人因工程教材《第三章人体测量》.pptx

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1、 第十一章 人体测量第一节人体测量概述 第二节第二节 常用的人体测量数据常用的人体测量数据 第三节第三节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用第一节第一节 人体测量概述人体测量概述 人体测量学是一门新兴的学科，它是通过人体测量学是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。这些测量数据对工作空间的设计，测量数据。这些测量数据对工作空间的设计，机器、设备设计以及操纵装置

2、等设计具有重要机器、设备设计以及操纵装置等设计具有重要意义，并直接关系到合理地布置工作地，保证意义，并直接关系到合理地布置工作地，保证合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准合理的工作姿势，使操作者能安全、舒适、准确地工作，减少疲劳和提高工作效率。确地工作，减少疲劳和提高工作效率。 一、人体测量的基本术语一、人体测量的基本术语（一）基本姿势（一）基本姿势 立姿立姿 指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿

3、侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈大致呈45夹角，体重均匀分布于两足。夹角，体重均匀分布于两足。 坐姿坐姿 指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。放在地面上，手轻放在大腿上。 一、人体测量的基本术语、人体测量的基本术语（二）测量基准面，（二）测量基准面，如图11-1所示 1.矢状面矢状面 通过铅垂轴和

4、纵轴的平面及与其平行的通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。所有平面都称为矢状面。 正中矢状面正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中线的矢在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。右对称的两部分。 2.冠状面冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分两部分。 3.水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人

5、体分成上、平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。下两部分。 4.眼耳平面 通过左、右耳屏点及右眼眶下通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。（二）测量基准面（二）测量基准面一、人体测量的基本术语一、人体测量的基本术语 （三）测量方向（三）测量方向 （1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。下方称为足侧端。 （2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。向称为内侧，远离正中矢状面的方向

6、称为外侧。 （3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。远离四肢附着部位的称为远位。 （4）对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺）对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。侧。 （5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。侧。一、人体测量的基本术语一、人体测量的基本术语（四）支承面、衣着和测量精确度（四）支承面、衣着和测量精确度 支撑面支撑面。立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。 衣着衣着。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿

7、内裤和汗背心)测量，在后者情况下，测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。 测量值读数精度测量值读数精度。线性测量项目测量值读数精确度为1mm，体重读数精确度为0.5kg。二、人体尺寸测量分类二、人体尺寸测量分类 人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来人体测量学：通过测量人体各部位尺寸来 确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的 差别，用以研究人的形态特征，使设计更差别，用以研究人的形态特征，使设计更 适于人。适于人。 测量数据：测量数据： 1 1、静态人体尺寸测量，、静态人体尺寸测量，见图见图11-211-2 2 2、动态人体尺寸测量，、动态人体

8、尺寸测量，见图见图11-311-3三、人体测量方法三、人体测量方法(一一) 测量仪器测量仪器 1. 人体测高仪，人体测高仪，见图见图； 2. 人体测量用直脚规，人体测量用直脚规，见图见图； 3. 人体测量用弯脚规，人体测量用弯脚规，见图见图； 此外，还有人体测量用三脚平行规，坐高椅，量此外，还有人体测量用三脚平行规，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。足仪，软卷尺以及医用磅秤等。三、人体测量方法三、人体测量方法（二）测量方法（二）测量方法 测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再从头向下到脚；从身体的前面，经过侧

9、面，再到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测量的准确性。身体某些长度的测量，以免影响测量的准确性。身体某些长度的测量，既可用直接测量法，也可用间接测量法既可用直接测量法，也可用间接测量法两两种尺寸相加减。另外，测量项目应根据实际需种尺寸相加减。另外，测量项目应根据实际需要确定，具体测量方法详见要确定，具体测量方法详见GB/T 57031999用于技术设计的人体测量基础项目用于技术设计的人体测量基础项目的有关规定。的有关规定。第二节第二节 常用的人体测量数据常用的人体测量数据 一、一、 我国成年人人体结构我国成年人人体结构(静态静态)尺寸尺

10、寸 参阅参阅GB1000088我国成年人人体尺寸国家我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：标准，主要包括： (一一) 人体主要尺寸人体主要尺寸, 见图见图11-4和表和表11-1 (二二) 立姿人体尺寸，立姿人体尺寸，见图见图11-5和表和表11-2 (三三) 坐姿人体尺寸，坐姿人体尺寸，见图见图11-6和表和表11-3 (四四) 人体水平尺寸，人体水平尺寸，见图见图11-7和表和表11-4 第二节第二节 常用的人体测量数据常用的人体测量数据二、我国成年人人体功能二、我国成年人人体功能(动态动态)尺寸尺寸 动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及

11、各关节能达到的距离脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。由于人主要和能转动的角度进行测量。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能只给出上肢功能(动态动态)尺寸，见表尺寸，见表11-6 表表11-6 我国成人男女上肢功能尺寸我国成人男女上肢功能尺寸/mm 测测 量量 项项 目目男（男（18601860岁）岁）女（女（18551855岁）岁）P P5 5 P P5050 P P9696P P5 5 P P5050 P P9696立姿双手上举高立姿双手上举高立姿双手功能上举高立姿双手功能上举高立姿双手左右平展宽立姿双手左右平展

12、宽立姿双臂功能平展宽立姿双臂功能平展宽立姿双肘平展宽立姿双肘平展宽坐姿前臂手前伸长坐姿前臂手前伸长坐姿前臂手功能前伸长坐姿前臂手功能前伸长坐姿上肢前伸长坐姿上肢前伸长坐姿上肢功能前伸长坐姿上肢功能前伸长坐姿双手上举高坐姿双手上举高跑姿体长跑姿体长跪姿体高跪姿体高俯卧体长俯卧体长俯卧体高俯卧体高爬姿体长爬姿体长爬姿体高爬姿体高1971 2108 22451971 2108 22451869 2003 2138 1869 2003 2138 1579 1691 18021579 1691 18021374 1483 15931374 1483 1593816 875 934816 875 9344

13、16 447 478416 447 478310 343 376310 343 376777 834 892777 834 892673 730 789673 730 7891249 1339 14261249 1339 1426592 626 661592 626 6611190 1260 1330 1190 1260 1330 2000 2127 22572000 2127 2257364 372 383 364 372 383 1247 1315 13841247 1315 1384761 798 836761 798 8361845 1968 1845 1968 20892089174

14、1 1860 1741 1860 197619761457 1559 1457 1559 165916591248 1344 1248 1344 14381438756 811 869756 811 869383 413 442383 413 442277 306 333277 306 333712 764 818712 764 818607 657 707 607 657 707 1173 1251 1173 1251 13281328553 587 624553 587 6241137 1196 1137 1196 125812581867 1982 1867 1982 210221023

15、59 369 384359 369 3841183 1239 1183 1239 1296 1296 694 738 783694 738 783第三节第三节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用一、人体测量中的主要统计指标人体测量中的主要统计指标 在人体测量中所得到的测量值都是离散在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。一、人体测量中的主要统计指标1. 平均值平均值niixnx11一、

16、人体测量中的主要统计指标2.2.标准差标准差2/112211niiDxnxns一、人体测量中的主要统计指标 3.3.百分位数百分位数 在设计中，当需要得到任一百分位在设计中，当需要得到任一百分位的的数值时数值时 ，则可按下式进行计算，则可按下式进行计算 KSXXDK为百分比变换系数，见表为百分比变换系数，见表11-7例例11-1 设计适用于设计适用于90东南区男性使用的产品，东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?解：由表解：由表11-5查得东南区男性身高平均值查得东南区男性身高平均值 1686mm，标准差标准差55.2mm。要求产品适用

17、于。要求产品适用于90的人群，故应的人群，故应以第以第5百分位数为下限，第百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设百分位数为上限进行设计，由表计，由表11-7查得，查得，5%与与95%的变换系数的变换系数K1.645。 由此可求得第由此可求得第5百分位数为百分位数为 168655.21.645=1595.2（mm） 第第95百分位数值为百分位数值为 168655.21.645=1776.8（mm） 结论：按身高结论：按身高1595.21776.8mm设计产品尺寸，将设计产品尺寸，将适用于适用于90的东南区男性。的东南区男性。 人体测量尺寸对应的百分率人体测量尺寸对应的百分率 P=0.5s 式

18、中式中S为概率数值，可根据为概率数值，可根据 值，在表值，在表11-8中查取中查取DiSXXZ例例11-2 已知女性已知女性A身高身高1610mm，试求有百分，试求有百分之几的东北女性超过其高度？之几的东北女性超过其高度？解解 由表由表11-5查得东北女性身高平均值查得东北女性身高平均值 =1586mm,标准差标准差SD=51.8mm。则。则 根据根据Z 值查表值查表11-8得得s=0.1772(取近似值取近似值0.177)，由式（，由式（11-5）求得）求得P值为值为 P=0.50.177=0.677 结论：身高在结论：身高在1610mm以下的东北女性为以下的东北女性为67.7%，超过女性，

19、超过女性A身高的东北女性则为身高的东北女性则为32.3%。X463. 08 .51248 .5115861610Z二、人体尺寸数据的应用二、人体尺寸数据的应用(一一)人体测量数据的运用准则人体测量数据的运用准则 （1）最大最小准则）最大最小准则 （2）可调性准则）可调性准则 （3）平均性准则）平均性准则 （4）使用最新人体数据准则）使用最新人体数据准则 （5）地域性准则）地域性准则 二、人体尺寸数据的应用二、人体尺寸数据的应用(一一)人体测量数据的运用准则人体测量数据的运用准则（6）功能修正与最小心理空间相结合准则）功能修正与最小心理空间相结合准则 最小功能尺寸最小功能尺寸 Xmin=Xf 最

20、佳功能尺寸最佳功能尺寸Xopm（7）姿势与身材相关联准则）姿势与身材相关联准则 （8）合理选择百分位和适用度准则）合理选择百分位和适用度准则 例11-3 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度下铺净空高度 解：解： 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数百分位数为基本参数X，查表，查表11-3，X979mm。衣裤厚度。衣裤厚度(功能功能)修正量取修正量取25mm，人，人头顶无压迫感最小高度头顶无压迫感最小高

21、度(心理修正量心理修正量)为为115mm，则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为 Xmin= Xf979十十251004mm Xopm= Xfp979十十25十十115=1119mm例例11-4 试确定适合中国男人使用的固定座椅座试确定适合中国男人使用的固定座椅座面高度面高度 解：座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准解：座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，座椅座面高度应取第则，座椅座面高度应取第5百分位的百分位的“小腿加足高小腿加足高”人体人体数据为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和数据为基本设计数据，以防大腿下面

22、承受压力引起疲劳和不舒适。查表不舒适。查表11-3，X38.3cm，功能修正主要应考虑，功能修正主要应考虑两方面：一是鞋跟高的修正量，一般为两方面：一是鞋跟高的修正量，一般为2.53.8cm，取，取2.5cm；另一方面是着装；另一方面是着装(裤厚裤厚)修正量，一般为修正量，一般为0.3cm。即即f2.5十十0.32.8cm。座椅座面高度的设计不需考虑。座椅座面高度的设计不需考虑心理修正量，即心理修正量，即p=0。 因此，固定座椅座面高度的合理值应为因此，固定座椅座面高度的合理值应为 Xopm= Xfp38.3十十2.8十十0=41.141.0 cm二、人体尺寸数据的应用二、人体尺寸数据的应用(

23、二二)人体各部分结构参数的计算人体各部分结构参数的计算 由身高计算各部分尺寸，见图11-8 由体重计算体积和表面积 V=1.015W4.937 式中：V为人体体积(L)；W为人体体重(kg) 人体表面积可参照第八章人体表面积计算公式 二、人体尺寸数据的应用二、人体尺寸数据的应用( (三三) )人体身高在设计中的应用人体身高在设计中的应用 以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见 图图11-9，图中有关尺寸定义参阅表，图中有关尺寸定义参阅表11-10。复习思考题复习思考题 1.我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华

24、中、华南、西南、东北等六个区域，这对产品设计有何影响南、东北等六个区域，这对产品设计有何影响? 2.某地区人体测量的均值某地区人体测量的均值 1650mm，标准差，标准差 57.1mm，求该地区第，求该地区第95、90及第及第80的百分位数。的百分位数。 3.巳知某地区人的足长均值巳知某地区人的足长均值264.0mm，标准差，标准差SD45.6mm，求适用该地区，求适用该地区90%的人们穿的鞋子长度值。的人们穿的鞋子长度值。 4.为什么说人体测量参数是一切设计的基础为什么说人体测量参数是一切设计的基础? 5.如何选择百分位和适用度如何选择百分位和适用度? 6.为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定?怎样确定怎样确定?XDS图11-1返回图11-2返回图11-3返回返回返回返回图11-4返回图11-5返回图11-6返回图11-7返回图11-8返回图11-9返回