人體工程學(xué)研究方法課件

人體工程學(xué)陳廣元東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Tel：82191870(O),(P)E-mail：2013.3木材科學(xué)與工程專業(yè)2011級(jí)人體工程學(xué)研究方法第三章、人體工程學(xué)的研究方法

第一節(jié)、人體測(cè)量第二節(jié)、生理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)方法第三節(jié)、心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)方法人體工程學(xué)研究方法第一節(jié)、人體測(cè)量

一、人體測(cè)量學(xué)的由來(lái)和發(fā)展公元前一世紀(jì)，羅馬建筑師維特魯威(Vitruvian)從建筑學(xué)角度對(duì)人體尺度作了全面論述。文藝復(fù)興時(shí)期，達(dá)芬奇根據(jù)維特魯威的描述創(chuàng)作了著名的人體比例圖。1870年，比利時(shí)數(shù)學(xué)家Quitlet發(fā)表《人體測(cè)量學(xué)》，創(chuàng)建了這一學(xué)科。上世紀(jì)40年代，工業(yè)化社會(huì)發(fā)展，對(duì)人體尺寸測(cè)量有了新的認(rèn)識(shí)。人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法二、人體測(cè)量的具體內(nèi)容和方法

1.數(shù)據(jù)來(lái)源我國(guó)人體尺寸相關(guān)文件及標(biāo)準(zhǔn)：1962中國(guó)建筑科學(xué)研究院《人體尺度的研究》1988GB10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》1991GB/T12985—91《在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體尺寸百分位的通則》1992GB/T13547—92《工作空間人體尺寸》GB3975—83和GB5740—85分別對(duì)人體測(cè)量的術(shù)語(yǔ)項(xiàng)目、儀器作了規(guī)定。人體工程學(xué)研究方法

2.人體尺寸的分類

(1)人體構(gòu)造尺寸（結(jié)構(gòu)尺寸、靜態(tài)尺寸）人體處于固定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量的尺寸。對(duì)與人體有直接關(guān)系的物體有較大的關(guān)系，如：家具、服裝、手動(dòng)工具等。我國(guó)主要依據(jù)：GB10000—88人體工程學(xué)研究方法人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸人體工程學(xué)研究方法立姿人體尺寸人體工程學(xué)研究方法人體主要尺寸(mm)

年齡分組

百分位數(shù)測(cè)量項(xiàng)目男（18-60歲）女（18-55歲）151050909599

1510509095991.1身高154315831604167817541775181414491484150315701640165916971.2體重44485059717583

394244526366741.3上臂長(zhǎng)279289294313333338349

2522622672843033083191.4前臂長(zhǎng)

206216220237253258268

1851931982132292342421.5大腿長(zhǎng)

413428436465496505523

3874024104384674764941.6小腿長(zhǎng)

324338344369396403419300313319344370376390人體工程學(xué)研究方法立姿人體尺寸(mm)

年齡分組

百分位數(shù)測(cè)量項(xiàng)目男（18-60歲）女（18-55歲）

151050909599

151050909599

2.1眼高143614741495156816431664170513371371138814541522154115792.2肩高124412811299136714371455149411661195121112711333135013852.3肘高92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高6566806937417878018286306506627047467577782.5會(huì)陰高7017287417908408568876486736867327797928192.6脛骨點(diǎn)高394409417444472481498363377384410437444459人體工程學(xué)研究方法

坐姿人體尺寸人體工程學(xué)研究方法

年齡

男（18-60歲）女（18-55歲）1510509095991510509095993.1坐高8368588709089479589797898908198558919019203.2坐姿頸椎點(diǎn)高5996156246576917017195635795876176486576753.3坐姿眼高7297497617988368478686786957047397737838033.4坐姿肩高5395575665986316416595045185265565855946093.5坐姿肘高214228235263291298312201215223251277284299坐姿人體尺寸百分位測(cè)量項(xiàng)目人體工程學(xué)研究方法3.6坐姿大腿厚1031121161301461511601071131171301461511603.7坐姿膝高4414564644935255325494104244314584854935073.8小腿加足高3723833894134394484633313423503823994054173.9坐深4074214294574864945103884014084334614694853.10臀膝距4995155245545855956134814955025295615605873.11坐姿下肢長(zhǎng)8929219379921046106310968268518659129609751005人體工程學(xué)研究方法人體水平尺寸人體工程學(xué)研究方法男（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坐姿兩肘肩寬3533713814224734895183263483604044604785094.8胸圍762791806867944970101871774576082591994910054.9腰圍62065066573585989596062265968077290495010254.10臀圍780805820875948970100979582484090097510001044人體水平尺寸年齡分組百分位數(shù)測(cè)量項(xiàng)目人體工程學(xué)研究方法(2)人體功能尺寸(動(dòng)態(tài)尺寸)

人在進(jìn)行某種功能活動(dòng)時(shí)肢體所能達(dá)到的空間范圍。是由關(guān)節(jié)的活動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的角度與肢體的長(zhǎng)度協(xié)調(diào)產(chǎn)生的范圍尺寸。

使用功能尺寸強(qiáng)調(diào)人在完成動(dòng)作時(shí)，人體各部分是不可分的，不是獨(dú)立工作，而是協(xié)調(diào)動(dòng)作。人可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)能力擴(kuò)大自己的活動(dòng)范圍。功能尺寸對(duì)于解決帶有空間范圍、位置的問(wèn)題更有意義。人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法功能尺寸（動(dòng)態(tài)尺寸）：手所達(dá)到的限度，并不是手臂尺寸的唯一結(jié)果通道的最小寬度≠肩寬椅子的座寬≠臀部的寬度人體工程學(xué)研究方法幾項(xiàng)常用的人體著裝功能尺寸（18—60歲男性）百分位立姿雙臂展開寬度立姿手伸過(guò)頭頂高度坐姿手臂前伸距離坐姿腿前伸距離5%50%95%15791690180219992136227478183889695710281099人體工程學(xué)研究方法設(shè)計(jì)中常用人體尺寸（包括構(gòu)造尺寸和功能尺寸）1.身高確定通道和門的最小高度；確定人頭頂上的障礙物；適應(yīng)100%的人。人體工程學(xué)研究方法2.眼睛高度確定人的視線屏風(fēng)和隔斷的高度人體工程學(xué)研究方法3.肘部高度確定站著工作的表面高度最舒適的高度是低于人的肘部高度大約7.6cm人體工程學(xué)研究方法4.挺直坐高確定座椅上方障礙物的允許高度屏風(fēng)和隔斷的高度雙層床的凈空人體工程學(xué)研究方法5.正常坐高確定座椅上方障礙物的最小高度屏風(fēng)和隔斷的高度雙層床的凈空人體工程學(xué)研究方法6.坐姿時(shí)眼睛高度確定視線和最佳視區(qū)人體工程學(xué)研究方法7.坐姿時(shí)肩高確定火車座的高度人體工程學(xué)研究方法8.肩寬確定環(huán)繞桌子的座椅間距排椅座位的間距通道的間距人體工程學(xué)研究方法9.兩肘寬度確定帶扶手的椅子的扶手間距確定會(huì)議桌等周圍座椅的位置人體工程學(xué)研究方法10.臀部寬度確定座椅內(nèi)側(cè)尺寸人體工程學(xué)研究方法11.肘部平放高度確定座椅扶手、工作臺(tái)、書桌等的高度14-27.9cm之間人體工程學(xué)研究方法12.大腿厚度確定工作面與椅子之間的凈空距離人體工程學(xué)研究方法13.膝蓋高度確定地面到書桌、餐桌等地面距離人體工程學(xué)研究方法14.膝腘高度確定座椅面高度的關(guān)鍵尺寸人體工程學(xué)研究方法15.臀部—膝腿部長(zhǎng)度確定座椅椅面的長(zhǎng)度人體工程學(xué)研究方法16.臀部—膝蓋長(zhǎng)度確定椅背到膝蓋前方的障礙物之間的距離影劇院、禮堂的固定排椅人體工程學(xué)研究方法17.臀部—足尖長(zhǎng)度確定椅背到膝蓋前方的障礙物之間的距離影劇院、禮堂的固定排椅人體工程學(xué)研究方法18.垂直手握高度確定開關(guān)、拉桿、把手、書架等的最大高度人體工程學(xué)研究方法19.側(cè)向手握距離人體工程學(xué)研究方法20.向前手握距離人體工程學(xué)研究方法3.經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算人體參數(shù)

(1)通過(guò)身高、體重計(jì)算體積、表面積

V=1.015W-4.937V—人體體積（L）

W—人體體重（kg）

B=0.0235H0.42245W0.51456B—人體表面積（m2）

W—體重

H—身高人體工程學(xué)研究方法項(xiàng)目定義設(shè)備或用具高與身高之比

舉手達(dá)到的高度（立姿）可隨意去放東西的擱板高度（上限值，立姿）遮擋住立姿視線的擱板高度（下限值）直立姿勢(shì)眼高抽屜高度（上限值，立姿）使用方便的擱板高度（上限值，立姿）能發(fā)揮最大拉力的高度（立姿）人體重心高度（立姿）坐高（坐姿）采取直立姿臉時(shí)工作面的高度灶臺(tái)高度洗練盆高度辦公桌高度（不包括鞋）4/37/633/4411/1210/116/73/55/96/1110/194/97/17(2)生活用具及設(shè)施高度與身高的比例生活用具及設(shè)施高度與身高的關(guān)系人體工程學(xué)研究方法項(xiàng)目定義設(shè)備或用具高與身高之比

手提物的長(zhǎng)度（最大值）使用方便的擱板高度（下限值，立姿）桌下空間（高度的最小值）工作椅坐面的高度輕度工作的工作椅高度（不含鞋）小憩用椅子高度（不含鞋）桌椅高差休息用椅子高度（不含鞋）椅子扶手高度工作用椅子的椅面至靠背點(diǎn)的距離3/83/81/33/133/141/63/171/62/133/20人體工程學(xué)研究方法4.人體尺寸的差異

(1)種族差異

越南：160.5cm比利時(shí)：179.9cm(2)世代差異生長(zhǎng)加速度歐洲：每10年，人的平均身高增長(zhǎng)1-1.4cm人體工程學(xué)研究方法

(3)年齡差異人體尺寸隨年齡的增加而縮減而體重、寬度、圍長(zhǎng)的尺寸隨年齡的增加而增長(zhǎng)對(duì)工作空間的設(shè)計(jì)：盡量適合20-65歲的人兒童尺寸：只要頭部可鉆過(guò)去，身體就可以過(guò)去老年人尺寸：身高比年輕時(shí)低

身手夠東西的能力不如年輕人人體工程學(xué)研究方法大部分老年人身高比年輕時(shí)矮5%。手部力量下降約16%—40%。臂力下降約50%。腿部力量下降約50%。肺活量下降約35%。隨年齡增長(zhǎng)體形變小。鼻和耳朵的尺寸變大。體重每十年增加2kg。隨年齡增長(zhǎng)視力也會(huì)下降、辨色能力下降。閱讀時(shí)需要增加大約20%的照明。隨年齡增長(zhǎng)，嗅覺(jué)和味覺(jué)也會(huì)遲鈍。人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法(4)性別差異一般婦女身高比男子低10cm左右身體比例也不同女性臀部較寬、肩窄，軀干比男性長(zhǎng)，四肢短此外還有地域性差異：身高寒帶>熱帶平原>山區(qū)職業(yè)差異社會(huì)發(fā)達(dá)程度殘疾人人體工程學(xué)研究方法5.百分位

百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計(jì)對(duì)象總?cè)藬?shù)的百分比。常用5%，50%，95%

中國(guó)男性（18-60歲）身高：

151050909599%1543158316041678175417751814(mm)

人體工程學(xué)研究方法人體測(cè)量中的每一個(gè)百分位數(shù)值，只表示某一項(xiàng)人體的尺寸。絕對(duì)沒(méi)有一個(gè)人在各種人體尺寸的數(shù)值上都同時(shí)處在同一百分位上。使用哪個(gè)百分位要根據(jù)人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)思想，在設(shè)計(jì)中沒(méi)有“平均人”的概念。人體工程學(xué)研究方法汽車駕駛室；房門高、寬——

95%甚至99%座椅椅面高度——

5%開關(guān)；門把手——

50%防護(hù)罩；柵欄間距——

5%甚至1%人體工程學(xué)研究方法6.人體活動(dòng)的動(dòng)作空間的測(cè)量

人的動(dòng)作空間主要分為兩類：

(1)人體處于靜態(tài)時(shí)的肢體的活動(dòng)范圍

——作業(yè)域(workingarea)(2)人體處于動(dòng)態(tài)時(shí)的全身的動(dòng)作空間

——作業(yè)空間(workingspace)

人體工程學(xué)研究方法(1)肢體活動(dòng)范圍及作業(yè)域

在工作、生活中，肢體圍繞軀體做各種動(dòng)作，這些由肢體的活動(dòng)所劃出的限定范圍，即肢體的活動(dòng)空間。

肢體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度+肢體長(zhǎng)度構(gòu)成的。

a.肢體活動(dòng)的角度

b.肢體活動(dòng)的范圍

c.手腳的作業(yè)域人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法b.肢體的活動(dòng)范圍人的肢體繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)而劃出的范圍，也即肢體活動(dòng)所占用的空間范圍。

肢體活動(dòng)角度+肢體長(zhǎng)度人在工作中最常使用的是上肢，動(dòng)作在某一限定的范圍內(nèi)均呈弧形，而形成包括左右水平面和上下垂直面動(dòng)作范圍的一定的領(lǐng)域，叫做人的作業(yè)域(Workingarea)。人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法c.手腳的作業(yè)域

站立或坐姿時(shí)手腳所能達(dá)到的范圍。這個(gè)范圍一般用最小值，以滿足多數(shù)人的使用。手腳的水平作業(yè)域手腳的垂直作業(yè)域人體工程學(xué)研究方法水平作業(yè)域：

在臺(tái)面上左右運(yùn)動(dòng)手臂而形成的軌跡范圍。（確定臺(tái)面上的各種設(shè)備和物品擺放的位置）手盡量外伸所形成的區(qū)域

——最大作業(yè)域手臂自然放松運(yùn)動(dòng)所形成的區(qū)域

——通常作業(yè)域人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法垂直作業(yè)域：手臂伸直，以肩關(guān)節(jié)為軸作上下運(yùn)動(dòng)所形成的范圍。（確定各種柜架擱板、掛件、拉手的位置等）

人體工程學(xué)研究方法Ⅰ.摸高：手舉起時(shí)達(dá)到的高度

百分位指尖高直臂抓握男性：高大身材平均身材矮小身材95505228213198216201186女性：高大身材平均身材矮小身材95505213200180201188174男女性最大摸高人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法如果需要眼睛的引導(dǎo)，則各種柜架擱板高度的適宜尺寸為：男性：≤1500-1600mm

女性：≤1400-1500mmⅡ.拉手：

人想一伸手就毫不費(fèi)力地抓到的東西之一就是拉手。拉手位置與身高有關(guān)。常用：辦公室100cm

家庭80—90cm人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法(2)人體的活動(dòng)空間

人總在變換著姿態(tài)，并且人體本身也隨著活動(dòng)的需要而移動(dòng)位置，這種姿勢(shì)的變換和人體移動(dòng)所占用的空間構(gòu)成了人體活動(dòng)空間。

人體活動(dòng)空間>作業(yè)域a.靜態(tài)的手足活動(dòng)

b.姿態(tài)的變換

c.人體的移動(dòng)

d.人與物的關(guān)系人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體移動(dòng)：人體移動(dòng)占用的空間不僅要考慮人體本身占用的空間。還應(yīng)考慮連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于運(yùn)動(dòng)所必須的肢體擺動(dòng)或身體回旋余地所需的空間。人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人與物的關(guān)系：與他人的相互作用用具家具建筑構(gòu)件：門、通道、階梯、欄桿人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法7.人體數(shù)據(jù)的運(yùn)用原則

(1)確定設(shè)計(jì)中最重要的尺度

(2)確定設(shè)計(jì)中的使用群體，從而決定設(shè)計(jì)尺度

(3)數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則：

a.最大最小原則：常用5%和95%，一般不用50%

在不涉及安全的情況下，建議：總原則——

“夠得著的距離，容得下的空間”人體工程學(xué)研究方法

?由人體總高度、寬度決定的物體：門、通道、床

——95%?由人體某一部分的尺寸決定的物體：座面高、手能及范圍

——5%?特殊情況以5%和95%會(huì)使界限外的不舒適、不安全甚至危險(xiǎn)的

——擴(kuò)大至1%、99%?目的不在于確定界限，而在于決定最佳范圍

——50%人體工程學(xué)研究方法b.可調(diào)原則：在5%—95%之間可調(diào)，擴(kuò)大使用范圍，使大部分人的使用更合理和理想。升降坐椅可調(diào)節(jié)的擱板靠背的傾角人體工程學(xué)研究方法人體工程學(xué)研究方法(4)使用最新的人體數(shù)據(jù)

(5)設(shè)計(jì)時(shí)注意衣著和動(dòng)態(tài)尺寸

(6)舒適尺度

(7)安全尺度人體工程學(xué)研究方法人體尺寸輕薄的夏裝冬季外套輕薄的工作服、鞋和頭盔身高坐姿眼高大腿與臺(tái)面下距離足長(zhǎng)足寬足跟高頭最大長(zhǎng)頭最大寬最大肩寬臀寬25—4031313—2413—2025—40——131325—4010254013—2525—40——50—7550—75703134025351001051313由于著衣的人體尺寸增大的調(diào)整值（建議值）單位：mm人體工程學(xué)研究方法產(chǎn)品功能尺寸確定：

最小功能尺寸=人體設(shè)計(jì)界限值+功能修正量

最佳功能尺寸=人體設(shè)計(jì)界限值+功能修正量+心理修正量人體工程學(xué)研究方法第二節(jié)、生理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)方法通過(guò)測(cè)量生理指標(biāo)的變化來(lái)研究分析各種環(huán)境因素和產(chǎn)品、家具設(shè)計(jì)尺度參數(shù)對(duì)人體負(fù)荷與疲勞的影響，研究最佳設(shè)計(jì)方案。1.心率（HeartRate,HR）心臟跳動(dòng)的速率。影響因素：精神因素、作業(yè)強(qiáng)度、環(huán)境溫度用HR來(lái)評(píng)價(jià)勞動(dòng)強(qiáng)度及作業(yè)負(fù)擔(dān)，反映全身的生理負(fù)荷。

人體工程學(xué)研究方法

不合理的坐椅尺度→不合理的坐姿→能量消耗增加→HR增快→引起疲勞

人體工程學(xué)研究方法相對(duì)心率(%HRmax)：作業(yè)中心率與最高心率之比

%HRmax=(作業(yè)中心率HR/最高心率HRmax)×100HRmax=220-年齡（美國(guó)心臟學(xué)會(huì)建議）

HR和%HRmax都可用于研究評(píng)價(jià)產(chǎn)品、家具設(shè)計(jì)的合理性和舒適性。人體工程學(xué)研究方法2.肌電圖(Electromyogram,EMG)測(cè)量局部肌肉收縮放電，肌肉收縮時(shí)的放電記錄曲線——肌電圖反映局部的肌肉負(fù)荷(心電圖反映全身的生理負(fù)荷)主要應(yīng)用：作業(yè)設(shè)計(jì)、姿勢(shì)、機(jī)械和工具設(shè)計(jì)的合理化、最優(yōu)化研究。坐椅、沙發(fā)、床等家具尺度的研究中，EMG是一個(gè)最佳評(píng)價(jià)指標(biāo)。符合人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)可以減少人體不必要的能量消耗，提高工作和休息的效率。人體工程學(xué)研究方法3.閃頻值(CriticalFlickerFusionFrequency,CFF)

對(duì)于閃爍的光源，當(dāng)閃爍頻率增大到某一值時(shí)，就能感覺(jué)它是連續(xù)光源，這種現(xiàn)象叫閃光融合，此時(shí)的頻率叫閃光融合頻率（CriticalFlickerFusionFrequency，簡(jiǎn)稱CFF值），也叫閃光融合值（簡(jiǎn)稱閃頻值）。人體工程學(xué)研究方法人體疲勞，大腦意識(shí)知覺(jué)水平下降，CFF能反應(yīng)出大腦意識(shí)水平下降的程度。疲勞增大，CFF下降?？捎糜谠u(píng)價(jià)室內(nèi)光源和工作環(huán)境的合理性，找出精神疲勞最少的室內(nèi)色彩和照明環(huán)境設(shè)計(jì)。人體工程學(xué)研究方法4.腦電圖(腦波，lectroencephalogram,EEG)

利用EEG的頻率和幅值來(lái)評(píng)價(jià)大腦的覺(jué)醒狀態(tài)。

研究人與環(huán)境的關(guān)系：噪聲、室溫、床類家具尺度、質(zhì)地等對(duì)睡眠深度的影響。與事故的發(fā)生、防止有密切關(guān)系。

人體工程學(xué)研究方法腦電波測(cè)試實(shí)驗(yàn)人體工程學(xué)研究方法大腦意識(shí)階段主要腦波成分意識(shí)狀態(tài)注意力生理狀態(tài)事故潛在性０δ失去知覺(jué)０睡眠，腦發(fā)作

Iθ發(fā)呆,發(fā)楞不注意疲勞，飲酒＋＋＋I(xiàn)Iα正常,放松

心事

休息，習(xí)慣性作業(yè)＋～＋＋I(xiàn)IIβ正常,清醒

集中

積極活動(dòng)狀態(tài)最小IVΥ波過(guò)度緊張集中于1點(diǎn)過(guò)度興奮最大人體工程學(xué)研究方法第三節(jié)、心理學(xué)測(cè)量評(píng)價(jià)方法1.問(wèn)卷調(diào)查法：作用：評(píng)價(jià)舒適度、房?jī)?nèi)氣氛、對(duì)顏色匹配和產(chǎn)品的印象、疲勞感?？色@得作業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，可用于利用其它方法難于評(píng)價(jià)的場(chǎng)合。驗(yàn)證通過(guò)其它方法測(cè)得的結(jié)果。將在各種環(huán)境條件下的物理量與在此條件下人的主觀感覺(jué)量進(jìn)行對(duì)照比較，從而得出舒適的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。還可用于各種測(cè)量?jī)x器的基準(zhǔn)值的確定。人體工程學(xué)研究方法調(diào)查的順序：明