人体的人机学参数

安全人机工程学︵第二章︶第1页2020/1/7人体的人机学参数内容第一节人体尺寸及其测量第二节人体测量数据的应用安全人机工程学︵第二章︶第2页2020/1/7一、人体测量的基本知识1、人体测量的基本术语•被测者姿势（立姿、坐姿）•测量基准面（见图1）•测量方向•支承面和着装•基本测点及测量项目(见图2、图3)第一节人体有关参数的测量安全人机工程学︵第二章︶第3页2020/1/7图1人体测量基准面和基准轴安全人机工程学︵第二章︶第4页2020/1/7图1-b人体测量基准面和基准轴图1-a人体测量基准面和基准轴安全人机工程学︵第二章︶第5页2020/1/7图2-a测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第6页2020/1/7图2-b测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第7页2020/1/7图2-c测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第8页2020/1/7图2-d测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第9页2020/1/7图2-e测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第10页2020/1/7图2-f测量项目-立姿安全人机工程学︵第二章︶第11页2020/1/7图3-a测量项目-坐姿安全人机工程学︵第二章︶第12页2020/1/7图3-b测量项目-坐姿安全人机工程学︵第二章︶第13页2020/1/7图3-c测量项目-坐姿安全人机工程学︵第二章︶第14页2020/1/7图3-d测量项目-坐姿安全人机工程学︵第二章︶第15页2020/1/7图3-e测量项目-坐姿安全人机工程学︵第二章︶第16页2020/1/7在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤等。•人体测高仪•直脚规•弯脚规•（参见图4-a见图4-b见图4-c）•附：人体测量仪简介2、人体尺寸测量用的主要仪器安全人机工程学︵第二章︶第17页2020/1/7图4-a人体测高仪安全人机工程学︵第二章︶第18页2020/1/7图4-b人体测量用直脚规安全人机工程学︵第二章︶第19页2020/1/7图2-4人体测量用弯脚规(4-c)安全人机工程学︵第二章︶第20页2020/1/73、人体测量中的主要统计函数•均值•方差21_2)(11niixxnsniinxnnxxxx1211...安全人机工程学︵第二章︶第21页2020/1/7•标准差•百分位数和适应度skxx_21_)(11niixxns安全人机工程学︵第二章︶第22页2020/1/7二、有关参数的测量与计算1、我国成年人的人体结构尺寸图5立姿人体尺寸安全人机工程学︵第二章︶第23页2020/1/7百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表2-1百分比与变换系数安全人机工程学︵第二章︶第24页2020/1/7图6坐姿人体尺寸安全人机工程学︵第二章︶第25页2020/1/7图7人体水平尺寸安全人机工程学︵第二章︶第26页2020/1/7人体主要尺寸(单位：mm)安全人机工程学︵第二章︶第27页2020/1/7立姿人体尺寸(单位：mm)安全人机工程学︵第二章︶第28页2020/1/7坐姿人体尺寸(单位：mm)安全人机工程学︵第二章︶第29页2020/1/7人体水平尺寸（单位：mm）安全人机工程学︵第二章︶第30页2020/1/7各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm）安全人机工程学︵第二章︶第31页2020/1/72．我国成年人人体动态尺度（1）肢体活动角度范围图8人体肢体活动角度范围安全人机工程学︵第二章︶第32页2020/1/7图9人体上部及上肢固定姿势活动角度范围安全人机工程学︵第二章︶第33页2020/1/7图10立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围（2）不同姿势时手能及的空间范围安全人机工程学︵第二章︶第34页2020/1/7图11单腿跪姿上身及手的可及范围安全人机工程学︵第二章︶第35页2020/1/7图12仰卧姿势手及腿的活动空间安全人机工程学︵第二章︶第36页2020/1/7常用人体功能尺寸测量区域安全人机工程学︵第二章︶第37页2020/1/7三、手、脚作业域测量1：手的测量图12手的测量安全人机工程学︵第二章︶第38页2020/1/7(1)水平作业域图2-2手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）安全人机工程学︵第二章︶第39页2020/1/7图2-3坐姿抓握作业域（cm）安全人机工程学︵第二章︶第40页2020/1/7(2)垂直作业域图2-4立姿单臂垂直作业域图2-5立姿双臂垂直作业域安全人机工程学︵第二章︶第41页2020/1/7图2-6身高与摸高的关系安全人机工程学︵第二章︶第42页2020/1/72：脚的测量图2—7脚的测量安全人机工程学︵第二章︶第43页2020/1/73：脚的作业空间图2-8脚的作业区域安全人机工程学︵第二章︶第44页补充：百分位数的相关计算•例题1：若男性身高的第5百分位数为158.3CM，则有____%男性身高大于158.3CM。•例题2：若女性身高的第95百分位数为165.9CM，则有____%女性身高大于等于165.9CM。安全人机工程学︵第二章︶第45页•例题3：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?解：由表2-6查得东南区男性身高平均值x＝1686mm，标准差SD=55.2mm。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2-1查得，5%与95%的变换系数K＝1.645。安全人机工程学︵第二章︶第46页由此可求得第5百分位数为x5=（1686－55.2×1.645）=1595.2mm第95百分位数值为x95=（1686＋55.2×1.645)=1776.8mm结论：按身高1595.2mm～1776.8mm设计产品尺寸，将适用于90％的东南区男性。安全人机工程学︵第二章︶第47页2020/1/7一、有关人机学参数计算可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。（1）人体的体部指数（2）用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸（见图2-9、图2-10及表2-3）第二节人体的人机学参数安全人机工程学︵第二章︶第48页2020/1/7图2—9立姿静态尺寸图安全人机工程学︵第二章︶第49页2020/1/7图2-10坐姿静态尺寸编号图安全人机工程学︵第二章︶第50页2020/1/7名称计算式名称计算式座高0.523H肘与肘间宽0.256H膝高0.311H臀部宽0.203H坐姿臀高0.249H肩宽0.229H座到肘高0.135H手前伸长度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H两手恻平伸长度1.032H臀部到小腿长0.280H坐面至举手指尖高0.795H表2-3静坐时人体尺寸与身高的关系安全人机工程学︵第二章︶第51页2020/1/7（3）用人体体重计算人体体积和表面积1）人体体积2）体表面积（4）用身高、体重、表面积求算有关人机学参数（见表2-4）937.4015.1WV725.0425.0HWKSR1529.00128.00061.0WHS051456.00422460235.0WHS国内：S=0.035W+0.1(W≤30)S=1.05+(W-30)*0.02(W＞30)安全人机工程学︵第二章︶第52页2020/1/7表2-4人体有关人机学参数计算公式安全人机工程学︵第二章︶第53页2020/1/7二、人体生理学参数及测量（1）最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力（2）最大心率（3）搏出量与最大心脏输出（4）肌电图（5）呼吸量的测定（6）脉搏数的测定（7）发汗的测定（8）血液成份变化的测定（9）脑电图（见表2—2）安全人机工程学︵第二章︶第54页2020/1/7表2—2大脑意识状态与人为错误的潜在危险性安全人机工程学︵第二章︶第55页2020/1/7第三节人体测量数据的应用一、人体数据的运用准则1、最大最小准则。该准则要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。2、可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的5%～95％可调。3、平均准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手、锤子和刀的手柄等，用平均值进行设计更合理。4、使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。安全人机工程学︵第二章︶第56页5、地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。6、功能修正与最小心理空间相结合准则。有关标准公布的人体数据是在裸体（或穿单薄内衣）、不穿鞋的条件下测得的，而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。7、标准化准则。安全人机工程学︵第二章︶第57页8、姿势与身材相关联准则。劳动姿势与身材大小要综合考虑，不能分开。如坐姿或蹲姿的宽度设计要比立姿时大。9、合理选择百分位和适用度准则。设计目标不同，选用的百分位和适应度也不同。安全人机工程学︵第二章︶第58页2020/1/7•人体测量数据选用的注意事项•设计和确定作业空间尺寸的根据，必须保证至少90%的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即人体主要尺寸的设计极限应根据第5至95百分位数的值确定。•必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第95百分位的值作为适用的人体尺寸。•有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸（如抓握物体的可及距离、控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用的人体尺寸。安全人机工程学︵第二章︶第59页2020/1/7•可调整的尺寸（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、安全带等），应以第5百分位至第95百分位的人体尺寸范围作为高速范围适用的人体尺寸；只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸•搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差•人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。安全人机工程学︵第二章︶第60页2020/1/7二、人体尺度在工程设计中的应用1．人体尺度应用的原则（从工程设计应用角度讲）（1）满足度：满足度是产品设计尺寸满足特定使用者群体的百分率。也就是说从人体工程学角度看，你的设计适合多少人.（2）产品尺寸设计任务的分类①I型产品尺寸设计(就是上面所说的可调准则)：尺寸在上限值和下限值之间可调，上下限百分位分别为5％和95％时，满足度为90％。②Ⅱ型产品尺寸设计(最大最小准则)表2—16安全人机工程学︵第二章︶第61页2020/1/7产品类型产品类型定义说明I型产品尺寸设计需要两个百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据属双限值设计Ⅱ型产品尺寸设计只需要一个百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据属单限值设计ⅡA型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据属大尺寸设计ⅡB型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据属小尺寸设计Ⅲ型产品尺寸设计只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据平均尺寸设计表2-9人