機電原理人體測量第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五§1基本知識一、產(chǎn)品設(shè)計與人體尺度的關(guān)系二、基本術(shù)語三、人體測量尺寸的分類四、人體測量的主要方法和測量儀器五、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)2023/4/112第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

一、產(chǎn)品設(shè)計與人體尺度的關(guān)系

各種機械、設(shè)備、設(shè)施、工具等被設(shè)計對象，首先涉及的問題是如何適合于人的形態(tài)和功能范圍的限度。以提高設(shè)計對象的宜人性，使人能夠安全、健康、舒適的工作，減少疲勞、提高系統(tǒng)效率。所有涉及人體尺度的參數(shù)的確定，都需要應(yīng)用大量人體尺寸的測量統(tǒng)計和分析。2023/4/113第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

二、基本術(shù)語

GB3975-83《人體測量術(shù)語》，GB5703-85《人體測量方法》

人體測量學——通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，為各工業(yè)設(shè)計、工程設(shè)計提供人體數(shù)據(jù)。人體測量形態(tài)測量生理測量運動測量人體尺寸、體重體形、體積、表面積等（本章內(nèi)容）知覺反應(yīng)、肢體體力、體能耐力、疲勞、生物節(jié)律等動作范圍、運動特性等2023/4/114第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1基本姿勢：立姿坐姿2測量基準面：矢狀面

冠狀面水平面3測量方向：⑴上下方向：頭側(cè)端足側(cè)端⑵左右方向：內(nèi)側(cè)外側(cè)2023/4/115第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五⑶四肢上：近位，遠位。上肢：橈骨側(cè)——橈側(cè)（大拇指側(cè)），尺骨側(cè)——尺側(cè)（小拇指側(cè)）。下肢：脛骨側(cè)——脛側(cè)（內(nèi)側(cè)）腓骨側(cè)——腓側(cè)（外側(cè)）。4其它支撐面：立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。衣著：裸體或貼身內(nèi)衣。讀數(shù)精度：線形測量1mm，體重0.5kg2023/4/116第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2023/4/117第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五手柄偏高手臂疲勞手柄過低腰背疲勞機宜人62023/4/118第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

三、人體測量尺寸的分類類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸(構(gòu)造尺寸)(功能尺寸)強調(diào)人與物間的物理距離，用以設(shè)計工作區(qū)間大小強調(diào)身體各部位間的動作關(guān)系，用以確定工作位置的活動空間2023/4/119第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

四、人體測量的主要方法和測量儀器1.普通測量法2.攝影法3.三維數(shù)學測量法2023/4/1110第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五⑴測高儀⑵直腳規(guī)直尺固定尺座活動尺座彎尺主尺桿底座⑶彎腳規(guī)⑷角度計2023/4/1111第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五攝影法帶光源和坐標的投影板L/H＞10時可視為平行L/H＞10三維數(shù)學測量法3D掃描儀2023/4/1112第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

五、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)（略）百分位數(shù)抽樣誤差適應(yīng)域方差標準差均值總體樣本統(tǒng)計函數(shù)2023/4/1113第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五統(tǒng)計學中，把所要研究的全體對象的集合稱為“總體”。人體尺寸測量中，總體是按一定特征被劃分的人群。統(tǒng)計學中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊中的數(shù)據(jù)就是來自這些樣本，總體樣本2023/4/1114第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一值。（均方差）表示測量數(shù)據(jù)在均值上下波動的程度。或方差的平方根。均值方差標準差2023/4/1115第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五一個設(shè)計只能取一定的人體尺寸范圍（適應(yīng)范圍），即只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為適應(yīng)域。適應(yīng)域偏適應(yīng)域2023/4/1116第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

又稱標準誤差，全部樣本均值的標準差。表明樣本均值與總體均值的差別。百分位數(shù)是某百分比K的測量參數(shù)所對應(yīng)的數(shù)值PK，表示設(shè)計的適應(yīng)域。百分位數(shù)的規(guī)律:

百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分：有K%的測量值等于和小于它,有(100-K)%的測量值大于它。抽樣誤差百分位數(shù)2023/4/1117第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五在人體測量資料中，常常給出的是第1、5、10、50、90、95和第99百分位數(shù)值，分別用P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99表示。

P1、P5、P10為小百分位數(shù)；P90、P95、P99為大百分位數(shù)；P50為中百分位數(shù)。常用：P5、P50、P90。

2023/4/1118第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五人體尺寸百分位數(shù)的選擇1、Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（雙限值設(shè)計）需要兩個人體百分位數(shù)作為尺寸設(shè)計的上下限。2、Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（單限值設(shè)計）⑴ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（大尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸上限的設(shè)計。⑵ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（小尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸下限的設(shè)計。3、Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（平均尺寸設(shè)計）只需要第50百分位數(shù)作為設(shè)計尺寸。2023/4/1119第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

身高:x=1693（1586）；S=56.6(51.8)

體重:x=64（55）；S=8.2(7.7)

身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)

體重:x=60(52);S=7.6(7.1)

身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)

體重:x=59(51);S=7.7(7.2)

身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)

體重:x=57(50);S=6.9(6.8)

身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)

體重:x=56(49);S=6.9(6.5)

身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)

體重:x=55(50);S=6.8(6.9)東北、華北區(qū)：西北區(qū)：東南區(qū)：華中區(qū)：華南區(qū)：各地區(qū)身高、體重的x（均值）、S（標準差)值西南區(qū)：注：括號內(nèi)為女性數(shù)值黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、山東、北京、天津、河北。甘肅、青海、陜西、山西、西藏、寧夏、河南、新疆。安徽、江蘇、上海、浙江。湖南、湖北、江西。廣東、廣西、福建。貴州、四川、云南。2023/4/1120第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五年齡性別年代地區(qū)與種族職業(yè)影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素：2023/4/1121第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五年齡注意：在采用人體尺寸時，必須判斷對象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異。例如：人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲。（結(jié)束）手的尺寸：男15歲、女13歲。（達到一定值）腳的大小：男17歲、女15歲。（基本定型）成年人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長而增長。2023/4/1122第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五性別男女之間的差異：1、對于大多數(shù)人體尺寸，男性比女性大些；（但有四個尺寸—胸厚、臀寬、臂部及大腿周長正相反）2、同整個身體相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬；3、皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別；4、在腿的長度尺寸起重要作用的場所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。2023/4/1123第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五年代在使用人體測量數(shù)據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。一組數(shù)據(jù)：歐洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm;美國城市男性青年在1973—1986年的13年間身高增加2.3cm;日本男性青年在1934—1965年的31年間身高增加5.2cm、體重增加4kg、胸圍增加3.1cm;我國原廣州中山醫(yī)學院男性在1956—1979年的23年間身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。2023/4/1124第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五地區(qū)與種族注意點：由于不同國家、不同地區(qū)、不同種族的人體尺寸的差異，即使是同一國家，不同地區(qū)的人體尺寸也有差異。因此，在設(shè)計中考慮產(chǎn)品的多民族的通用性。2023/4/1125第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五職業(yè)不同職業(yè)的人，在身體大小及比例上也存在著差異。例如，一般體力勞動者平均身體尺寸都比腦力勞動者稍大些。2023/4/1126第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五§2常用人體測量數(shù)據(jù)及其

結(jié)構(gòu)參數(shù)計算一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸二、我國成年人人體功能尺寸三、人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算2023/4/1127第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸

（GB10000-88）我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸(共7組47項)：⑴人體主要尺寸：6項，身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長⑵人體立姿尺寸：6項⑶人體坐姿尺寸：11項⑷人體水平尺寸：10項⑸人體頭部尺寸：7項⑹人體手部尺寸：5項⑺人體足部尺寸：2項各大區(qū)域人體尺寸均值和標準差香港地區(qū)成年人人體尺寸

2023/4/1128第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五立姿人體尺寸1.1身高1.2體重1.3上臂長1.4前臂長1.5大腿長1.6小腿長2.1眼高2.2肩高2.3肘高2.4手功能高2.5會陰高2.6脛骨點高人體尺寸測量項目代號及名稱（數(shù)據(jù)略）2023/4/1129第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五坐姿人體尺寸3.1坐高3.2坐姿頸椎點高3.3坐姿眼高3.4坐姿肩高3.5坐姿肘高3.6坐姿大腿厚3.7坐姿膝高3.8小腿加足高3.9坐深3.10臀膝距3.11坐姿下肢長2023/4/1130第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五人體水平尺寸4.1胸寬4.2胸厚4.3肩寬4.4最大肩寬4.5臀寬4.6坐姿臀寬4.7坐姿兩肘間寬4.8胸圍4.9腰圍4.10臀圍2023/4/1131第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五人體手部尺寸人體足部尺寸6.1手長6.2手寬6.3食指長6.4食指近位指關(guān)節(jié)寬6.5食指遠位指關(guān)節(jié)寬7.1足長7.2足寬6.17.17.26.26.32023/4/1132第32頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

二、我國成年人人體功能尺寸

（GB10000-88）以第95百分位為基準2023/4/1133第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2023/4/1134第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五312023/4/1135第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五三、人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算由身高計算各部分尺寸32002023/4/1136第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五人體體積計算

V=1.015W－4.937（L）

W——人體體重，kg人體表面積計算

B=0.0235H0.42246W0.51456（m2）

H——人體身高，cm由體重計算體積和表面積2023/4/1137第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五§3人體測量參數(shù)的應(yīng)用一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則二、人體尺寸的應(yīng)用方法三、應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)時的注意2023/4/1138第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則

由人體身高決定的尺寸——門、通道、艙口、床、擔架等——以第95百分位為依據(jù)；由人體某部分尺寸決定的物體，如腿長決定的坐平面高度——以第5百分位為依據(jù)；可調(diào)尺寸——調(diào)節(jié)范圍使第5百分位到第95百分位間的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位為限值的物體——當此界限外的人使用會危及安全健康、增加事故危險——擴大到第1百分位或第99百分位——人與緊急制動桿距離、緊急出口；門鈴、插座、開關(guān)、收銀臺等的高度——以第50百分位為依據(jù)。2023/4/1139第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五

二、人體尺寸的應(yīng)用方法1.確定所設(shè)計產(chǎn)品的類型、等級Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型涉及人的安全健康的產(chǎn)品和一般工業(yè)產(chǎn)品兩個等級2.選擇人體尺寸的百分位數(shù)：依據(jù)滿足度選擇3.確定功能修正量著裝修正量、姿勢變化修正量、操作修正量4.確定心理修正量：克服空間壓抑感、高度恐懼感或滿足求新、求美、求奇心理需求5.產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量最佳功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量＋心理修正量2023/4/1140第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五人體尺寸百分位數(shù)的選擇產(chǎn)品類型產(chǎn)品等級百分位數(shù)選擇滿意度，%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工業(yè)產(chǎn)品P95、P5作上、下限90ⅡA型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工業(yè)產(chǎn)品P90作上限90ⅡB型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工業(yè)產(chǎn)品P10作下限90Ⅲ型一般工業(yè)產(chǎn)品P50通用成年男女通用一般工業(yè)產(chǎn)品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限產(chǎn)品類型、等級、滿意度與百分位數(shù)的關(guān)系2023/4/1141第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五三、應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)時的注意1.明確使用者的特征：性別、年齡、種族、體格等；2.不能以均值作為唯一的設(shè)計依據(jù)；3.人體尺寸修正量的確定：功能修正量：穿著、姿勢、操作心理修正量：4.靜態(tài)尺寸數(shù)據(jù)有誤差，有時設(shè)計時用動態(tài)數(shù)據(jù)適當調(diào)整；5.確定作業(yè)空間的尺寸范圍，不僅與靜態(tài)尺寸有關(guān)，還與人的肢體活動范圍、動作方式有關(guān)。2023/4/1142第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五§4坐椅設(shè)計的人機要求一、座姿舒適性的概念

1、概述人坐著時，大腿和上肢的重量必須由座面來支撐，人的骨盆下面有兩塊小面積的圓骨能支持上身的大部分體重。座面上的臀部壓力分布應(yīng)是在坐骨結(jié)節(jié)處最大，并由此向外，壓力逐步減少，直至與座面前緣接觸的大腿下部，此處壓力最少。坐骨下面的座面應(yīng)近似水平，以使股骨不承受過分的壓迫，斗形的座面或座面過于松軟會使股骨趨于向上轉(zhuǎn)動而受力，從而引起不舒適感。2023/4/1143第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五2、舒適座椅的探討舒適座椅可分下列各部分來探討：

座椅的硬度及形狀；背墊的硬度及形狀；背墊與座墊的關(guān)系；身體支撐的舒適度和座面的舒適度；座椅的通氣程度等。2023/4/1144第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五要把人的坐姿與座椅的樣式和尺寸聯(lián)系起來；座椅的尺寸應(yīng)適宜于就坐者的人體尺寸；座椅要適于就坐者保持不同姿勢的需要和調(diào)節(jié)坐姿的需要；靠背的結(jié)構(gòu)和形狀要盡量減少就坐者背部和脊柱疲勞；座椅上應(yīng)配有適當質(zhì)地的坐墊以改善臀部及背部的體壓分布。二、座椅的設(shè)計原則2023/4/1145第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五三、座椅的尺寸設(shè)計人的軀干重量應(yīng)有坐骨、臀部及脊椎支撐；上身應(yīng)保持穩(wěn)定；座位的高度應(yīng)不使大腿肌肉受壓；可以變換或調(diào)節(jié)坐姿，座面高度應(yīng)與桌面相配合，盡量減少身體