第二章人体测量

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 人体测量,第一节人体测量概述,第二节 常用的人体测量数据,第三节 人体测量数据的应用,第一节 人体测量概述,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、形状和耐力及这些数据在设计中的应用，其中主要包括人体高度、人体重量、人体各部分长度、厚度、比例及活动范围。它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，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。如,图,所示,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。,人体测量（,Anthropometry,）,人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸和特征，包括人的重心位置，身体的各部分尺寸，关节的运动范围和力量特性等，以及这些数据在设计中的应用。,研究对象：个体和群体,人体测量的重要性：设计的前提,-,to fit people, not people to fit,人体测量基础,一、人体测量的基本方法,Terminology of Anthropometry,（一）被测者姿势：,（,1,）立姿：,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，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈,45,角，体重均匀分布于两足。,（,2,）坐姿：,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，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。,（二）测量基准面,人体基准面的定位是由三个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面,矢状面；正中矢状面；,冠状面；水平面；,眼耳平面,。,人体测量基准面和基准轴,人体测量基准面和基准轴,水平面,冠状面,矢状面,（三）测量方向,(1),在人体上、下方向上，将上方称为,头侧端，,将下方称为,足侧端。,(2),在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为,内侧,，将远离正中矢状面的方向称为,外侧。,3,、测量方向,(3),在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为,近位,，将远离四肢附着部位的称为,远位。,（,4,）对于上肢，将挠骨侧称为,挠侧,，将尺骨侧称为,尺侧,。,（,5,）对于下肢，将胫骨侧称为,胫侧,，将腓骨侧称为,腓侧,。,（四）支承面、衣着和测量精确度,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,。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣,(,例如只穿内裤和汗背心,),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,。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、人体测量的主要测量仪器,1.,人体测高仪，,见图,；,2.,人体测量用直脚规，,见图,；,3.,人体测量用弯脚规，,见图,；,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。,角度计,软尺,二、人体尺寸测量分类,2,、人体测量数据的种类：,类型,静态人体尺寸,动态人体尺寸,人体构造上的尺寸,人体功能上的尺寸,（包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）,（包括人在静止的站着或坐着状态下测量的尺寸）,第二节 常用的人体测量数据,一、 我国成年人人体结构,(,静态,),尺寸,参阅,GB1000,1988,中国成年人人体尺寸,国家标准，主要包括：,(,一,),人体主要尺寸,(,二,),立姿人体尺寸，,(,三,),坐姿人体尺寸，,(,四,),人体水平尺寸,.,人体尺寸的区域划分,东北、华北区,西北区,东南区,华中区,华南区,西南区,黑,龙江,、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。,甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。,安徽、江苏、上海、浙江。,湖南、湖北、江西。,广东、广西、福建。,贵州、四川、云南。,表,身高、胸围、体重的平均值,项目,东北、华北区,西北区,东南区,华中区,华南区,西南区,平均值,标准差,平均值,标准差,平均值,标准差,平均值,标准差,平均值,标准差,平均值,标准差,体,重,kg,男,64,8.2,60,7.6,59,7.7,57,6.9,56,6.9,55,6.8,女,55,7.7,52,7.1,51,7.1,50,6.8,49,6.5,50,6.9,身高,/mm,男,1693,56.6,1684,53.7,1686,55.2,1669,56.3,1650,57.1,1647,56.7,女,1586,51.8,1575,51.9,1575,50.8,1560,50.7,1549,49.7,1546,53.9,胸,围,/mm,男,888,55.5,880,51.5,865,52.0,853,49.2,851,48.9,855,48.3,女,848,66.4,837,55.9,831,59.8,820,55.8,819,57.6,809,58.8,返回,第二节 常用的人体测量数据,二、我国成年人人体功能,(,动态,),尺寸,动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、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。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能,(,动态,),尺寸，见,表,动态测量,（,Dynamic Anthropometry,）,动态测量建立在静态测量的基础之上，用来度量人体运动时的一些参数。,活动空间,-,人在完成任务时需要某些身体部位运动，,这就要求有足够的空间，即活动空间。,伸展域,-,人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的,活动空间用舒适伸展域来表示。,School of management,活动空间,动态测量就是测定人体动态变化时空间位置与人体尺寸的数值。,活动空间的分配没有固定的规则或模式，,依赖于许多因素：使用的人群、任务、衣物、设备等。,成人动态最小占用空间示意图（,a,）,蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间,School of management,活动空间（续）,尺寸代号,（见图）,工作姿势及空间尺寸性质,最小值,选取值,穿御寒衣时,A,蹲坐工作,高度,1200,1300,B,宽度,700,920,1000,C,屈膝工作宽度,900,1020,1100,D,跪姿工作,宽度,1100,1200,1300,E,高度,1450,1500,F,手距地面高度,700,G,爬着工作,高度,800,900,950,H,长度,1500,1600,I,俯卧工作,高度,450,500,600,J,（腹朝下）,长度,2450,K,仰卧工作,高度,500,600,650,L,（背向下）,长度,1900,1950,2000,成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：,mm,）,School of management,伸展域,在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势。立姿时人的活动空间不仅取 决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。,伸展域可从立视图和平面图两个方面来看，主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。,常用的三种人体伸展域,School of management,伸展域（续）,正常区域：将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域。,最大区域：完全伸展整个胳膊所能涉及的区域。手臂向外伸直，以肩关节为中心，臂的长度（半径不包括手长）所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。,在正常区域范围内，人操作时能舒适轻快地工作 。在最大作业范围内操作时，静力负荷较大，长时间处于这种状态下操作，最容易引起疲劳。,手在水平面的正常作业阈和最大作业域（,cm,）,手的测量,动态测量,脚的测量,脚的作业区域,School of management,人,体,肢,体,活,动,角,度,范,围,人体上部及上肢固定姿势活动角度范围,立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围,单腿跪姿上身及手的可及范围,仰卧姿势手及腿的活动空间,常用人体功能尺寸测量区域,坐姿抓握作业域（,cm,）,立姿双臂垂直作业域图,立姿双臂垂直作业域,身高和摸高的关系,静态和动态测量作为设计的前提或依据，在设计时首先要确定使用主体，得到主体的人体测量统计数据，才能达到使用者的满意。,在使用人体测量数据进行设计时，这些数据应该能代表使用者总体。,第三节 人体测量数据的应用,一、人体测量的常用统计指标,人体尺寸近似于正态分布，人体测量数据处理过程中的特征参数：,X,Y,2,、标准差,它表明一系列,变数,距平均值的,分布状态,或,离散程度,。,用 表示。标准差常用于确定某一范围的界限。,1,、平均值,它是指测量值分布最集中区，反映测量值本质与特征，是衡量一定条件下的测量水平。用 表示。,平均值不能作为设计的依据，否则只能满足,50,的人使用。,3,、百分位数,在工效学的设计中，为了保证设计尺寸符合,95,的大多数人，经常使用,5,、,10,、,50,、,90,，,95,五个百分比值，称为第,5,、,10,、,50,、,90,、,95,百分位数。,第,5%,百分位数是指：有,5,的人群小于,5,百分比值的尺寸。,代表小身材尺寸。,第,50,百分位数是指：有,50,的人群小于,50,百分比值的尺寸。,代表中等身材尺寸。,第,95%,百分位数是指：有,95,的人群小于,95,百分比值的尺寸。,代表大身材尺寸。,测量尺寸,频数,3.,百分位数,在人因工程学中，可根据均值和标准差来计算百分位值或计算某一人体尺寸所属的百分位数。,已知某项人体测量尺寸的均值为 ，标准差为 ，当需要得到任一,百分位,的,数值,时 ，则可按下式进行计算,为平均值；,S,为标准差；,K,为百分比变换系数，设计中常用的百分比值与变换系数,K,的关系见,表,。,当求,1%-50%,之间的百分位数时，式中取,“,-,”,当求,50%-99%,之间的百分位数时，式中取,“,+,”,例,.,某一群体人的身高的平均值为,1670mm,，标准差为,64mm,，,求,5,和,95,的百分比值的尺寸。,解：,查,表, 5,时,K,1.645,，,95,时,K=1.645,5,百分比值的尺寸,P,v,=1670-641.6451564.7mm,95,百分比值的尺寸,P,v,=1670,641.6451775.3mm,。,身高分布曲线,解：,95%,的,变换系数,K=1.645,90%,的,变换系数,K=1.282,80%,的,变换系数,K=0.842,例：某地区人体测量的均值,=1650mm,，,标准差,=57.1mm,，,求该地区第,95,，第,90,及第,80,的百分位数。,（一）确定尺寸数据修正量,1,、功能修正量,在设计中考虑有关人体尺寸时，,首先应在人体尺寸上增加适当的穿着修正量；,其次应考虑由于姿势不同引起的变化量；另外，,还要考虑实现产品各种操作功能所需的修正量。所有这些修正量的,总和为功能修正量,。功能修正量一般由实验方法求得，但也可从统计数据中获得。,二、,人体尺寸数据的应用方法,2,、心理修正量,为了消除空间压抑感、恐惧感，或为了美观等心理因素而增加的尺寸修正量称为,心理修正量,。,心理修正量应该根据实际需要和条件许可两个因素来分析确定。,方法：设置场景，记录被试者的主观评价，综合统计分析后得出数据。,（二）选择人体尺寸百分位数,人体尺寸百分位数选择的一般方法是根据产品的功能，先分类选择所依据的人体尺寸数据，再确定采用的百分位数。依据产品功能特性，将产品尺寸设计分为以下,3,类,4,种。,1,、,型产品尺寸设计（又称“双限值设计”）,2,、,型产品尺寸设计（又称“单限值设计”）,（,1,）,A,型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）,（,2,）,B,型产品尺寸设计（又称“小尺寸设计”）,3,、,型产品尺寸设计（又称“平均尺寸设计”）,百分位数的合理选择,对供大多数人使用的设计，一般应考虑让,90,，,95,或,99%,的人适合，只排除,10,，,5,或,1,的人。应该排除多少人，决定了设计的后果及经济效果。,例,1,、门及通道的最小高度的设计，应尽可能考虑使,99%,人通过而不发生碰头事件，这时应选择（ 低）百分位身高数据。,例,2,、操作力设计应按最小操作力设计，应选择（高 ）百分位数据。,例,3,、汽车驾驶室座面至顶高的尺寸，要选择第（,5, ,）百分位数所对应的尺寸再加上必要的调整量；,若设计刹车脚踏板距座前沿的距离，应选第（ ,95,）百分位数对应的尺寸加上调整量,。,低,高,5,95,选择人体尺寸百分位数的一般原则,产品设计中选择人体尺寸百分位数的一般原则是：,1,、一般产品，大、小百分位数通常选,P95,和,P5,，或酌情选择,P90,和,P10,。,2,、对于涉及到人的健康、安全的产品，大、小百分位数通常选,P99,和,P1,，或酌情选择,P95,和,P5,。,3,、对于成年男女通用的产品，大百分位数选用男性的,P90,、,P95,、,P99,；小百分位数选用女性的,P1,、,P5,、,P10,； 而,型产品尺寸设计则选用男、女第,50,百分位数人体尺寸的平均值（男,P50+,女,P50,）,2,。,所谓满足度，是指产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比。,解：要求产品适用于,90,的人群，故应以第,5,百分位数为下限，第,95,百分位数为上限进行设计。,由表查得东南区男性身高平均值,1686,mm,，标准差,55.2,mm,。,由,表,查得，,5%,与,95%,的变换系数,K,1.645,。,因此可求得第,5,百分位数值为,=168655.21.645=1595.2,（,mm,）,第,95,百分位数值为,=1686,55.21.645=1776.8,（,mm,）,结论：按身高,1595.2,1776.8mm,设计产品尺寸，将适用于,90,的东南区男性。,例： 设计适用于,90,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,?,练习题：某地区,18-60,岁的成年人平均身高为,1613mm,，标准差为,54.6mm,，设计某一建筑门的高度使,90%,的人群使用，试求门的最低高度是多少？,表,(,三,),产品功能尺寸设定,所谓产品功能尺寸，是指为确保产品实现某一功能而在设计时规定的基本尺寸。,例：沙发座面高度、枕头高度的功能尺寸，是指被压变形后的高度尺寸。,产品的功能尺寸可分为两种：产品最小功能尺寸和产品最佳功能尺寸，其设定方法如下：,最小功能尺寸相应百分位数的人体尺寸功能修正量,最佳功能尺寸相应百分位数的人体尺寸功能修正量 心理修正量,例：,试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度,？,解： 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,99,百分位数为基本参数,X,，查表，,X,979mm,。,衣裤厚度,(,功能,),修正量取,25mm,，,人头顶无压迫感最小高度,(,心理修正量,),为,115mm,，,则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为,X,min,=,X,f,979,十,25,1004mm,X,opm,=,X,f,p,979,十,25,十,115=1119mm,（四）选用人体尺寸数据应注意的问题,1,、最大最小人体尺寸的选用,2,、可调节设计,3,、折中性设计,4,、考虑与人体尺寸相关的因素,国家、区域、民族、年龄、性别、职业等因素,5,、适当的修正量,6,、选用最新使用的人体尺寸数据,复习思考题,1,、,某岗位大部分工人曾抬腿用脚去踩过手动开关,，,试分析其原因。,2.,某工人在从欧洲新进口的机器前,，,自行装设了,l00mm,高的踏板,，,你对此事有何看法。,3.,已知某地区人的足长均值 ,264.0mm,，标准差 ,45.6mm,，,求适用该地区,90%,的人们穿的鞋子长度值。,4.,为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定,?,怎样确定,?,5,、,工作台前方设置一个按钮开关，按钮距台边距离为,790mm,它适合于,10%,的人群使用。已知人的臂长平均值为,730 mm,，标准偏差为,40 mm,。拟改为适合,95%,的人群使用，试问改变后按钮距台边的距离？,表,车辆驾驶时的静态图和动态度,返回,驾驶员座位尺寸示意图,返回,(1),人体测高仪,:,主要用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸。,返回,人体测量用直角规： 主要用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径。如耳、脸、手、足。,返回,（,3,）弯角规,:,用于不能直接,以直尺测量的,两点间距离的测量，如,测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。,图,11-5,立姿人体尺寸部位,返回,会阴高,胫骨点高,手功能高,肘高,肩高,眼高,立姿测量项目,眼,高,肩,高,肘,高,手,功,能,高,会,阴,高,立姿测量项目（续）,胫,骨,点,高,身,高,前,臂,长,小,腿,长,大,腿,长,上,臂,长,表,立姿人体尺寸 单位：,mm,年龄分组,百分,测量,位数,项目,男（,1860,岁）,女（,1855,岁）,1 5 10 50 90 95 99,1 5 10 50 90 95 99,2.1,眼高,1436 1474 1495 1568 1643 1664 1705,1337 1371 1388 1454 1522 1541 1579,2.2,肩高,1244 1281 1299 1367 1435 1455 1494,1166 1195 1211 1271 1333 1350 1385,2.3,肘高,925 954 968 1024 1079 1096 1128,873 899 913 960 1009 1023 1050,2.4,手功能高,206 216 220 237 253 258 268,185 193 198 213 229 234 242,2.5,会阴高,413 428 436 465 496 505 523,387 402 410 438 467 476 494,2.6,胫骨点高,324 338 344 369 396 403 419,300 313 319 344 370 375 390,返回,图,坐姿尺寸部位,返回,坐姿眼高,坐高,臀膝距,坐姿,大腿厚,坐姿下肢长,3.2,坐姿颈椎点高,坐姿肘高,3.4,坐姿肩高,小腿加足高,坐姿膝高,坐深,坐姿测量项目,坐,姿,下,肢,长,坐,姿,肩,高,坐,姿,眼,高,肩,膝,距,坐,深,坐姿测量项目（续）,坐,高,坐,姿,膝,高,坐,姿,肘,高,坐,姿,大,腿,厚,小,腿,加,足,高,表,坐姿人体尺寸 单位：,mm,年龄分组,百分,测量,位数,项目,男（,1860,岁）,女（,1855,岁）,1 5 10 50 90 95 99,1 5 10 50 90 95 99,3.1,坐高,836 858 870 908 947 958 979,789 809 819 855 891 901 920,3.2,坐姿颈椎点高,599 615 624 657 691 701 719,563 579 587 617 648 657 675,3.3,坐姿眼高,729 749 761 798 836 847 868,678 695 704 739 773 783 803,3.4,坐姿肩高,539 557 566 598 631 641 659,504 518 526 556 585 594 609,3.5,坐姿肘高,214 228 235 263 291 298 312,201 215 223 251 277 284 299,3.6,坐姿大腿厚,103 112 116 130 146 151 160,107 113 117 130 146 151 160,3.7,坐姿膝高,441 456 461 493 523 532 549,410 424 431 458 485 493 507,3.8,小腿加足高,372 383 389 413 439 448 463,331 342 350 382 399 405 417,3.9,坐深,407 421 429 457 486 494 510,388 401 408 433 461 469 485,3.10,臀膝距,499 515 524 554 585 595 613,481 495 502 529 561 570 587,3.11,坐姿下肢长,892 921 937 992 1046 1063 1096,826 851 865 912 960 975 1005,返回,图,人体水平尺寸部位,返回,表,人体水平尺寸 单位：,mm,年龄分组,百分,测量,位数,项目,男（,1860,岁）,女（,1855,岁）,1 5 10 50 90 95 99,1 5 10 50 90 95 99,4.1,胸宽,242 253 259 280 307 315 331,219 233 239 260 289 299 319,4.2,胸厚,176 186 191 212 237 245 261,159 170 176 199 230 239 260,4.3,肩宽,330 344 351 375 397 403 415,304 320 328 351 371 377 387,4.4,最大肩宽,383 398 405 431 460 469 486,347 363 371 397 428 438 458,4.5,臀宽,273 282 288 306 327 334 346,275 290 296 317 340 346 360,4.6,坐姿臀宽,284 295 300 321 347 355 369,295 310 318 344 374 382 400,4.7,坐姿两肘间宽,353 371 381 422 473 489 518,326 348 360 404 460 478 509,4.8,胸围,762 791 806 867 944 970 1018,717 745 760 825 919 949 1005,4.9,腰围,620 650 665 735 859 895 960,622 659 680 772 904 950 1025,4.10,臀围,780 805 820 875 948 970 1009,795 824 840 900 975 1000 1044,返回,表,我国成人男女上肢功能尺寸,/mm,测,量,项,目,男（,1860,岁）,女（,1855,岁）,P,5,P,50,P,96,P,5,P,50,P,96,立姿双手上举高,立姿双手功能上举高,立姿双手左右平展宽,立姿双臂功能平展宽,立姿双肘平展宽,坐姿前臂手前伸长,坐姿前臂手功能前伸长,坐姿上肢前伸长,坐姿上肢功能前伸长,坐姿双手上举高,跑姿体长,跪姿体高,俯卧体长,俯卧体高,爬姿体长,爬姿体高,1971 2108 2245,1869 2003 2138,1579 1691 1802,1374 1483 1593,816 875 934,416 447 478,310 343 376,777 834 892,673 730 789,1249 1339 1426,592 626 661,1190 1260 1330,2000 2127 2257,364 372 383,1247 1315 1384,761 798 836,1845 1968 2089,1741 1860 1976,1457 1559 1659,1248 1344 1438,756 811 869,383 413 442,277 306 333,712 764 818,607 657 707,1173 1251 1328,553 587 624,1137 1196 1258,1867 1982 2102,359 369 384,1183 1239 1296,694 738 783,返回,图,返回,返回,返回,