人因工程第二章

第二章人体测量学•基本知识•我国成年人的基本尺寸•人体测量数据的应用•设计程序第一节基本知识定义人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是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。Anthropometry人体测量数据的种类由于身体各部位的动作不是独立无关的，而是相互影响、协调一致的，动态尺寸的测量强调各部位的动作关系。如手臂可及范围除了有结构尺寸决定，还受到身体其它部位动作及操作特点影响。静态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸，在静止状态下进行测量获得的。用于设计工作区间的大小。人体功能上的尺寸，处于工作状态下进行测量获得的。重点测量的是在某种动作时的形体特征，通常是手、上肢、下肢、脚所及范围、关节所能达到的角度。被测者姿势立姿挺胸直立，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45角，体重均匀分布于两足。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。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、纵轴横轴来决定的。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。(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）对于上肢，将挠骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧。（5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。支承面和衣着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。被测者应该是裸体或穿尽量少的内衣。基本测点及测量项目（GB3975—83）测点头部测点（16个）躯干和四肢部位测点（22个）测量项目头部测量项目（12项）躯干和四肢部位测量项目（69项）（GB3975—85测量方法）测量应该在呼气和吸气之间进行；只能轻触测点，不可按压；一般只测量左侧，特殊目的除外；测量项目要根据实际需要，如座椅要根据是休息用或工作用选择松坐或端坐。主要仪器•人体测高仪•人体测量用直角规•人体测量用弯脚规主要统计数据总体、样本均值、标准差术语百分位百分位数百分位百分位由百分比表示，称为“第几百分位”。例如，50%称为第50百分位。百分位数百分位数是百分位对应的数值。例如，身高分布的第5百分位数为1543，则表示有5%的人的身高将低于这个高度。在人体测量资料中，常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位数值时，则可按下式求出：1%-50%之间的数值：P=M-SK50%-99%之间的数值：P=M+SKM为均值；S为标准差；K为百分比变换系数。百分比对应的变换系数K5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645第二节我国成年人的基本尺寸结构尺寸人体水平尺寸我国成年男子的中位数高(近似于平均身高)身高是1.678M,我国女子的中位数身高是1.570M。在这些指标中,最重要的指标是身高。这是因为,第一，身高这一指标本身经常被直接用到,如汽车车厢高和门高的设计。第二,其他许多指标与身高是相关的,例如坐高大约是身高的0.523倍,膝高大约是身高的0.311倍,另外也可以粗略地根据与身高的比例来确定设备的高度。设备高度与人体高度之比编号定义设备与身高之比1与人同高的设备1/12设备与眼睛同高11/123设备与人体竿重心同高5/94设备与坐高相同6/115眼睛能够望进设备的高度10/116能挡住视线的设备高度33/347站着用手能放进和取出物体的高度7/68站着手向上伸所能达到的高度4/39站姿使用方便的台面高度(上限)6/710站姿使用方便的台面高度(下限)3/811站姿最适宜的工作点高度6/1112站姿用工作台高度10/1913便于用最大力牵拉的高度3/514坐姿控制台高度7/1715台面下的空间高度(下限)1/316操纵用座椅的高度3/1317休息用座椅的高度1/618座椅到操纵台面的高度3/17功能尺寸功能尺寸立姿活动空间坐姿活动空间活动空间单腿跪姿活动空间仰卧活动空间人体尺寸的影响因素年龄性别年代地区与种族国家身高随年龄的变化(cm)年龄(岁)女性男性1-5+36+365-10+28+2710-15+22+3015-20+1+620-350035-40-1040-50-1-150-60-1-160-70-1-170-80-1-180-90-1-1几个国家的男子平均身高(mm)国别美国原苏联西德英国瑞典法国意大利中国日本身高177217671755175317411711171016801667我国六大区域人体身高(单位:mm)东北,华北西北东南华中华南西南男子169316841686166916501647女子158615751575156015491546第三节人体测量数据的应用设计中可采取的方案按人体尺寸的分布按人的平均尺寸设计按某一百分比设计（单侧百分比、双侧百分比）按某部分人设计,为另一部分人提供调整为某些特定的人设计人体测量数据修正与应用由于人体尺寸的测量是在裸体或单薄衣着的条件下测的，而在实际工作中人要穿上衣服鞋子帽子，因此在应用人体测量数据时要考虑着装修正量。此外由于人体测量姿势与实际作业姿势的不同导致的尺寸差别和机器操作性质的差别引起的尺寸差别，在应用人体测量数据时要考虑功能修正量。如放松立姿下的身高、眼高要减10mm，放松坐姿下的坐高、眼高要减44mm。上肢前展长在在用按钮开关时要减12mm，用扳动开关时减25mm。活动空间设计即使是要完成一项简单任务，人体也需要某些部位运动，这就要求有足够的活动空间。人在劳动时，人体空间位置与尺寸在不断变化，因此需要动态测量。活动空间的设计就要依据动态数据。立姿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松弛、脚的站立平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。单腿跪姿的活动空间仰卧活动空间人体测量数据在产品系列化设计中的应用当产品仅有一种尺寸不能满足所有使用者时，需要对产品进行尺寸系列化设计，即对同一产品设计不同的规格，例如服装鞋子等。那么究竟多大的尺寸差距就要区分一个规格呢？需要设立多少规格呢？以一种人体测量尺寸为依据的产品尺寸系列设计•确定相邻两个规格之间的尺寸差距（间距值）•确定最佳规格数1.确定相邻两个规格之间的尺寸差距（间距值）尺寸规格分档并不是主观选取的。如果尺寸差距太大，规格分档过稀，就会出现一部分人买大一号的感觉太大，买小一号的感觉太小的现象。如果尺寸差距太小，规格种类太多，对厂家来说会造成成本过大。那么这个间距该如何确定呢？它是通过感觉阈值试验获得的。所谓感觉阈值是指人通过感官所能感觉出不同尺寸产品之间存在差异的最低量。例如，一个男子的腰围为750mm，在只穿一条秋裤和一条单裤的情况下，如果他所束皮带冲孔正好在750mm，那么他会感觉松紧刚好；如果冲孔在750±10mm处，他也感觉还可以；但是当冲孔位置超过一定范围时（如750±12.5mm），他会感觉用这两个孔要么太紧要么太松。那么这个可接受范围称为无差别差距，这个尺寸就是确定相邻两个规格尺寸差距的依据。2.确定最佳规格数知道了规格差别后，根据人体测量尺寸的变化幅度（标准差），我们就可以确定最佳规格数了。通常我们无法做到尺寸规格满足所有的人，那么只能根据一个想要达到的满足度来确定规格数。皮带冲孔位置设计问题。已知成年男子腰围均值为740mm，标准差S＝6.5mm，功能修正量为－100mm，无差别间距ND＝25mm。第一步，最佳冲孔位置＝腰围均值＋功能修正量＝740-100＝640mm。第二步，确定满足度与尺寸界限值。如取满足度为98%，因为这种尺寸设计为双侧百分比，那么要满足的是第1百分位到99百分位的尺寸。第1百分位数＝均值－S×变化系数＝640－6.5×2.33＝625mm第99百分位数＝均值＋S×变化系数＝640＋6.5×2.33＝655mm那么从小尺寸到大尺寸的尺寸变化幅度为4.65S。第三步，确定规格数。N=变化幅度/无差别间距＝4.65S/25＝1.2＝2（个）第四步，确定规格位置。当规格数为奇数时，中间规格应该选择最佳尺寸；当规格数为偶数时，应使中间规格对称在最佳尺寸两边。因此冲孔位置在640－12.5＝627.5mm和640＋12.5＝652.5mm。如果是冬装，需增加100mm，那么就还需要4个孔，分别在677.5、702.5、727.5、752.5mm。第四节设计程序1.确定设计对象和目标2.确定使用对象3.确定相关的人体尺寸4.决定极限百分比5.向有关设计人员提供数据6.根据查表或测量确定所需要的数据学习本章后应该思考的问题1、什么是人体测量学？2、你熟悉总体、样本、均值、标准差、百分位、百分位数的含义吗？3、人体尺寸的应用原则主要掌握什么数据？4、如果设计一套你认为最合理的上课课桌椅，需要哪些人体测量尺寸，应用中需要注意哪些问题？