人机工程学人体测量及测量数据的应用.pptx

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刘华伟刘华伟刘华伟人体测量的基本知识人体测量的基本知识常用人体尺寸数据常用人体尺寸数据人体测量数据的应用人体测量数据的应用人体主要参数的计算人体主要参数的计算 设计用人体模板设计用人体模板在中国二千多年前的内经灵柩之骨度篇中，对人体测量就有了较详细而科学的阐述。古埃及在公元前3500-2200年之间，也有类似人体测量的方法存在，并提出人体可分为十九个部位。古希腊、罗马雕塑家们很注意人体形态美，雕塑出完美的作品，如掷铁饼者，维纳斯雕像。1870年比利时数学家奎特里特发表了人体测量学一书，逐渐形成了“人体测量学”这门科学。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。2.12.1人体测量人体测量 2.1.12.1.1概述概述 人体测量数据主要分为两类：一类为静态测量数据，一类为动态测量数据。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。2.1.22.1.2人体测量的基本知识人体测量的基本知识2.1.2.12.1.2.1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。2.1.2.2人体测量的基本平面与轴人体测量的基本平面与轴 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。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）。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。c.测量方向测量方向、在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。、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。、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。、在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。、在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。d.d.测量项目测量项目 测量项目是用所需测量的两个部位、测点或经过点来定义的项目，国际GB397583中规定的测量项目有：直立姿势直立姿势 采取自然坐姿时采取自然坐姿时 躯干的尺寸躯干的尺寸 上肢尺寸上肢尺寸 下肢尺寸下肢尺寸 头部尺寸头部尺寸 身体各部位间前后距离身体各部位间前后距离e.测量工具最常用的测量工具是马丁测量仪，是由一些直尺、角尺、卡钳组合而成。在没有这种工具时，用一般的类似工具完全可以代替。附着式量角器附着式量角器 三角平行规三角平行规 弯脚规弯脚规 立方体定颅器立方体定颅器2.1.32.1.3人体尺寸测量的分类人体尺寸测量的分类 2.1.3.12.1.3.1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。1.1.3.21.1.3.2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。2.1.3.22.1.3.2动态人体尺寸测量动态人体尺寸测量 动态人体尺寸测量的特点是，在任何一种身体活动中，身体各部位的动作并不是独立完成的，而是协调一致的，具有连贯性和活动性。例如手臂可及的极限并非唯一由手臂长度决定，它还受到肩部运动、躯干的扭转、背部的屈曲以及操作本身特性的影响。由于动态人体测量受多种因素的影响，故难以用静态人体测量资料来解决设计中的有关问题。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可能转动的角度进行测量。2.2.1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）。2.2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。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（女（1855岁）岁）1 5 10 50 90 95 99 151050909599身高身高15431583160416781754177518141449148415031570164016591697体重体重kg4448505970758339424452636674上臂长上臂长279289294313333338349252262267284303308319前臂长前臂长206216220237253258268185193198213229234242大腿长大腿长413428436465496505523387402410438467476494小腿长小腿长324338344369396403419300313319344370376390单位：单位：mmb.立姿人体尺寸立姿人体尺寸量量百分百分分组分组项项位数位数目目男（男（1860岁）岁）女（女（1855岁）岁）151050909599151050909599眼高眼高14361474149515681643166417051337137113881454152215411579肩高肩高12441281129913671435145514941166119512111271133313501385肘高肘高9259549681024107910961128873899913960100910231050手功能高手功能高656680693741787801828630650662704746757778会阴高会阴高701728741790840856887648673686732779792819胫骨点高胫骨点高394409417444472481498363377384410437444459单位：单位：mmc.c.坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸 量 百分 分组 项 位数 目男（男（1860岁）岁）女（女（1855岁）岁）151050909599 151050909599坐高坐高836858870908947958979789809819855891901920坐姿颈椎点高坐姿颈椎点高599615624657691701719563579587617648657675坐姿眼高坐姿眼高729749761798836847868678695704739773783803坐姿肩高坐姿肩高539557566598631641659504518526556585594609坐姿肘高坐姿肘高214228235263291298312201215223251277284299坐姿大腿厚坐姿大腿厚103112116130146151160107113117130146151160坐姿膝高坐姿膝高441456464493523532549410424431458485493507小腿加足高小腿加足高372383389413439448463331342350382399405417坐深坐深407421429457486494510388401408433461469485臀膝距臀膝距499515524554585595613481495502529561570587坐姿下肢长坐姿下肢长8929219379921046106310968268518659129609751005单位：单位：mmmmd.人体水平尺寸人体水平尺寸 量 百分 分组 项 位数 目男（男（1860岁）岁）女（女（1855岁）岁）151050909599 151050909599胸宽胸宽 242253259280307315331 219233239260289299319胸厚胸厚 176186191212237245261 159170176199230239260肩宽肩宽 330344351375397403415 304320328351371377387最大肩宽最大肩宽 383398405431460469486 347363371397428438458臀宽臀宽 273282288306327334346 275290296317340346360坐姿臀宽坐姿臀宽 284295300321347355369 295310318344374382400坐姿两肘间宽坐姿两肘间宽 353371381422473489518 326348360404460478509胸围胸围 7627918068679449701018 7177457608259199491005腰围腰围 620650665735859895960 6226596807729049501025臀围臀围 7808058208759489701009 79582484090097510001044单位：单位：mm百分百分位位立姿双臂展开宽立姿双臂展开宽度度立姿手伸过头顶立姿手伸过头顶高度高度坐姿手臂前伸距坐姿手臂前伸距离离坐姿腿前伸距坐姿腿前伸距离离5%50%95%15791690180219992136227478183889695710281099表表15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 项项目目东东北北、华华北北区区西北区西北区东南区东南区华中区华中区华南区华南区西南区西南区均均值值标标准准差差SD均值均值标标准准差差SD均值均值标标准准差差SD均均值值标标准准差差SD均均值值标准差标准差SD均均值值标标准准差差SD体体重重kg男男6482607659775769566.9556.8女女5577527151725068496.5506.9身身高高男男1693566168453716865521669563165057.1164756.7女女1586518157551915755081560507154949.7154653.9胸胸围围男男88855588051586552085349285148.985548.3女女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选用选用GB 10000GB 100008888中所列人体尺寸数据时，应注意以下要点：中所列人体尺寸数据时，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。、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。2.3.12.3.1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 人体尺寸增长过程，一般男性20岁结束，女性18岁结束。通常男性15岁、女性13双手的尺寸就达到了一定值。男性17岁、女性15岁脚的大小也基本定型。成年人身高随年龄的增长而收缩一些，但体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年龄的增长而增加了。在选用人体尺寸时，必须考虑工作和生活的环境适合哪些年龄组的人。在使用人体尺寸数据表时，要注意不同年龄组尺寸数据的差别。2.3.1.12.3.1.1年龄年龄 2.32.3人体测量数据的应用人体测量数据的应用2.3.1.22.3.1.2性别性别 在男性与女性之间，人体尺寸、重量和比例关系都有明显差异。对于大多数人体尺寸，男性都比女性大些，但有四个尺寸胸厚胸厚、臀宽、臂部及大腿周长，女性比男性的大。男女即使在身高相同的情况下，身体各部分的比例也是不同的。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。皮下脂及厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别。因此，以矮小男性的人体尺寸代替女性人体尺寸使用是错误的，特别是在腿的长度尺寸起重要作用的工作场所，如坐姿操作的工作，考虑女性的人体尺寸至关重要。2.3.1.32.3.1.3年代年代 随着人类社会的不断发展，卫生、医疗、生活水平的提高以及体育运动的大力开展，人类的成长和发育也发生了变化。据调查，欧洲居民每隔10年身高增加1 11.4cm1.4cm；美国城市男性青所19731986年1313年年间身高增长2.3cm2.3cm；日本男性青年19341965年3131年年间身高增长5.2cm5.2cm、体重增加4k胸围增加3.1cm；我国广州中山医学院男生19561979年2323年年间身高增长4.38cm4.38cm、女生身高增长2.67cm2.67cm。身高的变化势必带来其他形体尺寸的变化。因此，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。2.3.1.42.3.1.4地区与种族地区与种族 不同的国家、不同的地区、不同的种族人体尺寸差异较大，见表17。即是在同一国家，不同区域也有差异，由表16列出的我国六个区域的人体身高、胸围、体重的平均值和标准差中即可明显看出这一差异。进行产品设计时，必须考虑不同国家、不同区域人体尺寸的差异。另一方面，随着国际间、区域间各种经贸活动的不断增大，不同民族、不同地区的人使用同一产品、同一设施的情况将越来越多，因此在设计中考虑产品的多民族的通用性也将成为一个值得注意的问题。2.3.1.52.3.1.5职业职业 不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异，例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。在美国，工业部门的工作人员要比军队人员矮小；在我国，一般部门的工作人员要比体育运动系统的人矮小。也有一些人由于长期的职业活动改变了形体，使其某些身体特征与人们的平均值不同。对于不同职业所造成的人体尺寸差异在产品设计中必须予以注意。另外，数据来源不同、测量方法不同、被测者具有代表性特征等因素，也常常造成测量数据的差异。2.3.22.3.2人体尺寸数据的应用人体尺寸数据的应用 2.3.2.12.3.2.1应用人体尺寸数据的基本原理应用人体尺寸数据的基本原理 人体大小各不相同的，但设计的产品一般不可能满足所有使用者。为使设计适合于较多的使用者，则需要根据产品的用途及使用情况应用人体尺寸数据，按下列基本原理进行设计：设计要达到适合体型矮小的使用者的尺寸；设计要达到适合体型矮小的使用者的尺寸；设计要达到适合体型高大的使用者的尺寸。设计要达到适合体型高大的使用者的尺寸。为使设计满足上述原理，必须合理选用百分位。通常选用百分位的原则是，在不涉及使用者健康和安全时，选用适当偏离极端百分位的第5百分位和第95百分位作为界限值较为适宜，以便简化加工制造过程、降低生产成本。具体应用时要考虑以下几点原则：a a、由人体身高决定的产品，如门、船舱口、通道、床、担架等，其尺寸应以第99百分位数值为依据。b b、由人体某些部分的尺寸决定的物体，如取决于腿长的坐平面高度，其尺寸应以第5百分位数值为依据。c c、可调尺寸，应可调节到使第5百分位和第95百分位之间的所有人使用方便。d d、以第5百分位和第95百分位为界限值的物体，当身体尺寸在界限值以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第1百分位和第99百分位。紧急出口以及至运转着的机器部件的有效半径，应以第99百分位数值为依据，而使用者与紧急制动杆的距离则应以第1百分位数值为依据。e e、门铃、插座、电灯开关等的安装高度以及营业柜台高度等这类具有普遍性的场合，应以第50百分位数值为依据。人体尺寸数据在设计中的应用，是一个极其重要而又很复杂的问题，它关系到所设计的设备、机器等产品定向目标的适用性，操作简便、准确，舒适性，显示装置的可辨性和易读性以及结构的宜人性。关于这些问题，将在后续有关章节中阐述。人体尺度主要决定人机系统的操纵是否方便和舒适宜人。因此，各种工作面的高度和设备高度如操纵台、仪表盘、操纵件的安装高度以及用具的设置高度等，都要根据人的身高确定。以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择查用。a a、必须弄清设计的使用者或操作者的状况，分析使用者的特征，包括性别、年龄、种族、身体健康状况、体形等。b b、人体尺寸的统计分布一般是呈正态分布的，故按人体尺寸的平均值设计产品和工作空间，往往只能适合50%的人群，而对另外50%的人群则不适合。例如以最大肩宽的平均值设计舱口直径，将只有小于平均最大肩宽的一半人可由该舱口出入，而大于平均最大肩宽的另一半人则无法由此出入。又如一个不常使用的控制阀门需要安装在通过过道的架空管道上，手轮安装高度若以人体的平均高度设计，将只有大于双臂功能上举高平均值的50%的人，才能达到阀门手轮的安装高度，而另外50%的人的手臂则够不着阀门的手轮，在紧急状态时将无法进行控制。因此，一般不能以平均值作为设计的唯一根据。2.3.2.22.3.2.2应用人体尺寸数据时应注意的要点应用人体尺寸数据时应注意的要点 c c、大部分人体尺寸数据是裸体或是穿汗背心、胸罩、内裤时测量的结果。设计人员选用数据时，不仅要考虑操作者的着衣穿鞋情况，而且还应考虑其他可能配备的东西，如手套、头盔、鞋子及其他用具。我国目前尚无统一的着衣人体尺寸增大的调整值，表26给出了一个建议调整数据，供设计时参考。对于特殊的紧急情况也应予以考虑，例如在正常情况下99%的人可以顺利通过的通道，一旦失火，由于救护人员戴着头盔、穿着防火衣并携带救护工具就可能无法顺利通过，因而要考虑非常情况下的宽度要求。d d、静态测得的人体尺寸数据，虽可解决很多产品设计中的问题，但由于人在操作过程中姿势和身体位置经常变化，静态测得的尺寸数据会出现较大误差，设计时需用实际测得的动态尺寸数据加以适当调整。e e、确定作业空间的尺寸范围，不仅与人体静态测量数据有关，同时也与人的肢体活动范围及作业方式方法有关。如手动控制器最大高度应使第5百分位数身体尺寸的人直立时能触摸到，而最低高度应是第95百分位数的人的触摸高度。设计作业空间还必须考虑操作者进行正常运动时的活动范围的增加量，如人行走时，头顶的上下运动幅度可达50mm。表表1 110 10 由于着衣人体尺寸增大的调整植（建议值）由于着衣人体尺寸增大的调整植（建议值）人体尺寸人体尺寸轻薄的夏装轻薄的夏装冬季外套冬季外套轻薄的工作服、鞋和头盔轻薄的工作服、鞋和头盔身高身高坐姿眼高坐姿眼高大大腿腿与与台台面面下下距距离离足长足长足宽足宽足跟高足跟高头最大长头最大长头最大宽头最大宽最大肩宽最大肩宽臀宽臀宽2540313132413202540131325401025401325254050755075703134025351001051313 人体尺度主要决定人机系统的操纵是否方便和舒适宜人。因此，人体尺度主要决定人机系统的操纵是否方便和舒适宜人。因此，各种工作面的高度和设备高度如操纵台、仪表盘、操纵件的安装高各种工作面的高度和设备高度如操纵台、仪表盘、操纵件的安装高度以及用具的设置高度等，都要根据人的身高确定。以身高为基准度以及用具的设置高度等，都要根据人的身高确定。以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择查用。图以供设计时选择查用。图1-181-18是以身高为基准的设备和用具的尺寸是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图，图中各代号的定义见表推算图，图中各代号的定义见表1-121-12。代代号号定定义义设备高与身高之比设备高与身高之比123456789101112121314151617171819202122232425举手达到的高度举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度（上限值）可随意取放东西的搁板高度（上限值）倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为515）楼梯的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为楼梯的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为2535）遮挡住直立姿势视线的隔板高度（下限值）遮挡住直立姿势视线的隔板高度（下限值）直立姿势眼高直立姿势眼高抽屉高度（上限值）抽屉高度（上限值）使用方便的搁板高度（上限值）使用方便的搁板高度（上限值）斜坡大的楼梯的天棚高度（最小值，倾斜度为斜坡大的楼梯的天棚高度（最小值，倾斜度为50左右）左右）能发挥最大拉力的高度能发挥最大拉力的高度人体重心高度人体重心高度采取直立姿势时工作面的高度采取直立姿势时工作面的高度坐高（坐姿）坐高（坐姿）灶台高度灶台高度洗脸盆高度洗脸盆高度办公桌高度（不包括鞋）办公桌高度（不包括鞋）垂直踏棍爬梯的空间尺寸（最小值，倾斜垂直踏棍爬梯的空间尺寸（最小值，倾斜8090）手提物的长度（最大值）手提物的长度（最大值）使用方便的搁板高度（下限值）使用方便的搁板高度（下限值）桌下空间（高度的最小值）桌下空间（高度的最小值）工作椅的高度轻度工作的工作椅高度工作椅的高度轻度工作的工作椅高度轻度工作的工作椅高度轻度工作的工作椅高度*小憩用椅子高度小憩用椅子高度*桌椅高差桌椅高差休息用的椅子高度休息用的椅子高度*椅子扶手高度椅子扶手高度工作用椅子的椅面至靠背点的距离工作用椅子的椅面至靠背点的距离4/37/68/71/133/3411/1210/116/73/43/55/96/116/1110/194/97/172/53/83/81/33/133/141/63/171/62/133/20表表1-12 1-12 设备及用具的高度与身高的关系设备及用具的高度与身高的关系 GB10000-88标准中只提供了成年人人体结构尺寸的基础数据，并没胡给出成年人的有功能作用的人体尺寸数据，但是在设计中却需应用一些人体功能尺寸数据，作者在有关研究课题中，曾对人体功能尺寸作了分析，现将研究结果中几项常用的人体着装功能尺寸数据列于表1-13，供参考。由于设计中主要用到第5、第50和第95百分位的数据，所以表1-13只列出这三种百分位的数据。1.3.31.3.3我国成年人的人体功能尺寸我国成年人的人体功能尺寸1.3.3.11.3.3.1常用的功能尺寸常用的功能尺寸表表1-13 1-13 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：1818-6060岁）岁）百分位百分位立姿双臂立姿双臂展开宽度展开宽度立姿手伸过立姿手伸过头顶高度头顶高度坐姿手臂坐姿手臂前伸距离前伸距离坐姿腿前坐姿腿前伸距离伸距离5%50%95%157916901802199921362274781838896957102810991.3.3.21.3.3.2人在工作位置上的活动空间尺度人在工作位置上的活动空间尺度 人在各种情况工作时都需要有足够的活动空间。工作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸密切相关，但在现有人体测量数据中，又缺少这类设计依据。为此，作者根据GB10000-88标准中的人体测量基础数据，分析了几种主要作业姿势活动空间设计的人体尺度，以供设计参考。由于活动空间应尽可能适应于绝大多数人的使用，设计时应以高百分位人体尺寸为依据。所以，在以下的分析中均以我国成年男子第95百分位身高（1775mm）为基础。在工作中常取站、坐、跪（如设备安装作业中的单腿跪）、卧（如车辆检修作业中的仰卧）等作业姿势。现从各个角度对其活动空间进行分析说明，并给出人体尺度图。a a、立姿的活动空间、立姿的活动空间 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，驰、脚的站平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。在此条件下，立姿活动空间的人体尺度如图1-11所示。根据立姿活动空间条件，坐姿活动空间的人体尺度见图1-12。b b、坐姿的活动空间、坐姿的活动空间c c、单腿跪姿的活动空间、单腿跪姿的活动空间 根据立姿活动空间的条件，单腿跪姿活动空间的人体尺度如图1-13所示。d d、仰卧的活动空间、仰卧的活动空间 一般人体的体重与身高之间存在下述关系：一般人体的体重与身高之间存在下述关系：（身高（身高100100）X 0.9X 0.9标准体重（标准体重（KgKg）一般体重超过一般体重超过10%10%属正常，超过属正常，超过20%20%为轻度肥胖，超过为轻度肥胖，超过 30305050 为为中度肥胖，超过中度肥胖，超过 50 50 则为重度肥胖。则为重度肥胖。体重与身高的相关计算体重与身高的相关计算表表117由男性测量值求女性人体尺寸的换算系数由男性测量值求女性人体尺寸的换算系数部位部位系数（系数（%）部位部位系数（系数（%）部位部位系数（系数（%）身长身长 95形态面高形态面高92前臂围前臂围92上肢长上肢长 93头周头周98大腿围大腿围102下肢长下肢长 94颈围颈围90腿肚围腿肚围98两臂展开宽两臂展开宽 93胸围胸围90手宽手宽94足长足长 94腰围腰围89足宽足宽 93 躯干长躯干长 96臀围臀围102头长头长 92 上臂围上臂围 96 男性与女性人体尺寸的换算男性与女性人体尺寸的换算 人体模板是根据标准人体尺寸（对人体测量数据进行处理和选择后得到），按1：1、1：5或其他实际需要的比例，用塑料板或纤维板等材料制成的各关节均可活动的裸体穿鞋二维人体模型。1.41.4人体模板及其应用人体模板及其应用 人体模板作为一种有效的辅助设计手段，已被广泛应用于人机系统设计中，人体模板的结构。人身保肢体上标出的基准线（见图117中的细实线）用以确定关节角，这些角度可由人体模板相应位置的刻度盘上读出。头部标出的眼线相当于正常视线，与眼耳平面成向下倾斜的15角。鞋上标出的基准线表示人的脚底。A A、模板的基准线、模板的基准线 人体模板可在侧视图上演示关节的多种功能，但不能演示侧向外展和转动运动。人体模板上的关节有一部分涉及轴关节（肘、手、头、髋、脚），有一部分是根据经验数据设计的关节结构（肩、腰区、膝）。由于技术上的原因，所用的腰区关节结构（P5），没有反映人体这一区域的全部生理作用，因此背部的外形与人体实际的腰区弧线也不完全相符，故不宜用作座椅靠背曲线的设计。B B、模板的关节、模板的关节 图117所示人体模板上带有角刻度的人体关节活动范围（调节范围），包括健康人在韧带和肌肉不超过负荷的情况下所能达到的位置，见表118。此处不考虑那些虽然可能但对劳动姿势来说已超出有生理意义的界限的运动。表表1 11717人体模板关节角的调节范围人体模板关节角的调节范围关节部关节部位位人体关节人体关节角度代码角度代码调节范围调节范围关节部位关节部位人体关节人体关节角度代码角度代码调节范围调节范围P1腕关节腕关节1140200P5腰关节腰关节5168195P2肘关节肘关节260280P6髋关节髋关节6140120P3头头/颈关颈关节节3130225P7膝关节膝关节775120P4肩关节肩关节40135P8脚关节脚关节8140200C C、模板的活动范围、模板的活动范围 在确定坐姿工作位置的尺寸和调节范围时，应尽可能地适应绝大多数人的人体尺寸，因此可按表118所列人体尺寸等级，制作或选用相应的人体模板。目前我国国家标准尚未列入人体尺寸等级，表118给予出了与我国人体尺寸较接近的日本的人体尺寸等级，使用时可加以适当修正。男男人体尺寸人体尺寸等级等级小小中中大大女女人体尺寸等人体尺寸等级级小小中中大大百分位百分位55095百分位百分位55095身高身高(不穿不穿鞋鞋)(mm)156016501740身高身高(不穿鞋不穿鞋)(mm)145015351920表表1 118 18 人体尺寸等级人体尺寸等级 1.5.11.5.1人体尺寸等级人体尺寸等级 目前设计中应用比较广泛的是坐姿侧视人体模板。这种模板主要用于辅助工程制图、辅助设计、辅助演示或模拟测试。使用时，根据需要，可将选定的人体模板放置于实际的作业空间或设计图样的相关位置上，用以确定人体有关部位在纵平面内的可及范围。例如，对于坐姿安装工作系统的设计，借助于人体模板，即可方便地得到适合不同人体尺寸等级的人在生产区域中的工作面高度、坐平面高度、脚踏板高度这样一组相互关联的尺寸数据，进而为工作台、座椅、脚踏板的设计提供了可靠依据（见图118）。显然，借助于人体模板亦可演示操作形态，校核、测试设计的可行性与合理性（见图119）。在小汽车、载重汽车、拖拉机等驾驶室的设计中，均可利用人体模板演示座椅、操纵装置、显示装置与人体操作姿势的配合是否处于最付佳状态，校核驾驶室空间尺寸 以及各种装置的安装位置是否合适。1.5.21.5.2人体模板的应用人体模板的应用图119 汽车驾驶室人体模板演示