8 人体测量与作业空间设计

人体测量与作业空间设计第八讲内容提要•人体测量及常用的人体测量数据•人体测量数据的应用•作业空间设计•作业姿势与作业空间设计•作业性质与作业空间设计•座椅的设计人体测量的概念人体测量的分类人体测量的规定人体测量的方法常用的人体测量的数据人体测量的概念人体测量是指借助于人体测量仪器，按照人体测量的方法，通过测量人体各个部位的尺寸、重量、体积、动作的幅度等来确定个体和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为工业工程设计提供人体测量数据。人体测量的分类•静态人体测量在确定的静止状态下进行测量，一般是指对人体的直线、弧线、角度和面积等进行测量。•动态人体测量在人体处于动作状态下进行测量，通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围及各个关节所能达到的距离和转动的角度进行测量。人体测量的规定•人体测量只有在被侧者姿势、基准面、测量方向、测量点等符合规定时才是有效。测量的基本姿势测量的基准面测量的方向支撑面、衣着和测量的精确度测量的基本姿势•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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°夹角，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，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。眼耳平面眼耳平面，简称FH平面，是人类学研究工作中常用的标准平面，它是由颅骨两侧的外耳门上缘点和左侧眶下缘点所组成的一个平面。在活体测量时，当人采取直立姿势，两眼向前平视时，头部即大体上位于眼耳平面上。测量的基准面•矢状面：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。•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、后两部分。•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、下两部分。•眼耳平面测量的方向•头侧端和足侧端•内侧与外侧•近位和远位•桡侧和尺侧•胫侧和腓侧支撑面、衣着和测量的精确度•支撑面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。•衣着要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣。•测量值读数精度线性测量项目测量值读数精确度为1mm，体重读数精确度为0.5kg。人体测量的人体测量的方法•常用的测量仪器人体测高仪人体测量用弯脚规人体测量用直脚规人体测量的人体测量的方法•测量方法测量时应在呼气与吸气的中间进行。•次序从头向下到脚从身体的前面，经过侧面，再到后面测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤•测量项目应根据实际需要确定，具体测量方法详见GB/T5703—1999《用于技术设计的人体测量基础项目》的有关规定。常用的人体测量的数据•我国成年人人体结构(静态)尺寸（P230）人体主要尺寸立姿人体尺寸坐姿人体尺寸人体水平尺寸•我国成年人人体功能(动态)尺寸（P231）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能转动的角度进行测量。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能(动态)尺寸。自修人体测量数据的主要统计指标人体测量数据的应用步骤人体测量数据应用的原则人体测量数据的主要统计指标•平均值•标准差•百分位数PV=X：表示这组数据中小于X的数据占V%在设计中，当需要得到任一百分位数PV的数值时，则可按下式进行计算K为百分比变换系数，见表13.4KSXPDV人体测量数据的应用步骤•（1）确定所设计产品的类型•（2）选择人体百分位数•（3）确定功能修正量•（4）确定心理修正量•（5）产品功能尺寸的设计（1）确定所设计产品的类型类型解释举例双限值设计Ⅰ型需要两个人体百分位数作为上限值和下限值电脑椅的高度单限值设计Ⅱ型ⅡA型大尺寸设计只需上限值门高ⅡB型小尺寸设计只需下限值工作台大小平均值设计Ⅲ型只需第50百分位数作为产品设计依据开关的高度（2）选择人体百分位数产品类型产品等级百分位数选择满意度，%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工业产品P95、P5作上、下限90ⅡA型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工业产品P90作上限90ⅡB型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工业产品P10作下限90Ⅲ型一般工业产品P50通用成年男女通用一般工业产品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限（3）确定功能修正量•着装修正量•姿势变化修正量•操作修正量（4）确定心理修正量为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们的“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量，称为心理修正量。（5）产品功能尺寸的设计•产品最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量•产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量人体测量数据应用的原则•由人体身高决定的尺寸——门、通道、舱口、床、担架等——以第95百分位为依据；•由人体某部分尺寸决定的物体，如腿长决定的坐平面高度——以第5百分位为依据；•可调尺寸——调节范围使第5百分位到第95百分位间的所有人都可用；•以第5百分位或第95百分位为限值的物体——当此界限外的人使用会危及安全健康、增加事故危险——扩大到第1百分位或第99百分位——人与紧急制动杆距离、紧急出口；•插座、开关、收银台等的高度——以第50百分位为依据。试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度（1）确定类型：ⅡA型（2）选择百分位数：成年男女通用，P99，979mm（3）确定功能修正量：衣裤厚度25mm（4）确定心理修正量：头顶无压迫感115mm（5）产品功能尺寸的设计产品最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量=979十25＝1004mm产品最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量979十25十115=1119mm作业空间的有关概念作业空间设计的一般要求作业空间设计的人体因素作业空间的有关概念•作业空间•作业空间的分类（1）近身作业空间（2）个体作业场所（3）总体作业空间作业空间设计的一般要求•近身作业空间设计应考虑的因素（1）作业特点：高温&低温，动态&静态（2）人体尺寸（3）作业姿势：立姿，坐姿，坐姿与立姿交替（4）个体因素：性别，年龄，人种，体型（5）维修活动•作业场所布置原则（1）重要性原则（2）使用频率原则（3）功能原则（4）使用顺序原则•总体作业空间设计的依据结合任务要求，以人为主体进行设计作业空间设计的人体因素•人的视野及所及范围•肢体动作力量•工作体位•人的行为特征人的视野及所及范围•视野•主要视力范围中心视力范围，指视网膜中心窝处的视力，最清晰瞬间视力范围，通过眼球的转动，在有限的时间内就能获得该区内物体的清晰形象。有效视力范围，头部和眼球的转动，在该区内注视物体时，必须集中注意力方能有足够的清晰视觉。•眼高立姿眼高，（147～175）mm坐姿眼高，（660～790）mm•视觉运动规律视觉运动规律•眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向快且不易疲劳，一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。仪表外形设计成横向长方形。•视线变化习惯于从左到右，从上到下和顺时针方向运动。•人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，水平式仪表的误读率28％，垂直式仪表的误读率35％低。•眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限、左下限、右下限。•两眼的运动是协调的、同步的。不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动，因而通常都以双眼视野为设计依据。肢体动作力量•手的操纵力•坐姿右手＞左手拉力＞推力向下的力＞向上的力向内的力＞向外的力•立姿手臂的最大拉力产生于肩的下方180度方位上手臂的最大推力产生于肩的上方0度方位上•脚的操纵力脚产生的力的大小与下肢的位置、姿势和方向有关工作体位•坐姿作业•概念：身躯伸直或稍向前倾角为10～15度，上腿平放，下腿一般垂直地面或稍向前倾斜着地，身体处于舒适状态的体位。•优点：不易疲劳，持续工作时间长；身体稳定性好，操作精度高；手脚可以并用作业；脚蹬范围广，能正确操作。•适用条件精细而准确的作业；持续时间较长的作业；施力较小的作业；需要手、足并用的作业。工作体位•立姿作业：人站立时上体前屈角小于30度时所保持的姿势。•优点：可活动的空间增大；改变体位的作业，立位比频繁起坐消耗能量少；手的力量增大，即人体能输出较大的操作力；减少作业空间。•缺点：不易进行精确和细致的作业；不易转换操作；容易引起疲劳，长期站立容易引起下肢静脉曲张•适用条件对于需经常改变体位的作业；用力较大的作业；控制装置布置分散，需要手、足活动幅度较大作业；在没有容膝空间的机台旁作业。人的行为特征•个人心理空间•人的捷径反应和躲避行为接触类型心理距离（mm）亲密距离≤450个人距离450～1200社交距离1200～3500公共距离3500～9000坐姿作业空间设计立姿作业空间设计坐立交替作业空间设计其他作业空间设计坐姿作业空间设计•（1）工作面的设计•（2）作业范围的设计•（3）容膝、容脚空间•（4）椅面高度及活动余隙•（5）脚的作业空间坐姿作业空间设计•（1）工作面的设计•高度•宽度单供靠肘，最小100mm，最佳200mm；仅当写字，最佳宽度为400mm；面板厚度不超过50mm，保证大腿的容膝空间坐姿作业空间设计•（2）作业范围的设计水平作业范围垂直作业范围立体作业范围立体作业范围坐姿作业空间设计•（3）容膝、容脚空间尺寸部位最小尺寸最大尺寸容膝孔宽度5101000容膝孔高度640680容膝孔深度460660大腿空隙200240容腿孔深度6601000坐姿作业空间设计•（4）椅面高度及活动余隙一般略低于小腿高度座椅放置空间的深度距离（台面边缘到固定壁面的距离），至少应在810mm以上，以便作业者起身与坐下时移动椅子。座椅放置空间的宽度距离应保证作业者能自由的伸展手臂，座椅的扶手至侧面的距离应大于610mm。坐姿作业空间设计•（5）脚的作业空间蹬力较大的脚操作器作业空间蹬力较小的脚操作器作业空间立姿作业空间设计•（1）工作面的设计•（2）作业范围的设计•（3）工作活动余隙•（4）立姿作业空间垂直方向布局设计立姿作业空间设计•（1）工作面的设计立姿作业空间设计•（2）作业范围设计立姿作业空间设计•（3）工作活动余隙余隙类型最小值（mm）推荐值（mm）站立用空间（工作台至身后墙壁的距离）≥760910身体通过的宽度≥510810身体通过的深度（侧身通过的前后间距）≥330380行走空间宽度≥305380容膝空间≥200容脚空间≥150×150过头顶余隙≥20302100立姿作业空间设计•（4）立姿作业空间垂直方向布局设计控制器种类推荐值报警装置1800极少操纵的手控制器和不抬重要的显示器1600～1800常用的手控制器、显示器、工作台面等700～1600不宜设计控制器500～700脚控制器0～500坐立交替作业空间设计•在设计坐-立交替的工作面时，工作面的高度以站立时的工作高度为准，椅子高以680～780cm为宜，同时提供脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很难工作持久。其他作业空间设计其他作业姿势其他作业空间设计出入口的设计通道和走廊的设计楼梯、梯子和斜坡道的设计传送带的设计（自修）平台和护栏的设计（自修）出入口的设计出口形状尺寸最小最佳矩形405×610510×710正方形460560圆形560710应急出口的尺寸/mm通道和走廊的设计最小空隙原则楼梯、梯子和斜坡道的设计•楼梯斜度与地面成30-35度角表面防滑视力因素，减少踏错扶手，高度合适•梯子折叠梯，坡度与地面成70度角以上登梯，坡度与地面在50-75度之间•斜坡道手推车和运货车搬运，坡度不能超过15度防滑，有扶手中间平整座椅设计的