二人体测量PPT课件.ppt

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1.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。2.n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3.一、人体测量的基本方法Terminology of Anthropometry（一）被测者姿势：（1 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4545角，体重均匀分布于两足。4.（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。5.（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。6.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7.（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。8.3 3、测量方向(3)(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 4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。（5 5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。9.（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1mm1mm，体重读数精确度为0.5kg0.5kg。10.二、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 11.二、人体尺寸测量分类2 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）12.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GB10001988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.13.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。14.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648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.1506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸 围/mm男88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女84866.483755.983159.882055.881957.680958.8返回15.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16.n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。17.School of managementn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18.School of managementn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12001300B宽度7009201000C屈膝工作宽度90010201100D跪姿工作宽度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬着工作高度800900950H长度15001600I俯卧工作高度450500600J（腹朝下）长度2450K仰卧工作高度500600650L（背向下）长度190019502000成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：mm）19.School of managementn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20.School of managementp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。21.手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）手的测量22.动态测量脚的测量脚的作业区域 23.School of management人体肢体活动角度范围 24.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 25.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26.坐姿抓握作业域（cmcm）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 27.n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。n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28.一、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：XY2 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 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。29.3 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30.3.3.百分位数 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 S为标准差；K 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 K的关系见表。当求1%-50%1%-50%之间的百分位数时，式中取“-”“-”当求50%-99%50%-99%之间的百分位数时，式中取“+”“+”31.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K1.645，95时K=1.645 5百分比值的尺寸Pv=1670-641.6451564.7mm 95百分比值的尺寸Pv=1670641.6451775.3mm。身高分布曲线32.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=0.842n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。33.n（一）确定尺寸数据修正量n1、功能修正量n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34.2、心理修正量n 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。n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。n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。35.（二）选择人体尺寸百分位数n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。n1 1、型产品尺寸设计（又称“双限值设计”）n2 2、型产品尺寸设计（又称“单限值设计”）n（1 1）A A型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）n（2 2）BB型产品尺寸设计（又称“小尺寸设计”）n3 3、型产品尺寸设计（又称“平均尺寸设计”）36.37.38.39.百分位数的合理选择 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59540.选择人体尺寸百分位数的一般原则n产品设计中选择人体尺寸百分位数的一般原则是：n1 1、一般产品，大、小百分位数通常选P95P95和P5P5，或酌情选择P90P90和P10P10。n2 2、对于涉及到人的健康、安全的产品，大、小百分位数通常选P99P99和P1P1，或酌情选择P95P95和P5P5。n3 3、对于成年男女通用的产品，大百分位数选用男性的P90P90、P95P95、P99 P99；小百分位数选用女性的P1 P1、P5 P5、P10P10；而型产品尺寸设计则选用男、女第5050百分位数人体尺寸的平均值（男P50+P50+女P50 P50）2 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。41.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 1686mm，标准差55.2mm。由表查得，5%与95%的变换系数K1.645。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 =168655.21.645=1776.8（mm）结论：按身高1595.21776.8mm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?42.n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43.(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44.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，X979mm。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 Xmin=Xf979十251004mm Xopm=Xfp979十25十115=1119mm45.（四）选用人体尺寸数据应注意的问题n1、最大最小人体尺寸的选用n2、可调节设计n3、折中性设计n4、考虑与人体尺寸相关的因素n国家、区域、民族、年龄、性别、职业等因素n5、适当的修正量n6、选用最新使用的人体尺寸数据46.复习思考题n1、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。n2.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。n3.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47.车辆驾驶时的静态图和动态度返回48.驾驶员座位尺寸示意图49.返回 (1)(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。50.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。51.返回（3 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。52.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53.立姿测量项目 眼高 肩高 肘高 手功能高 会阴高 54.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 55.表立姿人体尺寸 单位：mmmm 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 95 992.1 眼高1436 1474 1495 1568 1643 1664 17051337 1371 1388 1454 1522 1541 15792.2 肩高1244 1281 1299 1367 1435 1455 14941166 1195 1211 1271 1333 1350 13852.3 肘高925 954 968 1024 1079 1096 1128873 899 913 960 1009 1023 10502.4 手功能高206 216 220 237 253 258 268185 193 198 213 229 234 2422.5 会阴高413 428 436 465 496 505 523387 402 410 438 467 476 4942.6 胫骨点高324 338 344 369 396 403 419300 313 319 344 370 375 390返回56.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57.坐姿测量项目 坐姿下肢长 坐姿肩高 坐姿眼高 肩膝距 坐深 58.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 59.表 坐姿人体尺寸 单位：mmmm 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 95 993.1 坐高836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 9203.2 坐姿颈椎点高599 615 624 657 691 701 719563 579 587 617 648 657 6753.3 坐姿眼高729 749 761 798 836 847 868678 695 704 739 773 783 8033.4 坐姿肩高539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 585 594 6093.5 坐姿肘高214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 2993.6 坐姿大腿厚103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 1603.7 坐姿膝高441 456 461 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 5073.8 小腿加足高372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 4173.9 坐深407 421 429 457 486 494 510388 401 408 433 461 469 4853.10 臀膝距499 515 524 554 585 595 613481 495 502 529 561 570 5873.11 坐姿下肢长892 921 937 992 1046 1063 1096826 851 865 912 960 975 1005返回60.图 人体水平尺寸部位返回61.表人体水平尺寸 单位：mmmm 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 95 994.1胸宽242 253 259 280 307 315 331219 233 239 260 289 299 3194.2胸厚176 186 191 212 237 245 261159 170 176 199 230 239 2604.3肩宽330 344 351 375 397 403 415304 320 328 351 371 377 3874.4最大肩宽383 398 405 431 460 469 486347 363 371 397 428 438 4584.5臀宽273 282 288 306 327 334 346275 290 296 317 340 346 3604.6坐姿臀宽284 295 300 321 347 355 369295 310 318 344 374 382 4004.7坐姿两肘间宽353 371 381 422 473 489 518326 348 360 404 460 478 509 4.8胸围762 791 806 867 944 970 1018717 745 760 825 919 949 10054.9腰围620 650 665 735 859 895 960622 659 680 772 904 950 10254.10臀围780 805 820 875 948 970 1009795 824 840 900 975 1000 1044返回62.表 我国成人男女上肢功能尺寸/mm测 量 项 目男（1860岁）女（1855岁）P5 P50 P96P5 P50 P96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 22451869 2003 2138 1579 1691 18021374 1483 1593816 875 934416 447 478310 343 376777 834 892673 730 7891249 1339 1426592 626 6611190 1260 1330 2000 2127 2257364 372 383 1247 1315 1384761 798 8361845 1968 20891741 1860 19761457 1559 16591248 1344 1438756 811 869383 413 442277 306 333712 764 818607 657 707 1173 1251 1328553 587 6241137 1196 12581867 1982 2102359 369 3841183 1239 1296 694 738 783返回63.图返回64.返回65.返回66.