人因工程书稿第三章人体测量.docx
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1、第三章 人体测量第一节人体测量简介一、 人体测量(Anthropometry)为使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点,让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中,就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。因此,设计者必须了解有关人体测量学方面的知识,并能熟悉有关设计所必须考虑的人体测量基本数据、性质和使用条件。人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量,特别是人体的尺寸、形状和耐力;以及这些数据在设计中的应用。它通过测量人体各部位的尺寸,来确定个体和群体在人体尺寸上的共性及特性,以及个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别,从而研究人的形态特征,为工业设计和工程设计提供依据。例如,在在各种机机
2、动车辆辆的设计计中,方方向盘、控制手手柄及脚脚踏装置置位置都都必须安安排在人人的肢体体活动所所能达到到的范围围内,操操作的用用力也应应该处在在人的肢肢体用力力的适宜宜范围之之内。人人因工程程学范畴畴内的人人体测量量数据可可分为人人体构造造尺寸和和人体功功能尺寸寸,构造造尺寸指指静态尺尺寸;功功能尺寸寸指动态态尺寸,它包括括人在工工作姿势势下或在在某种操操作活动动状态下下测量的的尺寸。在设备和和工作台台的设计计中,必必须利用用人体测测量的统统计数据据,使设设备和工工作台适适合使用用者。其其最基本本的要求求是设备备和工作作台的物物理尺寸寸要和人人体相匹匹配。对对生产企企业来说说,首要要的问题题就是
3、要要提高生生产率和和降低成成本。生生产设备备是生产产企业中中最重要要的部分分,生产产设备设设计的合合适与否否直接影影响效率率和工人人的身体体健康,直接影影响工人人的出勤勤率及工工伤。所所以企业业设计或或使用合合理的生生产工具具是非常常重要的的。二、 人体尺寸寸与工作作台设计计人体测量量的统计计结果称称作为人人体尺寸寸,这些些度量结结果对于于设计特特定设备备或环境境有很重重要的作作用。例例如,在在椅子的的设计中中,必须须考虑到到使用者者小腿的的长度,如果椅椅子太高高,则会会因足部部不能得得到地面面的支撑撑,而导导致大腿腿下侧受受压而感感到不适适。在实际工工作中,经常采采用数种种指标来来评价使使用
4、者和和工作设设备之间间相匹配配的程度度,常用用的指标标有舒适适性、安安全性、效率等等,它们们可依重重要性称称为较高高、一般般和基本本的要求求。如在椅子子设计中中舒适性性是最基基本的指指标时,设计者者必须考考虑使用用者的小小腿长度度。如果果椅子太太高,使使用者会会感觉不不舒服。由此便便产生了了设计的的准则:座位的的高度应应当小于于或等于于小腿的的长度。在应用人人体结构构尺寸来来设计产产品或设设备时,应先确确定使用用对象并并收集相相应的统统计数据据,然后后根据人人体尺寸寸来确定定设备或或产品的的尺寸。例如,应用人人体测量量设计工工作台时时可以遵遵循以下下步骤:1、 分析任务务,确定定与工作作有关的
5、的功能要要求;2、 设立调查查表找出出与工作作台有关关的其它它人因工工程问题题;3、 确定使用用者和相相应的数数据:如如性别、种族、使用者者年龄等等。4、 确定适应应人群所所占的比比例,即即工作台台要使多多大比例例的使用用者满意意;5、 确定基本本的人体体测量指指标,如如小腿高高、坐高高等;6、 确定与指指标相关关的工作作台尺寸寸有哪些些;7、 确定人体体尺寸;8、 利用人体体测量的的数据计计算工作作台的尺尺寸;9、 建立实体体模型10、 进行合适适度实验验三、 人体测量量的方法法(一) 被测者姿姿势1、直立立姿势(简称立立姿) 被被测者挺挺胸直立立,头部部以眼耳耳平面定定位,眼眼睛平视视前方
6、,肩部放放松,上上肢自然然下垂,手伸直直,手掌掌朝向体体侧,手手指轻贴贴大腿侧侧面,膝膝部自然然伸直,左、右右足后跟跟并拢,前端分分开,是是两足大大致成445夹角,体重均均匀分布布于两足足。图3-12、坐姿姿 被被测者挺挺胸坐在在被调节节至腓骨骨头高度度的平面面上,头头部以眼眼耳平面面定位,眼睛平平视前方方,左右右大腿大大致平行行,膝弯弯曲大致致成直角角,足平平放在地地面上,手放在在大腿上上。(二) 测量基准准面人体测量量基准面面的定位位是由三三个互为为垂直的的轴(铅铅垂轴,纵轴和和横轴)来决定定的。人人体测量量中设定定的轴线线和基准准面如图图3-11所示。矢状面 通过过铅垂轴轴和纵轴轴的平面
7、面及与其其平行的的所有平平面都称称为矢状状面。正中矢状状面 在矢状状面中,把通过过人体正正中线的的矢状面面称为正正中矢状状面。正正中矢状状面将人人体分成成左右对称的的两部分分。冠状面 通过过铅垂轴轴和横轴轴的平面面及与其其平行的的所有平平面都称称为冠状状面。冠冠状面将将人体分分成前、后两部部分。水平面 与矢矢状面及及冠状面面同时垂垂直的所所有平面面都称为为水平面面。水平平面将人人体分成成上、下下两部分分。眼耳平面面 通通过左、右耳屏屏点及眼眼眶下点点的水平平面称为为眼耳平平面或法法兰克福福平面。(三) 测量方向向在人体上上、下方方向上,将上方方称为头头侧端,将下方方称为足足侧端。在人体左左、右
8、方方向上,将靠近近正中矢矢状面的的方向称称为内侧侧,将远远离正中中矢状面面的方向向称为外外侧。在四肢上上,将靠靠近四肢肢附着部部位的称称为近位位,将远远离四肢肢附着部部位的称称为远位位。对于上肢肢,将挠挠骨侧称称为挠侧侧,将尺尺骨侧称称为尺侧侧。对于下肢肢,将胫胫骨侧称称为胫侧,将将腓骨侧侧称为腓腓侧。(四) 支承面和和衣着立姿时站站立的地地面或平平台以及及坐姿时时的椅平平面应是是水平的的、稳固固的、不不可压缩缩的。要要求被测测量者裸裸体或穿穿着尽量量少的内内衣(例例如只穿穿内裤和和汗背心心)测量量,在后后者情况况下,在在测量胸胸围时,男性应应撩起汗汗背心,女性应松松开胸罩罩后进行行测量。四、
9、 人体测量量的主要要仪器在人体尺尺寸参数数的测量量中,所所采用的的人体测测量仪器器有:人人体测高高仪、人人体测量量用直脚脚规、人人体测量量用弯脚脚规、人人体测量量用三脚脚平行规规、坐高高椅、量量足仪、角度计计、软卷卷尺以及及医用磅磅秤等。我国对对人体尺尺寸测量量专用仪仪器已制制订了标标准,而而通用的的人体测测量仪器器可采用用一般的的人体生生理测量量的有关关仪器。1、 人体测高高仪它主主要是用用来测量量身高、坐高、立姿和和坐姿的的眼高以以及伸手手向上所所及的高高度等立立姿和坐坐姿的人人体各部部位高度度尺寸。2、人体体测量用用直脚规规它是用用来测量量两点间间的直线线距离,特别适适宜测量量距离较较短
10、的不不规则部部位的宽宽度或直直径,如如测量耳耳、脸、手、足足等部位位的尺寸寸。3、 人体测量量用弯脚脚规它用用于不能能直接以以直尺测测量的两两点间距距离的测测量,如如测量肩肩宽、胸胸厚等部部位的尺尺寸。第二节 静态测测量人体尺寸寸的静态态测量属属于传统统的测量量方法,用途很很广。静静态人体体测量可可采取不不同的姿姿势,主主要有立立姿、坐坐姿、跪跪姿和卧卧姿等几几种。制制作衣服服时人体体尺寸的的测量是是常见的的人体静静态测量量的方法法,这种种测量是是在被测测量者静静态地站站着或坐坐着的姿姿势下进进行的。静态测测量数据据是动态态测量的的基础,是设计计人机系系统不可可缺少的的参数。一、 结构化的的人
11、体测测量数据据人体测量量的数据据是指人人体不同同部位的的尺寸,在设计计不同的的设备或或产品时时,会涉涉及到人人体不同同部位的的尺寸。不同的的人给出出的人体体测量的的定义可可能略有有出入。19886年PPheaasannt 给给出了较较权威的的各种人人体测量量数据的的图示。下面给给出关于于此图的的有关解解释(图图3-22):1) 身高(SStatturee):从地地面到头头顶的垂垂直距离离(高度度)2) 眼高(EEye heiightt):从从地面到到眼脚的的高度3) 肩高(SShouuldeer hheigght):从地地面到肩肩峰的高高度4) 肘高(EElboow hheigght):从地地
12、面到周周关节的的高度,用来决决定工作作台的高高度5) 臀高(HHip heiightt):指指人体站站立时,从地面面到臀部部关节的的高度6) 指节的高高度(KKnuccklee heeighht):作为栏栏杆和手手柄的参参考7) 指尖的高高度(FFinggerttiphheigght):与手手指操作作控件的的最低可可接受水水平有关关8) 坐高(SSitttingg heeighht):从坐的的平面到到头顶的的高度9) 坐眼高(Sitttinng eeye heiightt):指指人体处处于坐姿姿时,从从坐立面面到眼角角的高度度10) 坐肩高(Sitttinng sshouuldeer hhei
13、gght):指人人体处于于坐姿时时,从坐坐立面到到肩关节节的高度度11) 坐肘高(Sitttinng eelboow hheigght):从座座位的平平面到肘肘下侧的的高度,涉及扶扶手、桌桌面、键键盘的高高度设计计12) 大腿的厚厚度(TThiggh tthicckneess):与座座位和桌桌面之间间的空间间有关13) 臀部-膝膝盖的长长度(BButttockk-knnee lenngthh):与与座位之之间的行行距有关关14) 臀部-腿腿弯部的的长度(Butttocck-ppoplliteealllenggth):与座座位的深深度15) 膝盖的高高度(KKneee heeighht):与与桌
14、子下下面的空空间有关关16) 腿弯部的的高度(Popplitteall heeighht):从地面面到膝盖盖底下弯弯角的垂垂直距离离,与椅椅子的最最大的可可接受的的高度有有关17) 肩宽(SShouuldeer bbreaadthh:biddelttoidd):肩肩部的最最大水平平宽度,与肩部部的水平平空间有有关18) 肩宽(SShouuldeer bbreaadthh: bbiaccrommiall):指指人体肩肩关节之之间的距距离,与与服装设设计有关关19) 臀宽(HHip breeadtth):设计座座位的宽宽度20) 胸部厚度度(Chhestt deepthh):从从垂直的的背部到到前
15、胸的的最大水水平距离离,与座位位的靠背背和障碍碍物之间间的空间间设计有有关21) 腹部厚度度(Abbdomminaal ddeptth):在标准准的坐姿姿中,从从垂直的的背部到到腹部的的最大水水平距离离,与座座位的靠靠背和障障碍物之之间的空空间设计计有关22) 肩-肘的的长度(Shoouldder-elbbow lenngthh):在在标准的的坐姿中中,从肩肩峰到肘肘下部的的距离23) 肘-指尖尖的长度度(Ellboww-fiingeertiip llenggth):在标标准的坐坐姿中,从肘后后到中指指尖的距距离,涉涉及前臂臂延伸的的区域,用来定定义正常常的工作作区域,胳膊的的伸展区区域24)
16、 上肢的长长度(UUppeer llimbb leengtth ):在肘肘和腕都都伸直的的状态下下,从肩肩峰到指指尖的距距离肩25) 手心的长长度(SShouuldeer-ggripp leengtth):手臂伸伸直,从从肩峰到到手中所所握物体体中心的的距离,表示上上肢的功功能长度度,用来来确定使使人感到到方便的的伸展区区域26) 头部厚度度(Heead lenngthh):脸脸部的眉眉间到后后脑部的的距离,可作为为眼部位位置的参参考数据据27) 头部的宽宽度(HHeadd brreaddth):头部部两耳上上面的最最大宽度度 28) 手的长度度(Haand lenngthh):在在手保持持僵
17、直的的状态下下,从腕腕部的皱皱痕到中中指尖的的距离29) 手的宽度度( HHandd brreaddth):通过过手掌的的最大宽宽度, 在掌骨骨的末梢梢,与把把手、控控制杆的的设计有有关30) 脚的长度度(Fooot lenngthh):从从脚后跟跟到最长长的脚趾趾尖的距距离,平平行与脚脚的轴心心(脚的的空间以以及踏板板的设计计)31) 脚的宽度度(Fooot breeadtth):脚的最最大水平平宽度,与脚的的轴线垂垂直(脚脚的空间间以及踏踏板占据据的空间间)图3-2 静态的人体尺寸32) 跨度(SSpann):当当两只手手都向两两边伸直直时,两两手指尖尖的最大大水平距距离(横横向伸展展)3
18、3) 肘部跨度度(Ellboww sppan):当上上臂向两两边伸展展,肘部部弯曲使使指尖触触胸时,两肘尖尖的距离离(可以以指导设设计工作作台的肘肘部空间间)34) 站立时手手掌的握握点(GGripp reeachhes):人体体站立时时,胳膊膊向上举举起时手手掌可以以握住的的最高的的圆棒中中心35) 标准坐姿姿手掌的的握点:人体在在保持坐坐姿时,手掌的的最高握握点衡量胳膊膊在肩部部的高度度水平向向前举起起时,从从背部到到手掌的的距离。这是人人体无须须刻意伸伸展便可可达到的的距离,在设计计控制室室或驾驶驶舱中的的最大可可操作的的开关时时,要考考虑此距距离。值得注意意的是,不同的的书对人人体测量
19、量术语及及定义不不同,所所以,在在实际应应用中一一定要搞搞清其人人体测量量数据的的确切含含义。二、数据据的统计计含义人体测量量所涉及及的是一一个特定定的群体体而非个个人,但但群体中中的个体体之间存存在着差差异,某某一个体体的测量量尺寸显显然不能能作为设设计的依依据。因因此,通通常选择择测量群群体中具具有代表表性的样样本,并并对其测测量结果果进行统统计处理理获得所所需的数数据。人体测量量的数据据常以百百分位数数来表示示人体尺尺寸等级级,最常常用的是是以第55%、第第50%、第995%三三种百分分位数来来表示。其中第第5百分分位数是是指有55%的人人群身体体尺寸小小于此值值,而有有95%的人群群身
20、体尺尺寸均大大于此值值;第550百分分位数是是指大于于和小于于此人群群身体尺尺寸的各各为500%;第第95%百分位位数指有有95%的人群群身体尺尺寸均小小于此值值,而有有5%的的人群身身体尺寸寸大于此此值。在在人体测测量的实实际应用用中,除除了上述述三种常常用的百百分位数数外,还还常给出出其它百百分位数数,其含含义可依依此类推推。人群中的的每个人人都具有有不同的的形态和和尺寸。如假定定人体尺尺寸服从从均值为为的正态态分布,则如果果已知其其均值和标准准差S,就可以以根据均均值和标标准差来来计算百百分位值值。X(p)= + zzS其中,zz是正态态分布中中对应于于所选百百分位数数的常量量,X是是对
21、应的的尺寸。通常,让让设备适适合于990%的的使用者者时,一一般是排排除最高高的5%和最低低的5%。三、 人体着装装结构尺尺寸:由于在实实际中用用到的一一般都是是人体着着装时的的尺寸,所以对对前面所所说的人人体结构构尺寸在在实际应应用中要要根据研研究对象象的不同同进行修修正,获获得人体体着装以以后的结结构尺寸寸。实际应用用中,一一般用特特定的人人体结构构尺寸均均值Mx加上平平均的衣衣物修正正值My来获得得人体着着装结构构尺寸MM(x+y):M(x+y)=Mx+My人体尺寸寸轻薄的夏夏装冬季外套套轻薄的工工作服、靴和盔盔身高坐高大腿与台台面距离离足长足跟高头长头宽肩最大宽宽臀宽25/440313
22、13/44013/44025/440-131325/44010254013/22525/440-50/77550/775703134025351001051313注:表中中斜杠前前为男性性数据,斜杠后后为女性性数据(女性鞋鞋跟高)四、 影响人体体测量数数据的因因素人体的结结构尺寸寸随着区区域、民民族、性性别、年年龄和生生活状况况等因素素的不同同而有所所差异。1、民族族因素:每个民族族都有自自己的人人体数据据,不能能套用其其他民族族的测量量结果来来设计本本民族的的设备。例如,美国空空军的驾驾驶舱在在美国本本土的适适应范围围在第55百分位位和第995百分分位之间间,也就就是说,适应990的的美国人
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