人因工程书稿第三章人体测量33891.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)为使各种与与人体尺尺寸有关关的设计计能符合合人的生生理特点点,让人人在使用用时处于于舒适的的状态和和适宜的的环境之之中,就就必须在在设计中中充分考考虑人体体的各种种尺度。因因此,设设计者必必须了解解有关人人体测量量学方面面的知识识,并能能熟悉有有关设计计所必须须考虑的的人体测测量基本本数据、性性质和使使用条件件。人体体测量是是指对人人类身体体各方面面特征数数据的度度量,特特别是人人体的尺尺寸、形形状和耐耐力;以以及这些些数据在在设计中中的应用用。它通通过测量量人体各各部位的的尺寸,来来确定个个体和群群体在人人体尺寸寸
2、上的共共性及特特性,以以及个体体之间和和群体之之间在人人体尺寸寸上的差差别,从从而研究究人的形形态特征征,为工工业设计计和工程程设计提提供依据据。例如,在各各种机动动车辆的的设计中中,方向向盘、控控制手柄柄及脚踏踏装置位位置都必必须安排排在人的的肢体活活动所能能达到的的范围内内,操作作的用力力也应该该处在人人的肢体体用力的的适宜范范围之内内。人因因工程学学范畴内内的人体体测量数数据可分分为人体体构造尺尺寸和人人体功能能尺寸,构构造尺寸寸指静态态尺寸;功能尺尺寸指动动态尺寸寸,它包包括人在在工作姿姿势下或或在某种种操作活活动状态态下测量量的尺寸寸。在设备和工工作台的的设计中中,必须须利用人人体测
3、量量的统计计数据,使使设备和和工作台台适合使使用者。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,直直接影响响工人的的出勤率率及工伤伤。所以以企业设设计或使使用合理理的生产产工具是是非常重重要的。二、 人体尺寸与与工作台台设计人体测量的的统计结结果称作作为人体体尺寸,这这些度量量结果对对于设计计特定设设备或环环境有很很重要的的作用。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
4、腿的的长度,如如果椅子子太高,则则会因足足部不能能得到地地面的支支撑,而而导致大大腿下侧侧受压而而感到不不适。在实际工作作中,经经常采用用数种指指标来评评价使用用者和工工作设备备之间相相匹配的的程度,常常用的指指标有舒舒适性、安安全性、效效率等,它它们可依依重要性性称为较较高、一一般和基基本的要要求。如在椅子设设计中舒舒适性是是最基本本的指标标时,设设计者必必须考虑虑使用者者的小腿腿长度。如如果椅子子太高,使使用者会会感觉不不舒服。由由此便产产生了设设计的准准则:座座位的高高度应当当小于或或等于小小腿的长长度。在应用人体体结构尺尺寸来设设计产品品或设备备时,应应先确定定使用对对象并收收集相应应
5、的统计计数据,然然后根据据人体尺尺寸来确确定设备备或产品品的尺寸寸。例如如,应用用人体测测量设计计工作台台时可以以遵循以以下步骤骤:1、 分析任务,确确定与工工作有关关的功能能要求;2、 设立调查表表找出与与工作台台有关的的其它人人因工程程问题;3、 确定使用者者和相应应的数据据:如性性别、种种族、使使用者年年龄等。4、 确定适应人人群所占占的比例例,即工工作台要要使多大大比例的的使用者者满意;5、 确定基本的的人体测测量指标标,如小小腿高、坐坐高等;6、 确定与指标标相关的的工作台台尺寸有有哪些;7、 确定人体尺尺寸;8、 利用人体测测量的数数据计算算工作台台的尺寸寸;9、 建立实体模模型1
6、0、 进行合适度度实验三、 人体测量的的方法(一) 被测者姿势势1、直立姿姿势(简简称立姿姿) 被测测者挺胸胸直立,头头部以眼眼耳平面面定位,眼眼睛平视视前方,肩肩部放松松,上肢肢自然下下垂,手手伸直,手手掌朝向向体侧,手手指轻贴贴大腿侧侧面,膝膝部自然然伸直,左左、右足足后跟并并拢,前前端分开开,是两两足大致致成455夹角,体体重均匀匀分布于于两足。图3-12、坐姿 被测测者挺胸胸坐在被被调节至至腓骨头头高度的的平面上上,头部部以眼耳耳平面定定位,眼眼睛平视视前方,左左右大腿腿大致平平行,膝膝弯曲大大致成直直角,足足平放在在地面上上,手放放在大腿腿上。(二) 测量基准面面人体测量基基准面的的
7、定位是是由三个个互为垂垂直的轴轴(铅垂垂轴,纵纵轴和横横轴)来来决定的的。人体体测量中中设定的的轴线和和基准面面如图3-11所示。矢状面 通过铅铅垂轴和和纵轴的的平面及及与其平平行的所所有平面面都称为为矢状面面。正中矢状面面 在在矢状面面中,把把通过人人体正中中线的矢矢状面称称为正中中矢状面面。正中中矢状面面将人体体分成左左右对称的的两部分分。冠状面 通过铅铅垂轴和和横轴的的平面及及与其平平行的所所有平面面都称为为冠状面面。冠状状面将人人体分成成前、后后两部分分。水平面 与矢状状面及冠冠状面同同时垂直直的所有有平面都都称为水水平面。水水平面将将人体分分成上、下下两部分分。眼耳平面 通过过左、右
8、右耳屏点点及眼眶眶下点的的水平面面称为眼眼耳平面面或法兰兰克福平平面。(三) 测量方向在人体上、下下方向上上,将上上方称为为头侧端端,将下下方称为为足侧端端。在人体左、右右方向上上,将靠靠近正中中矢状面面的方向向称为内内侧,将将远离正正中矢状状面的方方向称为为外侧。在四肢上,将将靠近四四肢附着着部位的的称为近近位,将将远离四四肢附着着部位的的称为远远位。对于上肢,将将挠骨侧侧称为挠挠侧,将将尺骨侧侧称为尺尺侧。对于下肢,将将胫骨侧侧称为胫胫侧,将将腓骨侧侧称为腓腓侧。(四) 支承面和衣衣着立姿时站立立的地面面或平台台以及坐坐姿时的的椅平面面应是水水平的、稳稳固的、不不可压缩缩的。要要求被测测量
9、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,男男性应撩撩起汗背背心,女女性应松松开胸罩罩后进行行测量。四、 人体测量的的主要仪仪器在人体尺寸寸参数的的测量中中,所采采用的人人体测量量仪器有有:人体体测高仪仪、人体体测量用用直脚规规、人体体测量用用弯脚规规、人体体测量用用三脚平平行规、坐坐高椅、量量足仪、角角度计、软软卷尺以以及医用用磅秤等等。我国国对人体体尺寸测测量专用用仪器已已制订了了标准,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、 人体测高仪仪 它主主要是用用来测量量身高、坐坐高、立立姿和坐
10、坐姿的眼眼高以及及伸手向向上所及及的高度度等立姿姿和坐姿姿的人体体各部位位高度尺尺寸。2、人体测测量用直直脚规 它是是用来测测量两点点间的直直线距离离,特别别适宜测测量距离离较短的的不规则则部位的的宽度或或直径,如如测量耳耳、脸、手手、足等等部位的的尺寸。3、 人体测量用用弯脚规规 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 静静态测量量人体尺寸的的静态测测量属于于传统的的测量方方法,用用途很广广。静态态人体测测量可采采取不同同的姿势势,主要要有立姿姿、坐姿姿、跪姿姿和卧姿姿等几种种。制作作衣服时时人体尺尺寸的测测量是常常见的人人体
11、静态态测量的的方法,这这种测量量是在被被测量者者静态地地站着或或坐着的的姿势下下进行的的。静态态测量数数据是动动态测量量的基础础,是设设计人机机系统不不可缺少少的参数数。一、 结构化的人人体测量量数据人体测量的的数据是是指人体体不同部部位的尺尺寸,在在设计不不同的设设备或产产品时,会会涉及到到人体不不同部位位的尺寸寸。不同同的人给给出的人人体测量量的定义义可能略略有出入入。19986年年Pheeasaant 给出了了较权威威的各种种人体测测量数据据的图示示。下面面给出关关于此图图的有关关解释(图图3-22):1) 身高(Sttatuure): 从地面面到头顶顶的垂直直距离(高高度)2) 眼高(
12、Eyye hheigght):从地面面到眼脚脚的高度度3) 肩高(Shhoullderr heeighht):从地面面到肩峰峰的高度度4) 肘高(Ellboww heeighht):从地面面到周关关节的高高度,用用来决定定工作台台的高度度5) 臀高(Hiip hheigght):指人体体站立时时,从地地面到臀臀部关节节的高度度6) 指节的高度度(Knnuckkle heiightt):作作为栏杆杆和手柄柄的参考考7) 指尖的高度度(Fiingeertiip heiightt):与与手指操操作控件件的最低低可接受受水平有有关8) 坐高(Siittiing heiightt):从从坐的平平面到头头
13、顶的高高度9) 坐眼高(SSitttingg eyye hheigght):指人体体处于坐坐姿时,从从坐立面面到眼角角的高度度10) 坐肩高(SSitttingg shhoullderr heeighht):指人体体处于坐坐姿时,从从坐立面面到肩关关节的高高度11) 坐肘高(SSitttingg ellboww heeighht):从座位位的平面面到肘下下侧的高高度,涉及扶扶手、桌桌面、键键盘的高高度设计计12) 大腿的厚度度(Thhighh thhickknesss):与座位位和桌面面之间的的空间有有关13) 臀部-膝盖盖的长度度(Buuttoock-kneee llenggth):与座位位
14、之间的的行距有有关14) 臀部-腿弯弯部的长长度(BButttockk-poopliiteaal lenngthh):与与座位的的深度15) 膝盖的高度度(Knnee heiightt):与与桌子下下面的空空间有关关16) 腿弯部的高高度(PPoplliteeal heiightt):从从地面到到膝盖底底下弯角角的垂直直距离,与与椅子的的最大的的可接受受的高度度有关17) 肩宽(Shhoullderr brreaddth:biddelttoidd):肩肩部的最最大水平平宽度,与与肩部的的水平空空间有关关18) 肩宽(Shhoullderr brreaddth: biiacrromiial):指
15、人体体肩关节节之间的的距离,与与服装设设计有关关19) 臀宽(Hiip bbreaadthh):设设计座位位的宽度度20) 胸部厚度(Chest depth):从垂直的背部到前胸的最大水平距离,与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关21) 腹部厚度(Abdominal depth):在标准的坐姿中,从垂直的背部到腹部的最大水平距离,与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关22) 肩-肘的长长度(SShouuldeer-eelboow llenggth):在标准准的坐姿姿中,从从肩峰到到肘下部部的距离离23) 肘-指尖的的长度(Elbow-fingertip length):在标准的坐姿中,从肘后
16、到中指尖的距离,涉及前臂延伸的区域,用来定义正常的工作区域,胳膊的伸展区域24) 上肢的长度度(Uppperr liimb lenngthh ):在肘和和腕都伸伸直的状状态下,从从肩峰到到指尖的的距离肩肩25) 手心的长度度(Shhoullderr-grrip lenngthh):手手臂伸直直,从肩肩峰到手手中所握握物体中中心的距距离,表表示上肢肢的功能能长度,用用来确定定使人感感到方便便的伸展展区域26) 头部厚度(Head length):脸部的眉间到后脑部的距离,可作为眼部位置的参考数据27) 头部的宽度度(Heead breeadtth):头部两两耳上面面的最大大宽度 28) 手的长度
17、(Hand length):在手保持僵直的状态下,从腕部的皱痕到中指尖的距离29) 手的宽度( Hand breadth):通过手掌的最大宽度, 在掌骨的末梢,与把手、控制杆的设计有关30) 脚的长度(Foot length):从脚后跟到最长的脚趾尖的距离,平行与脚的轴心(脚的空间以及踏板的设计)31) 脚的宽度(Foot breadth):脚的最大水平宽度,与脚的轴线垂直(脚的空间以及踏板占据的空间)图3-2 静态的人体尺寸32) 跨度(Sppan):当两只只手都向向两边伸伸直时,两两手指尖尖的最大大水平距距离(横横向伸展展)33) 肘部跨度(Elbow span):当上臂向两边伸展,肘部弯
18、曲使指尖触胸时,两肘尖的距离(可以指导设计工作台的肘部空间)34) 站立时手掌掌的握点点(Grrip reaachees):人体站站立时,胳胳膊向上上举起时时手掌可可以握住住的最高高的圆棒棒中心 35) 标准坐姿手手掌的握握点:人人体在保保持坐姿姿时,手手掌的最最高握点点衡量胳膊在在肩部的的高度水水平向前前举起时时,从背背部到手手掌的距距离。这这是人体体无须刻刻意伸展展便可达达到的距距离,在在设计控控制室或或驾驶舱舱中的最最大可操操作的开开关时,要要考虑此此距离。值得注意的的是,不不同的书书对人体体测量术术语及定定义不同同,所以以,在实实际应用用中一定定要搞清清其人体体测量数数据的确确切含义义
19、。二、数据的的统计含含义人体测量所所涉及的的是一个个特定的的群体而而非个人人,但群群体中的的个体之之间存在在着差异异,某一一个体的的测量尺尺寸显然然不能作作为设计计的依据据。因此此,通常常选择测测量群体体中具有有代表性性的样本本,并对对其测量量结果进进行统计计处理获获得所需需的数据据。人体测量的的数据常常以百分分位数来来表示人人体尺寸寸等级,最最常用的的是以第第5%、第第50%、第995%三三种百分分位数来来表示。其其中第55百分位位数是指指有5%的人群群身体尺尺寸小于于此值,而而有955%的人人群身体体尺寸均均大于此此值;第第50百百分位数数是指大大于和小小于此人人群身体体尺寸的的各为550
20、%;第955%百分分位数指指有955%的人人群身体体尺寸均均小于此此值,而而有5%的人群群身体尺尺寸大于于此值。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。人群中的每每个人都都具有不不同的形形态和尺尺寸。如如假定人人体尺寸寸服从均均值为的正态态分布,则则如果已已知其均均值和标准准差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)= + zSS其中,z是是正态分分布中对对应于所所选百分分位数的的常量,XX是对应应的尺寸寸。通常,让设设备适合合于900%的使使用者时时,一般般是排除除最高的的5%和和最低
21、的的5%。三、 人体着装结结构尺寸寸:由于在实际际中用到到的一般般都是人人体着装装时的尺尺寸,所所以对前前面所说说的人体体结构尺尺寸在实实际应用用中要根根据研究究对象的的不同进进行修正正,获得得人体着着装以后后的结构构尺寸。实际应用中中,一般般用特定定的人体体结构尺尺寸均值值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+yy) =Mx+My人体尺寸轻薄的夏装装冬季外套轻薄的工作作服、靴靴和盔身高坐高大腿与台面面距离足长足跟高头长头宽肩最大宽臀宽25/40031313/40013/40025/400-131325/40010254013/25525/400
22、-50/75550/755703134025351001051313注:表中斜斜杠前为为男性数数据,斜斜杠后为为女性数数据(女女性鞋跟跟高)四、 影响人体测测量数据据的因素素人体的结构构尺寸随随着区域域、民族族、性别别、年龄龄和生活活状况等等因素的的不同而而有所差差异。1、民族因因素:每个民族都都有自己己的人体体数据,不不能套用用其他民民族的测测量结果果来设计计本民族族的设备备。例如如,美国国空军的的驾驶舱舱在美国国本土的的适应范范围在第第5百分分位和第第95百百分位之之间,也也就是说说,适应应90的美国国人;其其对于法法国人降降为800%,对对意大利利人为669%,日日本人为为43%,泰国国
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