人机工程学

中国地质大学安全工程系安全工程系人机工程学中国地质大学安全工程系第二章人体测量及其应用人机工程学中国地质大学安全工程系本章大纲人体测量人体尺寸人体尺寸数据的应用设施器物的人体尺寸适应性（高起专了解）设计用人体模板（高起专了解）人机工程学中国地质大学安全工程系本章重难点介绍本章重点在于了解掌握基本的人体测量方法。因此，人体测量概述、人体尺寸及其人体尺寸数据的应用时要求重点掌握的内容。设施设计的人体适应性、人体模板则作为高起专学生了解的内容不做要求。人机工程学中国地质大学安全工程系第一节人体测量概述－定义人体测量定义人体测量是指对人类身体各方面特性数据的度量特别是人体的尺寸、形状和耐力以及这些数据在设计中的应用。人机工程学中国地质大学安全工程系1.0人体测量的应用人体测量它通过测量人体各部位的尺寸确定个体和群体在人体尺寸上的差别从而研究人的形态特征，为工业设计和工程设计提供依据。人机工程学中国地质大学安全工程系1.1人体测量分类1.形态测量包括人体尺寸、体重体型、体积表面积等2.生理测量包括知觉反应、肢力体力、体能耐力、疲劳及生理节律等3.运动测量包括动作范围、各种运动特性等人机工程学中国地质大学安全工程系1.2人体尺寸相关标准国际标准：IS07250：1996IS0／TCl59／SC3（人体测量与生物力学分技术委员会制定）国家标准：GB／T5703-1999《用于技术设计的人体测量基础项目》GB／T5704.1～5704.4-l985《人体测量仪器》人机工程学中国地质大学安全工程系1.3人体测量仪器人体测量仪器包括：1、人体测高仪2、人体测量用直角规3、人体测量用弯脚规4、人体测量用角度针5、人体测量用软尺人机工程学中国地质大学安全工程系1.3.1人体测高仪器－人体测高仪人体测高仪人机工程学中国地质大学安全工程系1.3.1人体测量仪器－人体测量用直角规人体测量用直脚规人机工程学中国地质大学安全工程系1.3.2人体测量仪器－人体测量用弯脚规人体测量仪器人体测量用弯脚规人机工程学中国地质大学安全工程系1.3.3人体测量仪器－人体测量用角度针人体测量用角度计人机工程学中国地质大学安全工程系1.3.4人体测量仪器－人体测量用软尺人体测量用软尺人机工程学中国地质大学安全工程系1.4人体测量条件(GB／T5703-1999)衣着和支撑面测量基准和基准面基准面基准轴测量姿势立姿、坐姿人机工程学中国地质大学安全工程系1.4.1人体测量基准面和基准轴人体测量基准面基准轴人机工程学中国地质大学安全工程系1.5人体测量项目1.5.1人体测量项目－肩高肩高：从地面到肩峰点的铅垂距离测量方法：被测者足跟并拢，身体完全挺直站立，肩部放松，上臂自然下垂测量仪器：人体测高仪人机工程学中国地质大学安全工程系1.5.2测量项目－手宽测量项目手宽在第l到第V掌骨头水平处，掌面桡尺两侧间的投影距离。测量方法：被测者前臂水平，手伸直，四指并拢，掌心朝上。测量仪器：人体测量直角规。人机工程学中国地质大学安全工程系1.6人体尺寸特性1.6.1人体尺寸规律1.群体的人体尺寸数据近似服从正态分布规律人机工程学中国地质大学安全工程系1.6.2人体尺寸特性－线性相关性(a)2.各人体尺寸之间一般具有线性相关性YXb人机工程学中国地质大学安全工程系1.6.2人体尺寸特性－线性相关性（b）YXbY——人体尺寸数据；X——身高、体重、手长等基本人体尺寸(之一)；α，β——常数(对于特定的人体尺寸)。人机工程学中国地质大学安全工程系1.6.3人体尺寸特性－基本人体尺寸数据3.身高、体重、手长等是基本的人体尺寸数据人机工程学中国地质大学安全工程系1.6.4人体尺寸特性－人体尺寸比例关系不同YXb4.人体尺寸之间具有线性相关关系，对不同种族、国家的人群都是适用的；但关系式中的系数α和β，却随不同种族、国家的人群而有所不同。人机工程学中国地质大学安全工程系第二节中国成年人的人体尺寸人体主要尺寸6项立姿人体尺寸6项坐姿人体尺寸11项人体水平尺寸l0项GB／Tl0000--19887组、47项静态人体尺寸数据：人机工程学中国地质大学安全工程系2.0GB／Tl0000－1988GB／Tl0000--19887组、47项静态人体尺寸数据：人体头部尺寸7项人体手部尺寸5项人体足部尺寸2项人机工程学中国地质大学安全工程系2.1主要人体尺寸数据图（a）主要人体尺寸数据GB／Tl0000--1988人机工程学中国地质大学安全工程系2.1人体主要尺寸视图（b）人体主要尺寸视图人机工程学中国地质大学安全工程系2.2立姿人体尺寸表（a）立姿人体尺寸GB／Tl0000--1988人机工程学中国地质大学安全工程系2.2立姿人体尺寸图（b）立姿人体尺寸视图人机工程学中国地质大学安全工程系2.3坐姿人体尺寸表（a）坐姿人体尺寸GB／Tl0000--1988人机工程学中国地质大学安全工程系2.3坐姿人体尺寸视图（b）坐姿人体尺寸视图人机工程学中国地质大学安全工程系2.4人体水平尺寸表（a）人体水平尺寸人机工程学中国地质大学安全工程系2.4人体水平尺寸视图（b）人体水平尺寸视图人机工程学中国地质大学安全工程系2.5人体头部尺寸表（a）人体头部尺寸人机工程学中国地质大学安全工程系2.5人体头部尺寸视图（b）人体头部尺寸视图人机工程学中国地质大学安全工程系2.6人体尺寸地区差异表人机工程学中国地质大学安全工程系第三节其他国家成年人身高数据表其他国家成年人的身高数据人机工程学中国地质大学安全工程系第四节人体尺寸数据的应用本节大纲：尺寸修正量构成功能修正量心理修正量人体尺寸数据选择分类功能尺寸的设定人机工程学中国地质大学安全工程系4.1尺寸修正量的构成尺寸修正量的构成GB／Tl2985--1991人机工程学中国地质大学安全工程系4.2功能修正量穿着修正量姿势修正量操作修正量功能修正量：为保证实现产品功能，对作为产品设计依据的人体尺寸所作的尺寸修正量。包括以下三部分：人机工程学中国地质大学安全工程系4.2.1功能修正量－穿着修正量1.穿鞋修正量：立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高等男子：+25mm，女子：+20mm。2.着衣着裤修正量：坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等＋6mm；肩宽、臀宽等+13mm；胸厚+18mm；臀膝距+20mm。穿着修正量包括以下两个组成部分:人机工程学中国地质大学安全工程系4.2.2功能修正量－姿势修正量立姿身高、眼高、肩高、肘高等，一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，一44mm。姿势修正量：人们正常工作、生活时，全身采取自然放松的姿势所引起的人体尺寸变化。人机工程学中国地质大学安全工程系4.2.3功能修正量－操作修正量操作修正量：实现产品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展长指的是：后背到中指指尖的距离在按按钮时，一12mm；在推滑板推钮、扳拨扳钮开关时一25mm；在取卡片、票证时，一20mm人机工程学中国地质大学安全工程系4.3修正量对于各个修正量：操作远不限于“上肢前展操作”这一种情况,操作有用上肢的、也有用下肢的；用上肢时有在前方操作的，也有在其他各种方向操作的等。事实上国标中也不可能给出所有各种操作修正量的数据。所以，更多“操作修正量”数据，同样需要设计工作者根据实际情况，通过研究实测来加以确定。人机工程学中国地质大学安全工程系4.3.1心理修正量定义为了消除空间压抑感、恐惧感，或为了美观等心理因素而加的尺寸修正量。如工程机械驾驶室，若其空间大小刚刚能容下人们完成必要的操作活动，是不够的，因为这样会使人们在其中感到局促和压抑，为此应该放出适当的余裕空间。这余裕空间就是心理修正量。人机工程学中国地质大学安全工程系4.3.2心理修正量确定原则心理修正量应根据实际需要和条件许可两个因素来研究确定。以客轮客舱、大学生宿舍和礼堂剧院这三种室内空间来对比，三者的心理空间尺寸修正量显然依次一个比一个应该大得多。因此，研究心理修正量的常用方法是：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。人机工程学中国地质大学安全工程系4.4尺寸修正量各种尺寸修正量有正值也有负值，总的尺寸修正量是各修正量的代数和：尺寸修正量=功能修正量+心理修正量=(穿着修正量+姿势修正量+操作修正量)+心理修正量人机工程学中国地质大学安全工程系4.5人体尺寸数据选择分类依产品功能分类选择人体尺寸数据分为以下三类：1.I型产品尺寸设计(又称“双限值设计”)2.Ⅱ型产品尺寸设计(又称“单限值设计”)3.Ⅲ型产品尺寸设计(又称“平均尺寸设计”）人机工程学中国地质大学安全工程系4.6人体尺寸百分位数的选择人机工程学中国地质大学安全工程系4.7功能尺寸的设定功能尺寸：是指为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。这里所说的功能尺寸基本限于人机工程范围中与人体尺寸有关的尺寸；通常也有别于标注在加工制作图样上的尺寸。例如：沙发座面高度的功能尺寸，是指有人坐在上面、被压变形后的高度尺寸。人机工程学中国地质大学安全工程系4.7.1产品最小功能尺寸的设定产品最小功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量人机工程学中国地质大学安全工程系4.7.2产品最佳功能尺寸的设定产品最佳功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心理修正量=产品最小功能尺寸+心理修正量人机工程学中国地质大学安全工程系第五节设施器物的人体尺寸适应性上图是设施器物设计合理的典范。a、b、c分别为小、中、大型机床，它们整体尺寸相差悬殊，但它们的操纵装置都应该安置在操作者肢体易于活动的范围内。人机工程学中国地质大学安全工程系5.1设施器物的人体尺寸适应性（a）例如，手的操作高度大体在胸部上下，见图。为此，小型台式机床要放置在台面上，见图a，而大型机床则要将操作装置从机床体上分离出来，也安置在便于操作的高度，见图c。人机工程学中国地质大学安全工程系5.1设施设计不得当的例子（b）设施设计不得当的例子人机工程学中国地质大学安全工程系5.2动态人体尺寸（a）动态人体尺寸与前面的静态人体尺寸相对应，描述人在各种姿势、做各种动作时的人体尺寸即动态人体尺寸。人机工程学中国地质大学安全工程系5.2适宜操作位置图（b）动态人体尺寸用背肌活动度测定适宜操作位置图人机工程学中国地质大学安全工程系5.3成人动态最小占用空间示意图（a）成人蹲姿、跪姿、卧姿的最小占用空间人机工程学中国地质大学安全工程系5.3成人动态最小占用空间表（b）人机工程学中国地质大学安全工程系5.4设计用人体模板（a）二维人体模板采用密实的板材制作，尺寸比例和各关节的活动幅度，要求基本符合人体实际。GB／Tl4775--1993《坐姿人体模板功能设计要求》1)坐姿人体模板的性别和视图方向2)坐姿人体模板的尺寸等级和尺寸比例人机工程学中国地质大学安全工程系5.4设计用人体模板（b）二维人体模板采用密实的板材制作，尺寸比例和各关节的活动幅度，要求基本符合人体实际。3)坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围4)坐姿人体模板的应用GB／Tl4775--1993《坐姿人体模板功能设计要求》人机工程学中国地质大学安全工程系5.5坐姿人体模板5.5.1坐姿人体模板视图方向1）坐姿人体模板的性别和视图方向坐姿人体模板应按成年男性和成年女性两个性别制作。每个性别按3个视图方向制作，分别是侧视图、俯视图、正视图。人机工程学中国地质大学安全工程系5.5.2坐姿人体模板侧视图坐姿人体模板侧视图人机工程学中国地质大学安全工程系5.5.3坐姿人体模板俯视图坐姿人体模板俯视图人机工程学中国地质大学安全工程系5.5.4坐姿人体模板正视图坐姿人体模板正视图人机工程学中国地质大学安全工程系5.6坐姿人体基准线5.6.1坐姿人体模板基准线3)坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围人体模板肢体上标有基准线，它是用来确定关节调节角度的。这些角度能从人体模板相应关节处的刻度盘读出。侧视图头部还标出标准眼轴线，表示正常视线方向。鞋上标出的基准线表示人的脚底平面。人机工程学中国地质大学安全工程系5.6.2坐姿人体尺寸基准线3)坐姿人体模板的基准