人机工程学第2章课件

第2章人体测量与数据应用

12/12/20221人机工程学(第三版)多媒体教学第2章人体测量与数据应用12/10/20221人机工程§2-1人体测量的基本知识一、概述

为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度，因而也就要求设计者能了解一些人体测量学方面的基本知识，并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质和使用条件。人体测量学也是一门新兴的学科，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。12/12/20222人机工程学(第三版)多媒体教学§2-1人体测量的基本知识一、概述12/10/20222人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。人体构造上的尺寸是指静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸。此外，也有些著作中，将人体生理参数的测量包括在人体测量学内容中，但为了系统叙述的方便，本书将人体生理测量方面的数据放在人体生理特征一章(第三章)中介绍。所以，本章仅介绍人体形态测量的有关内容。12/12/20223人机工程学(第三版)多媒体教学人机工程学范围内的人体形态测量数据主要

各种机械、设备、设施和工具等设计对象在适合于人的使用方面，首先涉及的问题是如何适合于人的形态和功能范围的限度。例如，一切操作装置都应设在人的肢体活动所能及的范围之内，其高低位置必须与人体相应部位的高低位置相适应；而且其布置应尽可能设在人操作方便、反应最灵活的范围之内，如图2-1(a)所示。在设计中所有涉及人体尺度参数的确定都需要应用大量人体构造和功能尺寸的测量数据。在设计时若不很好考虑这些人体参数，就很可能造成操作上的困难和不能充分发挥人机系统效率。图2-1(b)所示的车床是一个突出的例子，其操作部位的高度与人的上肢舒适操作的高度相比过低或过高，人在操作时需要弯腰或抬臂，这样不仅影响工作效率，人体将过早地产生疲劳，而且长期操作还会对操作者的身体健康带来不利影响。总之，这—明显的例子足以说明人体测量参数对各种与人体尺度有关的设计对象具有重要意义。12/12/20224人机工程学(第三版)多媒体教学各种机械、设备、设施和工具等设计对象在二、人体测量的基本术语

国标GB3975—83规定了人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语。该标准规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列要求的前提下，测量数据才是有效的。1．被测者姿势

(1)立姿指被测者挺胸直立，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，自然伸直膝部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°角，体重均匀分布于两足。

(2)坐姿指被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳于面定位，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。12/12/20225人机工程学(第三版)多媒体教学二、人体测量的基本术语国标GB32．测量基准面

人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴(铅垂轴、纵轴和横轴)来决定的。人体测量中设定的轴线和基准面如图2-2所示。

(1)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。

(2)正中矢状面在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。

(3)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。

(4)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。

(5)眼耳平面通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。

12/12/20226人机工程学(第三版)多媒体教学2．测量基准面

人体测量基准面的定位是由三个互为垂直

3．测量方向

①在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。②在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。③在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。④对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。⑤对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。

12/12/20227人机工程学(第三版)多媒体教学3．测量方向12/10/20227人机工程学(第三版

4．支承面和衣着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。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，妇女应松开胸罩后进行测量。12/12/20228人机工程学(第三版)多媒体教学12/10/20228人机工程学(第三版)多媒体教学

5．基本测点及测量项目在国标GB3975—83中规定了人机工程学使用的有关人体测量参数的测点及测量项目，其中包括：头部测点16个和测量项目12项；躯干和四肢部位的测点共22个，测量项目共69项，其中分为：立姿40项，坐姿22项，手和足部6项以及体重l项。此外，国标GB5703—85又规定了人机工程学使用的人体参数的测量方法，这些方法适用于成年人和青少年的人体参数测量，该标准对上述81个测量项目的具体测量方法和各个测量项目所使用的测量仪器作了详细的说明。凡需要进行测量时，必须按照该标准规定的测量方法进行测量，其测量结果方为有效。12/12/20229人机工程学(第三版)多媒体教学12/10/20229人机工程学(第三版)多媒体教学三、人体测量的主要仪器

在人体尺寸参数的测量中，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。我国对人体尺寸测量专用仪器已制订了标准，而通用的人体测量仪器可采用一般的人体生理测量的有关仪器。12/12/202210人机工程学(第三版)多媒体教学三、人体测量的主要仪器在人体尺寸参数的测

1．人体测高仪它主要是用来测量身高、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体各部位高度尺寸。国标GB5704.1-85是人体测高仪的技术标准，该测高仪适用于读数值为1mm；测量范围为0～1996mm人体高度尺寸的测量。标准中所规定的人体测高仪由直尺l、固定尺座2、活动尺座3、弯尺4、主尺杆5和底层6组成，如图2-3所示。若将两支弯尺分别插入固定尺座和活动尺座，与构成主尺杆的第一、二节金属管配合使用时，即构成圆杆弯脚规，可测量人体各种宽度和厚度。12/12/202211人机工程学(第三版)多媒体教学1．人体测高仪12/10/202211人机工程学(第

2．人体测量用直脚规

它是用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径，如测量耳、脸、手、足等部位的尺寸。国标GB5704.2-85是人体测量用直脚规的技术标准，此种直脚规适用于读数值为1mm和0．1mm，测量范围为0～200mm和0～250mm人体尺寸的测量。直脚规根据有无游标读分I型和Ⅱ型两种类型，而无游标读数的I型直脚规又根据测量范围的不同，又分为IA和IB两种型式。其结构如图2-4所示。12/12/202212人机工程学(第三版)多媒体教学2．人体测量用直脚规12/10/202212人机工程学

3．人体测量用弯脚规

它是用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。国标GB5704.3-85是人体测量用弯脚规的技术标准，此种弯脚规适用寸：读数值为mm，测量范围为0～300mm的人体尺寸的测量。按其脚部形状的不同分为椭圆体形(1型)和尖端型(Ⅱ型)，图2-5为Ⅱ型弯脚规。12/12/202213人机工程学(第三版)多媒体教学3．人体测量用弯脚规12/10/202213人机工程学§2-2人体测量中的主要统计函数由于群体中个体与个体之间存在着差异，一般来说，某一个体的测量尺寸不能作为设计的依据。为使产品适合于一个群体的使用，设计中需要的是一个群体的测量尺寸。然而，全面测量群体中每个个体的尺寸又是不现实的。通常是通过测量群体中较少量个体的尺寸，经数据处理后而获得较为精确的所需群体尺寸。在人体测量中所得到的测量值都是离散的随机变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。12/12/202214人机工程学(第三版)多媒体教学§2-2人体测量中的主要统计函数由

1．均值

表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。均值是描述测量数据位置特征的值，可用来衡量一定条件下的测量水平和概括地表现测量数据的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2，…，xn，其均值为：

12/12/202215人机工程学(第三版)多媒体教学1．均值12/10/202215人机工程学(第三版)多

2．方差

描述测量数据在中心位置(均值)上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值而又在一定范围内波动。对于均值为的n个样本测量值：x1，x2，…，xn，其方差S2的定义为

用上式计算方差，其效率不高，因为它要用数据作两次计算，即首先用数据算出，再用数据去算出S2。推荐一个在数学上与上式是等价的，计算起来又比较有效的公式，即12/12/202216人机工程学(第三版)多媒体教学2．方差12/10/202216人机工程学(第三版)多媒体

3．标准差

由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的千方，为使其量纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值的波动情况。所以，方差的平方根SD称为标准差。对于均值为的n个样本测量值：x1，x2，…，xn，其标准差的一般计算式为：12/12/202217人机工程学(第三版)多媒体教学3．标准差12/10/202217人机工程学(第三版)多

4．抽样误差

抽样误差又称标准误差，即全部样本均值的标准差。在实际测量和统汁分析中，总是以样本推测总体，而在一般情况下，样本与总体不可能完全相同，其差别就是由抽样引起的。抽样误差数值大，表明样本均值与总体均值的差别大；反之，说明其差别小，即均值的可靠性高。当样本数据列的标准差为SD，样本容量为n时，则抽样误差的计算式为：由上式可知，均值的标准差要比测量数据列的标准差小倍。当测量方法一定，样本容量愈多，则测量结果精度愈高。因此，在可能范围内增加样本容量，可以提高测量结果的精度。12/12/202218人机工程学(第三版)多媒体教学4．抽样误差12/10/202218人机工程学(第三

5．百分位数人体测量的数据常以百分位数作为一种位置指标、一个界值。一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有K％的测量值等于和小于它，有(100—K)％的测量值大于它。例如在设计中最常用的是P5，P50，P95三种百分位数。其中第5百分位数是代表“小”身材，是指有5％的人群身材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸均大于此值；第50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50％；第95百分位数代表“大”身体，是指有95％的人群身材尺寸均小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。12/12/202219人机工程学(第三版)多媒体教学5．百分位数12/10/202219人机工程学(第三版在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百分位数的数据，而往往以均值和标准差来表示。虽然人体尺寸并不完全是正态分布，但通常仍可使用正态分布曲线来计算。因此，在人机工程学中可以根据均值和标准差来计算某百分位数人体尺寸，或计算某一人体尺寸所属的百分位数。

12/12/202220人机工程学(第三版)多媒体教学在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百

(1)求某百分位数上的人体尺寸

当已知某项人体测量尺寸的均值为，标准差为，需要求任一百分位的人体测量尺寸x时，可用下式计算：

当求1％一50％之间的数据时，式中取“一”号；当求50％～99％之间的数据时，式中取“+”号。式中K为变换系数，设计中常用的百分比值与变换系数K的关系见表2-1。12/12/202221人机工程学(第三版)多媒体教学(1)求某百分位数上的人体尺寸12/10/202221

(2)求数据所属百分率

当已知某项人体测量尺寸为xi，其均值为，标准差为SD时，需要求该尺寸xi所处的百分率P时，可按下列方法求得，即按计算出z值，根据z值在表2-2给出的正态分布概率数值表上查得对应的概率数值p，则百分率P按下式计算：12/12/202222人机工程学(第三版)多媒体教学(2)求数据所属百分率12/10/202222人机工

§2-3产品及工程设计中常用人体测量数据一、我国成年人人体结构尺寸

GBl0000-88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。该标准共提供了七类共47项人体尺寸基础数据，标准中所列出的数据是代表从事工业生产的法定中国成年人(男18—60岁，女18～55岁)人体尺寸，并按男、女性别分开列表。在各类人体尺寸数据表中，除了给出工业生产中法定成年人年龄范围内的人体尺寸，同时还将该年龄范围分为三个年龄段：18—25岁(男、女)；26～35岁(男、女)；36～60岁(男)和36—55岁(女)，且分别给出这些年龄段的各项人体尺寸数值。为了应用方便，各类数据表中的各项人体尺寸数值均列出其相应的百分位数。但限于篇幅，本章中仅引用了工业生产中法定成年人年龄范围内的人体尺寸，其他三个年龄段的人体尺寸从略。

12/12/202223人机工程学(第三版)多媒体教学§2-3产品及工程设计中常用人体测量数据12/10/2

1．人体主要尺寸国标GBl0000—88给出身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸数据，除体重外，其余五项主要尺寸的部位见图2-6(a)，表2-3为我国成年人人体主要尺寸。2．立姿人体尺寸该标准中提供的成年人立姿人体尺寸有：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高，这六项立姿人体尺寸的部位见图2-6(b)，我国成年人立姿人体尺寸见表2-4。12/12/202224人机工程学(第三版)多媒体教学1．人体主要尺寸12/10/202224人机工程学(第三

3．坐姿人体尺寸

标准中的成年人坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长共11项，坐姿尺寸部位见图2-7，表2-5为我国成年人坐姿人体尺寸。图2-7坐姿人体尺寸编号图12/12/202225人机工程学(第三版)多媒体教学3．坐姿人体尺寸图2-7坐姿人体尺寸编号图12/10/2

4．人体水平尺寸

标准中提供的人体水平尺寸是指：胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间宽、胸围、腰围、臀围共十项，其部位如图2-8所示，我国成年人人体水平尺寸见表2-6。图2-8人体水平尺寸编号图12/12/202226人机工程学(第三版)多媒体教学4．人体水平尺寸图2-8人体水平尺寸编号图12/10/

5．各大区域人体尺寸的均值和标准差

一个国家的人体尺寸由于区域、民族、性别、年龄和生活状况等因素的不同而有所差异，而我国是一个地域辽阔的多民族国家，不同地区间人体尺寸差异较大。因此，在我国成年人体测量工作中，从人类学的角度，并根据我国征兵体检等局部人体测量资料划分的区域，将全国成年人人体尺寸分布划分为以下六个区域，即①东北、华北区——包括的省、市有：黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、河北、北京、天津；②西北区——包括的省有：新疆、甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南；12/12/202227人机工程学(第三版)多媒体教学5．各大区域人体尺寸的均值和标准差12/10/20222③东南区——包括省、市有：安徽、江苏、浙江、上海；④华中区——包括湖南、湖北、江西三个省；⑤华南区——包括广东、广西、福建三个省；⑥西南区——包括贵州、四川、云南三个省。为了能选用合乎各地区的人体尺寸，GBl0000-88标准中还提供了上述六个区域成年人体重、身高、胸围三项主要人体尺寸的均值和标准差值。六个区域成年入的体重、身高、胸围的均值和标准差见表2-7。在使用国标GBl0000-88中成年人的体重、身高、胸围三项人体尺寸时，如需选用合乎某地区的人体尺寸，可根据表2-7中相应的均值和标准差，并按照§2-2节中百分位数值的计算方法，可求得所需的相应人体尺寸。12/12/202228人机工程学(第三版)多媒体教学③东南区——包括省、市有：安徽、江苏、浙江、上海；12/10

6．我国香港地区成年人人体尺寸由于在进行全国成年人人体尺寸抽样测量工作时，香港地区尚未回归祖国，因而在我国GBl0000-88标准中，所划分的全国成年人人体尺寸分布的六个区域内，不包括香港地区，而在此之前，香港地区已为各种设计提供了较完整的成年人人体尺寸。表2-8给出其中常用的P5，P50，P95三种百分位数的成年人人体尺寸。12/12/202229人机工程学(第三版)多媒体教学6．我国香港地区成年人人体尺寸12/10/202229人机二、我国成年人人体功能尺寸1．人在工作位置上的活动空间尺度

人在各种工作时都需要有足够的活动空间。工作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸密切相关，为此，作者根据GBl0000—88标准中的人体测量基础数据，分析了几种主要作业姿势活动空间设计的人体尺度，以供设计参考。由于活动空间应尽可能适应大多数人的使用，设计时应以高百分位数人体尺寸为依据，所以，在以下的分析中均以我国成年男子第95百分位身高（1775mm）为基准。在工作中常取站、坐、跪(如设备安装作业中的单腿跪)、卧(如车辆检修作业中的仰卧)等作业姿势。现从各个角度对其活动空间进行分析说明，并给出人体尺度图。12/12/202230人机工程学(第三版)多媒体教学二、我国成年人人体功能尺寸12/10/202230人机工程学（1）立姿的活动空间

立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉松弛脚的站立平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。在此条件下，立姿活动空间的人体尺度如图2-9所示。图2-9(a)为正视图，零点位于正中矢状面上(从前向后通过身体中线的垂直平面)。图2-9(b)为侧视图，零点位于人体背点的切线上，在贴墙站直时，背点与墙相接触。以垂直切线与站立平面的交点作为零点。图2-9人立姿活动范围12/12/202231人机工程学(第三版)多媒体教学（1）立姿的活动空间图2-9人立姿活动范围12/10/（2）坐姿的活动空间

根据立姿活动空间的条件，坐姿活动空间的人体尺度见图2-10。图2-10(a)为正视图，零点在正中矢状面上。图2-10(b)为侧视图，零点在经过臀点的垂直线上，并以该垂线与脚底平面的交点作为零点。图2-10坐姿的活动空间12/12/202232人机工程学(第三版)多媒体教学（2）坐姿的活动空间图2-10坐姿的活动空间12/1（3）单腿跪姿的活动空间

根据立姿活动空间的条件，单腿跪姿活动空间的人体尺度如图2-11所示。取跪姿时，承重膝常更换。由一膝换到另一膝时，为确保上身子衡，要求活动空间比基本位置大。图2-11(a)为正视图，其零点在正中矢状面上。图2-11(b)为侧视图，其零点位于人体背点的切线上，以垂直切线与跪平面的交点作为零点。

图2-11单腿跪姿的活动空间12/12/202233人机工程学(第三版)多媒体教学（3）单腿跪姿的活动空间图2-11单腿跪姿的活动空间（4）仰卧的活动空间

仰卧活动空间的人体尺度见图2-12。图2-12(a)为正视图，零点位于正中中垂平面上。图2-12(b)为侧视图，零点位于经头顶的垂直切线上。垂直切线与仰卧平面的交点作为零点。图2-12仰卧的活动空间

12/12/202234人机工程学(第三版)多媒体教学（4）仰卧的活动空间图2-12仰卧的活动空间122．常用的功能尺寸

前述常用的立、坐、跪、卧等作业姿势活动空间的人体尺度图，可满足人体一般作业空间概略设计的需要。但对于受限作业空间的设计，则需要应用各种作业姿势下人体功能尺寸测量数据。GB／T13547—92标准提供了我国成年人立、坐、跪、卧、爬等常取姿势功能尺寸数据，经整理归纳后列于表2-9。表列数据均为裸体测量结果，使用时应增加修正余量。12/12/202235人机工程学(第三版)多媒体教学2．常用的功能尺寸12/10/202235人机工程学三、其他国家成年人人体尺寸

同一个国家的人体尺寸由于区域、民族、性别、年龄、生活条件等因素的不同而异，例如，从表2-7可以看出，就身高而言，我国成年男子身材较高(均值为1693mm)的东北、华北区与身材较矮(均值为l647mm)的西南区相比，身高尺寸相差46mm。而不同国家的人体尺寸则由于地理、社会、经济等条件的不同差异更大，例如，从表2-10可以看出，就身高相比，成年男子身材较高(均值为1780mm)的英国与身材较矮(均值为1651mm)的日本比较，身高尺寸相差129mm。所以，在制造各种与人体尺寸有关的出口工业产品时，必须考虑到产品进口国家的人体测量数据。表2-10列出部分国家与地区人体身高均值和标准差，由表中数据可按§2-2方法求得设计所需要的任一百分位数的人体身高尺寸。

12/12/202236人机工程学(第三版)多媒体教学三、其他国家成年人人体尺寸12/10/202236人机工程学§2-4人体各部分结构参数的估算对于设计中所需的人体数据，当无条件测量时，或直接测量有困难时，或者是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他各部分数据。12/12/202237人机工程学(第三版)多媒体教学§2-4人体各部分结构参数的估算对于设

一、由身高计算各部分尺寸

正常成年人人体各部分尺寸之间存在一定的比例关系，因而按正常人体结构关系，以站立平均身高为基数来推算各部分的结构尺寸是比较符合实际情况的。而且，人体的身高是随着生活水平、健康水平等条件的提高而有所增长，如以平均身高为基数的推算公式来计算各部分的结构尺寸，是能够适应人体结构尺寸的变化，而且应用也灵活方便。作者根据GBl0000-88标准的人体基础数据，推导出我国成年人人体尺寸与身高H的比例关系，见图2-13。该图仅供计算我国成年人人体尺寸时参考。由于不同国家人体结构尺寸的比例关系是不同的，因而该图不适用于其他国家人体结构尺寸的计算。又因间接计算结果与直接测量数据间有一定的误差，使用时应考虑计算值是否满足设计的要求。12/12/202238人机工程学(第三版)多媒体教学一、由身高计算各部分尺寸12/10/202238人机工程学二、由体重计算体积和表面积1．人体体积计算式中V为人体体积(L)；W为人体体重(kg)。

2．人体表面积计算式中B为人体表面积(m2)；H为人体身高(cm)；W为人体重量(kg)。12/12/202239人机工程学(第三版)多媒体教学二、由体重计算体积和表面积12/10/202239人机工程学三、由身高、体重、体积计算生物力学参数在知道了人的身高(cm)、体重W(kg)和体积(L)以后，还可以作进一步的生物力学参数计算，以获得人体各部分参数的近似值。12/12/202240人机工程学(第三版)多媒体教学三、由身高、体重、体积计算生物力学参数12/10/20224§2-5人体测量数据的设计应用正确运用人体数据是设计合理与否的关键。否则，一旦数据被误解或使用不当，就可能导致严重的设计错误。另外，各种人体测量数据只是为设计提供了基础参数，不能代替严谨的设计分析。因此，凡从事涉及人体参数的各种设计业务，设计者必须熟悉人体测量数据的运用准则、适用条件、百分位选择以及功能修正和心理修正等方面的知识。12/12/202241人机工程学(第三版)多媒体教学§2-5人体测量数据的设计应用正确运一、人体数据的运用准则在运用人体测量数据进行设计时，应根据设计服务目标遵循以下准则进行：

（1）最大最小准则。该准则要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。例如：人体身高常用于通道和门的最小高度设计，为尽可能使所有人（99%以上）通过时不发生撞头事件，通道和门的最小高度设计应使用高百分位身高数据；而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。

（2）可调性准则。对于与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的5％～95％可调。例如，汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等尺度方向上可调。12/12/202242人机工程学(第三版)多媒体教学一、人体数据的运用准则12/10/202242人机工程学(第

（3）平均准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手高、锤子和刀的手柄等，常用平均值进行设计更合理。同理，对于肘部平放高度设计数而言，由于主要是能使手臂得到舒适的休息，故选用第50百分位数据是合理的，对于中国人而言，这个高度在14～27.9cm之间。

（4）使用最新人体数据准则。例如，所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。

（5）地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。12/12/202243人机工程学(第三版)多媒体教学（3）平均准则。虽然平均这个概念在有关人使用的

（6）姿势与身材相关联准则。劳动姿势与身材大小要综合考虑、不能分开。如坐姿或蹲姿的宽度设计要比立姿的大。

(7）功能修正与最小心理空间相结合准则。有关国家标准公布的人体数据是在限定的姿势、不穿鞋、裸体（或穿单薄内衣）的静态条件下测得的。而设计中所涉及的人体尺度是处于动态操作、穿衣服、穿鞋（甚至戴帽）条件下的人体尺寸。因此，考虑有关人体尺寸时，必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装需要适当的余量，也就是应在人体尺寸上增加适当的功能修正量。另外，为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“接近不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上还应附加一项增量，称为心理修正量。12/12/202244人机工程学(第三版)多媒体教学（6）姿势与身材相关联准则。劳动姿势与身材

（8）合理选择百分位和适用度准则。设计目标用途不同，选用的百分位和适应度也不同。常见设计和人体数据百分位选择归纳如下：

凡间距类设计，一般取较高百分位数据，常取第95百分位的人体数据。

凡净空高度类设计，一般取高百分位数据，常取第99百分位的人体数据以尽可能适应100%的人。

凡属于可及距离类设计，一般应使用低百分位数据。如涉及到伸手够物、立姿侧向手握距离、坐姿垂直手握高度等设计皆属此类问题。12/12/202245人机工程学(第三版)多媒体教学（8）合理选择百分位和适用度准则。设计目

座面高度类设计，取低百分位人体数据。实际座面高度，如座椅座面高度、床高（人坐上后床面高度），一般取第5百分位的“小腿加足高”人体数据（见表3-4）为基本设计数据（记为）。因为如果座面太高，大腿后侧会受压使人感到不舒服。

隔断类设计，如果设计目的是为了保证隔断后面人的秘密性，应使用第95或更高百分位数据；反之，如果是为了监视隔断后的情况，则应使用低百分位（第5百分位或更低百分位）数据。

公共场所工作台面高度类设计，如果没有特别的作业要求，一般以肘部高度数据为依据，百分位常取从女子第5百分位（89.9cm）到男子第95百分位（109.6cm）数据。12/12/202246人机工程学(第三版)多媒体教学座面高度类设计，取低百分位人体数据。二、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

在涉及人体尺寸的设计，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，而人体百分位数的选用又与设计对象的类型密切相关。因此，凡涉及人体尺寸的设计，首先应确定所设计的对象是属于哪一类型。在GB／T12985-91标准中，依据使用者人体尺寸的设计上限值(最大值)和下限值(最小值)对产品尺寸设计进行了分类，产品类型的名称及其定义见表2-11。12/12/202247人机工程学(第三版)多媒体教学二、人体尺寸的应用方法和程序12/10/202247人机工程2．选择人体尺寸百分位数对表2-20中尺寸设计类型，又按产品的重要程度分为涉及人的安全、健康的产品和一般用途两个等级。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依据是适用度。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，通常以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。产品尺寸设计的类型、等级、适用度与人体尺寸百分位数的关系见表2-12和人体数据运用准则（8）。12/12/202248人机工程学(第三版)多媒体教学2．选择人体尺寸百分位数12/10/202248人机工程学(表中给出的适应度指标是通常选用的指标，特殊设计其适应度指标可另行确定。设计者总是希望所设计的产品能满足特定使用者总体中所有的人使用，尽管这在技术上是可行的，但在经济上往往是不合算的。因此，适应度的确定应根据所设计产品使用者总体的人体尺寸差异性、制造该类产品技术上的可行性和经济上的合理性等因素进行综合优化。需要进一步说明的是，在设计时虽然确定了某一适应度指标，但用一种尺寸规格的产品却无法达到这一要求，在这种情况下，可考虑采用产品尺寸系列化和产品尺寸可调节性设计解决。12/12/202249人机工程学(第三版)多媒体教学表中给出的适应度指标是通常选用的指标，3．确定功能修正量和心理修正量根据人体数据运用准则（7），凡涉及人体尺寸的设计，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，所有这些设计裕度总计为功能修正量。功能修正量随产品不同而异，通常为正值，但有时也可能为负值。通常用实验方法去求得功能修正量，但也可以通过统计数据获得。对于着装和穿鞋修正量可参照表2-13中的数据确定。对姿势修正量的常用数据是：立姿时的身高、眼高减10mm；坐姿时的坐高，眼高减44mm。考虑操作功能修正量时，应以上肢前展长为依据，而上肢前展长是后背至中指尖点的距离，因而对操作不同功能的控制器应作不同的修正，如对按按钮开关可减12mm；对推滑板推钮、搬动搬钮开关则减25mm。12/12/202250人机工程学(第三版)多媒体教学3．确定功能修正量和心理修正量12/10/202250人机工

根据人体数据运用准则，为了消除人们心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”和“过于接近时的窘迫感和不舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计，必须再附加一项必要的心理空间尺寸，即心理修正量。心理修正量可用实验方法求得，与地域、民族习惯、文化修养等有关，一般可通过被试者主观评价表的评分结果进行统计分析求得。12/12/202251人机工程学(第三版)多媒体教学根据人体数据运用准则，为了消除人们心理4．确定产品的功能尺寸

产品功能尺寸是指为确保实现产品某一功能而在设计时规定的产品尺寸。该尺寸通常是以设计界限值确定的人体尺寸为依据，再加上为确保产品某项功能实现所需的修正量。产品功能尺寸有最小功能尺寸和最佳功能尺寸两种。产品的最小功能尺寸可由下式确定：考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸。最佳功能尺寸由下式计算：12/12/202252人机工程学(第三版)多媒体教学4．确定产品的功能尺寸12/10/202252人机工程学(第三、人体数据应用举例例1试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。解车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则（7）～（8），应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数，查表３-４，＝979mm。衣裤厚度（功能）修正量取25mm,人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为115mm,则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为：=979+25=1004(mm)=979+25+115=1119(mm)12/12/202253人机工程学(第三版)多媒体教学三、人体数据应用举例12/10/202253人机工程学(第三例２试合理确定适用于中国男人使用的固定座椅座面高度。解确定座椅座面高度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则（8），座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高”人体数据=38.3cm（见表3-4）为基本设计数据，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适感。功能修正主要应考虑两方面：一是鞋根高的修正量，一般为2.5～3.8cm，取2.5cm；另一是着装（裤厚）修正量，一般为：0.3cm.即，=2.5+0.3==2.8cm。由公式（3-24），固定座椅座面高度的合理值应为：=38.3+2.8=41.1≈41.0cm12/12/202254人机工程学(第三版)多媒体教学例２试合理确定适用于中国男人使用的固定座椅座面高度。12/1四、人体身高在设计中的应用方法

为简化设计，并实现人机系统操作方便、舒适宜人，各种工作面的高度、建筑室内通道空间高度、设备及家具高度，如操纵台、仪表盘、操纵件的安装高度以及用具的设置高度等，常根据人的身高来概算确定。以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。图2-14是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图。12/12/202255人机工程学(第三版)多媒体教学四、人体身高在设计中的应用方法12/10/202255人机返回图2-1机床与人体尺度的关系12/12/202256人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-1机床与人体尺度的关系12/10/2022返回图2-2人体尺度测量基准12/12/202257人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-2人体尺度测量基准12/10/202257人机返回图2-3人体尺度测量基准12/12/202258人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-3人体尺度测量基准12/10/202258人机返回图2-4人体尺度测量基准12/12/202259人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-4人体尺度测量基准12/10/202259人机返回图2-5人体尺度测量基准12/12/202260人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-5人体尺度测量基准12/10/202260人机工程返回图2-6立姿人体尺寸编号图12/12/202261人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-6立姿人体尺寸编号图12/10/202261人机工返回

图2-13成年人人体尺寸与身高（H）的关系12/12/202262人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-13成年人人体尺寸与身高（H）的关系1返回图2-14以身高为基准的设备和用具尺寸概算图图2-6立姿人体尺寸编号图12/12/202263人机工程学(第三版)多媒体教学返回图2-14以身高为基准的设备和用具尺寸概算图图2-6返回

百分比／(％)K百分比／(％)K0．51．02．551015202530502．5762．3261．960l.6451.2821．0360．8420．6740．5240．00070758085909597．599．099.50．5240．6740．8421．0361．2821．6451．9602．3262．576表2-1百分比与变换系数12/12/202264人机工程学(第三版)多媒体教学返回百分比／(％)K百分比／(％)K0．52．576Z01234567890．00．10．20，30．40．50．60．70．80．91．01．11.21．31．41．51．61．71．81．92．02．12．22．32．42．52.60．00000．03980．07930．11790．155l0．19150．22580．25800．288l0．31590．34130．36430．38490．40320．41920．43320．44520．45540．464l0．47130．47720．482l0.48610．48930．49180．49380．49530．00400．04380，08320．12170.15910．19500．229l0．26120．29100．31860．34380．36650．38690．40490．42070．43450．44630．45640．46490．47190，47780．48260．48640．48960．49200．49400．49550．00800．04780．087l0．12550．16280．19850．23240．26420．29390．32120，34610．36860．38880．40660．42220．43570．44740．45730．46560.47260．47830．48300．48680，48980．49220．49410．49560．01200．05170．09100．12930．16640．20190．23570．26730．29670．32380．34850．37080．39070．40820．42360．43700．44840．45820．46640．47320．47880．48340．487l0．490l0．49250．49430．49570．01300．05570．09480．133l0．17000．20540．23890．27040．29960．32640．35080。37290，39250．40990．425l0．43820．44950．45910．467l0．47380．47930．48380．48750．49040．49270．49450．49590．01990．05960．09870．13680．17360．20880．24220，27340．30230．32890．35310．37490．39440．41150，42650．43940．45050．45990．46780．47440．47980．48420．48780．49060，49290．49460．49600．02390．06360．10260．14060．17720．21230．24540，27640．305l0．33150．35540．37700．39620．413l0．42790．44060．45150．46080．46860．47500．48030．48460，488l0．49090．49310．49480．496l0．02790．06750．10640．14430．18080．21570．24860．27940．30780．33400．35770．37900．39800．41470．42920．44180．45250．46160．46930，47560．48080．48500．48840．493l0．49320．49190．49620．03190．07140．11030．14800，18440．21900．25180．28230.31060．33650．35990．38100．39970．41620．43060．44290．45350．46250．46990．476l0．48120，48540．48870．49130．49340．49510．49630．03590．07540．114l0．15170．18790．22240．25490。28520，31330．33890．362l0．38300．40150．41770．43190．444l0．45450．46330．47060．47670．48170．48570．48900．49160．49360．49520．4964表2-2正态分布表

接续表12/12/202265人机工程学(第三版)多媒体教学Z01234567890．00．00000．00400．00返回Z0l234567892．72．82．93．03．13．23．33．43．53．63．73．83．90．49650．49740．498l0．49870．49900．49930．49950．49970．49980．49980．49990．49990．50000．49660．49750．49820．49870．499l0．49930．49950．49970．49980．49980．49990．49990．50000．49670．49760．49820．49870．499l0．49940．49950．49970．49980．49990．49990．49990．50000．49680．49770．49830．49880．499l0．49940．49960．49970．49980．49990，49990，49990．50000．49690．49770．49840．49880．49920.49940．49960．49970．49980．49990，49990，49990．50000．49700．49780．49840．49890．49920.49940．49960．49970．49980．49990．49990．49990．50000．497l0．49790．49850．49890．49920．49940．49960．49970．49980．49990．49990．49990．50000．49720．49790．49850．49890.49920．49950．49960．49970．49980．49990．49990．49990．50000．49730．49800．49860．49900．49930．49950．49960．49970．49980．49990．49990．49990．50000.49740.49810.49860.49900.49930.49950.49970.49980.49990.49990.49990.49990.5000续12/12/202266人机工程学(第三版)多媒体教学返回Z0l234567892．70．49650．49660．返回

年龄分组男(18～60岁)女(18—55岁)151050909599l510509095991.1身高154315831604167817541775181414491484150315701640165916971.2体重kg444850597075833942445263667l1.3上臂长2792892943133333383492522622672843033023191.4前臂长2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿长4134284364654965055233874024104384674764941.6小腿长324338344369396403419300313319344370375390测量项目百分位数表2-3人体主要尺寸12/12/202267人机工程学(第三版)多媒体教学返回男(18～60岁)返回

年龄分组男(18—60岁)女(18～55岁)151050909599l510509095992.1眼高143614741495156816431664l7051337137l138814541522154l15792.2肩高1244128l129913671435145514941166119512ll127l1333135013852.3肘高92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高65668069374l7878018286306506627047467577782.5会阴高70172874l7908408568876486736867327797928192.6胫骨点高39440941744447248l498363377384410437444459测量项目

百分位数表2-4立姿人体尺寸12/12/202268人机工程学(第三版)多媒体教学返回年龄分组男(18—60岁)女(18～55返回

年龄分组男(18～60岁)女(18～55岁)15105090959915105090953.1坐高8368588709089479589797898098198558919013.2坐姿颈椎点高5996156246576917017195635795876176486573.3坐姿眼高7297497617988368478686786957047397737833.4坐姿肩高5395575665986316416595045185265565855943.5坐姿肘高2142282352632912983122012152232512772843.6坐姿大腿厚1031121161301461511601071131171301461513.7坐姿膝高4414564614935235325494104244314584854933.8小腿加足高372383894134394484633313423503823994053.9坐深4074214294574864945103884014084334614693.10臀膝距4995155245545855956134814955025295615703.1l坐姿下肢长89292193799210461063109682685l865912960975测量项目百分位数表2-5坐姿人体尺寸12/12/202269人机工程学(第三版)多媒体教学返回年龄分组男(18～60岁)女(18～55岁)1返回

年龄分组男(18～60岁)女(18—55岁)1510509095991510509095994．1胸宽2422532592803073153312192332392602892993194．2胸厚1761861912122372452611591701761992302392604．3肩宽3303443513753974034153043203283513713773874．4最大肩宽3833984054314604694863473633713974284384584．5臀宽2732822883063273343462752902963173403463604．6坐姿臀宽2842953003213473553692953103183443743824004．7坐姿两肘间宽3533713814224734895183263483604044603785094．8胸围762791806867944970101871774576082591994910054．9腰围62065066573585989596062265968077290495010254．10臀围780805820875948970100979582484090097510001044测量项目百分位数表2-6人体水平尺寸12/12/202270人机工程学(第三版)多媒体教学返回年龄分组男(18～60岁)女(返回项目东北、华北西北区东南区华中区华南区西南区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（18-60岁）体重/kg648.28．2607．6597．7576．9566．955身高169356.656.6168453.7168655．2166956.3165057.11647胸围88855.555.588051．586552．085349．285l48．9855女（18-60岁）体重/kg557.77.7527．15l7．2506．8496．550身高158651.851.8157551．9157550．8156050．7154949．71546胸围84866.466.483755．983159．882055．881957．6809表2-7六个区域的身高，胸围，体重的均值及标准差

12/12/202271人机工程学(第三版)多媒体教学返回项目东北、华北西北区东南区华中区华南区西南区均值标准差返回男女男女尺寸5th50th95th％％％5th50th95th％％％尺寸5th50th95th％％％5th50th95th％％％身高眼高肩高肘高胯高指关节高指尖高坐姿高坐姿眼高坐姿肩高坐姿肘高腿厚臀-膝长臀-腿弯长膝高腿弯高肩宽(两三角肌)肩宽15851680177514701555164013001380146095010151080790855920685750815575640705845900955720780840555605655190240290110135160505550595405450495450495540365405445380425475335365395145515551655133014251520118012651350870935100071578585565071578054061068078084090C660720780510560610165230295105130155470520570385435481410455500325375425335385435315350385胯宽胸深腹深肩肘长肘-指长上身长肩-指长头长头宽手长手宽足长足宽双臂平伸宽双肘平伸宽立姿垂直伸及坐姿垂直伸及前伸及30033537015519523515021027031034037041044548068073078058062066017519020515016017016518019570809023525026585951051480163517908058859651835197021051110120513006407057702953303651602152701502152802903153403604004406156607055255605951601751901351501651501651806070802052252458085901350148016106907758601685182519658559401025580635690表2–8香港地区成人人体尺寸

12/12/202272人机工程学(第三版)多媒体教学返回男女男女尺寸5th50th95th5th5返回测量项目男(18～60岁)女(18～55岁)P5P50P95P5P50P95立姿双手上举高立姿双手功能上举高立姿双手左右平展宽立姿双臂功能平展宽立姿双肘平展宽坐姿前臂手前伸长坐姿前臂手功能前伸长坐姿上肢前伸长坐姿上肢功能前伸长坐姿双手上举高跪姿体长跪姿体高俯卧体长俯卧体高爬姿体长爬姿体高197121082245186920032138157916911802137414831593816875936416447478310343376777834892673730789124913391426592626661119012601330200021272257364372383124713151384761798836184519682089174l18601976145715591659124813441438756811869383413442277306333712764818607657707117312511328553587624113711961258186719822102359369384118312391296694738783表2-9我国成年男女上肢功能尺寸12/12/202273人机工程学(第三版)多媒体教学返回测量项目男(18～60岁)女(18～55岁)返回序号国别性别身高H标准差SD序号国别性别身高Hl美国男女男175．5(市民)161．8(市民)177，8(城市青年1986年资料)7．26．27．27意大利男女168．0156．06．67．18加拿大男177．07．12原苏联男177．5(1986年资料)7．09西班牙男169．06．13日本男女男165．1(市民)154．4(市民)169．3(城市青年1986年资料)5．210比利时男173．06．65．05．31l波兰男176．06．212匈牙利男166．05．44英国男178．06．113捷克男177．06．15法国男女169．0159．06．14．514非洲地区男168．07．76德国男175．06．0女157．04．5注：本表中除注明年代者外，其余均为20世纪70年代数据表2-10部分国家及地区人体身高平均值及标准差

12/12/202274人机工程学(第三版)多媒体教学返回序国别性别身高H标准差序号国别性别身高Hl美国男175．返回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Ⅱ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ⅡA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ⅡB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Ⅲ型产品尺寸设计只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据平均尺寸设计

表2-11产品尺寸设计分类12/12/2022