人機(jī)工程學(xué)2人體測量

第二章人體測量及形體(xíngtǐ)參數(shù)

§1基本知識§2常用人體測量數(shù)據(jù)(shùjù)及其結(jié)構(gòu)參數(shù)計算§3人體測量參數(shù)的應(yīng)用10/9/20241共三十四頁§1基本知識一、產(chǎn)品設(shè)計與人體尺度(chǐdù)的關(guān)系二、基本術(shù)語三、人體測量尺寸的分類四、人體測量的主要方法和測量儀器五、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)10/9/20242共三十四頁

一、產(chǎn)品設(shè)計與人體(réntǐ)尺度的關(guān)系

各種機(jī)械、設(shè)備、設(shè)施、工具等被設(shè)計對象，首先(shǒuxiān)涉及的問題是如何適合于人的形態(tài)和功能范圍的限度。以提高設(shè)計對象的宜人性，使人能夠安全、健康、舒適的工作，減少疲勞、提高系統(tǒng)效率。所有涉及人體尺度的參數(shù)的確定，都需要應(yīng)用大量人體尺寸的測量統(tǒng)計和分析。10/9/20243共三十四頁

二、基本術(shù)語(shùyǔ)

GB3975-83《人體測量術(shù)語》，GB5703-85《人體測量方法》

人體測量學(xué)——通過(tōngguò)測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，用以研究人的形態(tài)特征，為各工業(yè)設(shè)計、工程設(shè)計提供人體數(shù)據(jù)。人體測量形態(tài)測量生理測量運(yùn)動測量人體尺寸、體重體形、體積、表面積等（本章內(nèi)容）知覺反應(yīng)、肢體體力、體能耐力、疲勞、生物節(jié)律等動作范圍、運(yùn)動特性等10/9/20244共三十四頁1基本姿勢：立姿坐姿2測量基準(zhǔn)面：矢狀面

冠狀面水平面3測量方向：⑴上下方向：頭側(cè)端足側(cè)端⑵左右(zuǒyòu)方向：內(nèi)側(cè)外側(cè)10/9/20245共三十四頁

⑶四肢上：近位，遠(yuǎn)位。上肢：橈骨側(cè)——橈側(cè)尺骨側(cè)——尺側(cè)

下肢：脛骨側(cè)——脛側(cè)腓骨側(cè)——腓側(cè)4其它(qítā)支撐面：立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。衣著：裸體或貼身內(nèi)衣。讀數(shù)精度：線形測量1mm，體重0.5kg10/9/20246共三十四頁

三、人體(réntǐ)測量尺寸的分類類型靜態(tài)(jìngtài)尺寸動態(tài)尺寸(構(gòu)造尺寸)(功能尺寸)強(qiáng)調(diào)人與物間的物理距離，用以設(shè)計工作區(qū)間大小強(qiáng)調(diào)身體各部位間的動作關(guān)系，用以確定工作位置的活動空間10/9/20247共三十四頁

四、人體(réntǐ)測量的主要方法和測量儀器1.普通測量法2.攝影(shèyǐng)法3.三維數(shù)學(xué)測量法10/9/20248共三十四頁⑴測高儀⑵直腳規(guī)直尺(zhíchǐ)固定尺座活動(huódòng)尺座彎尺主尺桿底座⑶彎腳規(guī)⑷角度計10/9/20249共三十四頁攝影法帶光源和坐標(biāo)(zuòbiāo)的投影板L/H＞10時可視為平行(píngxíng)L/H＞10三維數(shù)學(xué)測量法3D掃描儀10/9/202410共三十四頁

五、人體測量中的主要(zhǔyào)統(tǒng)計函數(shù)10/9/202411共三十四頁統(tǒng)計學(xué)中，把所要研究的全體對象的集合稱為“總體”。人體尺寸(chǐcun)測量中，總體是按一定特征被劃分的人群。統(tǒng)計學(xué)中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”?？傮w(zǒngtǐ)樣本10/9/202412共三十四頁表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一值。（均方差(fānɡchà)）表示測量數(shù)據(jù)在均值上下波動的程度。或方差的平方根。均值(jūnzhí)方差標(biāo)準(zhǔn)差10/9/202413共三十四頁

統(tǒng)計學(xué)的置信區(qū)間。一個設(shè)計只能(zhīnénɡ)取一定的人體尺寸范圍（適應(yīng)范圍），即只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為適應(yīng)域。適應(yīng)(shìyìng)域偏適應(yīng)域10/9/202414共三十四頁

又稱標(biāo)準(zhǔn)誤差，全部樣本均值的標(biāo)準(zhǔn)差。表明樣本均值與總體均值的差別。百分位數(shù)是某百分比K的測量參數(shù)所對應(yīng)的數(shù)值PK，表示設(shè)計的適應(yīng)域。百分位數(shù)的規(guī)律:

百分位數(shù)將群體(qúntǐ)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)%的測量值大于它。抽樣誤差百分位數(shù)10/9/202415共三十四頁P(yáng)1、P5、P10為小百分位數(shù)；P90、P95、P99為大百分位數(shù)；P50為中百分位數(shù)。常用(chánɡyònɡ)：P5、P50、P90。

10/9/202416共三十四頁人體尺寸(chǐcun)百分位數(shù)的選擇1、Ⅰ型產(chǎn)品尺寸(chǐcun)設(shè)計（雙限值設(shè)計）需要兩個人體百分位數(shù)作為尺寸設(shè)計的上下限。2、Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（單限值設(shè)計）⑴ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（大尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸上限的設(shè)計。⑵ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（小尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸下限的設(shè)計。3、Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（平均尺寸設(shè)計）只需要第50百分位數(shù)作為設(shè)計尺寸。10/9/202417共三十四頁在人機(jī)工程設(shè)計(shèjì)中，百分位數(shù)有著重要的實(shí)用價值

⑴求某百分位數(shù)的人體尺寸(已知K或適應(yīng)域，求PK)在設(shè)計中，當(dāng)已知某尺寸均值x，標(biāo)準(zhǔn)差S，需求任一百分位K的尺寸：PK=x±S×BB——變換系數(shù)(xìshù)，按百分位K查表；

±——百分位1~50%時，取“－”；51~99%時，取“+”。⑵求尺寸所屬百分位（已知PK，求K）K=0.5+pp——正態(tài)分布概率值，由z查表。z=(xi－x)/S10/9/202418共三十四頁

身高(shēnɡāo):x=1693（1586）；S=56.6(51.8)體重:x=64（55）；S=8.2(7.7)身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)體重:x=60(52);S=7.6(7.1)

身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)體重:x=59(51);S=7.7(7.2)身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)體重:x=57(50);S=6.9(6.8)

身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)體重:x=56(49);S=6.9(6.5)身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)體重:x=55(50);S=6.8(6.9)東北(dōngběi)、華北區(qū)：西北區(qū)：東南區(qū)：華中區(qū)：華南區(qū)：各地區(qū)身高、體重的x、S值西南區(qū)：注：括號內(nèi)為女性數(shù)值10/9/202419共三十四頁例1】設(shè)計適用于90%的華北男性使用的產(chǎn)品，試問

應(yīng)按怎樣(zěnyàng)的身高范圍設(shè)計該產(chǎn)品尺寸？解：屬已知K或適應(yīng)域，求PK的問題，PK=x±S×B。由表查知華北男性身高平均值、標(biāo)準(zhǔn)差分別為：

x=1693mm，S=56.6mm∵要求產(chǎn)品適用于90%的人，即適應(yīng)域?yàn)?0%，取對稱適應(yīng)域，故以第5百分位P5和第95百分位P95確定尺寸的界限值，由表查得K=5和95的變換系數(shù)B=1.645；∴P5=1693-(56.6×1.645)=1600mm

P95=1693+(56.6×1.645)=1786mm結(jié)論(jiélùn)：應(yīng)按身高1600~1786mm設(shè)計產(chǎn)品尺寸。10/9/202420共三十四頁§2常用人體測量數(shù)據(jù)(shùjù)及其

結(jié)構(gòu)參數(shù)計算一、我國成年人人體(réntǐ)結(jié)構(gòu)尺寸二、我國成年人人體功能尺寸三、人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算10/9/202421共三十四頁一、我國成年人人體(réntǐ)結(jié)構(gòu)尺寸

（GB10000-88）我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸(共7組47項(xiàng))：⑴人體主要尺寸：6項(xiàng)，身高(shēnɡāo)、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長⑵人體立姿尺寸：6項(xiàng)⑶人體坐姿尺寸：11項(xiàng)⑷人體水平尺寸：10項(xiàng)⑸人體頭部尺寸：7項(xiàng)⑹人體手部尺寸：5項(xiàng)⑺人體足部尺寸：2項(xiàng)各大區(qū)域人體尺寸均值和標(biāo)準(zhǔn)差香港地區(qū)成年人人體尺寸

10/9/202422共三十四頁立姿人體(réntǐ)尺寸1.1身高1.2體重1.3上臂長1.4前臂長1.5大腿長1.6小腿長2.1眼高2.2肩高2.3肘高2.4手功能高2.5會陰高2.6脛骨點(diǎn)高人體(réntǐ)尺寸測量項(xiàng)目代號及名稱（數(shù)據(jù)略）10/9/202423共三十四頁坐姿人體(réntǐ)尺寸3.1坐高3.2坐姿頸椎點(diǎn)高3.3坐姿眼高3.4坐姿肩高3.5坐姿肘高3.6坐姿大腿厚3.7坐姿膝高3.8小腿加足高3.9坐深3.10臀膝距3.11坐姿下肢長10/9/202424共三十四頁

二、我國成年人人體功能(gōngnéng)尺寸

（GB10000-88）以第95百分位為基準(zhǔn)(jīzhǔn)10/9/202425共三十四頁10/9/202426共三十四頁三、人體各部分(bùfen)結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算由身高計算各部分(bùfen)尺寸320010/9/202427共三十四頁人體體積(tǐjī)計算

V=1.015W－4.937（L）W——人體體重，kg人體表面積計算

B=0.0235H0.42246W0.51456（m2）

H——人體身高，cm由體重(tǐzhòng)計算體積和表面積10/9/202428共三十四頁§3人體(réntǐ)測量參數(shù)的應(yīng)用一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則二、人體尺寸(chǐcun)的應(yīng)用方法三、應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)時的注意10/9/202429共三十四頁一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用(yìngyòng)原則

由人體身高決定的尺寸——門、通道、艙口、床、擔(dān)架等——以第95百分位為依據(jù)；由人體某部分尺寸決定的物體，如腿長決定的坐平面高度——以第5百分位為依據(jù)；可調(diào)尺寸——調(diào)節(jié)范圍使第5百分位到第95百分位間的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位為限值的物體——當(dāng)此界限(jièxiàn)外的人使用會危及安全健康、增加事故危險——擴(kuò)大到第1百分位或第99百分位——人與緊急制動桿距離、緊急出口；門鈴、插座、開關(guān)、收銀臺等的高度——以第50百分位為依據(jù)。10/9/202430共三十四頁

二、人體尺寸的應(yīng)用(yìngyòng)方法1.確定所設(shè)計產(chǎn)品的類型、等級Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型涉及人的安全健康的產(chǎn)品和一般工業(yè)產(chǎn)品兩個等級2.選擇人體尺寸的百分位數(shù)3.確定功能修正量著裝(zhezhuānɡ)修正量、姿勢變化修正量、操作修正量4.確定心理修正量：5.產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量最佳功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量＋心理修正量10/9/202431共三十四頁人體尺寸(chǐcun)百分位數(shù)的選擇產(chǎn)品類型產(chǎn)品等級百分位數(shù)選擇滿意度，%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工業(yè)產(chǎn)品P95、P5作上、下限90ⅡA型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工業(yè)產(chǎn)品P90作上限90ⅡB