人体尺寸测量(车辆人机工程学)课件

1、人体尺寸2人体模型4人体测量31人体测量数据的应用33返回总目录第 2 章目录第1页，共81页。2.1 人 体 测 量分 类参照系项目/方法统计特征回到本章目录第2页，共81页。1. 静止形态参数的测量2. 活动范围参数的测量3. 生理学参数的测量4. 生物力学参数的测量回到本节目录2.1 人体测量2.1.1 人体测量的分类 第3页，共81页。测量基准轴： 1. 铅垂轴 2. 矢状轴 3. 冠状轴 测量基准面： 1. 矢状面 2. 冠状面 3. 水平面 4. 眼耳平面回到本节目录2.1 人体测量2.1.2 人体测量的参照系 第4页，共81页。测量姿势1.立姿 被测者挺胸直立,头部以眼耳平面定位

2、,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。2.坐姿 被测者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。2.1 人体测量第5页，共81页。测量方向1.人体上下方向 上方称为头侧端,下方称为足侧端。2.人体左右方向 靠近正中矢状面的方向称为内侧,远离正中矢状面的方向称为外侧。3.四肢方向 靠近四肢附着部位的方向称为近位,远离四肢附着部位的方向称为远位。4.上肢方向 指向桡骨侧的方向称

3、为桡侧,指向尺骨侧的方向称为尺侧。5.下肢方向 指向胫骨侧的方向称为胫侧,指向腓骨侧的方向称为腓侧。2.1 人体测量2.1.3 人体测量的项目和测量方法回到本节目录第6页，共81页。 我国国家标准 GB 3975-83 人体测量术语中规定了人体测量参数的测点和测量项目,其中,头部测点 16 个、测量项目 12 项；驱干和四肢部位的测点22 个、测量项目 69 项。 GB 5703-85 人体测量方法中规定了适用于成年人和青少年的人体参数测量方法。测量项目2.1 人体测量第7页，共81页。 支撑面和衣着 立姿测量时站立的地面或平台、坐姿测量时的座椅平面应当是水平、稳固、不可压缩的。要求被测者裸体

4、或穿着尽量少的内衣(例如,只穿内裤和汗背心)进行测量。回到本节目录2.1 人体测量第8页，共81页。2.1.4 人体测量数据的统计特征 常用的统计特征参数有均值、方差、标准差、百分位数等。人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸的等级,百分位数是一种位置指标,一个界值,以符号 PK表示。一个百分位数将总体或样本的全部测量值分为两部分,有K%的测量值等于或小于此数,有(100-K)%的测量值大于此数。最常用的是第 5、50、95 三个百分位数,分别记作 P5 、P50、P95。 回到本节目录2.1 人体测量第9页，共81页。1我国成年人的人体结构尺寸2我国成年人的人体功能尺寸3人体参数的计算方法

5、2.2 人 体 尺 寸 回到本章目录第10页，共81页。2.2.1 我国成年人的人体结构尺寸 国家标准GB 10000-88中国成年人人体尺寸按照人机工程学的要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。标准中总共给出 7 类 47 项人体尺寸基础数据。标准中用 7 幅图分别表示项目的部位,相应用 13 张表分别列出各年龄段、各常用百分位的各项人体尺寸数据。2.2 人体尺寸回到本节目录第11页，共81页。人体主要尺寸男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 991.1 身高/mm1543 1583 1604 1678 1754 1775 18

6、141149 1484 1503 1570 1640 1659 16971.2 体重/kg44 48 50 59 71 75 8339 42 44 52 63 66 741.3 上臂长/mm279 289 294 313 333 338 349252 262 267 284 303 308 3191.4 前臂长/mm206 216 220 237 253 258 268185 193 198 213 229 234 2421.5 大腿长/mm413 428 436 465 496 505 523387 402 410 438 467 476 4941.6 小腿长/mm324 338 344 3

7、69 396 403 419300 313 319 344 370 376 3902.2 人体尺寸第12页，共81页。立姿人体尺寸男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 992.1 眼高/mm1436 1471 1495 1568 1643 1664 1705337 1371 1388 1454 1522 1541 15792.2 肩高/kg1244 1281 1299 1367 1435 1455 14941166 1195 1211 1271 1333 1350 13852.3 肘高/mm925 954 968 1024 1079

8、 1096 1128 873 899 913 960 1009 1023 10502.4手功能高/mm656 680 693 741 787 801 828 630 650 662 704 746 757 7782.5 会阴高/mm701 728 741 790 840 856 887 648 673 686 732 779 792 8192.6胫骨点高/mm394 409 417 444 472 481 498 363 377 384 410 437 444 4592.2 人体尺寸第13页，共81页。坐姿人体尺寸2.2 人体尺寸第14页，共81页。坐姿人体尺寸男（1860岁）女（1855岁）

9、1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 993.1 坐高/mm836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 9203.2 颈锥点高/mm599 615 624 657 691 701 719563 579 587 617 648 657 6753.3 坐姿眼高/mm729 749 761 798 836 847 868678 695 704 739 773 783 8033.4 坐姿肩高/mm539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 585 594 6093.5 坐姿

10、肘高/mm214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 2993.6坐姿大腿厚/mm103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 1603.7 坐姿膝高/mm441 456 464 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 5073.8 小腿加足高/mm372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 4173.9 坐深/mm407 421 429 457 486 494 510388 401 4

11、08 433 461 469 4853.10 臀膝距/mm499 515 524 554 585 595 613481 495 502 529 561 570 5873.11下肢长/mm892 921 937 992 1046 1063 1096826 851 865 912 960 975 10052.2 人体尺寸第15页，共81页。人体水平尺寸男（1860岁）女（1855岁 ）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 994.1 胸宽/mm242 253 259 280 307 315 331219 233 239 260 289 299 3194.2 胸厚/mm

12、176 186 191 212 237 245 261159 170 176 199 230 239 2604.3 肩宽/mm304 320 328 351 371 377 387304 320 328 351 371 377 3874.4最大肩宽/mm383 398 405 431 460 469 486347 363 371 397 428 438 4584.5 臀宽/mm273 282 288 306 327 334 346275 290 296 317 340 346 3604.6 坐姿臀宽284 295 300 321 347 355 369295 310 318 344 374 3

13、82 4004.7 坐姿两肘间宽/mm353 371 381 422 473 489 518326 348 360 404 460 478 5094.8 胸围/mm762 791 806 867 944 970 1018717 745 760 825 919 949 10054.9 胸围/mm620 650 665 735 859 895 960622 659 680 772 904 950 10254.10 臀围/mm780 805 820 875 948 970 1000795 824 840 900 975 1000 10442.2 人体尺寸第16页，共81页。男（1860岁）女（185

14、5岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 995.1 头全高199 206 210 223 237 241 249193 200 203 216 228 232 2395.2 头矢状弧314 324 329 350 370 375 384300 310 313 329 344 349 3585.3 头冠状弧330 338 344 361 378 383 392318 327 332 348 366 372 3815.4 头最大宽141 145 146 154 162 164 168137 141 143 149 156 158 1625.5 头最大长168 17

15、3 175 184 192 195 200161 165 167 176 184 187 1915.6 头围525 536 541 560 580 586 597510 520 525 546 567 573 5855.7 形态面长104 109 111 119 128 130 13597 100 102 109 117 119 123人体头部尺寸2.2 人体尺寸第17页，共81页。人体手部尺寸男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 996.1 手长164 170 173 183 193 196 202164 170 173 183

16、193 196 2026.2 手宽73 76 77 82 87 89 9167 70 71 76 80 82 846.3 食指长60 63 64 69 74 76 7957 60 61 66 71 72 766.4 食指近位指关节宽17 18 18 19 20 21 2115 16 16 17 18 19 206.5 食指远位指关节宽14 15 15 16 17 18 1913 14 14 15 16 16 172.2 人体尺寸第18页，共81页。人体足部尺寸男（1860岁）女（1855岁）1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 997.1 足长223 230 23

17、4 247 260 264 272208 213 217 229 241 244 2517.2 足宽86 88 90 96 102 103 10778 81 83 88 93 95 982.2 人体尺寸第19页，共81页。中国六个区域人体尺寸的均值和标准差 回到本节目录项 目东北、华北西北东南华中华南西南均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差男（1860岁）体重/kg648.2607.6597.7576.9566.9556.8身高/mm169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7胸围/mm88855.588051.586

18、552.085349.285149.285548.3女（1855岁）体重/kg557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高/mm158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸围/mm84866.483755.983159.882055.881957.680958.82.2 人体尺寸第20页，共81页。2.2.2 我国成年人的人体功能尺寸 GB 10000-88中, 只给出了成年人人体结构尺寸的基础数据, 并没有给出成年人的人体功能尺寸。同济大学的丁玉兰教授对 GB 10000-88 标准中的人体测量基础数据进行了分析研究,

19、 导出了几项常用的人体功能尺寸及人在作业位置上的活动空间尺度的数据。2.2 人体尺寸回到本节目录第21页，共81页。百分位立姿双臂展开宽度立姿手伸过头顶高度坐姿手臂前伸距离坐姿腿前伸距离15791999781957169021362136838180222748961099几项人体功能尺寸数据 2.2 人体尺寸第22页，共81页。立姿活动空间 2.2 人体尺寸第23页，共81页。坐姿活动空间 2.2 人体尺寸第24页，共81页。单腿跪姿活动空间 2.2 人体尺寸第25页，共81页。仰卧姿活动空间 2.2 人体尺寸第26页，共81页。人体各部位的活动范围2.2 人体尺寸第27页，共81页。人体各

20、部位的活动范围身 体部 位移动关节动作方向动作角度身 体部 位移动关节动作方向动作将度代号/（ ）代号/（）头脊柱向右转155手腕（枢 轴关 节）背屈曲1865向左转255掌屈曲1975屈曲340内收2030极度伸展450外展2115向一侧弯曲540掌心朝上2290向一侧弯曲640掌心朝下2380臂肩关节外展990肩胛骨脊柱向右转740抬高1040向左转840屈曲1190腿髋关节内收2440向前抬高1290外展2545极度伸展1345屈曲26120内收14140极度伸展2745极度伸展外展旋转1540屈曲时回转（外观）2830屈曲时回转（内观）2935（外观）1690小腿足膝关节踝关节屈曲30

21、135（内观）1790内收3145外展3250回到本节目录2.2 人体尺寸第28页，共81页。2.2.3 人体参数的计算方法 设计中所必需的人体数据, 当没有条件测量、直接测量有困难或者为了简化人体测量的过程时, 可根据人体的身高、体重等基础测量数据, 利用经验公式计算出所需的其它各部分数据。 2.2 人体尺寸回到本节目录第29页，共81页。我国成年人人体尺寸的比例关系2.2 人体尺寸第30页，共81页。人体各部位的尺寸2.2 人体尺寸第31页，共81页。由体重、身高计算人体体积和表面积 2.2 人体尺寸第32页，共81页。由身高、体重、体积计算人体生物力学参数 2.2 人体尺寸第33页，共8

22、1页。由身高、体重、体积计算人体生物力学参数 2.2 人体尺寸第34页，共81页。由人的年龄计算人体生理学参数 回到本节目录2.2 人体尺寸第35页，共81页。2.3 人体测量数据的应用 产品尺寸设计的分类 满足度 设计界限值的选择 人体身高尺寸在设计中的应用方法 产品功能尺寸的确定 人体尺寸测量数据的修正 回到本章目录第36页，共81页。2.3.1 产品尺寸设计的分类 按照所使用的人体尺寸的设计界限值的不同情况,可将产品尺寸设计任务分为三种基本类型:型产品尺寸设计型产品尺寸设计(型产品尺寸设计任务,又分为两类:A 型产品尺寸设计、B 型产品尺寸设计) 型产品尺寸设计 2.3 人体测量数据的应

23、用回到本节目录第37页，共81页。型产品尺寸设计 需要同时利用两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据之设计任务,称为型产品尺寸设计,又称双限值设计。 例如,汽车驾驶座椅设计。型产品尺寸设计 只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据之设计任务,称为型产品尺寸设计,又称单限值设计。2.3 人体测量数据的应用第38页，共81页。A 型产品尺寸设计 只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值的依据之设计任务,称为 A 型产品尺寸设计,也称大尺寸设计。 例如,设计公共汽车的车厢高度。B 型产品尺寸设计 只需要利用一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据之设计任务,称为 B

24、型产品尺寸设计,也称小尺寸设计。 例如,设计工作场所的栅栏结构、网孔结构或孔板结构等安全防护装置。2.3 人体测量数据的应用第39页，共81页。 型产品尺寸设计 只需要人体尺寸的第 50 百分位尺寸数据作为产品尺寸设计的依据之设计任务,称为 型产品尺寸设计,也称 折中设计。 例如,门的把手或锁孔离地面的高度、电灯开关在房间墙壁上的安装位置离地面的高度设计。 设计人员进行产品或工程系统设计时, 首先必须正确判断设计任务应属于哪一种类型, 然后恰当选取作为尺寸设计依据的人体相应部位的百分位数。回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第40页，共81页。2.3.2 满足度 所设计的产品或工程系统, 在

25、尺寸上能满足的合适使用者的人数, 占特定使用者群体的百分率, 称为满足度。 满足度的取值应根据设计该产品或工程系统所依据的使用者群体的人体尺寸的变异性、生产该产品或实现该工程系统的技术可能性以及经济上的合理性等因素,综合权衡选定。在实际设计中, 通常均以满足度达到 90% 作为设计目标。 回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第41页，共81页。对于型产品尺寸设计： 应将满足度取为98%，应选用第99百分位和第1百分位的人体尺寸数据作为尺寸设计上、下限值的依据。 2.3.3 设计界限值的选择2.3 人体测量数据的应用回到本节目录第42页，共81页。对于IA型产品尺寸设计： 应将满足度取为98%

26、或95%，应选用第98百分位或第95百分位的人体尺寸数据作为尺寸设计上限值的依据。 2.3 人体测量数据的应用第43页，共81页。对于IB型产品尺寸设计： 应将满足度取为98%或95%，应选用第2百分位或第5百分位的人体尺寸数据作为尺寸设计下限值的依据。 2.3 人体测量数据的应用第44页，共81页。对于II型产品尺寸设计： 必须以第50百分位的人体尺寸数据为依据。 回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第45页，共81页。2.3.4 人体尺寸测量数据的修正1.功能修正量： (1)着装修正量 (2)姿势修正量2.心理修正量 回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第46页，共81页。2.3.5

27、产品功能尺寸的确定最小功能尺寸:为了确保实现产品的某项功能而在设计时规定的产品最小尺寸,称为产品最小功能尺寸。产品最小功能尺寸 = 人体尺寸百分位数 + 功能修正量 最佳功能尺寸:为了方便、舒适地实现产品的某项功能而设定的产品尺寸,称为产品最佳功能尺寸。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。 2.3 人体测量数据的应用回到本节目录第47页，共81页。 人机工程学是以追求安全、健康、舒适、高效为目标的, 只要客观上许可, 就应当按最佳功能尺寸进行设计。 以设计船舶居住区的层高为例, 若以男子身高第 90 百分位尺寸 1754 mm作为设计界限值, 鞋跟高修正量取

28、为 25 mm,高度的最小余裕量取为 90 mm,高度的心理修正量取为 115 mm,则: 最低层高=1754+(25+90)=18691900 mm 最佳层高=1754+(25+90)+115=19842000 mm回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第48页，共81页。2.3.6 人体身高尺寸在设计中的应用方法 人体尺寸主要决定人机系统的操纵是否方便、舒适、宜人。因此,各种工作面高度、设备和用具的高度,（如操纵台、工作台、操纵件的安装高度以及用具的设置高度等）,都要根据人的身高来确定。2.3 人体测量数据的应用回到本节目录第49页，共81页。以身高为基准确定工作台面或设备的高度 2.3

29、人体测量数据的应用第50页，共81页。工作台面或设备的高度与人体身高的比例关系 代号工作台面或设备高度的定义工作台面或设备高度与人体身高之比 1眼睛能够望见设备的高度（上限值）10/11 2能够挡住视线的高度33/34 3立姿手上举能够抓握的高度7/6 4立姿用手能放进和取出物品的台面高度8/7 5立姿工作台面高度的上限9/11 6立姿工作台面高度的下限4/9 7操作用座椅的高度4/17 8坐姿控制台高度7/17回到本节目录2.3 人体测量数据的应用第51页，共81页。2.4 人体模型 以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体形态特征和力学特性的有效工具, 是研究、分析、设计、评价、试验人机系

30、统不可缺少的重要辅助手段。 按人体模型的用途,有设计用人体模型、工作姿势分析用人体模型、动作分析用人体模型、运动学分析用人体模型、动力学分析用人体模型、人机界面匹配评价用人体模型、试验用人体模型等多种类别; 按人体模型的构造方法,有物理仿真模型与数学仿真模型两类。 回到本章目录第52页，共81页。2.4 人 体 模 型二维人体模板人机系统匹配评价用人体模型汽车碰撞试验用人体模型车辆碰撞仿真分析用人体模型 汽车用H点三维人体模型第53页，共81页。2.4.1 二维人体模板 二维人体模板是目前人机系统设计时最常用的一种物理仿真模型。其侧视图如图 2-17 所示。正视图和俯视图可参看 GB/T 14

31、779-93坐姿人体模板功能设计要求中的图 2 和图 3 。 2.4 人体模型回到本节目录第54页，共81页。2.4 人体模型第55页，共81页。人体模板的结构1.基准线2.关节3.活动范围4.手的姿势5.人体模板的分段尺寸2.4 人体模型第56页，共81页。人体模板的尺寸等级 对于安全设施, 应尽可能按极端的百分位数设计, 如选用第 1 和第 99 百分位,以适应绝大多数人的要求。对于一般设施, 所选百分位数可适当偏离极端数值, 如第 10 和第 90 百分位,这样可简化结构、降低成本。2.4 人体模型第57页，共81页。人体模板的应用 人机系统设计时, 可借助人体模板进行辅助制图、辅助设计

32、、辅助演示或辅助测试。2.4 人体模型第58页，共81页。人体模板用于工作系统设计 2.4 人体模型第59页，共81页。人体模板用于轿车驾驶室设计 2.4 人体模型第60页，共81页。人体模板用于工程机械驾驶室设计 2.4 人体模型第61页，共81页。人体模板百分位的选择 必须根据设计对象的结构特点和设计参数来选用适当百分位的人体模板。 通常, 确定外部尺寸, 如手臂活动的可及范围、脚踏板的位置等, 宜选用 “小” 身材的人体模板 (如第 5 百分位)；确定内部尺寸, 如腿、脚活动的占有空间、人体、头、手、脚的通过空间等, 宜选用 “大” 身材的人体模板(如第 95 百分位)。回到本节目录2.

33、4 人体模型第62页，共81页。2.4.2 人机系统匹配评价用人体模型 在人机系统的评价中，不同的人对同一个系统有着不同的评价，这是人机工程学的一个基本观点。 人体模型内嵌有人体尺寸数据库，用它构造出的人体模型在三维尺寸上符合国家标准GB 10000-88的要求。2.4 人体模型回到本节目录第63页，共81页。人体模型2.4 人体模型第64页，共81页。人体模型坐标系2.4 人体模型第65页，共81页。人体活动部位的活动方向和角度范围 2.4 人体模型第66页，共81页。人体结构的树形表示 2.4 人体模型第67页，共81页。虚拟的人机界面 2.4 人体模型第68页，共81页。回到本节目录对人机界面评价 2.4 人体模型第69页，共81页。2.4.3 汽车用 H 点三维人体模型 H 点，即胯点( HipPoint )，指人体身躯与大腿的铰接点。在人体模板中为髋关节。确定汽车车身或驾驶室内部人机界面几何尺寸关系时 ,常以此点作为人体的定位基准。 2.4 人体模型回到本节目录第70页，共81页。（a）构件名称 （b）构件尺寸和载荷分配1-背板；2-躯干重块悬架；