机电原理2-人体测量-YKX课件

人体测量及形体参数1 基本知识基本知识一、产品设计与人体尺度的关系二、基本术语 三、人体测量尺寸的分类四、人体测量的主要方法和测量仪器五、人体测量中的主要统计函数6/29/20240人体测量及形体参数 一、产品设计与人体尺度的关系一、产品设计与人体尺度的关系 各种机械、设备、设施、工具等被设计对象，首先涉及的问题是如何适合于人的形态和功能范围的限度。以提高设计对象的宜人性，使人能够安全、健康、舒适的工作，减少疲劳、提高系统效率。所有涉及人体尺度的参数的确定，都需要应用大量人体尺寸的测量统计和分析。6/29/20241人体测量及形体参数 二、基本术语二、基本术语 GB3975-83GB3975-83人体测量术语，人体测量术语，GB5703-85GB5703-85人体测量方法人体测量方法 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差别，用以研究人的形态特征，为各工业设计、工程设计提供人体数据。人 体 测 量形态测量生理测量运动测量人体尺寸、体重体形、体积、表面积等（本章内容）知觉反应、肢体体力、体能耐力、疲劳、生物节律等动作范围、运动特性等6/29/20242人体测量及形体参数1 基本姿势：立姿 坐姿2 测量基准面：矢状面 冠状面 水平面3 测量方向：上下方向：头侧端 足侧端 左右方向：内侧 外侧6/29/20243人体测量及形体参数 四肢上：近位，远位。上肢：桡骨侧桡侧（大拇指侧），尺骨侧尺侧（小拇指侧）。下肢：胫骨侧胫侧（内侧）腓骨侧腓侧（外侧）。4 其它支撑面：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：裸体或贴身内衣。读数精度：线形测量1mm，体重0.5kg6/29/20244人体测量及形体参数6/29/20245人体测量及形体参数手柄偏高手柄偏高手臂疲劳手臂疲劳手柄过低腰手柄过低腰背疲劳背疲劳机宜人机宜人机宜人机宜人66/29/20246人体测量及形体参数 三、人体测量尺寸的分类三、人体测量尺寸的分类类 型静态尺寸动态尺寸(构造尺寸)(功能尺寸)强调人与物间的物理距离，用以设计工作区间大小强调身体各部位间的动作关系，用以确定工作位置的活动空间6/29/20247人体测量及形体参数 四、人体测量的主要方法和测量仪器四、人体测量的主要方法和测量仪器1.普通测量法2.摄影法3.三维数学测量法6/29/20248人体测量及形体参数测高仪直脚规直尺 固定尺座活动尺座弯尺主尺杆底座 弯脚规 角度计6/29/20249人体测量及形体参数摄摄 影影 法法带光源和坐标的投影板L/H10时可视为平行L/H10三维数学测量法三维数学测量法3D扫描仪6/29/202410人体测量及形体参数 五、五、人体测量中的主要统计函数（略）人体测量中的主要统计函数（略）百分位数抽样误差适应域方差标准差均值总体样本统计函数6/29/202411人体测量及形体参数 统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，总体样本6/29/202412人体测量及形体参数均值方差标准差6/29/202413人体测量及形体参数 一个设计只能取一定的人体尺寸范围（适应范围），即只考虑整个分布的一部分“面积”，称为适应域。适应域偏 适 应 域6/29/202414人体测量及形体参数 又称标准误差，全部样本均值的标准差。表明样本均值与总体均值的差别。百分位数是某百分比K的测量参数所对应的数值PK，表示设计的适应域。百分位数的规律:百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分：有K%的测量值等于和小于它,有(100-K)%的测量值大于它。抽样误差百分位数6/29/202415人体测量及形体参数 在人体测量资料中，常常给出的是第1、5、10、50、90、95和第99百分位数值，分别用P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99表示。P1、P5、P10为小百分位数；P90、P95、P99为大百分位数；P50为中百分位数。常用：P5、P50、P90。6/29/202416人体测量及形体参数人体尺寸百分位数的选择人体尺寸百分位数的选择1、型产品尺寸设计（双限值设计）需要两个人体百分位数作为尺寸设计的上下限。2、型产品尺寸设计（单限值设计）A型产品尺寸设计（大尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸上限的设计。B型产品尺寸设计（小尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸下限的设计。3、型产品尺寸设计（平均尺寸设计）只需要第50百分位数作为设计尺寸。6/29/202417人体测量及形体参数 身高:x=1693（1586）；S=56.6(51.8)体重:x=64（55）；S=8.2(7.7)身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)体重:x=60(52);S=7.6(7.1)身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)体重:x=59(51);S=7.7(7.2)身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)体重:x=57(50);S=6.9(6.8)身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)体重:x=56(49);S=6.9(6.5)身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)体重:x=55(50);S=6.8(6.9)东北、华北区：西北区：东南区：华中区：华南区：各地区身高、体重的各地区身高、体重的x x（均值）、（均值）、S S（标准差（标准差)值值西南区：注：括号内为女性数值黑龙江、吉林、辽宁、内黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、蒙古、山东、北京、天津、河北。河北。甘肃、青海、陕西、山西、甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。西藏、宁夏、河南、新疆。安徽、江苏、上海、浙江。安徽、江苏、上海、浙江。湖南、湖北、江西。湖南、湖北、江西。广东、广西、福建。广东、广西、福建。贵州、四川、云南。贵州、四川、云南。6/29/202418人体测量及形体参数年龄年龄性别性别年代年代地区与种族地区与种族职业职业影响人体测量数据差异的因素：影响人体测量数据差异的因素：6/29/202419人体测量及形体参数年年 龄龄注意：注意：在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如：例如：人体尺寸增长过程：人体尺寸增长过程：男男2020岁、女岁、女1818岁。岁。（结束）（结束）手的尺寸：手的尺寸：男男15岁、女岁、女13岁。岁。（达到一定值）（达到一定值）脚的大小：脚的大小：男男17岁、女岁、女15岁。岁。（基本定型）（基本定型）成成 年年 人：人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。围、胸围却随年龄增长而增长。6/29/202420人体测量及形体参数性性 别别 男女之间的差异：男女之间的差异：1、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；（但有四个尺寸（但有四个尺寸胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反）胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反）2、同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比、同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽；例较大，肩较窄，骨盆较宽；3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别；别；4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。考虑女性的人体尺寸至关重要。6/29/202421人体测量及形体参数年年 代代在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后加以适当修正。然后加以适当修正。一组数据：一组数据：欧洲居民每隔欧洲居民每隔10年身高增加年身高增加11.4cm;美国城市男性青年在美国城市男性青年在19731986年年的的13年间身高增加年间身高增加2.3cm;日本男性青年在日本男性青年在19341965年的年的31年间身高增加年间身高增加5.2cm、体重增加体重增加4kg、胸围增加、胸围增加3.1cm;我国原广州我国原广州中山医学院男性在中山医学院男性在19561979年的年的23年间年间身高增加身高增加4.38cm、女性身高增加、女性身高增加2.67cm。6/29/202422人体测量及形体参数 地区与种族地区与种族注意点：注意点：由于不同国家、不同地区、不同种由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异，即使是同一国族的人体尺寸的差异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此，在设计中考虑产品的多民族的因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。通用性。6/29/202423人体测量及形体参数职职 业业 不同职业的人，在身体大小及比例不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。大些。6/29/202424人体测量及形体参数2 常用人体测量数据及其常用人体测量数据及其结构参数计算结构参数计算一、我国成年人人体结构尺寸二、我国成年人人体功能尺寸三、人体各部分结构参数的计算6/29/202425人体测量及形体参数一、我国成年人人体结构尺寸一、我国成年人人体结构尺寸 （GB10000-88GB10000-88）我国成年人人体结构尺寸(共7组47项)：人体主要尺寸：6项，身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长 人体立姿尺寸：6项 人体坐姿尺寸：11项 人体水平尺寸：10项 人体头部尺寸：7项 人体手部尺寸：5项 人体足部尺寸：2项 各大区域人体尺寸均值和标准差 香港地区成年人人体尺寸 6/29/202426人体测量及形体参数立姿人体尺寸立姿人体尺寸1.1身高1.2体重1.3上臂长1.4前臂长1.5大腿长1.6小腿长2.1眼高2.2肩高2.3肘高2.4手功能高2.5会阴高2.6胫骨点高人体尺寸测量项目代号及名称（数据略）6/29/202427人体测量及形体参数坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸3.1坐高3.2坐姿颈椎点高3.3坐姿眼高3.4坐姿肩高3.5坐姿肘高3.6坐姿大腿厚3.7坐姿膝高3.8小腿加足高3.9坐深3.10臀膝距3.11坐姿下肢长6/29/202428人体测量及形体参数人体水平尺寸人体水平尺寸4.1胸宽4.2胸厚4.3肩宽4.4最大肩宽4.5臀宽4.6坐姿臀宽4.7坐姿两肘间宽4.8胸围4.9腰围4.10臀围6/29/202429人体测量及形体参数人体手部尺寸人体手部尺寸人体足部尺寸人体足部尺寸6.1手长6.2手宽6.3食指长6.4食指近位指关节宽6.5食指远位指关节宽7.1足长7.2足宽6.17.17.26.26.36/29/202430人体测量及形体参数 二、我国成年人人体功能尺寸二、我国成年人人体功能尺寸（GB10000-88GB10000-88）以第以第9595百分位百分位为基准为基准6/29/202431人体测量及形体参数6/29/202432人体测量及形体参数316/29/202433人体测量及形体参数由身高计算各部分尺寸32006/29/202434人体测量及形体参数人体体积计算 V=1.015W4.937 （L）W人体体重，kg人体表面积计算 B=0.0235H0.42246 W0.51456 （m2）H人体身高，cm由体重计算体积和表面积6/29/202435人体测量及形体参数3 人体测量参数的应用人体测量参数的应用一、人体测量数据的应用原则二、人体尺寸的应用方法三、应用人体尺寸数据时的注意6/29/202436人体测量及形体参数 一、人体测量数据的应用原则一、人体测量数据的应用原则 由人体身高决定的尺寸门、通道、舱口、床、担架等以第95百分位为依据；由人体某部分尺寸决定的物体，如腿长决定的坐平面高度以第5百分位为依据；可调尺寸调节范围使第5百分位到第95百分位间的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位为限值的物体当此界限外的人使用会危及安全健康、增加事故危险扩大到第1百分位或第99百分位人与紧急制动杆距离、紧急出口；门铃、插座、开关、收银台等的高度以第50百分位为依据。6/29/202437人体测量及形体参数 二、人体尺寸的应用方法二、人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型、等级 、A、B、型 涉及人的安全健康的产品和一般工业产品两个等级2.选择人体尺寸的百分位数：依据满足度选择3.确定功能修正量 着装修正量、姿势变化修正量、操作修正量4.确定心理修正量：克服空间压抑感、高度恐惧感或满足求新、求美、求奇心理需求5.产品功能尺寸的确定 最小功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量 最佳功能尺寸人体尺寸的百分位数功能修正量心理修正量6/29/202438人体测量及形体参数人体尺寸百分位数的选择人体尺寸百分位数的选择产品类型产品等级百分位数选择满意度，%型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工业产品P95、P5作上、下限90A型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工业产品P90作上限90B型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工业产品P10作下限90型一般工业产品P50通用成年男女通用一般工业产品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限产品类型、等级、满意度与百分位数的关系6/29/202439人体测量及形体参数 三、应用人体尺寸数据时的注意三、应用人体尺寸数据时的注意1.明确使用者的特征：性别、年龄、种族、体格等；2.不能以均值作为唯一的设计依据；3.人体尺寸修正量的确定：功能修正量：穿着、姿势、操作 心理修正量：4.静态尺寸数据有误差，有时设计时用动态数据适当调整；5.确定作业空间的尺寸范围，不仅与静态尺寸有关，还与人的肢体活动范围、动作方式有关。6/29/202440人体测量及形体参数4 坐椅设计的人机要求坐椅设计的人机要求 一、座姿舒适性的概念一、座姿舒适性的概念 1、概述、概述 人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支撑，人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与座面处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与座面前缘接触的大腿下部，此处压力最少。前缘接触的大腿下部，此处压力最少。坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软会使股骨过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软会使股骨趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。6/29/202441人体测量及形体参数2、舒适座椅的探讨、舒适座椅的探讨舒适座椅可分下列各部分来探讨：舒适座椅可分下列各部分来探讨：座椅的硬度及形状；座椅的硬度及形状；背垫的硬度及形状；背垫的硬度及形状；背垫与座垫的关系；背垫与座垫的关系；身体支撑的舒适度和座面的舒适度；身体支撑的舒适度和座面的舒适度；座椅的通气程度等。座椅的通气程度等。6/29/202442人体测量及形体参数要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来；来；座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸；座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸；座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要；调节坐姿的需要；靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳；和脊柱疲劳；座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布。及背部的体压分布。二、座椅的设计原则二、座椅的设计原则6/29/202443人体测量及形体参数 三、座椅的尺寸设计三、座椅的尺寸设计人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑；人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑；上身应保持稳定；上身应保持稳定；座位的高度应不使大腿肌肉受压；座位的高度应不使大腿肌肉受压；可以变换或调节坐姿，座面高度应与桌面相配合，尽可以变换或调节坐姿，座面高度应与桌面相配合，尽量减少身体的不舒适感。量减少身体的不舒适感。1、座椅尺寸设计应遵循以下原则：、座椅尺寸设计应遵循以下原则：6/29/202444人体测量及形体参数6/29/202445人体测量及形体参数座座高高定义：座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处定义：座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处的高度。合适的座高应使臀部受力符合要求。的高度。合适的座高应使臀部受力符合要求。讨论：讨论：座位过高，则不能使体重正确地压在臀部，而使大腿座位过高，则不能使体重正确地压在臀部，而使大腿肌肉受压，而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。肌肉受压，而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。座高过低，则会使背部肌肉紧张，久而久之会产生背座高过低，则会使背部肌肉紧张，久而久之会产生背痛。痛。因此，座高一般不宜超过小腿高（约为身高的因此，座高一般不宜超过小腿高（约为身高的1/4），），按中国人的标准，可取为按中国人的标准，可取为380450mm。2、座椅的主要尺寸设计、座椅的主要尺寸设计6/29/202446人体测量及形体参数 讨论：讨论：座深应使臀部得到全部的支撑，同时，要求座面的座深应使臀部得到全部的支撑，同时，要求座面的前沿不过分伸出，以防止挤压小腿，而且座面前沿前沿不过分伸出，以防止挤压小腿，而且座面前沿应离开小腿一定的距离，以保证小腿的灵活性。应离开小腿一定的距离，以保证小腿的灵活性。一般情况下，座深应取一般情况下，座深应取450mm450mm。2、座椅的主要尺寸设计、座椅的主要尺寸设计座座深深定义：座深是指座面的前后距离。定义：座深是指座面的前后距离。6/29/202447人体测量及形体参数座座宽宽 座宽应满足臀部就坐所需要的座宽应满足臀部就坐所需要的尺度，使人能自如地调整坐姿，一尺度，使人能自如地调整坐姿，一般取般取400500mm，肩并肩坐，肩并肩坐的排座，座宽应能保证人能自由活的排座，座宽应能保证人能自由活动动 因此，座宽应比人的肘间宽稍因此，座宽应比人的肘间宽稍大一些，大一些，530mm的座宽能满足的座宽能满足人的需要。人的需要。2、座椅的主要尺寸设计、座椅的主要尺寸设计6/29/202448人体测量及形体参数靠靠背背 靠背应适当的支持腰凹，使靠背应适当的支持腰凹，使腰关节能自由运动，靠背压于腰腰关节能自由运动，靠背压于腰部的面积愈宽愈好。部的面积愈宽愈好。因此，靠背的水平形状应适因此，靠背的水平形状应适合于腰围，靠背的斜度因工作的合于腰围，靠背的斜度因工作的不同而要求不同。不同而要求不同。2、座椅的主要尺寸设计、座椅的主要尺寸设计6/29/202449人体测量及形体参数 学习本章后应该思考的问题？人体尺寸的应用原则主要掌握什么数人体尺寸的应用原则主要掌握什么数据？据？6/29/202450