人因工程第2章 人體測量課件

2.1人體測量基礎2.2靜態(tài)測量與動態(tài)測量2.3中國常用人體測量數(shù)據(jù)2.4人體測量的應用第2章人體測量2025/2/71人因工程第2章人體測量教學基本要求

掌握人體靜動態(tài)測量數(shù)據(jù)了解中國常用人體測量數(shù)據(jù)重點學會人體測量數(shù)據(jù)的應用2025/2/72人因工程第2章人體測量2025/2/73人因工程第2章人體測量2025/2/74人因工程第2章人體測量2025/2/75人因工程第2章人體測量人體測量（Anthropometry）人體測量是指對人類身體各方面特征數(shù)據(jù)的度量，特別是人體的尺寸和特征，包括人的重心位置，身體的各部分尺寸，關節(jié)的運動范圍和力量特性等，以及這些數(shù)據(jù)在設計中的應用。研究對象：個體和群體人體測量的重要性：設計的前提

---tofitpeople,notpeopletofit2.1人體測量基礎2025/2/76人因工程第2章人體測量2.1.1人體測量的基準面人體測量基準面和基準軸

人體測量基準面和基準軸

水平面冠狀面矢狀面2025/2/77人因工程第2章人體測量由顱骨兩側的外耳門上緣點(po)和左側眶下緣點(or)3點所組成的一個平面。2025/2/78人因工程第2章人體測量2.1.2人體測量的姿勢立姿(standingposture)

坐姿(sittingposture)2025/2/79人因工程第2章人體測量立姿：

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，自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45角，體重均勻分布于兩足。2025/2/710人因工程第2章人體測量坐姿：

挺胸坐在被調節(jié)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，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。2025/2/711人因工程第2章人體測量2025/2/712人因工程第2章人體測量2.1.3人體測量的主要儀器

人體測高儀

人體測量用直腳規(guī)人體測量用彎腳規(guī)

測高儀

彎腳規(guī)

直角規(guī)

角度計

軟尺

2025/2/713人因工程第2章人體測量基本測點及測量項目測點頭部測點（16個）軀干和四肢部位測點（22個）測量項目頭部測量項目（12項）軀干和四肢部位測量項目（69項）（GB3975—83）（GB3975—85測量方法）2025/2/714人因工程第2章人體測量適應域一個設計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為“適應域”，適應域是相對設計而言的，對應統(tǒng)計學的置信區(qū)間的概念。適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布的某一邊。2.1.4人體測量的主要統(tǒng)計函數(shù)2025/2/715人因工程第2章人體測量百分位由百分比表示，稱為“第幾百分位”。例如，50%稱為第50百分位。百分位數(shù)是百分位對應的數(shù)值。例如，身高分布的第5百分位數(shù)為1543，則表示有5%的人的身高將低于這個高度。2025/2/716人因工程第2章人體測量

在人體測量資料中，常常給出的是第5、第50和第95百分位數(shù)值。在設計中，當需要得到任一百分位數(shù)值時，則可按下式求出：1%～50%之間的數(shù)值:50%～99%之間的數(shù)值:2025/2/717人因工程第2章人體測量2025/2/7百分比（%）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)2025/2/718人因工程第2章人體測量例1：設計適用于90%華北男性使用的產品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸？解：由表查知華北男性身高平均值=1693mm，標準差S=56.6mm.要求產品適用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位確定尺寸的界限值，由表查得變換系數(shù)K=1.645；即第5百分位數(shù)為：X5=1693-（56.6X1.645）=1600mm第95百分位數(shù)為：X95=1693+（56.6X1.645）=1786mm結論：按身高1600-1786mm設計產品尺寸，將適應用于90%的華北男性。討論：平均值是作為設計的基本尺寸，而標準差是作為設計的調整量的。2025/2/719人因工程第2章人體測量2025/2/7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）

2025/2/720人因工程第2章人體測量

當需得到某項人體測量尺寸Xi所處的百分位P時，可按下列步驟及公式求得:再由下式求得百分位P：

P=0.5+p

式中：p——概率數(shù)值，根據(jù)上面公式求得的Z值，查正態(tài)分布表獲取。2025/2/721人因工程第2章人體測量

例2:已知女性A身高1610mm,試求有百分之多少的東北女性超過其高度。

解:由表2-6查得東北女性身高平均值=1586mm標準差為51.8mm。由上式求得Z值為:

根據(jù)Z=0.463值查表得p=0.1772(取近似值0.177)，求得P值為

P=0.5+0.177=0.677

結論：身高在1610以下的東北女性為67.7%，超過女性A身高的東北女性則為32.3%。2025/2/722人因工程第2章人體測量正態(tài)分布表2025/2/723人因工程第2章人體測量2.2靜態(tài)測量與動態(tài)測量人體測量分析方法可以分為兩類靜態(tài)測量:身體保持固定不動動態(tài)測量：身體移動（活動空間，伸展域）

2025/2/724人因工程第2章人體測量人體測量數(shù)據(jù)的種類：人體功能上的尺寸類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸人體構造上的尺寸（包括人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸）2025/2/725人因工程第2章人體測量2.2.1靜態(tài)測量靜態(tài)測量（StaticAnthropometry）靜態(tài)測量在身體保持固定（靜態(tài)）位置時進行，包括骨骼尺寸（關節(jié)之間，如肘部和腕部）或輪廓尺寸（如頭圍）。靜態(tài)人體測量可采取不同的姿勢，主要有立姿、坐姿、跪姿和臥姿等幾種。靜態(tài)測量數(shù)據(jù)是動態(tài)測量的基礎，是設計人機系統(tǒng)不可缺少的參數(shù)。結構化的人體測量數(shù)據(jù)人體著裝尺寸

2025/2/726人因工程第2章人體測量

測量項目-立姿（一）2025/2/727人因工程第2章人體測量

測量項目-立姿（二）2025/2/728人因工程第2章人體測量

測量項目-立姿（三）2025/2/729人因工程第2章人體測量

測量項目-立姿（四）2025/2/730人因工程第2章人體測量測量項目-立姿（五）2025/2/731人因工程第2章人體測量測量項目-坐姿（一）2025/2/732人因工程第2章人體測量測量項目-坐姿（二）2025/2/733人因工程第2章人體測量測量項目-坐姿（三）2025/2/734人因工程第2章人體測量測量項目-坐姿（四）2025/2/735人因工程第2章人體測量測量項目-坐姿（五）2025/2/736人因工程第2章人體測量動態(tài)測量（DynamicAnthropometry）2.2.2動態(tài)測量動態(tài)測量建立在靜態(tài)測量的基礎之上，用來度量人體運動時的一些參數(shù)?；顒涌臻g---人在完成任務時需要某些身體部位運動，這就要求有足夠的空間，即活動空間。伸展域---人在站立并保持腳的站立面不變時，手臂的活動空間用舒適伸展域來表示。

2025/2/737人因工程第2章人體測量活動空間活動空間的分配沒有固定的規(guī)則或模式，依賴于許多因素：使用的人群、任務、衣物、設備等。2.2.2動態(tài)測量2025/2/738人因工程第2章人體測量尺寸代號（見圖）工作姿勢及空間尺寸性質最小值選取值穿御寒衣時A蹲坐工作高度12001300B寬度7009201000C屈膝工作寬度90010201100D跪姿工作寬度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬著工作高度800900950H長度15001600I俯臥工作高度450500600J（腹朝下）長度2450K仰臥工作高度500600650L（背向下）長度190019502000成人蹲姿，跪姿，臥姿的最小占用空間（單位：mm）2.2.2動態(tài)測量2025/2/739人因工程第2章人體測量2.2.2動態(tài)測量伸展域常用的三種人體伸展域2025/2/740人因工程第2章人體測量手在水平面的正常作業(yè)閾和最大作業(yè)域（cm）

手的測量2025/2/741人因工程第2章人體測量人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍

立姿上身及手的可及范圍、坐姿上身及手的可及范圍

2025/2/742人因工程第2章人體測量坐姿抓握作業(yè)域（cm）

立姿雙臂垂直作業(yè)域圖

立姿雙臂垂直作業(yè)域

身高和摸高的關系

2025/2/743人因工程第2章人體測量腳的測量腳的作業(yè)區(qū)域

2025/2/744人因工程第2章人體測量2.2.3影響人體測量數(shù)據(jù)的因素民族因素

性別、年齡因素

職業(yè)因素

2025/2/745人因工程第2章人體測量人體主要尺寸，見表2-2立姿人體尺寸，見表2-3坐姿人體尺寸，見表2-4人體水平尺寸，見表2-5各大區(qū)域人體尺寸的均值和標準差各類人體測量尺寸的數(shù)值參閱表2-2至2-7。2.3.1我國成年人人體靜態(tài)尺寸2.3常用人體測量數(shù)據(jù)（見教材）2025/2/746人因工程第2章人體測量2025/2/7人體主要尺寸(單位：mm)2025/2/747人因工程第2章人體測量2025/2/7立姿人體尺寸(單位：mm)2025/2/748人因工程第2章人體測量2025/2/7坐姿人體尺寸

(單位：mm)2025/2/749人因工程第2章人體測量2025/2/7

人體水平尺寸（單位：mm）2025/2/750人因工程第2章人體測量2025/2/751人因工程第2章人體測量2025/2/7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）

2025/2/752人因工程第2章人體測量2.3.2我國成年人人體動態(tài)尺寸動態(tài)人體測量通常是對手、上肢、下肢、腳所及的范圍以及各關節(jié)能達到的距離和能轉動的角度進行測量。2025/2/753人因工程第2章人體測量2025/2/7我國成年男女常用人體動態(tài)尺寸2025/2/754人因工程第2章人體測量人體主要參數(shù)的計算

（1）人體各部分尺寸與身高H的相關計算（2）人體體重與身高的相關計算（3）人體體積和表面面積的計算（4）人體生物力學參數(shù)的計算公式（5）男性與女性人體尺寸的換算2025/2/755人因工程第2章人體測量（1）人體各部分尺寸與身高H的相關計算2025/2/756人因工程第2章人體測量一般人體的體重與身高之間存在下述關系：正常體重WE=H—110（kg）理想體重WL=H—100（kg）式中：H——身高（cm）。如果人體的體重經常低于或高于正常體重的10%以上，則屬于不正常狀態(tài)。（2）體重與身高的相關計算2025/2/757人因工程第2章人體測量人體體積計算公式V=1.015W—4.937式中V:（L）；W:（kg）人體表面面積計算公式a、由身高計算人體表面面積男性B=100H女性B=77H式中B:（cm2）H:（cm)b、由身高和體重計算人體表面面積

B=0.0061H+0.0128W—0.1529或B=W0.425H0.725×72.46式中B:（m2）;W:（kg）;H:（cm）。（3）人體體積和表面面積的計算2025/2/758人因工程第2章人體測量（4）人體生物力學參數(shù)的計算公式序號名稱

序號名稱1人體各部分長度（以人體身高H為基礎）（cm）4人體各部分體積（以人體體積V為基礎）（L）

手掌長L1=0。109H前臂長L2=0。157H上臂長L3=0。172H大腿長L4=0。232H小腿長L5=0。247H軀干長L6=0。300H

手掌體積V1=0。00566V前臂體積V2=0。01702V上臂體積V3=0。03495V大腿體積V4=0。0924V小腿體積V5=0。4083V軀干體積V6=0。6132V2人體各部分重心位置（指靠近身體中心關節(jié)的距離）（cm）5人體各部分的重量（以體重W為基礎）（kg）

手掌重心位置O1=0。506L1前臂重心位置O2=0。430L2上臂重心位置O3=0。436L3大腿重心位置O4=0。433L4小腿重心位置O5=0。433L5軀干重心位置O6=0。660L6

手掌重量W1=0。006W前臂重量W2=0。018W上臂重量W3=0。0357W大腿重量W4=0。0946W小腿重量W5=0。042W軀干重量W6=0。5804W3人體各部分的旋轉半徑（指靠近身體中心關節(jié)的距離）（cm）6人體各部分轉動慣量（指繞關節(jié)轉動的慣量）（kg·m2）

手掌旋轉半徑R1=0.587L1前臂旋轉半徑R2=0.526L2上臂旋轉半徑R3=0.542L3大腿旋轉半徑R4=0.540L4小腿旋轉半徑R5=0.528L5軀干旋轉半徑R6=0.830L6

手掌轉動慣量I1=W1×R前臂轉動慣量I2=W1×R上臂轉動慣量I3=W1×R大腿轉動慣量I4=W1×R小腿轉動慣量I5=W1×R軀干轉動慣量I6=W1×R2025/2/759人因工程第2章人體測量部位系數(shù)（%）部位系數(shù)（%）部位系數(shù)（%）身長95形態(tài)面高92前臂圍92上肢長93頭周98大腿圍102下肢長94頸圍90腿肚圍98兩臂展開寬93胸圍90手寬94足長94腰圍89足寬93軀干長96臀圍102頭長92上臂圍96（5）男性與女性人體尺寸的換算2025/2/760人因工程第2章人體測量人體尺寸測量數(shù)據(jù)的應用原則

（1）最大最小準則（2）可調準則（3）平均準則（4）適應域準則2.4人體測量數(shù)據(jù)的應用2025/2/761人因工程第2章人體測量由人體身高決定的尺寸——門、通道、艙口、床、擔架等——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)；對與健康安全關系密切或減輕作業(yè)疲勞的設計，如汽車座椅應在高度、靠背傾角、前后距離等——以第5百分位到第95百分位；門鈴、插座、開關、收銀臺等的高度——第50百分位為依據(jù)。人體尺寸測量數(shù)據(jù)的應用原則舉例2025/2/762人因工程第2章人體測量常見設計和人體數(shù)據(jù)百分位選擇歸納如下：

（1）間距類:一般取較高百分位，常取第95百分位。

（2）凈空高度類:一般取高百分位，常取第99百分位。

（3）可及距離類:一般應使用低百分位數(shù)據(jù)。（4）座面高度類:一般取低百分位數(shù)據(jù)，常取第5百分位。

（5）隔斷類設計，高百分位數(shù)或低百分位數(shù)（6）公共場所工作臺面高度類設計，百分位常取從女子第5百分位到男子第95百分位數(shù)據(jù)。

2025/2/763人因工程第2章人體測量人體尺寸測量數(shù)據(jù)的應用方法（1）確定所設計產品的類型、等級Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型（2）選擇人體尺寸的百分位數(shù)（3）確定功能修正量著裝修正量、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2025/2/764人因工程第2章人體測量尺寸修正量的構成2025/2/765人因工程第2章人體測量2025/2/7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)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)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)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)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)平均尺寸設計產品尺寸設計分類2025/2/766人因工程第2章人體測量人體尺寸百分位數(shù)的選擇產品類型產品等級百分位數(shù)選擇滿足度%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工業(yè)產品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)產品P90作上限90ⅡB型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工業(yè)產品P10作下限90Ⅲ型一般工業(yè)產品P50通用成年男女通用一般工業(yè)產品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限產品類型、等級、滿意度與百分位數(shù)的關系2025/2/767人因工程第2章人體測量應用人體尺寸數(shù)據(jù)時的注意：（1）明確使用者的特征：性別、年齡、種族、體格等；（2）不能以均值作為唯一的設計依據(jù)；（3）人體尺寸修正量的確定：功能修正量：心理修正量：（4）靜態(tài)尺寸數(shù)據(jù)有誤差，有時設計時用動態(tài)數(shù)據(jù)適當調整；（5）確定作業(yè)空間的尺寸范圍，不僅與靜態(tài)尺寸有關，還與人的肢體活動范圍、動作方式有關。2025/2/768人因工程第2章人體測量例3設計計算公共汽車頂棚扶手橫桿的高度，并對比“抓得住”與“不碰頭”兩個要求是否相容。如互不相容，如何解決?解：（1）按乘客“抓得住”的要求設計計算。屬于ⅡB型男女通用的產品尺寸設計（小尺寸設計）問題，根據(jù)上述人體尺寸百分位數(shù)選擇原則，應該有

式中——G1由“抓得住”要求確定的橫桿中心的高度；

——J10女子“上舉功能高”的10百分位數(shù)（男、女共用，應取女子的小百分位數(shù)人體尺寸，不涉及什么安全問題，取P10即可），查表得；J10

=1766mm（18—55歲）；

——

?f1女子的穿鞋修正量，設取=20mm。代入數(shù)值得到：G1

≤l766mm+20mm=1786mm

2025/2/769人因工程第2章人體測量2）按乘客“不碰頭”的要求設計計算。屬于ⅡA型男女通用的產品尺寸設計（大尺寸設計）問題，根據(jù)上述人體尺寸百分位數(shù)選擇原則，應該有式中——G2由“不碰頭”要求確定的橫桿中心的高度；

——H99男子身高的99百分位數(shù)（男、女共用，應取男子的大百分位數(shù)人體尺寸，涉及人身安全問題，故?。?，查表得：H99

=1814mm（18－60歲）；

——?f2男子的穿鞋修正量，設取=25mm；

——r橫桿的半徑，設取=15mm。代入數(shù)值得到G2≥1814mm+25mm+15mm=1854mm

2025/2/770人因工程第2章人體測量3）兩個要求是否相容，及如何解決?兩者互不相容，即不可能同時滿足兩方面的要求。通過設計來想辦法協(xié)調和解決問題。但本問題是很容易找到解決辦法的：橫桿還可以比1854mm再略高一些，確保更多高個子的安全；在橫桿上每隔0．5m左右掛一條帶子，帶子下連著手環(huán)，手環(huán)可以比1786mm再略低一些，讓更多小個子也抓得住。2025/2/771人因工程第2章人體測量例4：試設計適用于中國人使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一般用途設計。根據(jù)人體數(shù)據(jù)運用準則應選用中國男子坐姿高第99百分位數(shù)為基本參數(shù)X