人机工程学人体测量与数据应用.ppt

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1、人机工程学人机工程学生生理理学学心心理理学学劳动卫生学劳动卫生学人体测量学人体测量学人体力学人体力学 环境保护学环境保护学环境医学环境医学环境卫生学环境卫生学 环境心理学环境心理学环境监测学环境监测学人人体体科科学学环环境境科科学学技术科学技术科学工业设计工业设计工程设计工程设计安全工程安全工程系统工程系统工程管理工程管理工程机械工程机械工程一、学科的体系一、学科的体系一、学科的体系一、学科的体系第四节第四节第四节第四节 人机工程学体系及其应用领域人机工程学体系及其应用领域人机工程学体系及其应用领域人机工程学体系及其应用领域机械模型。机械模型。人体模板人体模板。操作训练模拟器操作训练模拟器车辆

2、碰撞的人机系统的模拟与模型车辆碰撞的人机系统的模拟与模型车辆碰撞的人机系统的模拟与模型车辆碰撞的人机系统的模拟与模型图图图图1-4 1-4 1-4 1-4 人体动作分析仿真图形输出人体动作分析仿真图形输出人体动作分析仿真图形输出人体动作分析仿真图形输出计算机数值仿真法计算机数值仿真法人机系统功能图人机系统功能图人机系统功能图人机系统功能图输入输入接受信息接受信息信息处理信息处理执行功能执行功能输出输出信息反馈回路信息反馈回路信息储成信息储成二、人机系统的类型二、人机系统的类型二、人机系统的类型二、人机系统的类型人机系统的类型人机系统的类型人机系统的类型人机系统的类型（一）从人和机器所处的地位、

3、作用和差别的考虑，人机系统可分为：（一）从人和机器所处的地位、作用和差别的考虑，人机系统可分为：1）闭环人机系统）闭环人机系统输入输入指示器指示器控制器控制器机器或过程机器或过程输出输出测量手段（回路）测量手段（回路）主要特征：主要特征：系统的输出对控制有直接的影响，即系统过去行动的结果系统的输出对控制有直接的影响，即系统过去行动的结果回过来控制未来的行动。回过来控制未来的行动。2）开环人机系统）开环人机系统输入输入控制器控制器机器或过程机器或过程输出输出主要特征：主要特征：系统的输出对系统的控制没有影响。系统的输出对系统的控制没有影响。1）人工操作系统）人工操作系统信息贮存信息贮存接受信息接

4、受信息信息处理信息处理行动行动信息贮存信息贮存接受信息接受信息信息处理信息处理行动行动2）半自动化系统）半自动化系统信息反馈（闭环系统）信息反馈（闭环系统）人（控制者）人（控制者）输入输入输出输出过程过程信息反馈（闭环系统）信息反馈（闭环系统）人（动力和控制者）人（动力和控制者）输入输入输出输出（二（二（二（二）从系统的自动控制考虑，人机系统可分为：从系统的自动控制考虑，人机系统可分为：从系统的自动控制考虑，人机系统可分为：从系统的自动控制考虑，人机系统可分为：信息贮存信息贮存接受信息接受信息信息处理信息处理行动行动机器机器输入输入输出输出过程过程过程过程控制控制信息贮存信息贮存接受信息接受信

5、息信息处理信息处理行动行动*人（监督者）人（监督者）信息反馈（闭环系统）信息反馈（闭环系统）人工操作系统人工操作系统人工操作系统人工操作系统自动化和半自动化系统自动化和半自动化系统自动化和半自动化系统自动化和半自动化系统自动化程度低自动化程度低自动化程度高自动化程度高操作的可靠性低操作的可靠性低操作的可靠性比较高操作的可靠性比较高费用比较低廉费用比较低廉费用比较昂贵费用比较昂贵创造能力比较高创造能力比较高创造能力低创造能力低维护能力较高维护能力较高维护能力较低维护能力较低3 3）自动化系统）自动化系统）自动化系统）自动化系统第五节第五节人机工程设计与工业设计人机工程设计与工业设计 人机工程设计

6、人机工程设计的对象是人机界面，设计涉及解剖学、生理学、心理学等人的因素。要达到的目的是生活、工作、的舒适、安全、高效。工业设计工业设计是以人为出发点、又以人为归宿点的设计。车床：传动、机构、材料、润滑、热处理、电动系统、车身、底座的港、强度等工程技术设计；车床的操作部分度尺寸、位置、操作方式、操作力、操作方向、照明系统、刻度盘等标识系统人机工程设计；车床的造型、色彩设计工业设计，它们与心理、精神因素有关，也与人机工程设计有关。例：照相机、电话机、洗衣机洗衣机、汽车 应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法

7、，对人体结构特性和机能特性进行研究，提供人体各种部分的尺寸对人体结构特性和机能特性进行研究，提供人体各种部分的尺寸在考虑在考虑“机器机器”中直接与由人使用和操作的部件的功能问题时，是以人机工中直接与由人使用和操作的部件的功能问题时，是以人机工程学提供的参数和要求为依据的。程学提供的参数和要求为依据的。通过研究人体对环境中各种物理、化学因素的反应和适应能力的测试依据通过研究人体对环境中各种物理、化学因素的反应和适应能力的测试依据确定人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度。确定人在生产和生活活动中所处的各种环境的舒适范围和安全限度。认真研究人、机、环境认真研究人、机、环境“三要素三

8、要素”的相互作用、相互依存的有机联系来寻的相互作用、相互依存的有机联系来寻找找系统的最佳参数，确保系统的最优组合方案的实现。系统的最佳参数，确保系统的最优组合方案的实现。一、为工业设计中考虑一、为工业设计中考虑“人的因素人的因素”提供人体尺度参数提供人体尺度参数四、为进行人四、为进行人机机环境系统设计提供理论依据环境系统设计提供理论依据三、为工业设计中考虑三、为工业设计中考虑“环境因素环境因素”提供设计准则提供设计准则二、为工业设计中二、为工业设计中“物物”的功能合理性提供科学依据的功能合理性提供科学依据第五节第五节第五节第五节 人机工程学与工业设计人机工程学与工业设计人机工程学与工业设计人机

9、工程学与工业设计规规 划划 阶阶 段段考虑产品与人及环境的全部联系，全面分析人在系统中的具体作用考虑产品与人及环境的全部联系，全面分析人在系统中的具体作用明确人与产品的具体关系，确定人与产品在人机工程中的设计内容明确人与产品的具体关系，确定人与产品在人机工程中的设计内容根据人与产品的功能特性，确定人与产品功能的分配根据人与产品的功能特性，确定人与产品功能的分配方方 案案 设设 计计从人与产品、人与环境方面进行分析，在提出的众多方案中，从人机工程从人与产品、人与环境方面进行分析，在提出的众多方案中，从人机工程学原理进行比较学原理进行比较对于产品的功能特性、设计限度、人的能力限度、操作条件的可靠性

10、以及对于产品的功能特性、设计限度、人的能力限度、操作条件的可靠性以及效力预测，选出最佳方案效力预测，选出最佳方案按最佳方案制作检验模型，进行模拟试验，将试验结果与人机工程学要按最佳方案制作检验模型，进行模拟试验，将试验结果与人机工程学要求进行比较，并提出改进意见求进行比较，并提出改进意见对最佳方案写出详细说明：方获得的结果、操作条件、操作内容、效率、对最佳方案写出详细说明：方获得的结果、操作条件、操作内容、效率、维修的难易程度、经济效益维修的难易程度、经济效益机器环境人五、为坚持以五、为坚持以五、为坚持以五、为坚持以“人人人人”为核心的设计思想提供工作程序为核心的设计思想提供工作程序为核心的设

11、计思想提供工作程序为核心的设计思想提供工作程序从人的生理、心理特性考虑产品的构型从人的生理、心理特性考虑产品的构型从人体尺寸、人的能力限度考虑确定产品的零部件尺寸从人体尺寸、人的能力限度考虑确定产品的零部件尺寸从人的信息传递能力考虑进行显示与信息处理从人的信息传递能力考虑进行显示与信息处理根据技术设计选定最佳方案，在自制模型上进行实验根据技术设计选定最佳方案，在自制模型上进行实验从操作者活动范围、对操作者方便程度等方面进行评价，并预测可能出从操作者活动范围、对操作者方便程度等方面进行评价，并预测可能出现的问题，进一步确定人机关系，提出改进意见现的问题，进一步确定人机关系，提出改进意见用人机工程

12、学原理进行全面分析，反复论证，确定产品操作使用与维修用人机工程学原理进行全面分析，反复论证，确定产品操作使用与维修方便、安全与舒适，有利益创造良好的环境条件，满足人的心理需要，方便、安全与舒适，有利益创造良好的环境条件，满足人的心理需要，并使经济效益、工作效率均佳并使经济效益、工作效率均佳检查加工图是否满足人机工程学要求，尤其是与人有关的零部尺寸、显检查加工图是否满足人机工程学要求，尤其是与人有关的零部尺寸、显示与控制装置。对试样的样机全面进行人机工程学中评价，提出需要改示与控制装置。对试样的样机全面进行人机工程学中评价，提出需要改进意见，最后正式投产进意见，最后正式投产加加 工工 设设 计计

13、总总体体设设计计技术设计技术设计技术设计技术设计学习要求学习要求1.1.独立设计能力独立设计能力2.2.团队合作能力团队合作能力 运用人机工程学的观点进行设计时，主运用人机工程学的观点进行设计时，主要包括两个方面：改良设计和创新设计。要包括两个方面：改良设计和创新设计。把学生培养成为既是工业设把学生培养成为既是工业设计师，又是人机工程学专家，计师，又是人机工程学专家，是我们教学的目的。是我们教学的目的。1.1.人机工程学三大要素之间的关系是什么人机工程学三大要素之间的关系是什么？2.2.人机工程学的综合定义和发展历史？人机工程学的综合定义和发展历史？3.3.人机工程学主要研究内容是什么？人机工

14、程学主要研究内容是什么？4.4.人机工程学的研究方法是什么？人机工程学的研究方法是什么？5.5.了解人机工程学学科体系有什么意义？了解人机工程学学科体系有什么意义？6.6.人机系统有那些类型？人机系统有那些类型？7.7.人机工程学与工业设计的关系是什么？人机工程学与工业设计的关系是什么？应该掌握的重点及思考题应该掌握的重点及思考题一、人体测量的基本知识一、人体测量的基本知识二、二、人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数三、常用的人体测量数据三、常用的人体测量数据四、四、人体测量数据的应用人体测量数据的应用第二章第二章 人体测量与数据应用人体测量与数据应用 主主要要内内容容Anthro

15、pometryandApplication人体的各种尺度人体的各种尺度人体的各种尺度人体的各种尺度人体尺度人体尺度 静态尺寸静态尺寸静态尺寸静态尺寸：人体构造尺寸人体构造尺寸动态尺寸动态尺寸动态尺寸动态尺寸：人体功能尺寸人体功能尺寸设设计计考考虑虑人机工程学范围内的人体形态数据：人体人机工程学范围内的人体形态数据：人体型态尺寸型态尺寸（静态）（静态）人体人体功能尺寸功能尺寸（动态）（动态）设计对象设计对象符合符合人的生理特点人的生理特点舒适的状态舒适的状态适宜的环境适宜的环境适宜适宜人体测量是一门新兴的学科，是通过测量人体各部位的尺寸来确定个体和人体测量是一门新兴的学科，是通过测量人体各部位的

16、尺寸来确定个体和群体之间在人体尺寸上的差别，为各种工业设计和工程设计提供人体测量数群体之间在人体尺寸上的差别，为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据，是用测量方法研究人体的体格特征的科学。据，是用测量方法研究人体的体格特征的科学。第一节第一节第一节第一节 人体测量的基本知识人体测量的基本知识人体测量的基本知识人体测量的基本知识各种设备等各种设备等设计对象在适合于人的使用方面（舒适、适宜）设计对象在适合于人的使用方面（舒适、适宜），首先涉及的问题，首先涉及的问题是如何适应于人的是如何适应于人的型态型态和和功能功能范围的限度。范围的限度。图图图图2 2 2 21 1 1 1 机床与人体尺度的关系

17、机床与人体尺度的关系机床与人体尺度的关系机床与人体尺度的关系一、产品设计与人体尺度一、产品设计与人体尺度小、中、大机床操纵装置都安置在操作者肢体易于活动的范围小、中、大机床操纵装置都安置在操作者肢体易于活动的范围小的安置在台面上，大的分离出来小的安置在台面上，大的分离出来坐势的活动范围侧面图示坐势的活动范围侧面图示坐势双手活动范围图示坐势双手活动范围图示在驾驶室类空间中各种在驾驶室类空间中各种在驾驶室类空间中各种在驾驶室类空间中各种人体尺寸应用图人体尺寸应用图人体尺寸应用图人体尺寸应用图CASER（CivilianAmericanandEuropeanSurveyofAnthropometry

18、Research）人体测量）人体测量研究计划；研究计划；日本日本HQL协会（协会（ResearchInstituteofHumanEngineeringforQualityLife）提出了人体测量）提出了人体测量和增进人类福利计划；和增进人类福利计划；英国英国3D电子商务中心（电子商务中心（TheCentrefor3DElectronicCommerce）在网上开展了三维人体）在网上开展了三维人体数据方面的商务活动。数据方面的商务活动。1.1.世界上已有九十多个大规模的人体测量数据库世界上已有九十多个大规模的人体测量数据库二、人体测量主要方法二、人体测量主要方法1.1.普通测量法普通测量法(仪

19、器仪器)2.2.摄影法摄影法3.3.三维数字测量法三维数字测量法l l多部位多姿势的人体尺寸多部位多姿势的人体尺寸l l各姿势各方向受力情况各姿势各方向受力情况 普通人体测量仪器可以采用一般的普通人体测量仪器可以采用一般的人体生理测量的有关仪器，包括人体测人体生理测量的有关仪器，包括人体测高仪、直角规、弯角规、三脚平行规、高仪、直角规、弯角规、三脚平行规、软尺、测齿规、立方定颅器、平行定点软尺、测齿规、立方定颅器、平行定点仪等，其数据处理采用人工处理或者人仪等，其数据处理采用人工处理或者人工输入与计算机处理相结合的方式工输入与计算机处理相结合的方式（耗时（耗时（耗时（耗时耗力，数据处理容易出错

20、，数据应用不灵活，但成本低，具有一耗力，数据处理容易出错，数据应用不灵活，但成本低，具有一耗力，数据处理容易出错，数据应用不灵活，但成本低，具有一耗力，数据处理容易出错，数据应用不灵活，但成本低，具有一定的适应性）。定的适应性）。定的适应性）。定的适应性）。1.1.普通测量技术普通测量技术图图2-22-2摄影法摄影法拍摄被测者在拍摄被测者在拍摄被测者在拍摄被测者在10101010cmx10cmcmx10cmcmx10cmcmx10cm光源投影板上的各种姿态，光源投影板上的各种姿态，光源投影板上的各种姿态，光源投影板上的各种姿态，从投影板上的方格数得知其功能尺寸从投影板上的方格数得知其功能尺寸从

21、投影板上的方格数得知其功能尺寸从投影板上的方格数得知其功能尺寸 从仪器本体的原理来讲，三维数字化从仪器本体的原理来讲，三维数字化人体测量分为手动接触式、手动非接触式、人体测量分为手动接触式、手动非接触式、自动接触式、自动非接触式等；最终可以自动接触式、自动非接触式等；最终可以根据所需速度、精度和造价确定合适的方根据所需速度、精度和造价确定合适的方式。式。2.2.三维数字化人体测量技术三维数字化人体测量技术uu手动接触式手动接触式 1.1.美国佛罗里达美国佛罗里达FaroFaro技术公司的技术公司的FaroArmFaroArm是典型的手动接触式三维数字化测量仪是典型的手动接触式三维数字化测量仪

22、2.2.典型的是英国的典型的是英国的LASS(LoughboroughLASS(Loughborough Anthropometric Shadow Scanner)Anthropometric Shadow Scanner)技术和美技术和美国国TC2TC2开发的白光相位测量技术（开发的白光相位测量技术（Phase Phase Measurement Measurement ProfilometryProfilometry）操作者手持操作者手持操作者手持操作者手持FaroFaroFaroFaro手臂，其末端的探针接触被测者的表面时按下按钮，手臂，其末端的探针接触被测者的表面时按下按钮，手臂，其

23、末端的探针接触被测者的表面时按下按钮，手臂，其末端的探针接触被测者的表面时按下按钮，三维数据信息记录探针所测点三维数据信息记录探针所测点三维数据信息记录探针所测点三维数据信息记录探针所测点X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z坐标和手柄方向，采用坐标和手柄方向，采用坐标和手柄方向，采用坐标和手柄方向，采用DSPDSPDSPDSP技术通技术通技术通技术通过过过过RS232RS232RS232RS232串口线连接到各种应用软件包上。串口线连接到各种应用软件包上。串口线连接到各种应用软件包上。串口线连接到各种应用软件包上。VITUSVITUSsmart-3D smart-3D 全身人体扫描仪

24、全身人体扫描仪 用三维空间扫描仪技术，高解析度的用三维空间扫描仪技术，高解析度的用三维空间扫描仪技术，高解析度的用三维空间扫描仪技术，高解析度的3 3 3 3D D D D资料可准确描述人体模型资料可准确描述人体模型资料可准确描述人体模型资料可准确描述人体模型 VITUSVITUSVITUSVITUS全身人体扫描仪是德国的新产品，体积小，可放在更衣室中，全身人体扫描仪是德国的新产品，体积小，可放在更衣室中，全身人体扫描仪是德国的新产品，体积小，可放在更衣室中，全身人体扫描仪是德国的新产品，体积小，可放在更衣室中，提供足够的人体尺寸，以便提供量身定做和大规模定制，实现电子商务提供足够的人体尺寸，

25、以便提供量身定做和大规模定制，实现电子商务提供足够的人体尺寸，以便提供量身定做和大规模定制，实现电子商务提供足够的人体尺寸，以便提供量身定做和大规模定制，实现电子商务 CyberwareCyberware全身数字化扫描仪全身数字化扫描仪 人体骨骼按国标按国标GB3975-83，测量数据符合下列规定要求，才是有效的测量数据符合下列规定要求，才是有效的:1.被测试者姿势被测试者姿势立姿立姿坐姿坐姿三、人体测量的基本术语三、人体测量的基本术语 （1 1）立姿：）立姿：挺胸直立，头部以眼挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸

26、直，手掌朝向下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足并拢，前端分开，使两足大致呈大致呈45450 0，体重均匀分，体重均匀分布于两足布于两足立姿人体尺寸立姿人体尺寸 挺胸坐在被调节到腓骨挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大放在地面上，手轻放在大腿上。腿上。（2 2 2 2）坐姿：）坐姿：）坐姿：）坐姿：坐姿人体尺寸坐

27、姿人体尺寸（1 1）矢状面矢状面：通过垂直轴的平面及与其通过垂直轴的平面及与其平行的所有的平面平行的所有的平面（2 2）正中矢状面正中矢状面：在矢状面中，把通过在矢状面中，把通过人人体正中线的平面体正中线的平面（3 3）冠状面冠状面：通过铅垂轴和横轴的平面通过铅垂轴和横轴的平面以及与其平行的所有平面以及与其平行的所有平面（4 4）水平面：水平面：与矢状面及冠状面同时垂直与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面的所有平面(5(5）眼耳平面眼耳平面：通过左、右耳屏点及右眼框下通过左、右耳屏点及右眼框下的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面2.2.测量基准面测量基准面测量基准

28、面测量基准面（三轴）（三轴）（三轴）（三轴）(1)(1)在人体上、下方向上，在人体上、下方向上，将上方称为将上方称为头侧端头侧端，将下，将下方称为方称为足侧端足侧端。(2)(2)在人体左、右方向上，在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向将靠近正中矢状面的方向称为称为内侧内侧，将远离正中矢，将远离正中矢状面的方向称为状面的方向称为外侧外侧。3.测量方向测量方向 (3)(3)在四肢上，将靠近四肢在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为附着部位的称为近位近位，将远，将远离四肢附着部位的称为离四肢附着部位的称为远位远位。（4 4）对于上肢，将桡骨）对于上肢，将桡骨(前臂前臂大拇指侧大拇指侧)侧称为侧称为

29、桡侧桡侧，将尺骨，将尺骨侧称为侧称为尺侧尺侧(前臂小拇指侧前臂小拇指侧)。（5 5）对于下肢，将胫骨侧称）对于下肢，将胫骨侧称为为胫侧胫侧（小腿内间）（小腿内间），将腓骨侧称，将腓骨侧称为为腓侧腓侧（小腿外侧）（小腿外侧）。3.测量方向测量方向 立姿时站立的地面或平台以及坐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、姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。不可压缩的。4.支承面和衣着支承面和衣着国标国标GB5703-1999GB5703-1999规定人机工程学使用的人体测量参数的规定人机工程学使用的人体测量参数的测点及测量项目测点及测量项目：测量项目共测量项目共56项：项：

30、立姿立姿12项（含体重）、坐姿项（含体重）、坐姿17项、特定项、特定14项（含手、足、头）项（含手、足、头）GB10000-88GB10000-88人体尺寸人体尺寸人体尺寸人体尺寸国家标准国家标准国家标准国家标准年龄范围分为四个年龄段年龄范围分为四个年龄段18-25岁男女岁男女26-35岁男女岁男女36-60岁男岁男，36-55岁女岁女18-60岁男女岁男女GB10000-1988GB10000-1988中共列出中共列出7组、组、47项静态人体尺寸数据项静态人体尺寸数据人体主要尺寸人体主要尺寸6项项立姿人体尺寸立姿人体尺寸6项项坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸11项项人体水平尺寸人体水平尺寸10项项人

31、体头部尺寸人体头部尺寸7项项人体手部尺寸人体手部尺寸5项项人体足部尺寸人体足部尺寸2项项测高仪测高仪直脚规直脚规(0200、250mm)人体测量用弯角人体测量用弯角主要用于测量身高、坐高等高度尺寸主要用于测量身高、坐高等高度尺寸（01996mm）弯角规：宽、厚）弯角规：宽、厚主要用于测量两点之间的距离；如两耳等主要用于测量两点之间的距离；如两耳等主要用于不能直接测量两点之间的距离；主要用于不能直接测量两点之间的距离；如胸宽等如胸宽等(0300mm)按国标按国标GB5704.1-85技术标准技术标准四、人体测量的主要仪器四、人体测量的主要仪器四、人体测量的主要仪器四、人体测量的主要仪器直尺直尺固

32、定固定尺座尺座活动活动尺座尺座弯尺弯尺主尺杆主尺杆底座底座第二节第二节第二节第二节人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因此可根据在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因此可根据概率论概率论与与数理统计数理统计理论对测量数据理论对测量数据(群体中较少量个体群体中较少量个体)进行统计分析，从而获得进行统计分析，从而获得所需群体之上的统计规律和特征参数所需群体之上的统计规律和特征参数。1.均均值：值：表示样本的测量数据集中区向某一个值，该值表示样本的测量数据集中区向某一个值，该值称为称为

33、平均值平均值（衡量测量水平和概括表现测量数据的集中情况）（衡量测量水平和概括表现测量数据的集中情况）。x=x1+x2+.+xnnn=1x xi ii=1.n2.方方差差:描述测量数据在中心位置上下波动程度差异描述测量数据在中心位置上下波动程度差异的值的值叫做叫做均方差或方差均方差或方差（测量值是变量，既趋向均值又在一定范围内波动）（测量值是变量，既趋向均值又在一定范围内波动）。S2=n-11(x1-x)2+(x2-x)2+.+(xn-x)2n-11 1=(xi-x)2i=1.n一、主要统计函数一、主要统计函数方差的平方根方差的平方根SD称为标准差称为标准差（说明测量值对均值的波动情况）。（说明

34、测量值对均值的波动情况）。SD=(xi-x)2n-111/2全部样本均值的标准全部样本均值的标准误误差。差。代号为代号为SxSx4.抽样误差（抽样误差（标准误差标准误差）（抽样引起样本与总体不相同）（抽样引起样本与总体不相同）:SxSDn=人体测量的数据常以人体测量的数据常以百分位数百分位数作为一种指标、作为一种指标、一个界值，是一个一个界值，是一个小于小于（K%）及及大于大于(100-K%)的概念的概念。其代号为其代号为P Pk5.百分位数百分位数:工业设计中常用的有工业设计中常用的有P Pk=5%5%、50%50%、95%95%P Pk=5%表示测量的样本中表示测量的样本中5%的数值小于该

35、值；的数值小于该值；95%的大于该值。的大于该值。fxN fxN2-SD =b23.3.标标标标 准准准准 差：差：差：差：标标准准差差样本容量为n时 一个设计只能取一一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分考虑整个分布的一部分“面积面积”，称为，称为“适应适应域域”，适应域是相对设，适应域是相对设计而言的，对应统计学计而言的，对应统计学的置信区间的概念。的置信区间的概念。适应域可分为：对称适应域、适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于偏适应域。对称适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分均值；偏适应域通常是整个分布的某一边。布的某一边。适应域适

36、应域在一般统计方法中，往往已知在一般统计方法中，往往已知均值均值x,标准差标准差SD.一般需要解决下述问题：一般需要解决下述问题：（1）求某百分位数人体尺寸（）求某百分位数人体尺寸（X）：）：X=x+(SDK)百分位数为百分位数为1%50%式中为式中为号号；百分位数为百分位数为51%99%式中为式中为+号号。K为变换系数。为变换系数。百分位数百分位数K5%1.64550%0.00095%1.64599.5%2.576（2）求数据所属百分率）求数据所属百分率：Z=(xi-x)/SD然后在正态分布慨率表中去查对，得慨率数值然后在正态分布慨率表中去查对，得慨率数值p,并有：并有：P=p+0.5(P：

37、百分率百分率)(Z：正态分布慨率正态分布慨率)若人身高均值：若人身高均值：X=170;X=170;标准差：标准差：S SD D=10=10，30%:30%:查表查表 k=0.k=0.524)524)P P3030=X=X(S(SD DK)=170-(100.524K)=170-(100.524）164.76164.76cmcm 即有即有30%30%的人身高小于等于的人身高小于等于164.76164.76cmcm。在人体测量资料中，常常给出的是第在人体测量资料中，常常给出的是第5 5、第、第5050和第和第9595百分百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位数值时，则可按位数值。在设计中，当需

38、要得到任一百分位数值时，则可按下式求出：下式求出：1%-50%1%-50%之间的数值：之间的数值：P=X-P=X-（S SD DK K）50%-99%50%-99%之间的数值：之间的数值：P=X+P=X+（S SD DK)K)X X为标准值；为标准值；SDSD为标准差；为标准差；K K为百分比变换系数为百分比变换系数a.a.a.a.求某百分位数人体尺寸求某百分位数人体尺寸求某百分位数人体尺寸求某百分位数人体尺寸 X=170 SX=170 SX=170 SX=170 SD D D D=10 P=10 P=10 P=10 P30303030 Z=(XiX)/S Z=(XiX)/SD D Z：正态分

39、布慨率正态分布慨率;S SD D：标准差标准差 Z=(164.76-170)/10=Z=(164.76-170)/10=0.5240.524 查正态分布表，查正态分布表，p=0.1985 p=0.1985 P=0.5+p=0.5-0.1985 P=0.5+p=0.5-0.1985 0.3 0.3 即有即有30%30%左右的人身高小于等于左右的人身高小于等于164.76164.76b.b.b.b.求数据所属百分率求数据所属百分率求数据所属百分率求数据所属百分率P P P P同上例同上例:求有多少百分数的人身高小于等于求有多少百分数的人身高小于等于164.76164.76cmcm1.分类：分类：按

40、性别、年龄等因素分类按性别、年龄等因素分类2.按类分组：按类分组：1）确定全距：）确定全距：最大值最大值最小值最小值=全距全距18015426根据参考组距和组数（根据参考组距和组数（1025组）选择组距（组）选择组距（26/213）3.画频数分布直方图：画频数分布直方图：2）确定组距：）确定组距：频数：频数：在组中数据出现的个数在组中数据出现的个数(f)概率：概率：每组每组/全组全组4.假定平均数：假定平均数：根据每组：根据每组：(最大值最大值最小值最小值)/2一般选择中间组的组中值为一般选择中间组的组中值为假定平均值假定平均值根据频数画直方图根据频数画直方图指标指标项目项目年龄年龄组组距距指

41、标指标项目项目年龄年龄组距组距KgKg身高身高青成年青成年2.02.0握力握力少年少年1.01.0体重体重少年少年1.01.0青成年青成年3.03.0青成年青成年2.02.0拉力拉力少年少年2.02.0胸围胸围青成年青成年2.02.0青成年青成年5.05.0参考组距参考组距 二、测量数据的处理和选择二、测量数据的处理和选择二、测量数据的处理和选择二、测量数据的处理和选择频数直方图频数直方图选定假定平均值的组选定假定平均值的组离均差为离均差为0；(155-169)/2=-7)比较各组；比较各组；小者为小者为1，-2，-3大者为大者为+1，+2，+36.计算平均值，列表：计算平均值，列表：组号组号

42、组号组号组别组别组别组别/cmcmf fx/cmx/cmfx/cmfx/cmfxfx2 2/cm/cm2 21 1154.0154.0 156.0156.03 3-7-7-21-211471472 2156.0156.0158.0158.07 7-6-6-42-422522523 3158.0158.0160.0160.07 7-5-5-35-351751754 4160.0160.0162.0162.01919-4-4-76-763043045 5162.0162.0164.0164.01818-3-3-54-541621626 6164.0164.0166.0166.02424-2-2-4

43、8-4896967 7166.0166.0168.0168.02323-1-1-23-2323238 8168.0168.0170.0170.023230 00 00 09 9170.0170.0172.0172.020201 1202020201010172.0172.0174.0174.09 92 2181836361111174.0174.0176.0176.04 43 3121236361212176.0176.0178.0178.02 24 48 832321313178.0178.0180.0180.01 15 55 52525合合合合计计计计160160N N-236-23613

44、081308计算平均数计算平均数x=G0+fxN bG0:假定平均数；假定平均数；f:频数；频数；x:离均差离均差b:组距组距N:总频数；总频数；其中其中x:平均数；平均数；标准差标准差标准误标准误差差Si=SDN fxN fxN2-SD =b25.5.计算离均差计算离均差计算离均差计算离均差(x)x)：试计算试计算160名名19岁男性身高（最岁男性身高（最高者高者179.0cm，最低者最低者154.0cm）的算术平均数、标准差、和标准差。的算术平均数、标准差、和标准差。解：解：全距：全距：180.0145.0=26.0cm=169.0+(-236/160）*2=166.05cm则分组：则分组

45、：13组；组；总频数：总频数：N=160假定平均数假定平均数G0=(168.0+170.0)/2=169.0cm经过计算经过计算有：有：fx=-236cm fx2=1038cm2计算平均数计算平均数x=G0+fxN b选定组距：选定组距：b=2.0cm标准误标准误差差=0.38cmSi=SDN标准差标准差组号组号组号组号组别组别组别组别/cmcmf fx/cmx/cmfx/cmfx/cmfxfx2 2/cm/cm2 21 1154.0154.0156.0156.03 3-7-7-21-211471472 2156.0156.0158.0158.07 7-6-6-42-422522523 315

46、8.0158.0160.0160.07 7-5-5-35-351751754 4160.0160.0162.0162.01919-4-4-76-763043045 5162.0162.0164.0164.01818-3-3-54-541621626 6164.0164.0166.0166.02424-2-2-48-4896967 7166.0166.0168.0168.02323-1-1-23-2323238 8168.0168.0170.0170.023230 00 00 09 9170.0170.0172.0172.020201 1202020201010172.0172.0174.017

47、4.09 92 2181836361111174.0174.0176.0176.04 43 3121236361212176.0176.0178.0178.02 24 48 832321313178.0178.0180.0180.01 15 55 52525合合合合计计计计160160-236-23613081308 fxN fxN2-SD =b2=4.90cm离均差离均差:x=(155.0-169.0)/2=-7例：例：例：例：（我国标准成年人）1）人体主要尺寸人体主要尺寸体体重重（1.2）上臂长：上臂长：从肩峰点到肱骨端的长度（从肩峰点到肱骨端的长度（1.3）大腿长：大腿长：从股骨的大转子

48、到股骨的外侧髁的长度从股骨的大转子到股骨的外侧髁的长度（1.5)小腿长小腿长:胫骨（膝盖到脚跟胫骨（膝盖到脚跟的长度）长；（的长度）长；（1.6）身高：身高：从地面到头最高点的垂直距离；（从地面到头最高点的垂直距离；（1.1）前臂长：前臂长：尺骨长（尺骨长（1.4）第三节第三节第三节第三节 常用的人体测量数据常用的人体测量数据常用的人体测量数据常用的人体测量数据我国人体主要尺寸我国人体主要尺寸3）坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸4）人体水平尺寸）人体水平尺寸胸胸宽宽(4.1)胸胸厚厚(4.2)肩肩宽宽(4.3)臀臀宽宽(4.5)最大肩宽最大肩宽(4.4)坐姿臀宽坐姿臀宽(4.6)坐姿两肘宽坐姿两肘宽(

49、4.7)胸胸围围(4.8)腰腰围围(4.9)臀臀围围(4.10)坐坐高高(3.1)坐姿眼高坐姿眼高(3.3)坐姿颈椎点高坐姿颈椎点高(3.2)坐姿肩高坐姿肩高(3.4)坐姿膝高坐姿膝高(3.7)臀膝距臀膝距(3.10)坐姿肘高坐姿肘高(3.5)坐姿大腿厚坐姿大腿厚(3.6)小腿加足高小腿加足高(3.8)坐深坐深(3.9)坐姿下肢坐姿下肢(3.11)眼高眼高(2.1)肩高肩高(2.2)肘高肘高(2.3)手功能高手功能高(2.4)会阴高会阴高(2.5)胫骨点高胫骨点高(2.6)2 2）立姿人体尺寸立姿人体尺寸立姿人体尺寸立姿人体尺寸根据全国成年人人体测量资料，将人体尺寸分布划分的六个区域：根据全国

50、成年人人体测量资料，将人体尺寸分布划分的六个区域：东北、华北区东北、华北区:黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、河北、北京、天津；黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、河北、北京、天津；西北区：西北区：新疆、甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南新疆、甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南;东南区：东南区：安徽、江苏、浙江、上海市；安徽、江苏、浙江、上海市；华中区：华中区：湖南、湖北、江西；湖南、湖北、江西；华南区：华南区：广东、广西、福建；广东、广西、福建；西南区：西南区：贵州、四川、云南。贵州、四川、云南。5 5）各大区域人体尺寸的均值和标准差）各大区域人体尺寸的均值和标准差）各大区域人体尺