汽车人机工程学-2

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第2章人体参数人体测量分类参照系项目/方法统计特征回到目录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上一级人体测量的分类测量基准轴：

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.眼耳平面回到上一级人体测量的参照系

测量姿势1.立姿被测者挺胸直立,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,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。人体测量的项目和方法

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。人体测量的项目和方法

我国国家标准GB3975-83《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。

GB5703-85《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。人体测量的项目和方法测量项目支撑面和衣着

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。回到上一级人体测量的项目和方法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。回到上一级人体测量的统计特征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人体尺寸

回到目录我国成年人的人体结构尺寸

国家标准GB10000-88《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。人体主要尺寸

男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095991.1

身高/mm154315831604167817541775181411491484150315701640165916971.2

体重/kg44485059717583394244526366741.3

上臂长/mm2792892943133333383492522622672843033083191.4

前臂长/mm2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿长/mm4134284364654965055233874024104384674764941.6

小腿长/mm324338344369396403419300313319344370376390立姿人体尺寸男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095992.1

眼高/mm14361471149515681643166417053371371138814541522154115792.2

肩高/kg124412811299136714351455149411661195121112711333135013852.3

肘高/mm92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高/mm6566806937417878018286306506627047467577782.5会阴高/mm7017287417908408568876486736867327797928192.6胫骨点高/mm394409417444472481498363377384410437444459坐姿人体尺寸

坐姿人体尺寸

男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095993.1坐高/mm8368588709089479589797898098198558919019203.2

颈锥点高/mm5996156246576917017195635795876176486576753.3坐姿眼高/mm7297497617988368478686786957047397737838033.4

坐姿肩高/mm5395575665986316416595045185265565855946093.5

坐姿肘高/mm2142282352632912983122012152232512772842993.6坐姿大腿厚/mm1031121161301461511601071131171301461511603.7

坐姿膝高/mm4414564644935235325494104244314584854935073.8

小腿加足高/mm3723833894134394484633313423503823994054173.9

坐深/mm4074214294574864945103884014084334614694853.10

臀膝距/mm4995155245545855956134814955025295615705873.11下肢长/mm8929219379921046106310968268518659129609751005人体水平尺寸

男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095994.1

胸宽/mm2422532592803073153312192332392602892993194.2

胸厚/mm1761861912122372452611591701761992302392604.3

肩宽/mm3043203283513713773873043203283513713773874.4最大肩宽/mm3833984054314604694863473633713974284384584.5

臀宽/mm2732822883063273343462752902963173403463604.6

坐姿臀宽2842953003213473553692953103183443743824004.7

坐姿两肘间宽/mm3533713814224734895183263483604044604785094.8

胸围/mm762791806867944970101871774576082591994910054.9胸围/mm62065066573585989596062265968077290495010254.10

臀围/mm780805820875948970100079582484090097510001044男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095995.1

头全高1992062102232372412491932002032162282322395.2

头矢状弧3143243293503703753843003103133293443493585.3

头冠状弧3303383443613783833923183273323483663723815.4

头最大宽1411451461541621641681371411431491561581625.5

头最大长1681731751841921952001611651671761841871915.6头围5255365415605805865975105205255465675735855.7

形态面长10410911111912813013597100102109117119123人体头部尺寸人体手部尺寸男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095996.1

手长1641701731831931962021641701731831931962026.2

手宽73767782878991677071768082846.3

食指长60636469747679576061667172766.4食指近位指关节宽17181819202121151616171819206.5食指远位指关节宽1415151617181913141415161617人体足部尺寸

男（18～60岁）女（18～55岁）1510509095991510509095997.1

足长2232302342472602642722082132172292412442517.2

足宽8688909610210310778818388939598中国六个区域人体尺寸的均值和标准差回到上一级

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（18～60岁）体重/kg648.2607.6597.7576.9566.9556.8身高/mm169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7胸围/mm88855.588051.586552.085349.285149.285548.3女（18～55岁）体重/kg557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高/mm158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸围/mm84866.483755.983159.882055.881957.680958.8我国成年人的人体功能尺寸

GB10000-88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GB10000-88标准中的人体测量基础数据进行了分析研究,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。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立姿活动空间坐姿活动空间单腿跪姿活动空间仰卧姿活动空间人体各部位的活动范围人体各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30135（内观）1790内收3145外展3250回到上一级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。我国成年人人体尺寸的比例关系人体各部位的尺寸由体重、身高计算人体体积和表面积由身高、体重、体积计算人体生物力学参数由身高、体重、体积计算人体生物力学参数由人的年龄计算人体生理学参数

回到上一级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目录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:Ⅰ型产品尺寸设计Ⅱ型产品尺寸设计(Ⅱ型产品尺寸设计任务,又分为两类:ⅡA型产品尺寸设计、ⅡB型产品尺寸设计)Ⅲ型产品尺寸设计

Ⅰ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Ⅰ型产品尺寸设计,又称双限值设计。

例如,汽车驾驶座椅设计。Ⅱ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Ⅱ型产品尺寸设计,又称单限值设计。ⅡA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ⅡA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。ⅡB

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

ⅡB

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。Ⅲ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Ⅲ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。回到上一级满足度

所设计的产品或工程系统,在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。

回到上一级对于Ⅰ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。设计界限值的选择对于IⅠA型产品尺寸设计：应将满足度取为98%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。设计界限值的选择对于IⅠB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。设计界限值的选择对于IⅠI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。回到上一级设计界限值的选择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

回到上一级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。

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1754mm作为设计界限值,鞋跟高修正量取为25mm,高度的最小余裕量取为90mm,高度的心理修正量取为115mm,则:

最低层高=1754+(25+90)=1869≈1900mm

最佳层高=1754+(25+90)+115=1984≈2000mm回到上一级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。以身高为基准确定工作台面或设备的高度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）10/112能够挡住视线的高度33/343立姿手上举能够抓握的高度7/64立姿用手能放进和取出物品的台面高度8/75立姿工作台面高度的上限9/116立姿工作台面高度的下限4/97操作用座椅的高度4/178坐姿控制台高度7/17回到上一级人体模型

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。

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/T14779-93《坐姿人体模板功能设计要求》中的图2和图3。

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。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、辅助演示或辅助测试。人体模板用于工作系统设计人体模板用于轿车驾驶室设计人体模板用于工程机械驾驶室设计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)。回到上一级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GB10000-88的要求。人体模型人体模型坐标系人体活动部位的活动方向和角度范围人体结构的树形表示虚拟的人机界面回到上一级对人机界面评价汽车用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