人體工程學(xué)第二章人體測量及其應(yīng)用

1、人體工程學(xué)第二章人體測量及其應(yīng)用第二章人體測量及其應(yīng)用長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系本章大綱1.人體測量的基本知識2.中國成年人的人體尺寸 3.其他國家的人體尺寸和人體各部分尺寸的比例 4.人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.人體測量的基本知識人體測量學(xué)是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學(xué)。它是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，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。人體測量是指對人類身體各方面特性數(shù)據(jù)的度量，特別是人體的尺寸、形狀和耐力以及這些數(shù)據(jù)在設(shè)計中的應(yīng)用。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系機(jī)器與人體尺度的關(guān)系長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系

2、人體測量的種類（包括人的動作范圍、各種運動特性）類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸人體構(gòu)造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括形態(tài)測量人體尺寸、體重體型、體積、表面積等；生理測量知覺反應(yīng)、肢力體力、體能耐力、疲勞及理節(jié)律等）長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體尺寸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)： IS0 7250：1996IS0TCl59SC3（人體測量與生物力學(xué)分技術(shù)委員會制定）國家標(biāo)準(zhǔn)：GBT 5703-1999用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目GBT 5704.15704.4-l985人體測量儀器長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1人體測量的基本術(shù)語衣著和支撐面 測量基準(zhǔn)和基準(zhǔn)面 測量方向 測量姿勢 人體測量儀器 測量項目長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)

3、計系1.1.1 衣著和支撐面 人體測量時，被測者不穿鞋襪，只穿單薄內(nèi)衣。立姿測量時站立在地面或平臺；坐姿測量時，座椅平面為水平面，座椅應(yīng)穩(wěn)固、不可壓縮。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1.2 測量基準(zhǔn)和基準(zhǔn)面1.矢狀面 通過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的所有平面都稱為矢狀面。 正中矢狀面 在矢狀面中，把通過人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀面。正中矢狀面將人體分成左、右對稱的兩部分。2.冠狀面 通過鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的所有平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前、后兩部分。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系3.水平面 與矢狀面及冠狀面同時垂直的所有平面都稱為水平面。水平面將人體分成上、下兩部分。4.眼耳平面

4、通過左、右耳屏點及右眼眶下點的水平面稱為眼耳平面或法蘭克福平面。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1.3 測量方向1.在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，將下方稱為足側(cè)端。頭 側(cè) 端足 側(cè) 端長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，將遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系3.在人體的四肢上將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1.4 測量姿勢立姿 被測者挺胸直立，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直。手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿外側(cè)，腰部自然伸直，左右足后跟并攏，前端分開，約呈45角，體重均勻分

5、布于兩足。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系坐姿 被測者挺胸端坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，眼睛平視前方，左右大腿接近平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1.5 人體測量儀器人體測高儀 主要用來測量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人體各部位高度尺寸。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體測量用直角規(guī) 主要用來測量兩點間的直線距離，特別適宜測量距離較短的不規(guī)則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、足。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體測量用彎角規(guī) 用于不能直接以直尺測量的兩點間距離的測量，如測量肩寬、胸厚等部位的尺寸。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體測量用

6、角度針長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體測量用軟尺長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.1.6 測量項目 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 57031999 用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目 立姿：12項 坐姿：17項 特定體部：14項（含手、足、頭） 功能體部：13項（含頸、胸、腰、腕、腿等圍度） 共計56個人體測量項目長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系 測量肩高：從地面到肩峰點的鉛垂距離 測量方法：被測者足跟并攏，身體完全挺直站立，肩 部放松，上臂自然下垂 測量儀器：人體測高儀 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系測量手寬: 在第l到第V掌骨頭水平處，掌面橈尺兩側(cè) 間的投影距離。測量方法：被測者前臂水平，手伸直，四指并攏，掌 心朝上。測量儀器：人體測

7、量直角規(guī)。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.2人體尺寸特性 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的人體尺寸數(shù)據(jù) 人體尺寸有個體的人體尺寸和群體的人體尺寸。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品或公共設(shè)施，多數(shù)不是為個人需要，而是為適合所有公眾或某特定人群的需要而設(shè)計的。所以，人體工程學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供的人體尺寸數(shù)據(jù)，是群體的人體尺寸數(shù)據(jù)。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系群體的人體尺寸數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布規(guī)律 正態(tài)分布曲線給出人體尺寸數(shù)據(jù)的一些近似特性是: 1.具有中等尺寸的人數(shù)比較集中；對中等尺寸的偏離值較大，人數(shù)越少； 2.人體尺寸的中值就是它的平均值。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.2.2 各人體尺寸之間一般具有線性相關(guān)性 身高、體重、手長等

8、是基本的人體尺寸數(shù)據(jù)。若取基本人體尺寸之一作為自變量，通?？梢园哑渌梭w尺寸表示為該自變量的線性函數(shù)：式中， Y某一人體尺寸數(shù)據(jù)； X身高、體重、手長等是基本的人體尺寸(其中之一)；a,b(對于特定的人體尺寸，他們是)常數(shù)。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系1.2.3 人體尺寸比例關(guān)系，隨種族、民族而不同 不同種族、國家人體尺寸比例的差異：人體尺寸之間具有線性相關(guān)關(guān)系，對不同種族、國家的人群都是適用的；但關(guān)系式中的系數(shù)a和b，卻隨不同種族、國家的人群而有所不同。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2. 中國成年人的人體尺寸 2.1GB/T 100001998 中國成年人人體尺寸簡介 2.2常用人體尺寸數(shù)據(jù)摘錄及簡要介

9、紹 2.3人體尺寸的地區(qū)差異和時代差異長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.1GB/T 100001998 中國成年人人體尺寸簡介2.1.1GB/T 100001998的使用范圍 此標(biāo)準(zhǔn)提供了我國法定成年人（男1860歲，女1855歲）人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使用于工業(yè)產(chǎn)品、建筑設(shè)計、軍事工業(yè)以及工業(yè)的技術(shù)改造、設(shè)備更新及勞動安全保護(hù)。 對于每一項人體尺寸，該標(biāo)準(zhǔn)均按男、女各4個年齡段給出數(shù)據(jù): 男：1860歲，1825歲，2635歲，3660歲 女：1855歲，1825歲，2635歲，3655歲長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體主要尺寸6項 立姿人體尺寸6項 坐姿人體尺寸11項 人體水平尺寸l0項人體頭部尺寸7項

10、人體手部尺寸5項人體足部尺寸2項人體尺寸的項目 GBT l0000 1988中共列出7組、47項靜態(tài)人體尺寸數(shù)據(jù)，分別是：長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.1.3 人體尺寸分布狀況的描述 人們高矮胖瘦很不同，任何一項人體尺寸，人們都有大、中、小的差異。要全面完整地顯示中國成年人人體尺寸情況，就要描述清楚對于每一項人體尺寸，具有多大數(shù)值的人占多大的比例，這就叫人體尺寸的“分布狀況”。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系GBT l0000 1988用兩種方法描述人體尺寸的分布狀況： 第一種方法： 百分位數(shù)是一種位置指標(biāo)、一個界值，K百分位數(shù)PK將群體或樣本的全部觀測值分為兩部分，有K%的觀測值等于和小于它，有（100-

11、K）%的觀測值大于它，人體尺寸用百分位數(shù)表示時，稱為人體尺寸百分位數(shù)。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系 每項人體尺寸都給出7個百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，這7個百分位數(shù)分別是：1、5、10、50、90、95和99百分位數(shù)。 用符號P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99來分別表示它們。第5百分位數(shù)表示“小”身材。是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95的人群身材尺寸大于此值；第50百分位數(shù)表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50；第95百分位數(shù)表示“大”身材，是指有95的人群身材尺寸小于此值，而有5的人群身材尺寸大于此值。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系如何求百分位數(shù)當(dāng)已知某項人體測量尺寸的均值

12、為x，標(biāo)準(zhǔn)差為s，需要求任一百分位的人體測量尺寸Pv(百分位數(shù))時，可用下式計算：Pv = X +（s k） 當(dāng)求150之間的數(shù)據(jù)時，式中取“”號：當(dāng)求5099之間的數(shù)據(jù)時，式中取“十”號。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體主要尺寸表 單位：mm長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系例1 從人體主要尺寸表中可查得，中國成年男子（1860歲）身高的95百分位數(shù)是P95=1775mm，這就表示：中國成年男子（1860歲）中有95%的人身高等于和小于1775mm，有（100-95）%=5%的人身高大于1775mm。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系例2 從人體主要尺寸表 可查得，中國成年女中（1855歲）體重的5百分位數(shù)是P5=42k

13、g，這就表示：中國成年女中（1855歲）中有5%的人體重等于和小于42kg，有（100-5）%=95%的人體重大于42kg。 GBT l0000 1988中的每一個數(shù)據(jù)表格都是用這7個百分位數(shù)表示的，所以這是該國標(biāo)描述人體尺寸分布狀況的主要方法，也是設(shè)計中通常采用的、比較方便的方法。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系 第二種方法：給出人體尺寸均值和標(biāo)準(zhǔn)差。這是GBT l0000 1988描述人體尺寸分布狀況的補充方法。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.2 常用人體尺寸數(shù)據(jù)摘錄及簡要介紹2.2.1 人體主要尺寸 人體主要尺寸視圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.2.2 立姿人體尺寸和坐姿人體尺寸立姿人體尺寸表 GBT l0

14、000-1988長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系立姿人體尺寸視圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系坐姿人體尺寸表 GBT l0000-1988長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系坐姿人體尺寸視圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體水平尺寸 mm長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體水平尺寸視圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.2.4 人體水平尺寸長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系人體頭部尺寸視圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.3 人體尺寸的差異2.3.1 地區(qū)差異 不同地區(qū)的人群，由于民族、氣候條件、飲食節(jié)后等方面不同的長期影響，人體尺寸存在著差異。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.3.2 時代差異 由于生活水平提高，營養(yǎng)改善，同一民族、同一地區(qū)人群的人體尺寸?？赡艽嬖谥鴷r代差異。這

15、種差異只在該國、該民族社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較快的時期才會較明顯地體現(xiàn)出來。 （1）成年人人體尺寸的時代差異 （2）青少年人體尺寸的時代差異長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.3.3 年齡差異 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(dá)到一定值） 腳的大?。耗?7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。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.3.4 性別差異對于大多數(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

16、大腿周長正相反）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；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；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。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系2.3.4 職業(yè)差異 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。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系3.其他國家的人體尺寸和人體各部分尺寸的比例 3.1 其他國家成年人人體尺寸 身高數(shù)據(jù)長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系3.2 人體各部分尺寸的比例長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系第四節(jié)

17、人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用本節(jié)大綱：尺寸修正量構(gòu)成功能修正量心理修正量人體尺寸數(shù)據(jù)選擇分類功能尺寸的設(shè)定長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.1尺寸修正量的構(gòu)成尺寸修正量的構(gòu)成 GBT l2985-1991長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.2功能修正量 穿著修正量 姿勢修正量 操作修正量 功能修正量：為保證實現(xiàn)產(chǎn)品功能，對作為產(chǎn)品設(shè)計依據(jù)的人體尺寸所作的尺寸修正量。包括以下三部分：長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系功能修正量穿著修正量 1.穿鞋修正量： 立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高等 男子：+25mm，女子：+20mm。 2. 著衣著褲修正量： 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等 6mm； 肩寬、臀寬等+13mm； 胸厚+

18、18mm； 臀膝距+20mm。 穿著修正量包括以下兩個組成部分:長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系功能修正量姿勢修正量立姿身高、眼高、肩高、肘高等，一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，一44mm。姿勢修正量：人們正常工作、生活時，全身采取自然放松的姿勢所引起的人體尺寸變化。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系功能修正量操作修正量操作修正量 ：實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展長指的是：后背到中指指尖的距離在按按鈕時，一12mm；在推滑板推鈕、扳撥扳鈕開關(guān)時一25mm；在取卡片、票證時，一20mm長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系對于各個修正量：操作遠(yuǎn)不限于“上肢前展操作”這一種情況,操作有用上肢的、也有用下肢的；用

19、上肢時有在前方操作的，也有在其他各種方向操作的等。事實上國標(biāo)中也不可能給出所有各種操作修正量的數(shù)據(jù)。所以，更多“操作修正量”數(shù)據(jù)，同樣需要設(shè)計工作者根據(jù)實際情況，通過研究實測來加以確定。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系心理修正量定義為了消除空間壓抑感、恐懼感，或為了美觀等心理因素而加的尺寸修正量。如工程機(jī)械駕駛室，若其空間大小剛剛能容下人們完成必要的操作活動，是不夠的，因為這樣會使人們在其中感到局促和壓抑，為此應(yīng)該放出適當(dāng)?shù)挠嘣？臻g。這余?？臻g就是心理修正量。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系心理修正量確定原則心理修正量應(yīng)根據(jù)實際需要和條件許可兩個因素來研究確定。以客輪客艙、大學(xué)生宿舍和禮堂劇院這三種室內(nèi)空間來對比

20、，三者的心理空間尺寸修正量顯然依次一個比一個應(yīng)該大得多。 因此，研究心理修正量的常用方法是：設(shè)置場景，記錄被試者的主觀評價，綜合統(tǒng)計分析后得出數(shù)據(jù)。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.4尺寸修正量各種尺寸修正量有正值也有負(fù)值，總的尺寸修正量是各修正量的代數(shù)和：尺寸修正量=功能修正量+心理修正量=(穿著修正量+姿勢修正量+操作修正量)+心理修正量長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.5人體尺寸數(shù)據(jù)選擇分類依產(chǎn)品功能分類選擇人體尺寸數(shù)據(jù)分為以下三類：I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(又稱“雙限值設(shè)計”)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(又稱“單限值設(shè)計”)型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(又稱“平均尺寸設(shè)計”）長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.6人體尺寸百分位數(shù)的選擇長春理工

21、大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系4.7功能尺寸的設(shè)定功能尺寸：是指為保證產(chǎn)品實現(xiàn)某項功能所確定的基本尺寸。這里所說的功能尺寸基本限于人機(jī)工程范圍中與人體尺寸有關(guān)的尺寸；通常也有別于標(biāo)注在加工制作圖樣上的尺寸。例如：沙發(fā)座面高度的功能尺寸，是指有人坐在上面、被壓變形后的高度尺寸。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系產(chǎn)品最小功能尺寸的設(shè)定產(chǎn)品最小功能尺寸=相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系產(chǎn)品最佳功能尺寸的設(shè)定 產(chǎn)品最佳功能尺寸=相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量+心理修正量=產(chǎn)品最小功能尺寸+心理修正量長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系第五節(jié)設(shè)施器物的人體尺寸適應(yīng)性 上圖是設(shè)施器物設(shè)計合理的典范。 a、b、c分別為

22、小、中、大型機(jī)床，它們整體尺寸相差懸殊，但它們的操縱裝置都應(yīng)該安置在操作者肢體易于活動的范圍內(nèi)。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.1設(shè)施器物的人體尺寸適應(yīng)性（a）例如，手的操作高度大體在胸部上下，見圖。為此，小型臺式機(jī)床要放置在臺面上，見圖a，而大型機(jī)床則要將操作裝置從機(jī)床體上分離出來，也安置在便于操作的高度，見圖c。 長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.1設(shè)施設(shè)計不得當(dāng)?shù)睦樱╞） 設(shè)施設(shè)計不得當(dāng)?shù)睦娱L春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.2動態(tài)人體尺寸（a）動態(tài)人體尺寸與前面的靜態(tài)人體尺寸相對應(yīng)，描述人在各種姿勢、做各種動作時的人體尺寸即動態(tài)人體尺寸。長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.2適宜操作位置圖（b） 動態(tài)人體尺寸 用背肌活動度測定適宜操作位置圖長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.3成人動態(tài)最小占用空間示意圖（a）成人蹲姿、跪姿、臥姿的最小占用空間長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.3成人動態(tài)最小占用空間表（b）長春理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計系5.4設(shè)計用人體模板（a） 二維人體模板采用密實的板材制作，尺寸比例和各關(guān)節(jié)的活動幅度，要求基本符合人體實際。GBT l4775-1993坐姿人體