人因工程學第11章人體測量

第十一章人體丈量一、人體丈量概述二、常用的人體丈量數據三、人體丈量數據的運用四、案例

第一節(jié)人體丈量概述人體丈量學是一門新興的學科，它是經過丈量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研討人的形狀特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體丈量數據。這些丈量數據對任務空間的設計，機器、設備設計以及支配安裝等設計具有重要意義，并直接關系到合理地布置任務地，保證合理的任務姿態(tài)，使操作者能平安、溫馨、準確地任務，減少疲勞和提高任務效率。一、人體丈量的根本術語〔一〕根本姿態(tài)立姿指被測者挺胸直立，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，手指輕貼大腿側面，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。坐姿指被測者挺胸坐在被調理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、人體丈量的根本術語〔二〕丈量基準面，如圖11-1所示1.矢狀面經過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的一切平面都稱為矢狀面。正中矢狀面在矢狀面中，把經過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、右對稱的兩部分。2.冠狀面經過鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的一切平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩部分。

3.程度面與矢狀面及冠狀面同時垂直的一切平面都稱為程度面。程度面將人體分成上、下兩部分。4.眼耳平面經過左、右耳屏點及右眼眶下點的程度面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。一、人體丈量的根本術語一、人體丈量的根本術語〔三〕丈量方向〔1〕在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，下方稱為足側端?！?〕在人體左、右方向上，將接近正中矢狀面的方向稱為內側，遠離正中矢狀面的方向稱為外側?！?〕在四肢上，將接近四肢附著部位的稱為近位，遠離四肢附著部位的稱為遠位?！?〕對于上肢，將橈骨側稱為橈側，尺骨側稱為尺側?！?〕對于下肢，將脛骨側稱為脛側，腓骨側稱為腓側。一、人體丈量的根本術語〔四〕支承面、穿著和丈量準確度支撐面。立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應是程度的、穩(wěn)定的、不可緊縮的。穿著。要求被丈量者裸體或穿著盡量少的內衣(例如只穿內褲和汗背心)丈量，在后者情況下，丈量胸圍時，男性應撩起汗背心，女性應松開胸罩后進展丈量。丈量值讀數精度。線性丈量工程丈量值讀數準確度為1mm，體重讀數準確度為0.5kg。二、人體尺寸丈量分類人體丈量學：經過丈量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研討人的形狀特征，使設計更適于人。丈量數據：1、靜態(tài)人體尺寸丈量，見圖11-22、動態(tài)人體尺寸丈量，見圖11-3三、人體丈量方法(一)丈量儀器1.人體測高儀，見圖；2.人體丈量用直腳規(guī)，見圖；3.人體丈量用彎腳規(guī)，見圖；此外，還有人體丈量用三腳平行規(guī)，坐高椅，量足儀，軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。三、人體丈量方法〔二〕丈量方法丈量時應在呼氣與吸氣的中間進展。其次序為從頭向下到腳；從身體的前面，經過側面，再到后面。丈量時只許輕觸測點，不可緊壓皮膚，以免影響丈量的準確性。身體某些長度的丈量，既可用直接丈量法，也可用間接丈量法——兩種尺寸相加減。另外，丈量工程應根據實踐需求確定，詳細丈量方法詳見GB/T5703—1999<用于技術設計的人體丈量根底工程>的有關規(guī)定。第二節(jié)常用的人體丈量數據一、我國成年人人體構造(靜態(tài))尺寸參閱GB10000－88我國成年人人體尺寸國家規(guī)范，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)人體程度尺寸，見圖11-7和表11-4

第二節(jié)常用的人體丈量數據二、我國成年人人體功能(動態(tài))尺寸動態(tài)人體丈量通常是對手、上肢、下肢、腳所及的范圍以及各關節(jié)能到達的間隔和能轉動的角度進展丈量。由于人主要依托上肢從事各項操作活動，因此本節(jié)只給出上肢功能(動態(tài))尺寸，見表11-6第三節(jié)人體丈量數據的運用一、人體丈量中的主要統(tǒng)計目的在人體丈量中所得到的丈量值都是離散的隨機變量，因此可根據概率論與數理統(tǒng)計實際對丈量數據進展統(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。一、人體丈量中的主要統(tǒng)計目的1.平均值一、人體丈量中的主要統(tǒng)計目的2.規(guī)范差一、人體丈量中的主要統(tǒng)計目的3.百分位數在設計中，當需求得到任一百分位α的數值時，那么可按下式進展計算

K為百分比變換系數，見表11-7例11-1設計適用于90％東南區(qū)男性運用的產品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸?解：由表11-5查得東南區(qū)男性身高平均值1686mm，規(guī)范差55.2mm。要求產品適用于90％的人群，故應以第5百分位數為下限，第95百分位數為上限進展設計，由表11-7查得，5%與95%的變換系數K＝1.645。由此可求得第5百分位數為1686—55.2×1.645=1595.2〔mm〕第95百分位數值為1686＋55.2×1.645=1776.8〔mm〕結論：按身高1595.2～1776.8mm設計產品尺寸，將適用于90％的東南區(qū)男性。人體丈量尺寸對應的百分率P=0.5＋s式中S為概率數值，可根據值，在正態(tài)分布表中查取例11-2知女性A身高1610mm，試求有百分之幾的東北女性超越其高度？解由表11-5查得東北女性身高平均值=1586mm,規(guī)范差SD=51.8mm。那么

根據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結論：身高在1610mm以下的東北女性為67.7%，超越女性A身高的東北女性那么為32.3%。二、人體尺寸數據的運用(一)人體丈量數據的運用準那么〔1〕最大最小準那么〔2〕可調性準那么〔3〕平均性準那么〔4〕運用最新人體數據準那么〔5〕地域性準那么二、人體尺寸數據的運用(一)人體丈量數據的運用準那么〔6〕功能修正與最小心思空間相結合準那么最小功能尺寸Xmin=Xα＋Δf最正確功能尺寸Xopm〔7〕姿態(tài)與身體相關聯準那么〔8〕合理選擇百分位和適用度準那么例11-3試設計適用于中國人運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普通用途設計。根據人體數據運用準那么應選用中國男子坐姿高第99百分位數為根本參數Xα，查表11-3，Xα＝979mm。衣褲厚度(功能)修正量取25mm，人頭頂無壓迫感最小高度(心思修正量)為115mm，那么臥鋪上下鋪最小凈間距和最正確凈間距分別為Xmin=Xα＋Δf＝979十25＝1004mmXopm=Xα＋Δf＋Δp＝979十25十115=1119mm例11-4試確定適宜中國男人運用的固定座椅座面高度解：座椅座面高度屬于普通用途設計。根據人體數據運用準那么，座椅座面高度應取第5百分位的“小腿加足高〞人體數據為根本設計數據，以防大腿下面接受壓力引起疲勞和不溫馨。查表11-3，Xα＝38.3cm，功能修正主要應思索兩方面：一是鞋跟高的修正量，普通為2.5～3.8cm，取2.5cm；另一方面是著裝(褲厚)修正量，普通為0.3cm。即Δf＝2.5十0.3＝2.8cm。座椅座面高度的設計不需思索心思修正量，即Δp=0。因此，固定座椅座面高度的合理值應為Xopm=Xα＋Δf＋Δp＝38.3十2.8十0=41.1≈41.0cm二、人體尺寸數據的運用(二)人體各部分構造參數的計算由身高計算各部分尺寸，見圖11-8由體重計算體積和外表積V=1.015W－4.937式中：V為人體體積(L)；W為人體體重(kg)人體外表積可參照第八章人體外表積計算公式二、人體尺寸數據的運用(三)人體身高在設計中的運用以身高為基準的設備和器具尺寸推算方法見圖11-9，圖中有關尺寸定義參閱表11-10。案例基于人體丈量的羊毛衫領型構造設計1.三維人體丈量實驗2.丈量數據的處置與分析3.羊毛衫領型構造設計4.結論1.三維人體丈量實驗1.1TecMath非接觸三維人體丈量系統(tǒng)本實驗運用德國TecMath公司非接觸三維人體激光掃描儀進展人體數據采集,可以在8－10s內掃描2.1m高的區(qū)域,分辨率可達0.15mm,丈量精度±2mm。1.2丈量范圍隨機抽取200名年齡在19~26歲之間的在校男大學生作為丈量對象。案例2.丈量數據的處置與分析2.1數據預處置首先運用箱圖對數據奇特值進展尋覓，把奇特值刪除構成缺失值，并利用對缺失值進展處置的常用方法處置。其次，進展配對樣本t檢驗。檢驗結果闡明，對人體對稱部位分析時只采取一側目的即可。2.2因子分析第一因子主要描畫頸部圍度和寬度、頸中圍、頸根圍、頸中橫寬、頸中縱寬、后頸根圍、肩頸從寬；第二因子主要描畫肩部寬度、總肩寬、小肩寬；第三因子主要描畫高度、頸長；第四因子主要描畫肩部斜度、肩斜角。表1為因子累積奉獻率表。案例案例表1因子累積奉獻率表2.3聚類分析運用R型聚類，對變量進展聚類。在不同類中提取反映人體頸部特征的特征工程，將特征目的與樣板制造嚴密聯絡起來。經過分類，把10個丈量工程分成5類：并參考領型構造設計所需求的人體丈量尺寸，提取了頸根圍、后頸根圍、肩頸從寬、頸長、總肩寬共5個特征尺寸。2.4回歸分析〔表2〕經過領型樣板尺寸中橫開領大小、直開領大小與人體部位的關系，結合幾何方法經過回歸分析可以求得表3的計算公式(數據經過調整)。案例案例表2頸部控制部位與胸圍、身高的一元、二元回歸方程式案例表3計算公式表cm3.羊毛衫領型構造設計3.1Primavision設計軟件和輔助羊毛衫設計3.2羊毛衫領型廢品規(guī)格設計利用Primavision設計軟件進展羊毛衫領型構造設計。羊毛衫領型規(guī)格如表4(橫、縱密為每10cm的橫、縱向線圈數)所示案例案例表4羊毛衫領型規(guī)格表3.3領型構造設計圖1、圖2是Primavision系統(tǒng)的嚇數紙(即羊毛衫編織消費工藝單)的設計界面案例圖1前片編制樣版圖2后片編制樣版4.結論領型設計是羊毛衫設計最重要部分之一。它影響羊毛衫穿著的合體性、溫馨性和美觀性。本例實現了準確獲取和利用較多的人體頸部部位尺寸，運用于羊毛衫領型樣板的制造，提高了毛衫領型的合體性。案例復習思索題1.我國成年人身體尺寸分成西北、東南、華中、華南、西南、東北等六個區(qū)域，這對產品設計有何影響?2.某地域人體丈量的均值＝1650mm，規(guī)范差SD＝57.1mm，求該地域第95、90及第80的百分位數。3.巳知某地域人的足長均值＝264.0mm，規(guī)范差SD＝45.6mm，求適用該地域90%的人們穿的鞋子長度值。4.為什么說人體丈量參數是一切設計的根底?5.如何選擇百分位和適用度?6.為什么要進展功能修正量和心思修正量確實定?怎樣確定?圖11-1前往圖11-2前往圖11-3前往前往前往前往圖11-4前往圖11-5前往圖11-6前往圖11-7前往圖11-8前往圖11-9前往前往年齡分組百分測量位數項目男（18~60歲）女（18~55歲）1510509095991510509095991.1身高/mm154315831604167817541775181414491484150315701640165916971.2體重/kg44485059707583394244526366711.3上臂長/mm2792892943133333383492522622672843033023191.4前臂長/mm2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿長/mm4134284364654965055233874024104384674764941.6小腿長/mm324338344369396403419300313319344370375390表11-1人體主要尺寸

前往年齡分組百分測量位數項目男（18~60歲）女（18~55歲）1510509095991510509095992.1眼高143614741495156816431664170513371371138814541522154115792.2肩高124412811299136714351455149411661195121112711333135013852.3肘高92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高2062162202372532582681851931982132292342422.5會陰高4134284364654965055233874024104384674764942.6脛骨點高324338344369396403419300313319344370375390表11-2立姿人體尺寸單位：mm

前往年齡分組百分測量位數項目男（18~60歲）女（18~55歲）1510509095991510509095993.1坐高8368588709089479589797898098198558919019203.2坐姿頸椎點高5996156246576917017195635795876176486576753.3坐姿眼高7297497617988368478686786957047397737838033.4坐姿肩高5395575665986316416595045185265565855946093.5坐姿肘高2142282352632912983122012152232512772842993.6坐姿大腿厚1031121161301461511601071131171301461511603.7坐姿膝高4414564614935235325494104244314584854935073.8小腿加足高3723833894134394484633313423503823994054173.9坐深4074214294574864945103884014084334614694853.10臀膝距4995155245545855956134814955025295615705873.11坐姿下肢長8929219379921046106310968268518659129609751005表11-3坐姿人體尺寸單位：mm

前往年齡分組百分測量位數項目男（18~60歲）女（18~55歲）1510509095991510509095994.1胸寬2422532592803073153312192332392602892993194.2胸厚1761861912122372452611591701761992302392604.3肩寬3303443513753974034153043203283513713773874.4最大肩寬3833984054314604694863473633713974284384584.5臀寬2732822883063273343462752902963173403463604.6坐姿臀寬2842953003213473553692953103183443743824004.7坐姿兩肘間寬3533713814224734895183263483604044604785094.8胸圍762791806867944970101871774576082591994910054.9腰圍62065066573585989596062265968077290495010254.10臀圍780805820875948970100979582484090097510001044表11-4人體程度尺寸單位：mm

前往項目東北、華北區(qū)西北區(qū)東南區(qū)華中區(qū)華南區(qū)西南區(qū)平均值標準差平均值標準差平均值標準差平均值標準差平均值標準差平均值標準差體重kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.1506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸圍/mm男88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女84866.483755.983159.882055.881957.680958.8表11-5身高、胸圍、體重的平均值表11-6我國成人男女上肢功能尺寸/mm測量項目男（18~60歲）女（18~55歲）P5P50P96P5P50P96立姿雙手上舉高立姿雙手功能上舉高立姿雙手左右平展寬立姿雙臂功能平展寬立姿雙肘平展寬坐姿前臂手前伸長坐姿前臂手功能前伸長坐姿上肢前伸長坐姿上肢功能前伸長坐姿雙手上舉高跑姿體長跪姿體高俯臥體長俯臥體高爬姿體長爬姿體高197121082245186920032138157916911802137414831593816875934416447478310343376777834892673730789124913391426592626661119012601330200021272257364372383124713151384761798836184519682089174118601976145715591659124813441438756811869383413442277306333712764818607657707117312511328553587624113711961258186719822102359369384118312391296694738783前往前往百分比（%）K百分比（%）K百分比（%）K0.51.02.551015202.5762.3261.9601.6451.2821.0360.8422.53050707580850.6740.5240.0000.5240.6740.8421.036909597.599.099.51.2821.6451.9602.3262.576表11-7百分比與變換系數K

第四節(jié)人體尺寸數據的運用本節(jié)大綱：尺寸修正量構成功能修正量心思修正量人體尺寸數據選擇分類功能尺寸的設定中國地質大學平安工程系4.1尺寸修正量的構成尺寸修正量的構成GB／Tl2985--1991中國地質大學平安工程系4.2功能修正量穿著修正量姿態(tài)修正量操作修正量

功能修正量：為保證明現產品功能，對作為產品設計根據的人體尺寸所作的尺寸修正量。包括以下三部分：4.2.1功能修正量－穿著修正量1.穿鞋修正量：立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高等男子：+25mm，女子：+20mm。2.著穿著褲修正量：坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等＋6mm；肩寬、臀寬等+13mm；胸厚+18mm；臀膝距+20mm。穿著修正量包括以下兩個組成部分:4.2.2功能修正量－姿態(tài)修正量立姿身高、眼高、肩高、肘高等，一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，一44mm。姿態(tài)修正量：人們正常任務、生活時，全身采取自然放松的姿態(tài)所引起的人體尺寸變化。4.2.3功能修正量－操作修正量操作修正量：實現產品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展長指的是：后背到中指指尖的間隔在按按鈕時，一12mm；在推滑板推鈕、扳撥扳鈕開關時一25mm；在取卡片、票證時，一20mm中國地質大學平安工程系4.3修正量對于各個修正量：操作遠不限于“上肢前展操作〞這一種情況,操作有用上肢的、也有用下肢的；用上肢時有在前方操作的，也有在其他各種方向操作的等?，F實上國標中也不能夠給出一切各種操作修正量的數據。所以，更多“操作修正量〞數據，同樣需求設計任務者根據實踐情況，經過研討實測來加以確定。4.3.1心思修正量定義為了消除空間壓制感、恐懼感，或為了美觀等心思要素而加的尺寸修正量。如工程機械駕駛室，假設其空間大小剛剛能容下人們完成必要的操作活動，是不夠的，由于這樣會使人們在其中感到局促和壓制，為此應該放出適當的余裕空間。這余?？臻g就是心思修正量。4.3.2心思修正量確定原那么心思修正量應根據實踐需求和條件答應兩個要素來研討確定。以客輪客艙、大學生宿舍和禮堂劇院這三種室內空間來對比，三者的心思空間尺寸修正量顯然依次一個比一個應該大得多。因此，研討心思修正量的常用方法是：設置場景，記錄被試者的客觀評價，綜合統(tǒng)計分析后得出數據。4.4尺寸修正量各種尺寸修正量有正值也有負值，總的尺寸修正量是各修正量的代數和：尺寸修正量=功能修正量+心思修正量=(穿著修正量+姿態(tài)修正量+操作修正量)+心思修正量中國地質大學平安工程系4.5人體尺寸數據選擇分類依產品功能分類選擇人體尺寸數據分為以下三類：1.I型產品尺寸設計(又稱“雙限值設計〞)2.Ⅱ型產品尺寸設計(又稱“單限值設計〞)3.Ⅲ型產品尺寸設計(又稱“平均尺寸設計〞〕4.6人體尺寸百分位數的選擇4.7功能尺寸的設定功能尺寸：是指為保證產品實現某項功能所確定的根本尺寸。這里所說的功能尺寸根本限于人機工程范圍中與人體尺寸有關的尺寸；通常也有別于標注在加工制造圖樣上的尺寸。例如：沙發(fā)座面高度的功能尺寸，是指有人坐在上面、被壓變形后的高度尺寸。

4.7.1產品最小功能尺寸的設定產品最小功能尺寸=相應百分位數的人體尺寸+功能修正量中國地質大學平安工程系4.7.2產品最正確功能尺寸的設定產品最正確功能尺寸=相應百分位數的人體尺寸+功能修正量+心思修正量=產品最小功能尺寸+心思修正量中國地質大學平安工程系第五節(jié)設備器物的人體尺寸順應性上圖是設備器物設計合理的典范。a、b、c分別為小、中、大型機床，它們整體尺寸相差懸殊，但它們的支配安裝都應該安頓在操作者肢體易于活動的范圍內。

中國地質大學平安工程系5.1設備