023/2/12．

我國成年人人體動態(tài)尺度

（1）肢體活動角度范圍

圖8人體肢體活動角度范圍

2023/2/1圖9人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍

2023/2/1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）

不同姿勢時手能及的空間

范圍2023/2/1圖11單腿跪姿上身及手的可及范圍2023/2/1圖12仰臥姿勢手及腿的活動空間

2023/2/1常用人體功能尺寸測量區(qū)域

2023/2/1

三、手、腳作業(yè)域測量1：手的測量

圖12手的測量2023/2/1(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）

2023/2/1圖2-3坐姿抓握作業(yè)域（cm）

2023/2/1(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

2023/2/1圖2-6身高與摸高的關系

2023/2/12：腳的測量

圖2—7腳的測量

2023/2/13：腳的作業(yè)空間

圖2-8腳的作業(yè)區(qū)域

補充：百分位數(shù)的相關計算例題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：設計適用于90％東南區(qū)男性使用的產品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸?

解：由表2-6查得東南區(qū)男性身高平均值x＝1686mm，標準差SD=55.2mm。要求產品適用于90％的人群，故應以第5百分位數(shù)為下限，第95百分位數(shù)為上限進行設計，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

結論：按身高1595.2mm～1776.8mm設計產品尺寸，將適用于90％的東南區(qū)男性。2023/2/1一、有關人機學參數(shù)計算可根據(jù)人體的身高、體重等基礎測量數(shù)據(jù)，利用一些經驗公式計算出所需的其它各部分數(shù)據(jù)。（1）人體的體部指數(shù)（2）用人體身高尺寸計算人體各部分尺寸（見圖2-9、圖2-10及表2-3）第二節(jié)人體的人機學參數(shù)2023/2/1圖2—9立姿靜態(tài)尺寸圖

2023/2/1圖2-10坐姿靜態(tài)尺寸編號圖

2023/2/1名稱計算式名稱計算式座高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兩手惻平伸長度1.032H臀部到小腿長0.280H坐面至舉手指尖高0.795H表2-3靜坐時人體尺寸與身高的關系2023/2/1（3）用人體體重計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、表面積求算有關人機學參數(shù)（見表2-4

）國內：S=0.035W+0.1(W≤30)S=1.05+(W-30)*0.02(W＞30)2023/2/1表2-4人體有關人機學參數(shù)計算公式

2023/2/1二、

人體生理學參數(shù)及測量

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

）2023/2/1表2—2大腦意識狀態(tài)與人為錯誤的潛在危險性

2023/2/1第三節(jié)

人體測量數(shù)據(jù)的應用

一、人體數(shù)據(jù)的運用準則1、最大最小準則。該準則要求根據(jù)具體設計的目的，選用最小或最大人體參數(shù)。2、可調性準則。對與健康安全關系密切或減輕作業(yè)疲勞的設計應按可調性準則設計，即在使用對象群體的5%～95％可調。3、平均準則。雖然平均這個概念在有關人使用的產品、用具設計中不太合理，但諸如門拉手、錘子和刀的手柄等，用平均值進行設計更合理。4、使用最新人體數(shù)據(jù)準則。所有國家的人體尺度都會隨著年代、社會經濟的變化而不同。因此，應使用最新的人體數(shù)據(jù)進行設計。5、地域性準則。一個國家的人體參數(shù)與地理區(qū)域分布、民族等因素有關，設計時必須考慮實際服務的區(qū)域和民族分布等因素。6、功能修正與最小心理空間相結合準則。有關標準公布的人體數(shù)據(jù)是在裸體（或穿單薄內衣）、不穿鞋的條件下測得的，而設計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、標準化準則。8、姿勢與身材相關聯(lián)準則。勞動姿勢與身材大小要綜合考慮，不能分開。如坐姿或蹲姿的寬度設計要比立姿時大。9、合理選擇百分位和適用度準則。設計目標不同，選用的百分位和適應度也不同。2023/2/1人體測量數(shù)據(jù)選用的注意事項設計和確定作業(yè)空間尺寸的根據(jù)，必須保證至少90%的用戶的適應性、兼容性、操作性和維護性，即人體主要尺寸的設計極限應根據(jù)第5至95百分位數(shù)的值確定。必須適應或允許身體某些部分通過的空間尺寸（如通道、出入口、防觸及危險部位的安全距離等），應以第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、顯示器與測試點位置、安全防護罩上的空隙等），應以第5百分位的值作為適用的人體尺寸。2023/2/1可調整的尺寸（如高度可調的坐椅、工作臺、控制器、安全帶等），應以第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（如墻壁上的開關高度、門上把手尺寸等），應以第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)及社會階層等，否則，盲目選用，設計出的產品適用性較差人體測量數(shù)據(jù)應用應注意人體尺寸的變化。一方面從事某種工作的勞動人群的身材有變化時，其最佳適應尺寸也應隨之改變；另一方面，世界各國人體身高有增加的趨勢，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應注意這種現(xiàn)象。2023/2/1二、人體尺度在工程設計中的應用

1．人體尺度應用的原則（從工程設計應用角度講）（1）滿足度：滿足度是產品設計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角度看，你的設計適合多少人.（2）

產品尺寸設計任務的分類

①I型產品尺寸設計(就是上面所說的可調準則)：尺寸在上限值和下限值之間可調，上下限百分位分別為5％和95％時，滿足度為90％。

②

Ⅱ型產品尺寸設計(最大最小準則)表2—162023/2/1產品類型產品類型定義說明I型產品尺寸設計需要兩個百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)屬雙限值設計Ⅱ型產品尺寸設計只需要一個百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)屬單限值設計ⅡA型產品尺寸設計只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)屬大尺寸設計ⅡB型產品尺寸設計只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)屬小尺寸設計Ⅲ型產品尺寸設計只需要第50百分位數(shù)作為產品尺寸設計的依據(jù)平均尺寸設計表2-9人體尺寸百分位數(shù)選擇

2023/2/12、人體尺寸的應用方法和程序（1）

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

（2）

選擇人體尺寸百分位數(shù)在確認所設計的產品類型及其等級之后，選擇人體尺寸百分位數(shù)的依據(jù)是適用度。人機工程學設計中的適用度，是指所設計產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。2023/2/1設計類型產品重要程度百分位數(shù)的選擇適應度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型產品一般用途選用戶x50作為產品尺寸設計的依據(jù)通用成年男、女通用產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產品尺寸設計分類2023/2/13．確定功能修正量和心理修正量（1）必須考慮到實際中人的可能姿勢、動態(tài)操作、著裝等需要的設計裕度，所有這些設計裕度總計為功能修正量

（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，涉及人的產品和環(huán)境空間設計，必須再附加一項必要的心理空間尺寸，即心理修正量

2023/2/1三、人體數(shù)據(jù)應用舉例

以身高為基準確定工作面高度、設備和用具高度的方法，通常是把設計對象歸成各種典型的類型，并建立設計對象的高度與人體身高的比例關系，以供設計時選擇和查用。下圖是以身高為基準的設備和用具的尺寸推算圖，圖中各代號的含義如表2—11所示。

2023/2/1圖

以身高為基準的設備和用具尺寸概算圖

2023/2/1代號定義設備高與身高之比123456789101112121314151617舉手達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゜)遮擋住直立姿勢視線的隔板高度(下限值)直立姿勢眼高抽屜高度(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時工作面的高度坐高(坐姿)灶臺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；*號為坐位基點的高度。表2-11設備、用具及通道高度與身高的關系

例：座椅的設計

1、座椅設計的一般原則

①

座椅的設計，應提供操作人員在操作時的身體支撐；②

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

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

在不影響手的個