第2章_人体测量与数据应用.

第2章人体测量与数据应用第1章链接第3章链接2.1人体测量的基本知识2.1.1概述人体测量学：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，使设计更适于人，见图2-1。测量数据：1、人体构造尺寸（静态尺寸）2、功能尺寸（动态尺寸）2.1.2人体测量的主要方法1.普通测量法2.摄影法，见图2-23.三维数学测量法，见图2-32.1.3人体测量的基本术语1.被测者姿势2.测量基准面，见图2-43.测量方向4.支承面和衣着5.基本测点与测量项目,见表2-1，2-2参见国标GB3975－88中的规定2.1.3人体测量的常用仪器1.在普通测量法中常用的人体测量仪器有：2.人体测高仪，见图2-5；3.人体测量用直脚规，见图2-6；4.人体测量用弯脚规，见图2-7；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。2.2人体测量中的主要统计参数在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。1.均值niixnx112.方差3.标准差4.抽样误差抽样误差=标准误差=全部样本均值的标准差niiniixnxnxxns12221211112/112211niiDxnxnsnssDx5.百分位数PK百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分,有K%的测量值等于和小于它,有(100-K%)的测量值小于它(1)求某百分位数人体尺寸若人身高均值X=170，SD=10，K%=30P30=X=X－(SD×K)即有30%的人身高小于等于164.76cm。(2)求数据所属百分率P同上例:求有多少百分数的人身高小于等于164.76cmZ=(Xi–X)/SD查正态分布表，p=–0.1985即有30%左右的人身高小于等于164.76例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表查知华北男性身高平均值x=1693mm，标准差SD=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645；即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用者的影响和经济效果。当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：Z=（Mi-M）/SD然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；即P=0.5+p以下列例题说明：例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男性超过其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根据Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。2.3常用的人体测量数据2.3.1我国成年人人体结构尺寸参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：1.人体主要尺寸2.立姿人体尺寸，见图2-83.坐姿人体尺寸，见图2-94.人体水平尺寸，见图2-105.各大区域人体尺寸的均值和标准差6.我国香港地区成年人人体尺寸各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。2.3.2我国成年人人体尺寸1.人在工作位置上的活动空间尺度，人体立姿、坐姿、跪姿、卧姿的活动空间见图2-11，图2-12，图2-13，图2-142.常用的功能尺寸，GB/T13547-92国家标准提供的立、坐、跪、卧、爬等常取姿势的主要功能尺寸，参阅表2-82.4人体测量数据的应用2.4.1主要人体尺寸的应用原则设计中常用测量尺寸见图2-15，有关数据的定义、应用条件。选择依据等参阅表2-9。2.4.2人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型，参阅表2-102.选择人体尺寸的分位数，参阅表2-113.确定功能修正量，参阅表2-124.确定心理修正量5.产品功能尺寸的确定最小功能尺寸＝人体尺寸的分位数＋功能修正量最佳功能尺寸＝人体尺寸的分位数＋功能修正量＋心理修正量2.4.3人体身高在设计中的应用以身高为基准的设备和用具尺寸推算方法见图2-16，图中有关尺寸定义参阅表2-13。2.5人体工程学模型为解决人机相关位置的理论研究困难，发明了这种直观的人机相对位置分析方法—标准人体尺寸模型，这种人体模版已成功地运用于各行各业中。目前，人机工程系统设计中采用较多的是二维人体模板，利用塑料板材或密实纤维等材料，按照1:1、1:5等设计中常用比例制成人体各个关节均可活动的人体测试模型。近年来开始使用越来越多的三维人体模型，它是在计算机上运用几何模型构成系统，通过人机对话研究作业空间的合理结构，不需制作实物模型，在驾驶系统、汽车防撞试验、航空救生中应用广泛。人体模型可以演示关节的多种功能，模型上带有角刻度的人体关节调节范围，是指功能技术测量系统的关节角度，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，而不考虑那些虽然可能，但对活动姿势来说超出了生理意义的界限运动。人体模型关节角度的调节范围如表2-5。人机工程学计算机模拟演示第2章结束回总目录第3章附录本章所附插图图2-1返回图2-2返回图2-3返回图2-4返回图2-5返回图2-6返回图2-7返回图2-8返回图2-9返回图2-10返回图2-11返回图2-12返回图2-13返回图2-14返回图2-15返回图2-16返回表2-1人体测量基准面和基准轴测点名称说明头顶点眉间点后头点（枕后尖）耳屏点颅侧点（侧颅骨）鼻根点鼻下点鼻尖点上唇中点下唇中点下颏点眼内角点上外角点眶下点鼻翼点口角点颈侧点耳后点耳上点耳下点头顶部正中矢状平面上的最高点位于鼻眼与两眉之间的眉间正中线上，从侧面看，最向前凸出的点枕骨部的正中矢状平面上离眉间点最远的点耳屏软骨部上缘，而轮脚基部向颅侧皮肤过渡的点颅侧部最向外凸出的点额骨的鼻额缝与正中矢状平面的交点鼻中隔下缘向上唇皮肤过渡的点鼻尖上，最向前凸出点上唇中，黏膜缘最高点的水平线与正中矢状面的交点下唇中，黏膜缘最高点的水平线与正中矢状面的交点下颏下缘上，正中矢状面上最低点眼裂内角上，上下眼睑缘相接的点眼裂外角下，上下眼睑缘相接的点眼眶下缘最低点鼻翼向外凸出的一点口裂外角上，上下唇黏膜缘交点下颈外侧缘上，向后下方最凸出的点耳轮最向后凸出点耳轮上缘最高点耳垂最低点补充表2-2躯干和四肢测点测点名称说明颈窝点乳头点脐点（腰围线）颈椎点颈根外侧点肩峰点腋窝前点腋窝后点（臂根点）肩胛骨下角点桡骨点肘点桡骨茎突点尺骨茎突点指尖点大转子点膑骨中点腓骨中点胫骨前下点内踝点外踝点足跟点足尖点连接左右锁骨的胸骨端上缘的直线与正中矢状面的交点乳头的中心点脐的中心点第七颈椎棘突尖端点颈外侧部位，连接颈窝点和颈椎点的曲线中点与斜方肌前缘的交点肩胛骨肩峰外侧缘上，最向外凸出的点腋窝前裂上，胸大肌附着处的最下端点腋窝后裂上，大圆肌附着处的最下端点肩胛骨下角最下端点桡骨小头上缘的最上端点尺骨肘端的德肘窝的对侧上最凸出点桡骨茎突的最下端点尺骨茎突的最下端点手的中指指尖端向下点股骨大转子的最高点膑骨上、下端连线的中点腓骨头最向外凸出点胫骨下端最前缘点胫骨内踝最下端点腓骨外踝最下端点跟骨粗隆上最向后方凸出的点离足跟最远的足趾尖端点表2-3部分国家及地区人体身高平均值H及标准差SD(单位:mm)序号国别性别HSD序号国别性别HSD1美国男女男175.5(市民)161.8(市民)177.8(城市青年1986年资料)7.26.27.27意大利男女168.0156.06.67.18加拿大男177.07.12前苏联男177.5(1986年资料)7.09西班牙男169.06.13日本男女男165.1(市民)154.4(市民)169.3(城市青年1986年资料)5.25.05.310比利时男173.06.611波兰男176.06.212匈牙利男166.06.44英国男178.06.113捷克男177.06.15法国男女169.0159.06.14.514非洲男女168.0157.07.74.56德国男175.06.0表2-4世界各地人体尺寸差异比较(平均值)人种身高/mm体重/kg人种身高/mm体重/kg白人芬兰美国(军人)冰岛法国英格兰西西里摩洛哥苏格兰突尼斯巴柏斯171017301736172516631691168917041734169870.070.268.16764.56563.861.862.359.5黑人奇谷比基米斯埃夫布什曼164514421438155851.939.939.840.4黄种人土耳其爱斯基摩人中国(北部)朝鲜中国(中部)日本苏丹阿纳米提中国(香港)16311612168016111630160915981587162069.762.961.055.554.753.051.951.352.2黑人扬巴沙科迪巴亚巴图兹169016651630176062.057.363.957.0注：摘自美国国家航空、航天管理局，1978年表2-5人体模型关节角度的调解范围身体关节调节范围（单位：度）侧视图俯视图正视图腕关节S1140~120140~120140~120肘关节S260~18060~18060~180头/颈关节S3130~22555~125155~205肩关节S40~1350~1100~120腰关节S5168~19550~130155~205髋关节S665~12086~11575~120膝关节S775~18090~104——踝关节S870~12590165~200课题思考1.了解百分位的含义与主要人体测量参数。2.理解人体身高为基准的人体测量参数在设计中的应用，并记忆主要应用参数。3.实验：人体模型的制作与设计应用。4.实验：设计某一行为模式的人体姿势拍摄与尺寸记录分析。5.人体计算机模型的设计与应用。6.初步了解人体工程实验室。7.理解作业姿势与作业空间中的重要人体工程学参数。8.实验：学习图2-69的方法进行可调节座椅模型与尺度实验，设计人机工程学座椅。9.实验：试测量麦当劳与肯德基点内座椅尺寸并分析其差异与人体感受。10.新型自行车的作业姿势测量与设计11.实验：手握工具设计与模型体验12.设计一套你认为最合理的上课课桌、桌椅（效果图与简单结构工程图）。13.根据案例初步了解人机工程学中新型材料的运用。