人机工程学人体测量学.pptx

人机工程学人机工程学第二章第二章 人体测量及测量数据的应用人体测量及测量数据的应用人机工程学人机工程学 人体测量学(anthropometry)是人类学的一门分支学科，主要研究人体测量和观察方法，并通过人体整体测量与局部测量来探讨人体的特征、类型、变异和发展规律。人体测量学的目的是：通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群人体测量学的目的是：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，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从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。和工程设计提供人体测量数据。使设计更适于人。使设计更适于人。1.1人体测量学的概述人机工程学人机工程学 人体测量学人体测量学是人机工程学的重要组成部分。进行产品设计时，为使人与产品相互协调，必须对产品同人相关的各种装置作适合于人体形态、生理以及心理特点的设计，让人在使用过程中，处于舒适的状态以及方便地使用产品。因此设计师应了解人体测量学，生物力学方面的基本知识，并熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质、应用方法和使用条件。人机工程学人机工程学 人体测量数据主要分为两类：即人体构造尺寸构造尺寸和功能尺寸功能尺寸的测量数据。人体构造上的尺寸是指静态尺寸静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸动态尺寸，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。照实际使用来分类，可以分为如下三种：a.a.形形态态测测量量：以检查人体形态的方式进行测量，主要内容有：人体长度，人体体型，人体体积和重量，人体表面积。b.b.生生理理测测量量：测量人体的主要生理指标，主要内容包括：人体出力范围，人体感觉反应，人体疲劳。c.c.运动测量：运动测量：在对人体静态形态测量的基础上，测量人体的活动过程和活动范围的大小，主要内容有：动作范围，动作过程，形体变化，皮肤变化。人机工程学人机工程学测量姿势测量姿势 b.b.坐姿：坐姿：被测者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，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部应同时靠在同一铅垂面上。a.a.直立姿势直立姿势（简称立姿）：被测者挺胸直立，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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45夹角，体重均匀分布于两足。为确保直立姿势正确，被测者应使足后跟、臀部和后背部与同一铅垂面相接触。人机工程学人机工程学1.2人体测量的基本人体测量的基本平面与轴平面与轴 人的肢体运动是绕一定的轴在某基本平面内进行的。这些轴都有是以关节为原点。这些平面一般都有是通过轴而组成的平面。人体关节没有可见的轴，因而必须依据关节的形态和运动规律，假设出这些基本轴以说明人体各部分运动，便于人体测量。人机工程学人机工程学a.a.测量基准面测量基准面 、矢状面、矢状面 人体测量基准面的定位是由三个互相垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。、正中矢状面、正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状平面。正中矢状平面将人体分成左、右对称的两个部分。、冠状面、冠状面 通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两个部分。、水平面、水平面 与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两个部分。、眼耳平面、眼耳平面 通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面（OAE）。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学b.b.运动轴运动轴 分别对应于矢状面，水平面和额状面设置三个基本轴，这些轴可在人体躯干，四肢和各脏器等部位设置。矢状轴矢状轴 通过关节中心并垂直于额状面的一切轴叫矢状轴。额状轴额状轴（又名冠状轴），通过关节中心并垂直于矢状面的一切轴叫额状轴。垂直轴垂直轴 通过关节中心并垂直于水平面的一切轴叫垂直轴。人机工程学人机工程学c.c.测量项目测量项目 一人体的主要测点一人体的主要测点图图头顶点：头顶点：当头部位于眼耳平面时，头顶在正中矢状面上最高的点。当头部位于眼耳平面时，头顶在正中矢状面上最高的点。肩峰点：肩峰点：肩胛骨上缘最向外突出之点。用手指沿着肩胛骨有肩胛岗或肩胛骨上缘最向外突出之点。用手指沿着肩胛骨有肩胛岗或没锁骨骨干向外摸，便可找到此点。没锁骨骨干向外摸，便可找到此点。桡骨点桡骨点：桡骨小头上缘最高点。当上肢下垂，手掌贴附大腿，此点在：桡骨小头上缘最高点。当上肢下垂，手掌贴附大腿，此点在肘关节侧面一小凹内。可在前臂做回转时更易确定。肘关节侧面一小凹内。可在前臂做回转时更易确定。茎突点茎突点：桡骨茎突最尖端之点。拇指外展时，拇指长展肌、拇长伸肌、：桡骨茎突最尖端之点。拇指外展时，拇指长展肌、拇长伸肌、拇短伸肌腱之间形成一三角形深窝。在此深窝底寻此点。拇短伸肌腱之间形成一三角形深窝。在此深窝底寻此点。指尖点：指尖点：当手臂下垂，掌面朝内靠拢大腿外侧面时，指尖最向下之点。当手臂下垂，掌面朝内靠拢大腿外侧面时，指尖最向下之点。耳屏点：耳屏点：外耳道前方耳屏软骨上缘的起点。是决定眼耳平面的重要测外耳道前方耳屏软骨上缘的起点。是决定眼耳平面的重要测点。点。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学身高：头顶点到地面的垂直距离。身高：头顶点到地面的垂直距离。肩宽：两侧肩峰点之间的距离。肩宽：两侧肩峰点之间的距离。上肢全长：肩峰点到指尖点的距离。上肢全长：肩峰点到指尖点的距离。上肢测量图上肢测量图全臂长：肩峰点到茎突点的距离全臂长：肩峰点到茎突点的距离全臂长测量图全臂长测量图上臂长：肩峰点到肱骨外上髁点的距离。上臂长：肩峰点到肱骨外上髁点的距离。前臂长：尺骨鹰嘴突端点到肱骨小头前臂长：尺骨鹰嘴突端点到肱骨小头桡骨点到茎桡骨点到茎突点的距离。突点的距离。前臂长测量图前臂长测量图1.3 1.3 人体主要尺寸人体主要尺寸人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学1.4人体测量常用工具主要工具有：体重器、身高测量仪、卷尺、直脚规、主要工具有：体重器、身高测量仪、卷尺、直脚规、弯脚规等。弯脚规等。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学 a.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、稳固的和不可压缩的。b.被侧者的衣着 要求被侧者裸体或穿着尽量少的内衣，例如只穿内衣裤和背心，后者的情况下，在测量胸围时，男性应撩起背心，女性应松去胸罩后进行进行测量。c.测量值读数精度 线性测量项目的测量值读数精度为1mm，体重的读数精度为0.5kg。人体测量时的注意事项：人机工程学人机工程学1.5 人体尺寸测量的分类人体尺寸测量的分类 静态人体尺寸测量静态人体尺寸测量 静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方式。静态测量的人体尺寸用作为设计工作空间的大小、家具、产品界面元件以及一些工作设施等的设计依据。目前我国成年人静态测量项目，国家标准正文中规定立姿有40项，坐姿有22项。详见GB397583人体测量术语和GB570385人体测量方法。人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学动态人体尺寸测量动态人体尺寸测量 动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量。动态人体尺寸测量的重点是测量人在执行某种动作时的身体动态特征。人机工程学人机工程学2.1 我国成年的人体结构尺寸我国成年的人体结构尺寸 我国1989年7月1日实施的GB 1000088中国成年人人体尺寸，适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造设备更新及劳动安全保护。标准中所列数值，代表从事工业生产的法定中国成年人（男1860岁，女1855岁）。第二节第二节 常用人体尺寸数据常用人体尺寸数据 标准中共列出47项我国成年人体尺寸基础数据，按男女性别分开，且分三个年龄段：1825（男、女），2635（男、女），3660（男）、55（女），且分别给出这些年龄段的各项人体尺寸数值，为了方便使用，各类数据表中的各项人体尺寸数值均列出其相应的百分位数。现将GB 1000088中的人体主要测量项目及尺寸摘录于图14及表11中，可在实际设计时查阅。人机工程学人机工程学a.a.人体主要尺寸人体主要尺寸 量 百分 分组项 位数 目男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99身高1543 1583 1604 1678 1754 1775 18141449 1484 1503 1570 1640 1659 1697体重kg44 48 50 59 70 75 8339 42 44 52 63 66 74上臂长279 289 294 313 333 338 349252 262 267 284 303 308 319前臂长206 216 220 237 253 258 268185 193 198 213 229 234 242大腿长413 428 436 465 496 505 523387 402 410 438 467 476 494小腿长324 338 344 369 396 403 419300 313 319 344 370 376 390单位：单位：mm人机工程学人机工程学b.立姿人体尺寸立姿人体尺寸量 百分 分组 项 位数 目男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99眼高1436 1474 1495 1568 1643 1664 17051337 1371 1388 1454 1522 1541 1579肩高1244 1281 1299 1367 1435 1455 14941166 1195 1211 1271 1333 1350 1385肘高925 954 968 1024 1079 1096 1128873 899 913 960 1009 1023 1050 手功能高656 680 693 741 787 801 828630 650 662 704 746 757 778会阴高701 728 741 790 840 856 887648 673 686 732 779 792 819胫骨点高394 409 417 444 472 481 498363 377 384 410 437 444 459单位：单位：mm人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学c.坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸 量 百分 分组 项 位数 目男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99坐高836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 920坐姿颈椎点高599 615 624 657 691 701 719563 579 587 617 648 657 675坐姿眼高729 749 761 798 836 847 868678 695 704 739 773 783 803坐姿肩高539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 585 594 609坐姿肘高214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高441 456 464 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 507小腿加足高372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 417坐深407 421 429 457 486 494 510388 401 408 433 461 469 485臀膝距499 515 524 554 585 595 613481 495 502 529 561 570 587坐姿下肢长892 921 937 992 1046 1063 1096826 851 865 912 960 975 1005单位：单位：mm人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学d.人体水平尺寸人体水平尺寸 量 百分 分组 项 位数 目男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99胸宽 242 253 259 280 307 315 331 219 233 239 260 289 299 319胸厚 176 186 191 212 237 245 261 159 170 176 199 230 239 260肩宽 330 344 351 375 397 403 415 304 320 328 351 371 377 387最大肩宽 383 398 405 431 460 469 486 347 363 371 397 428 438 458臀宽 273 282 288 306 327 334 346 275 290 296 317 340 346 360坐姿臀宽 284 295 300 321 347 355 369 295 310 318 344 374 382 400坐姿两肘间宽 353 371 381 422 473 489 518 326 348 360 404 460 478 509胸围 762 791 806 867 944 970 1018 717 745 760 825 919 949 1005腰围 620 650 665 735 859 895 960 622 659 680 772 904 950 1025臀围 780 805 820 875 948 970 1009 795 824 840 900 975 1000 1044单位：单位：mm人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学百分位立姿双臂展开宽度立姿手伸过头顶高度坐姿手臂前伸距离坐姿腿前伸距离5%50%95%15791690180219992136227478183889695710281099表表25 几项常用的人体着装功能尺寸（男：几项常用的人体着装功能尺寸（男：1860岁）岁）单位：单位：mm 人机工程学人机工程学项 目东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区均值标准差SD均值标准差SD均值标准差SD均值标准差SD均值标准差SD均值标准差SD体重kg男6482607659775769566.9556.8女5577527151725068496.5506.9身高男1693566168453716865521669563165057.1164756.7女1586518157551915755081560507154949.7154653.9胸围男88855588051586552085349285148.985548.3女84866483755983159882055881957.680958.8表表16 身高、胸围、体重的均值及标准差身高、胸围、体重的均值及标准差SD 人机工程学人机工程学选用选用GB 10000GB 100008888中所列人体尺中所列人体尺寸数据时，应注意以下要点：寸数据时，应注意以下要点：、表列数值均为裸体测量的结果，在用于设计时，应根据各地区不同的着衣量而进行修正。、立姿时要求自然挺胸直立，坐姿时要求端坐。如果用于其他立、坐姿的设计（例如放松的坐姿），要增加适当的修正量。、由于我国地域辽阔，不同地区间人体尺寸差异较大，故根据征兵体检等局部人体测量资料，将全国划分为以下六个区域，即：、东北、华北区 包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。、西北区 包括甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。人机工程学人机工程学 、东南区 包括安徽、江苏、上海、浙江。、华中区 包括湖南、湖北、江西。、华南区 包括广东、广西、福建、台湾。、西南区 包括贵州、四川、云南。人机工程学人机工程学实验一：二维人体尺寸模板制作（侧）实验一：二维人体尺寸模板制作（侧）一、实验目的：1、掌握人体模板、百分位的概念。2、掌握国家标准中关于人体模板的规定，通过自己动手，制作1套男性或女性P95百分位侧面坐姿人体模板。教材为上海美术出版社出版的人机工程学应用3、培养理论与实践相结合的能力。二、实验要求：1、符合国家标准的规定。2、制作精美、线条圆滑流畅，无毛刺。3、简单记述制作流程及体会。二、实验条件试验设备及材料：有色卡纸、连接装置（大头钉、图钉）、剪刀、美工刀、双面胶、废旧报纸、KT板等。人机工程学人机工程学三、制作过程（实验步骤，并附上自己所制作人体模板尺寸图）1、查找GB/T15759-1995、GB/T14779-93、GB10000-88，将自己做的男或女性P95百分位的侧面（正面）坐姿人体模板的相关数据查出并记录下来，填入下表。2、按照GB的尺寸，在卡纸上进行人体模板的绘制,比例为10：1，力求准确。3、用剪刀或美工刀将绘制的身体个部分的模板剪下。4、裁25*25cm的KT板，将人体模板各部按要求用图钉或大头钉组装在板材上。5、检查人体模板的质量，例如：活动范围等。6、在实验结果下方填写标号和班级、姓名、学号。7、写实验报告。表：表：性性P95百分位侧面坐姿尺寸表（单位：百分位侧面坐姿尺寸表（单位：mm）人机工程学人机工程学尺寸代码尺寸名称对应数据4.1.1身高4.1.3上臂长4.1.4前臂长4.1.5大腿长4.1.6小腿长4.2.1眼高4.2.2肩高4.2.3肘高4.2.4手功能高4.2.5会阴高4.2.6胫骨点高4.3.1坐高4.3.2坐姿颈椎点高人机工程学人机工程学4.3.3坐姿腿高4.3.4坐姿肩高4.3.5坐姿肘高4.3.6坐姿大腿厚4.3.7坐姿膝高4.3.8小腿加足高4.3.9坐深4.3.10臀膝距4.3.11坐姿下肢长人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人体骨杠杆人机工程学人机工程学表表表表 重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围2 2 2 2 主要关节的活动范围主要关节的活动范围主要关节的活动范围主要关节的活动范围10.下摆、上摆下摆、上摆人机工程学人机工程学表（续）表（续）表（续）表（续）重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围重要活动范围和身体各部舒适姿势的调节范围人机工程学人机工程学人体各部分的活动范围人机工程学人机工程学人人人人体体体体上上上上部部部部及及及及上上上上肢肢肢肢固固固固定定定定姿姿姿姿势势势势活活活活动动动动角角角角度度度度范范范范围围围围人机工程学人机工程学肢体的出力范围 1 1、肌力、肌力：肌肉的力量来自肌肉收缩，肌肉收缩时产生的力称为肌肉力。人的一条肌纤维所发挥的力量约为0.010.02N，肌力是多条肌纤维的收缩力总和。人体肌肉的生理特征。见表3-6 2 2、操作力、操作力：在作业中，为了达到操作效果，操作者有关部位（手、脚、躯干等）所施出的一定大小的力。决定因素：肌力、施力的姿势、部位、方式和方向。人机工程学人机工程学表表 身体主要部位肌肉所产生的力（单位：身体主要部位肌肉所产生的力（单位：N N，20203030岁）岁）返回返回结论：女性的肌力比男性底20%30%，右手比左手强10%，而习惯有左手的人，其左手的肌力比右手强6%7%。人机工程学人机工程学图 立姿弯臂时的力量分布立姿弯臂时的力量分布180人机工程学人机工程学图图图图 立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布立姿直臂时拉力和推力分布拉力拉力推力推力人机工程学人机工程学图图图图T1 T1 坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位坐姿时手臂的操纵力的测试方位人机工程学人机工程学表表表表 手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：手臂在坐姿下对不同角度和方向的操纵力（单位：N N）人机工程学人机工程学图3-23不同体位下的蹬力人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学人机工程学图图 影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素影响人体能的因素