人機工程學-第二章-人體測量及數(shù)據(jù)應用-課件

第二章人體測量及數(shù)據(jù)應用人機工程學1ppt課件第二章人體測量及數(shù)據(jù)應用(3)第一節(jié)人體測量簡介

第二節(jié)人體測量的數(shù)據(jù)處理

第三節(jié)常用人體測量數(shù)據(jù)第四節(jié)人體各部分結構參數(shù)的計算中心

第五節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應用

2ppt課件第一節(jié)人體測量簡介人的特性可分為形態(tài)特征和機能特征一、概念1.人體測量：指借助人體測量儀器，按照人體測量方法，對人體身體各方面數(shù)據(jù)特征（主要是尺寸）的度量。

2.人體測量學：是指測量人體各部分尺寸或比例來研究人體的形態(tài)特征的方法。3ppt課件3.人體測量數(shù)據(jù)1）人體構造尺寸，即靜態(tài)尺寸，人在靜止的狀態(tài)下，即站立不動、坐著不動或靜臥等情況下測量的尺寸(靜態(tài)人體測量)2）人體功能尺寸，即動態(tài)尺寸，它包括在工作姿態(tài)下或在某種操作活動下測量的尺寸(動態(tài)人體測量)4ppt課件5ppt課件6ppt課件7ppt課件二、人體（尺寸）差異因素

1/41/23/4EF人體（尺寸）差異因素

民族因素地區(qū)因素性別因素年齡因素時代因素8ppt課件

例如：美國按男子身高設計的飛機，美國男子的適應范圍將為90％，對法國人將為80％，對日本人將為43％。泰國人為24％。設計時要考慮民族因素和多民族的適應性。1.民族因素每個民族都有自己的人體數(shù)據(jù)，不能套用其他民族的測量結果設計本民族的機具。9ppt課件2.地區(qū)因素

一個國家由于地區(qū)不同，人體數(shù)據(jù)也有所差異，我國身材較高的地區(qū)為河北、山東、遼寧、吉林等??；中等身材的地區(qū)為浙江、江蘇、湖北等??；較矮身材的地區(qū)為四川、云南、貴州、廣西等省。設計要考慮地區(qū)因素及地區(qū)適應性。10ppt課件3.性別因素

對于大多數(shù)人體尺寸（平均身高），男性比女性高100mm左右；同整個身體相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬；皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別；在腿的長度尺寸起重要作用的場所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關重要。11ppt課件4.年齡因素

采用人體尺寸時，必須判斷對象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異例如：人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲（結束）手的尺寸：男15歲、女13歲（達到一定值）腳的大?。耗?7歲、女15歲（基本定型）身高的增長，在22歲之前呈上升趨勢，30歲以后呈下降趨勢。成年人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長而增長12ppt課件5.時代因素

在使用人體測量數(shù)據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。

一組數(shù)據(jù)：歐洲居民每隔10年身高增加1-1.4cm；美國城市男性青年在1973—1986年的13年間身高增加2.3cm；日本男性青年在1934—1965年的31年間身高增加5.2cm，體重增加4.0kg，胸圍增加3.1cm；我國原廣州中山醫(yī)學院男性在1956—1979年的23年間身高增加4.38cm，女性身高增加2.67cm。13ppt課件三、應用人體數(shù)據(jù)設計產品的步驟

在應用人體尺寸來設計產品（或設備）時，應先確定使用對象并收集相應的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，然后根據(jù)人體尺寸來確定產品（或設備）的尺寸。例如：應用人體測量設計工作臺時，可以遵循以下步驟：1、分析任務，確定工作臺有關的功能要求。2、設立調查表，找出與工作臺有關的其他人機工程值。3、確定使用者和相應的數(shù)據(jù)，如性別、種族、使用者年齡。14ppt課件4、確定適應人群所占的比率，即工作臺要使多大比例的使用者滿意。5、確定基本的人體測量指標，如小腿高，坐高。6、確定與功能指標相應的工作臺的尺寸有哪些。7、確定人體尺寸。8、利用人體測量的數(shù)據(jù)設計計算工作臺的尺寸。9、建立實體模型。10、進行合適的實驗。15ppt課件四、人體測量的術語及方法1、GB3975—83規(guī)定了人機工程學使用的成年人和青年人的人體測量術語。該標準規(guī)定，只有在被測量者姿勢、測量方向、測點等符合要求的前提下，測量數(shù)據(jù)才是有效的。2、GB5703—85規(guī)定了人機工程學使用的人體參數(shù)的測量方法。這些方法適合成年人和青少年的人體參數(shù)測量，凡需要進行測量時，必須按照該標準規(guī)定的測量方法進行測量，其測量結果方為有效。16ppt課件第二節(jié)人體測量的數(shù)據(jù)處理

在人體測量中所得到的測量值都是離散的隨機變量，所以要根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計理論對測最數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計規(guī)律和特征參數(shù)。

均值方差標準差百分位數(shù)17ppt課件1.均值

表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個值，該值稱為平均值，簡稱均值。均值是描述測量數(shù)據(jù)位置特征的值，可用來衡量一定條件下的測量水平和概括的表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況。對于有n個樣本的測量值：x1，x2,...xn其均值為：

18ppt課件2.方差

描述測量數(shù)據(jù)在中心位置(均值)上波動程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。

19ppt課件3.標準差

它是方差的平方根，表明一系列測量值對均值的波動情況

小反映正態(tài)分布曲線陡，數(shù)據(jù)集中

大反映正態(tài)分布曲線緩，數(shù)據(jù)分散

20ppt課件4.百分位數(shù)

人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk來表示人體尺寸等級，最常用的是以第5%、第50%、第95%三種百分位數(shù)來表示。百分位數(shù)Pk是一種位置指標、一個界值。一個百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分，有K%的測量值等于和小于它，有（100-K）%大于它。

21ppt課件P5（第5百分位數(shù)）表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸大于此值；P50（第50百分位數(shù)）表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50％；P95（第95百分位數(shù)）表示“大”身材，是指有95％的人群身材尺寸小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。22ppt課件XY23ppt課件5.百分率的計算

在一般的統(tǒng)計方法中，并不一一羅列出所有百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，而往往以均值和標準差s來表示。雖然人體尺寸并不完全是正態(tài)分布，但通常仍可使用正態(tài)分布曲線來計算。因此，在人機工程學中可以根據(jù)均值和標準差s來計算:

求某百分位數(shù)值求數(shù)據(jù)所屬的百分率24ppt課件1）求某一百分位數(shù)的人體尺寸

當已知某項人體測量尺寸的均值為，標準差為s，需要求任一百分位的人體測量尺寸x時，可用下式計算：

求1－50％之間的數(shù)據(jù)，式中取“－”號；求50－99％之間的數(shù)據(jù)，式中取“＋”號。

25ppt課件表1百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關系百分比{%}k百分比{%}k12.326800.84251.645901.282101.282951.645500.000992.32626ppt課件例1：已知某一男性職工人群，其身高尺寸的均值

標準差

求和的人體測量尺寸。解：已知

求、的人體尺寸27ppt課件2）求數(shù)據(jù)所屬百分率當已知某項人體測量尺寸為，其均值，標準差為時，需要求該尺寸所處的百分率P

時，可按下列步驟求得：①計算出正態(tài)分布表中的Z

值②根據(jù)Z

查正態(tài)分布表，求主概率數(shù)值p③計算百分率P。P＝0.5+p28ppt課件例2：若一名男性職工的身高為1700mm，求有百分之多少的中國人超過他的身高？已知：求：所處的百分率Ｐ解：①計算ｚ：②查正態(tài)分布表：29ppt課件表2正態(tài)分布表z0123450.00.10.20.30.00000.03980.07930.11790.00400.04380.08320.12170.00800.04780.08710.12550.01200.05170.09100.12930.01300.05570.09480.13310.01990.05970.09870.1368Z=0.14430ppt課件③計算百分率PP=0.5+0.057＝0.557答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在1700mm以下的有55.7％插值計算31ppt課件第三節(jié)常用人體測量數(shù)據(jù)一、我國成年人人體結構尺寸

GB10000－1988是1989年7月開始實施的《中國成年人人體尺寸》國家標準，適用于工業(yè)產品的設計、建筑設計、軍事工業(yè)及工業(yè)的技術改造，設備更新及安全保護。該標準共提供7類47項人體尺寸基礎人體數(shù)據(jù)，（男性18～60歲，女性18～55歲），并按男、女性別分開列表。32ppt課件1.人體主要尺寸：GB10000－88給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項人體主要尺寸數(shù)據(jù)。2.立姿人體尺寸：該標準提供成年人立姿人體尺寸有眼高、肩高、肘高、等六項人體尺寸數(shù)據(jù)。3.坐姿人體尺寸：標準中的成年人坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高等共11項。4.人體水平尺寸：（GB10000－88標準中提供），該標準中提供的人體水平尺寸是指胸寬、胸厚、肩寬、等10項。33ppt課件5.各大區(qū)域人體尺寸的均值和標準差：項目東北、華北西北東南華中華南西南SSSSSS體重/kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9？結合自己的身高，體重，計算自身所處百分位數(shù)34ppt課件GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》等系列人體尺寸國家標準存在的問題一是不含未成年人的人體尺寸二是20多年過去了，隨著人民群眾生活水平的提高，體貌特征已經發(fā)生巨大變化，許多數(shù)據(jù)已經不能適應生產生活設計的需要。采用了先進的三維人體掃描技術，數(shù)據(jù)多達150多項，比1986年多出一倍?？稍诓坏?0秒的時間內，獲得完整的1∶1的人體三維模型，然后通過測量軟件在模型上提取立姿、坐姿、頭部、足部等150多個人體尺寸，準確度1毫米左右。35ppt課件二、我國成年人人體功能尺寸（動態(tài)測量尺寸）1.人在工作位置上的活動空間尺度：A、立姿的活動空間；B、坐姿的活動空間；C、仰臥的活動空間。2.常用的功能尺寸：GB/T13547－92工作空間人體尺寸標準提供了我國成年人立、坐、臥、爬、等常用取姿勢功能尺寸數(shù)據(jù)。男性（18——60歲）女性（18——55歲）參數(shù)立姿雙手上舉高197121082245184519682089坐姿雙手上舉高124913391426117312511328表2上肢功能尺寸表（單位：mm）36ppt課件第四節(jié)人體各部分結構參數(shù)的計算一、由身高計算各部分尺寸37ppt課件二、由體重計算體積和表面積

1.人體體積的計算：

2.人體表面積的計算：

（K=72.46中國人）其中：V—體積（L）；W—體重（kg）；H—身高（cm）；S—表面積（m2）38ppt課件3.由身高、體重、體積計算生物力學參數(shù)手掌長L1＝0.109H手掌體積V1＝0.0056V手掌中心位置O1＝0.506L1手掌重量W1＝0.006W39ppt課件第五節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應用一、人體尺寸的應用原則1.通常設計原則：必須符合90%以上的人適用（即5%-95%）之間的數(shù)據(jù)。有時當身體尺寸超出界限以外會危害其健康，可擴大至（1%-99%），如：緊急出口P99，緊急制動桿的距離P1。2.極限設計原則：設計最大尺寸應考慮人體尺寸的低百分位，如椅子高，P5。設計最小尺寸應考慮人體尺寸的高百分位，如門高，P95。3.可調原則：設計時優(yōu)先選擇可調結構，可調范圍5%-95%。4.平均尺寸原則：設計時以P50為依據(jù)，如門鈴40ppt課件二、人體測量尺寸的修正1、有關人體尺寸標準中所列的數(shù)據(jù)是根據(jù)裸體或著單薄內衣的條件測得的，測量時不穿鞋或穿拖鞋。而設計中所涉及的人體尺度應該是在穿衣服、穿鞋條件下此的人體尺寸，因此考慮有關人體尺寸時，必須增加適當?shù)闹b修正量。（見下表）41ppt課件2.人體測量時要求軀干挺直姿勢，而人在正常作業(yè)時，軀干則為自然放松姿勢，為此應考慮姿勢不同而引起的變化量。項目尺寸修正量修正原因站姿高25～