人体的人机学参数课件

2022/12/13

人体的人机学参数内容第一节人体尺寸及其测量第二节人体测量数据的应用2022/12/13一、人体测量的基本知识1、人体测量的基本术语被测者姿势（立姿、坐姿）测量基准面（见图1）测量方向

支承面和着装

基本测点及测量项目(见图2、图3)第一节人体有关参数的测量2022/12/13图1人体测量基准面和基准轴

2022/12/13图2-a测量项目-立姿2022/12/13图2-b测量项目-立姿2022/12/13图2-c测量项目-立姿2022/12/13图2-d测量项目-立姿2022/12/13图2-f测量项目-立姿2022/12/13图3-b测量项目-坐姿2022/12/13图3-d测量项目-坐姿2022/12/13图3-e测量项目-坐姿2022/12/13

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。

人体测高仪直脚规弯脚规（参见图4-a

见图4-b

见图4-c）附：人体测量仪简介2、人体尺寸测量用的主要仪器2022/12/13图4-a人体测高仪

2022/12/13图4-b人体测量用直脚规

2022/12/133、人体测量中的主要统计函数均值

方差2022/12/13标准差百分位数和适应度

2022/12/13百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表2-1百分比与变换系数2022/12/13图6

坐姿人体尺寸

2022/12/13人体主要尺寸

(单位：mm)2022/12/13立姿人体尺寸

(单位：mm)2022/12/13坐姿人体尺寸

(单位：mm)2022/12/13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）

2022/12/132．

我国成年人人体动态尺度

（1）肢体活动角度范围

图8人体肢体活动角度范围

2022/12/13图9人体上部及上肢固定姿势活动角度范围

2022/12/13图10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

范围2022/12/13图11单腿跪姿上身及手的可及范围2022/12/13图12仰卧姿势手及腿的活动空间

2022/12/13常用人体功能尺寸测量区域

2022/12/13

三、手、脚作业域测量1：手的测量

图12手的测量2022/12/13(1)水平作业域

图2-2手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）

2022/12/13图2-3坐姿抓握作业域（cm）

2022/12/13(2)垂直作业域

图2-4立姿单臂垂直作业域图

2-5立姿双臂垂直作业域

2022/12/13图2-6身高与摸高的关系

2022/12/132：脚的测量

图2—7脚的测量

2022/12/133：脚的作业空间

图2-8脚的作业区域

补充：百分位数的相关计算例题1：若男性身高的第5百分位数为158.3CM，则有____%男性身高大于158.3CM。例题2：若女性身高的第95百分位数为165.9CM，则有____%女性身高大于等于165.9CM。例题3：设计适用于90％东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?解：由表2-6查得东南区男性身高平均值x＝1686mm，标准差SD=55.2mm。要求产品适用于90％的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设计，由表2-1查得，5%与95%的变换系数K＝1.645。

由此可求得第5百分位数为x5=（1686－55.2×1.645）=1595.2mm第95百分位数值为x95=（1686＋55.2×1.645)=1776.8mm

结论：按身高1595.2mm～1776.8mm设计产品尺寸，将适用于90％的东南区男性。2022/12/13一、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，利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。（1）人体的体部指数（2）用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸（见图2-9、图2-10及表2-3）第二节人体的人机学参数2022/12/13图2—9立姿静态尺寸图

2022/12/13图2-10坐姿静态尺寸编号图

2022/12/13名称计算式名称计算式座高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2-3静坐时人体尺寸与身高的关系2022/12/13（3）用人体体重计算人体体积和表面积

1）人体体积2）体表面积（4）用身高、体重、表面积求算有关人机学参数（见表2-4

）国内：S=0.035W+0.1(W≤30)S=1.05+(W-30)*0.02(W＞30)2022/12/13表2-4人体有关人机学参数计算公式

2022/12/13二、

人体生理学参数及测量

（1）最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力（2）最大心率（3）搏出量与最大心脏输出

（4）肌电图（5）呼吸量的测定（6）脉搏数的测定（7）发汗的测定（8）血液成份变化的测定（9）脑电图（见表2—2

）2022/12/13表2—2大脑意识状态与人为错误的潜在危险性

2022/12/13第三节

人体测量数据的应用

一、人体数据的运用准则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。2、可调性准则。对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。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、锤子和刀的手柄等，用平均值进行设计更合理。4、使用最新人体数据准则。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。6、功能修正与最小心理空间相结合准则。有关标准公布的人体数据是在裸体（或穿单薄内衣）、不穿鞋的条件下测得的，而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。7、标准化准则。8、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时大。9、合理选择百分位和适用度准则。设计目标不同，选用的百分位和适应度也不同。2022/12/13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90%的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即人体主要尺寸的设计极限应根据第5至95百分位数的值确定。必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第95百分位的值作为适用的人体尺寸。有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸（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、安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适用的人体尺寸。2022/12/13可调整的尺寸（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、安全带等），应以第5百分位至第95百分位的人体尺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、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸搞清该尺寸的适用范围，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，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。一方面从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增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，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。2022/12/13二、人体尺度在工程设计中的应用

1．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

①I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％。

②

Ⅱ型产品尺寸设计(最大最小准则)表2—162022/12/13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2-9人体尺寸百分位数选择

2022/12/132、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。首先应确定所设计的对象是属于哪一类型。见表2—10。

（2）

选择人体尺寸百分位数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。2022/12/13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%ⅡA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选用x90作为尺寸上限值的依据99%或95%90%ⅡB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%Ⅲ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2-10产品尺寸设计分类2022/12/133．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

（2）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

2022/12/13三、人体数据应用举例

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。下图是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图，图中各代号的含义如表2—11所示。

2022/12/13图

以身高为基准的设备和用具尺寸概算图

2022/12/13代号定义设备高与身高之比123456789101112121314151617举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度(上限值)倾斜地面的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为5—15゜)楼梯的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为25～35゜)遮挡住直立姿势视线的隔板高度(下限值)直立姿势眼高抽屉高度(上限值)使用方便的搁板高度(上限值)斜坡大的楼梯的天棚高度(最小值，倾斜度为50゜左右能发挥最大拉力的高度人体重心高度采取直立姿势时工作面的高度坐高(坐姿)灶台高度洗脸盆高度办公桌高度(不包括鞋)垂直踏棍爬梯的空间尺寸(最小值，倾斜80～90゜)手提物的长度(最大值)4／37／68／7l／133／3411／1210／116／73／43／55／96／ll6／1110／194／97／172／53／8说明：上述尺寸均未考虑着装和穿鞋袜修正量，若穿鞋袜+2.5cm；*号为坐位基点的高度。表2-11设备、用具及通道高度与身高的关系

例：座椅的设计

1、座椅设计的一般原则

①

座椅的设计，应提供操作人员在操作时的身体支撑；②

座椅的设计要使操作人员工作顺利，椅子的尺寸要适当，其高度和位置可以调整到适合各种身材的人使用；③

座椅应能够适当地支撑住身体，以避免不良的姿势，同时身体的重量能够均衡地分布在椅面上；④

在不影响手的个别动作时，座椅应有扶手