第2章人體的人機學參數(shù)安全人機工程學課程

第二章

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)

人體的人機學參數(shù)第三節(jié)

疲勞的測定第四節(jié)

人體測量數(shù)據(jù)的應用5/1/2024一、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)人體尺寸及其測量繼續(xù)5/1/2024圖1人體測量基準面和基準軸

5/1/2024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

5/1/2024圖2-a測量項目-立姿5/1/2024圖2-b測量項目-立姿5/1/2024圖2-c測量項目-立姿5/1/2024圖2-d測量項目-立姿5/1/2024圖2-e測量項目-立姿5/1/2024圖2-f測量項目-立姿5/1/2024圖3-a測量項目-坐姿5/1/2024圖3-b測量項目-坐姿5/1/2024圖3-c測量項目-坐姿5/1/2024圖3-d測量項目-坐姿5/1/2024圖3-e測量項目-坐姿5/1/2024

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)直腳規(guī)（參見圖4-a

見圖4-b

見圖4-c）繼續(xù)二、人體尺寸測量用的主要儀器5/1/2024圖4-a人體測高儀

5/1/2024圖4-b人體測量用直腳規(guī)

5/1/2024圖2-4人體測量用彎腳規(guī)(4-c)

5/1/2024三、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)均值

方差5/1/2024三、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)標準差抽樣誤差

百分位數(shù)和適應度

5/1/2024百分比（%）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)5/1/2024四、常用人體測量數(shù)據(jù)1、我國成年人的人體結構尺寸

圖2-5立姿人體尺寸

5/1/2024圖2-6坐姿人體尺寸

5/1/2024圖2-7人體水平尺寸

5/1/2024表2—2人體主要尺寸

(單位：mm)5/1/2024表2-3立姿人體尺寸(單位：mm)5/1/2024表2-4坐姿人體尺寸

(單位：mm)5/1/2024表2-5人體水平尺寸

（單位：mm）

5/1/2024表2-6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）

5/1/20242．

我國成年人人體動態(tài)尺度

（1）肢體活動角度范圍

圖2-8人體肢體活動角度范圍

5/1/2024圖2-9人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍

5/1/2024圖2-10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5/1/2024圖2-11單腿跪姿上身及手的可及范圍5/1/2024圖2-12仰臥姿勢手及腿的活動空間

5/1/20243、常用人體功能尺寸測量區(qū)域

5/1/2024五、手、腳作業(yè)域測量1、

手的測量

圖2—14手的測量5/1/2024(1)水平作業(yè)域

圖2-15手在水平面的正常作業(yè)閾和最大作業(yè)域（cm）

5/1/2024圖2-16坐姿抓握作業(yè)域（cm）

5/1/2024(2)垂直作業(yè)域

圖2-17立姿雙臂垂直作業(yè)域圖2-18立姿雙臂垂直作業(yè)域

5/1/2024圖2-19身高與摸高的關系

5/1/20242、腳的測量

圖2—20腳的測量

5/1/20243、

腳作業(yè)空間

圖2-21腳的作業(yè)區(qū)域

第一節(jié)結束5/1/2024一、人體體部指數(shù)及有關人機學參數(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)

（參見教材P34公式2-7～2-11）2、用人體身高尺寸計算人體各部分尺寸（見圖2-22、圖2-23及表2-9）第二節(jié)

人體的人機學參數(shù)5/1/2024圖2-22坐姿靜態(tài)尺寸編號圖

5/1/2024圖2—23立姿靜態(tài)尺寸圖

5/1/2024名稱計算式名稱計算式坐高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2-9靜坐時人體尺寸與身高的關系5/1/20243、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、表面積求有關人機學參數(shù)（見表2-10

）5/1/2024表2-10人體有關人機學參數(shù)計算公式

5/1/2024二、

人體生理學參數(shù)及測量

1、最大耗氧量（Vo2max）及氧債能力（見圖2-24）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—12

）第二節(jié)結束5/1/2024圖2-24三種氧債與相應的勞動負荷示意圖（a）常量負荷

（b）高量負荷

（c）超量負荷

5/1/2024表2—12大腦意識狀態(tài)與人為錯誤的潛在危險性

5/1/2024一、疲勞自覺癥狀調查身體癥狀精神癥狀感覺癥狀頭暈頭痛全身不適身體局部不適或痛肩膀酸痛呼吸困難腿軟口粘、口干打呵欠出冷汗頭腦不清思想不集中不原思考不愛說話焦躁困倦精神渙散對事冷漠易忘事常出錯對事放心不下眼睛疲勞、恍惚眼睛發(fā)滯、發(fā)干動作笨拙、失誤腳下不穩(wěn)、搖晃味覺不靈眩暈眼皮及其他部位發(fā)抖聽覺遲鈍、耳鳴手腳打顫動作不準表2－12疲勞自覺癥狀調查表

第三節(jié)

疲勞的測定5/1/2024二、測量疲勞的幾種方法

1、測定心率

2、呼氣分析法

3、觸兩點辨別閾法（表2－13

）4、膝腱反射閾的測定

5、反應時間測定法

6、頻閃融合閾值測定法（表2－14與圖2-25

）7、色名讀唱時間法

8、皮膚電流測定法

第三節(jié)結束5/1/2024中指2.5食指3.0拇指3.5無名指4.0小指4.5上唇5.5文頰7.0鼻部8.0手掌11.5大足趾12.0前額15.0腳底22.5腹部34.0胸部36.0前臂38.5肩部41.0背部44.0上臂44.5大腿45.5小腿47表2－13人體皮膚不同部位的觸兩點辨別閾

5/1/2024勞動類型日間變化率（％）周間變化率（％）理想界限允許界限理想界限允許界限體力勞動體力、腦力結合的勞動腦力勞動～10～7～6～20～16～10～3～3～3～13～13～13表2－14頻閃融合閾值

5/1/2024圖2-25CFF值及心動數(shù)日周期變化

5/1/2024第四節(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。

2、可調性準則

3、平均準則

4、使用最新人體數(shù)據(jù)準則

5、地域性準則

6、功能修正與最小心理空間相結合準則

7、標準化準則。8、姿勢與身材相關聯(lián)準則

9、合理選擇百分位和適用度準則

5/1/2024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。5/1/2024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。5/1/2024二、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

①

I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—165/1/2024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2-16人體尺寸百分位數(shù)選擇

5/1/20242、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—17。

（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。5/1/2024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2-17產品尺寸設計分類5/1/20243．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

5/1/2024四、人體身高在設計中的