安全人机工程学2

1、第二章第二章人体的人机学参数人体的人机学参数内内 容容第一节第一节人体尺寸及其测量人体尺寸及其测量第二节第二节人体的人机学参数人体的人机学参数第三节第三节疲劳的测定疲劳的测定第四节第四节人体测量数据的应用人体测量数据的应用2022-6-28一、人体测量的基本术语人体测量的基本术语被测者姿势被测者姿势（立姿（立姿 、坐姿）、坐姿）测量基准面测量基准面 （见图1）测量方向测量方向 支承面和着装支承面和着装 基本测点及测量项目基本测点及测量项目 (见图2、图3)第一节第一节人体尺寸及其测量人体尺寸及其测量继继 续续2022-6-28图图1 人体测量基准面和基准轴人体测量基准面和基准轴 2022-6-

2、28图图1-b 人体测量基准面和基准轴人体测量基准面和基准轴 图图1-a 人体测量基准面和基准轴人体测量基准面和基准轴 2022-6-28图图2-a 2-a 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图2-b 2-b 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图2-c 2-c 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图2-d 2-d 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图2-e 2-e 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图2-f 2-f 测量项目测量项目- -立姿立姿2022-6-28图图3-a 3-a 测量项目测量项目- -坐姿坐姿20

3、22-6-28图图3-b 3-b 测量项目测量项目- -坐姿坐姿2022-6-28图图3-c 3-c 测量项目测量项目- -坐姿坐姿2022-6-28图图3-d 3-d 测量项目测量项目- -坐姿坐姿2022-6-28图图3-e 3-e 测量项目测量项目- -坐姿坐姿2022-6-28 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。 人体测高仪人体测高仪直脚规直脚规直脚规直脚规（参见图4-a 见图4-b 见图见图4-c）继继 续续二、人体尺寸测量用的主要仪器人体尺寸测量用的主要仪器20

4、22-6-28图4-a 人体测高仪 2022-6-28图4-b 人体测量用直脚规 2022-6-28图图2-4 2-4 人体测量用弯脚规(4-c) 2022-6-28三、人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数 均值 方差 21_2)(11niixxnsniixnxns1_22)(11niinxnnxxxx1211.2022-6-28三、人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数标准差标准差抽样误差抽样误差 百分位数和适应度百分位数和适应度 nssxskxx_21_)(11niixxns2022-6-28百分比（百分比（%）K百分比（百分比（%）K0.52.576700.5241

5、.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表表2-1 百分比与变换系数 2022-6-28四、常用人体测量数据常用人体测量数据1 1、我国成年人的人体结构尺寸我国成年人的人体结构尺寸 图图2-5 2-5 立姿人体尺寸立姿人体尺寸 2022-6-28图图2-6 坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸 2022-6-28图图2-7 2-7 人体水平尺寸人体水平尺寸 2022-6-28表表22 人体主要尺寸人体主要尺寸 (

6、 (单位：单位：mm)mm)2022-6-28 表表2-3 立姿人体尺寸立姿人体尺寸 (单位：单位：mm) 2022-6-28 表表2-4 坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸 (单位：单位：mm) 2022-6-28表表2-5 人体水平尺寸人体水平尺寸 （单位：mm） 2022-6-28表表2-6 各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm） 2022-6-282 我国成年人人体动态尺度我国成年人人体动态尺度 （1）肢体活动角度范围）肢体活动角度范围 图图2-8 人体肢体活动角度范围人体肢体活动角度范围 2022-6-28图图2-9 2-9

7、人体上部及上肢固定姿势活动角度范围人体上部及上肢固定姿势活动角度范围 2022-6-28图图2-10 立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围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不同姿势时手能及的空间 范围范围2022-6-28图图2-112-11单腿跪姿上身及手的可及范围单腿跪姿上身及手的可及范围2022-6-28图图2-12 2-12 仰卧姿势手及腿的活动空间仰卧姿势手及腿的活动空间 2022-6-283、常用人体功能尺寸测量区域、常用人体功能尺寸测量区域 2022-6-28五、手、脚作业域测量五、手、脚作业域测量1、 手的测量手的测量 图图

8、214 214 手的测量手的测量2022-6-28(1) 水平作业域 图图2-15 手在水平面的正常作业阈和最大作业域（手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm） 2022-6-28图图2-16 2-16 坐姿抓握作业域（坐姿抓握作业域（cmcm） 2022-6-28(2) 垂直作业域 图图2-17 立姿双臂垂直作业域图立姿双臂垂直作业域图 2-18 立姿双臂垂直作业域立姿双臂垂直作业域 2022-6-28图图2-19 身高与摸高的关系身高与摸高的关系 2022-6-282、脚的测量 图图220 脚的测量脚的测量 2022-6-283、 脚作业空间脚作业空间 图图2-21 脚的作业区域脚的作业

9、区域 第一节结束第一节结束2022-6-28一、人体体部指数及有关人机学参数计算一、人体体部指数及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，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。利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。1 1、人体的体部指数人体的体部指数 （参见教材参见教材P34P34公式公式2-72-11）2 2、用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸 （见见图图2-22、图图2-23及及表表2-9）第二节第二节 人体的人机学参数人体的人机学参数2022-6-28图图2-22 坐姿静态尺寸编号图坐姿静态

10、尺寸编号图 2022-6-28图图223 立姿静态尺寸图立姿静态尺寸图 2022-6-28名名 称称计算式计算式名名 称称计算式计算式坐 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表表 2-9 静坐时人体尺寸与身高的关系 2022-6-283 3、用人体体重计算人体体积和表面积用人体体重计算人体体积和表面积 （1 1）人体体积人体体积 （2 2）体表

11、面积体表面积4 4、用身高、体重、表面积求有关人机学参数用身高、体重、表面积求有关人机学参数 （见表见表2-10 ）937. 4015. 1WV725. 0425. 0HWKSR1529. 00128. 00061. 0WHS051456. 00422460235. 0WHS 2022-6-28表表2-10 人体有关人机学参数计算公式人体有关人机学参数计算公式 2022-6-28二、二、 人体生理学参数及测量人体生理学参数及测量 1、最大耗氧量、最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力及氧债能力 （见图2-24 ）2、最大心率、最大心率3、搏出量与最大心脏输出、搏出量与最大心脏输出 4 4、肌电图

12、、肌电图5、呼吸量的测定、呼吸量的测定 6、脉搏数的测定、脉搏数的测定 7、发汗的测定、发汗的测定 8、血液成份变化的测定、血液成份变化的测定 9、脑电图、脑电图 （见表212 ）第二节结束第二节结束2022-6-28图图2-24 三种氧债与相应的劳动负荷示意图三种氧债与相应的劳动负荷示意图（a）常量负荷 （b）高量负荷 （c）超量负荷 2022-6-28表表212 大脑意识状态与人为错误的潜在危险性大脑意识状态与人为错误的潜在危险性 2022-6-28一、疲劳自觉症状调查一、疲劳自觉症状调查身体症状精神症状感觉症状头晕头痛全身不适身体局部不适或痛肩膀酸痛呼吸困难腿软口粘、口干打呵欠出冷汗头脑

13、不清思想不集中不原思考不爱说话焦躁困倦精神涣散对事冷漠易忘事常出错对事放心不下眼睛疲劳、恍惚眼睛发滞、发干动作笨拙、失误脚下不稳、摇晃味觉不灵眩晕眼皮及其他部位发抖听觉迟钝、耳鸣手脚打颤动作不准表表2 212 12 疲劳自觉症状调查表疲劳自觉症状调查表 第三节第三节 疲劳的测定疲劳的测定2022-6-28二、测量疲劳的几种方法二、测量疲劳的几种方法 1、测定心率测定心率 2、呼气分析法呼气分析法 3、触两点辨别阈法触两点辨别阈法 （表213 ）4、膝腱反射阈的测定膝腱反射阈的测定 5、反应时间测定法反应时间测定法 6、频闪融合阈值测定法频闪融合阈值测定法 （表214与图图2-252-25 ）7

14、、色名读唱时间法色名读唱时间法 8、皮肤电流测定法皮肤电流测定法 第三节结束第三节结束2022-6-28中 指 2.5食 指 3.0拇 指 3.5无名指 4.0小 指 4.5上 唇 5.5文 颊 7.0 鼻 部 8.0手 掌 11.5大足趾 12.0前 额 15.0脚 底 22.5腹 部 34.0胸 部 36.0前 臂 38.5肩 部 41.0背 部 44.0上 臂 44.5大 腿 45.5小 腿 47表213 人体皮肤不同部位的触两点辨别阈 2022-6-28劳动类型日间变化率（）周间变化率（）理想界限允许界限理想界限允许界限体力劳动体力、脑力结合的劳动脑力劳动107620161033313

15、1313表214 频闪融合阈值 2022-6-28图图2-25 CFF2-25 CFF值及心动数日周期变化值及心动数日周期变化 2022-6-28第四节第四节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用 一、人体数据的运用准则人体数据的运用准则1 1、最大最小准则。、最大最小准则。 2 2、可调性准则、可调性准则 3 3、平均准则、平均准则 4 4、使用最新人体数据准则、使用最新人体数据准则 5 5、地域性准则、地域性准则 6 6、功能修正与最小心理空间相结合准则、功能修正与最小心理空间相结合准则 7 7、标准化准则。、标准化准则。8 8、姿势与身材相关联准则、姿势与身材相关联准则 9 9、合理选择

16、百分位和适用度准则、合理选择百分位和适用度准则 2022-6-28人体测量数据选用的注意事项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，必须保证至少设计和确定作业空间尺寸的根据，必须保证至少90%的的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即人体主要人体主要尺寸的设计极限尺寸的设计极限应根据第应根据第5至至95百分位数的值确定。百分位数的值确定。必须适应或允许必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸身体某些部分通过的空间尺寸（如通道、（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第95百百分位的

17、值作为适用的人体尺寸。分位的值作为适用的人体尺寸。有限度的或受身体延伸所有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸限制的空间尺寸（如抓握物体（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），应以第全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用百分位的值作为适用的人体尺寸。的人体尺寸。2022-6-28可调整的尺寸可调整的尺寸（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、安全带等），应以第安全带等），应以第5百分位至第百分位至第95百分位的人体尺百分位的人体尺寸范围作为高速范围适用的人体尺寸；只

18、能用一种中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），应以第手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸百分位数作为适用的人体尺寸搞清该尺寸的适用范围搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、，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，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人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，

19、其最佳适应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，近增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每年来世界各国人体的身高平均每10年增加年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集，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。或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。2022-6-28二、人体尺度在工程设计中的应用二、人体尺度在工程设计中的应用 1人体尺度应用的原则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

20、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 I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。 型产品尺寸设计(最大最小准则)表216 2022-6-28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A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B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型产品尺寸设计

21、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表2-16 人体尺寸百分位数选择人体尺寸百分位数选择 2022-6-282 2、人体尺寸的应用方法和程序、人体尺寸的应用方法和程序 （1） 确定所设计对象的类型和适应度确定所设计对象的类型和适应度 确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，而它的选用又与设计对象的类型密切相关。首先位数，而它的选用又与设计对象的类型密切相关。首先应确定所设计的对象是属于哪一类型。见表应确定所设计的对象是属于哪一类型。见表217。 （2） 选择人体尺寸百分位数选择人体尺寸百分位数 在确认所设计的产品类型

22、及其等级之后，选择人体尺在确认所设计的产品类型及其等级之后，选择人体尺寸百分位数的寸百分位数的依据是适用度依据是适用度。人机工程学设计中的适用。人机工程学设计中的适用度，是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常度，是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。2022-6-28设计类型产品重要程度百分位数的选择适应度I 型涉及人的安全、的健康一般用途选用户x99和x1为尺寸上、下限值的依据选用x99和x5作为尺寸上、下限值的依据98%90%A型涉及人的安全、健康的一般用途选用x99和x95作为尺寸上限值的依据

23、选用x90作为尺寸上限值的依据99%或95%90%B型涉及人的安全、健康的一般用途选用x1和x5几作为尺寸下限值的依据选用x10作为尺寸下限值的依据99%或95%90%型产品一般用途选用户x50作为产品尺寸设计的依据通用成年男、女通用产品一般用途选用男性的x99，x95或x90为尺寸上限值选用女性的x1、x5，或x10为尺寸下限值通用表表2-17 产品尺寸设计分类产品尺寸设计分类 2022-6-283 3确定功能修正量和心理修正量确定功能修正量和心理修正量 （1）必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为度总计为功能修正量功能修正量 （2）为了消除人们心理上的为了消除人们心理上的“空间压抑感空间压抑感”、“高度恐惧感高度恐惧感”和和“过于接近时的窘迫感和不过于接近时的窘迫感和不舒适感舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们等心理感受，或者是为了满足人们“求美求美”、“求奇求奇”等心理需求，涉及人的产等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计品和环境空间设计 ，必须再附加一项必要的心，必