人体工程学-人体测量应用

第二章人体测量及其应用主要内容二、人体测量的基本术语三、常用的人体测量数据一、人体测量的基本知识四、人体尺寸的应用一、人体测量的基本知识1、定义：人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。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。（如图2—1）一、人体测量学的基本知识2、人体测量数据的种类：类型静态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸人体功能上的尺寸（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）二、人体测量的基本术语1、被测者姿势：（1）立姿：

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，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。见图2—6。（2）坐姿：挺胸端坐在腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，平视前方，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。被测者臀部和后背部靠在同一铅垂面上见图2—7。(3)、人体测量的主要仪器

(1)人体测高仪:

主要用来测量身高、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。

（2）人体测量用直角规：主要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。如耳、脸、手、足。(3)、人体测量的主要仪器（3）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。(4)、人体测量中的主要统计函数（术语）总体、样本均值、标准差术语适应域百分位百分位数总体统计学中，把所要研究的全体对象的集合称为“总体”。人体尺寸测量中，总体是按一定特征被划分的人群。因此，设计产品时必须了解总体的特性，并且对该总体命名，例如，中国成年人、中国飞行员等。样本统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就是来自这些样本，因此，设计人员必须了解样本的特点及其表达的总体。均值描述一个分布，必须用两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布的离中趋势。均值的计算公式为：

标准差标准差的计算公式为：为相加，N为测量次数，为各单独测量值，M为均值。S为标准差，其他符号与（1）相同。适应域一个设计只能取一定的人体尺寸范围，只考虑整个分布的一部分“面积”，称为“适应域”，适应域是相对设计而言的，对应统计学的置信区间的概念。适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布的某一边。百分位百分位由百分比表示，称为“第几百分位”。例如，50%称为第50百分位。百分位数百分位数是百分位对应的数值。例如，身高分布的第5百分位数为1543，则表示有5%的人的身高将低于这个高度。在人体测量资料中，常常给出的是第5、第50和第95百分位数值。在设计中，当需要得到任一百分位数值时，则可按下式求出：1%-50%之间的数值：P=M-（SK）50%-99%之间的数值：P=M+（SK）M为标准值；S为标准差；K为百分比变换系数。百分位表示设计的适应域。在人体工程学设计中常用的是第5、第50、第95百分位。第5百分位代表“小身材”，即只有5％的人群的数值低于此下限；第50百分位代表“适中身材”，即分别有50％的人群的数值高于或低于此值；第95百分位代表“大身材”，即只有5％的人群的数值高于此上限值；百分位数选择测量数据时要注意根据设计内容和性质来选用合适的百分数据。以下几点原则可以参考：够得着的距离，一般选用第5百分位的尺寸容得下的距离，一般选用第95百分位的尺寸常用高度，一般选用地95百分位的尺寸可调节尺寸，若确定百分位大小有一定困难，条件许可时，可增加一个调节尺寸人体尺寸数据的应用应用人体尺寸数据的基本原理

A、由人身高决定的产品：门、船舱口、通道、床、担架等，其尺寸应以第95百分位数值为依据。即按“大尺寸”进行设计

B、由人体某些部分的尺寸决定的物体，如取决于腿长的座的平面高度，其尺寸应以第5百分位数值为依据。即按“小尺寸”进行设计

C、可调尺寸：5－95之间的所有人使用方便（调和设计）D、以第5－95百分位为界限值设计的产品，当身体尺寸在界限值以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第1百分位或第99百分位。如紧急出口、使用者与紧急制动杆的距离等。

E、门铃、插座、电灯开关的安装高度以及营业柜台高度等这类具有普遍性的场合，应以第50百分位数值为依据。人体尺寸的区域划分东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、天津、河北。甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、新疆。安徽、江苏、上海、浙江。湖南、湖北、江西。广东、广西、福建。贵州、四川、云南。东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区各地区身高、体重的M、S值身高:M=1693（1586）；S=56.6(51.8)体重:M=64（55）；S=8.2(7.7)身高:M=1684(1575);S=53.7(51.9)体重:M=60(52);S=7.6(7.1)身高:M=1686(1575);S=55.2(50.8)体重:M=59(51);S=7.7(7.2)身高:M=1669(1560);S=56.3(50.7)体重:M=57(50);S=6.9(6.8)身高:M=1650(1549);S=57.1(49.1)体重:M=56(49);S=6.9(6.5)身高:M=1647(1546);S=56.7(53.9)体重:M=55(50);S=6.8(6.9)百分比对应的变换系数K

5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645；即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于排除后对使用者的影响和经济效果。

当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P时，可按下列步骤及公式求得：Z=（M1-M）/S然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；即P=1-p以下列例题说明：例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男性超过其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，标准差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根据Z=0.670查表得p=u)即P=1-0.251=0.749

结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，超过男性A身高的西北男性则为25.1%。人体测量学与人体尺度差异：人体测量学是对不同种族、年龄、性别的人的身体各部位尺寸及其活动范围作静态和动态的测量，并加以统计分析的一门学科。影响人体测量数据差异的因素：三、常用人体测量数据年龄性别年代地区与种族职业年龄注意：在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如：人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束）手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值）脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型）成年人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。

年龄差异大部分老年人身高比年轻时矮5%。手部力量下降约16%—40%。臂力下降约50%。腿部力量下降约50%。肺活量下降约35%。随年龄增长体形变小。鼻和耳朵的尺寸变大。体重每十年增加2kg。随年龄增长视力也会下降、辨色能力下降。阅读时需要增加大约20%的照明。随年龄增长，嗅觉和味觉也会迟钝。

年龄差异人体尺寸随年龄的增加而缩减而体重、宽度、围长的尺寸随年龄的增加而增长对工作空间的设计：尽量适合20-65岁的人儿童尺寸：只要头部可钻过去，身体就可以过去老年人尺寸：身高比年轻时低身手够东西的能力不如年轻人

男女之间的差异：1、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；（但有四个尺寸—胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反）2、同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽；3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别；4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。性别性别差异一般妇女身高比男子低10cm左右身体比例也不同女性臀部较宽、肩窄，躯干比男性长，四肢短此外还有地域性差异：身高寒带>热带平原>山区职业差异社会发达程度残疾人年代在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后加以适当修正。一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm;美国城市男性青年在1973—1986年的13年间身高增加2.3cm;日本男性青年在1934—1965年的31年间身高增加5.2cm、体重增加4kg、胸围增加3.1cm;我国原广州中山医学院男性在1956—1979年的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。地区与种族注意点：由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。越南：160.5cm比利时：179.9cm寒冷地区与热带地区平原地区与山区职业

不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。(一）主要人体尺寸的应用原则之一1、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺寸参考人体尺寸的低百分位；设计的最小尺寸参考人体的高百分位。2、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般调节范围应从第5百分位到第95百分位。3、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。（多数专家不主张按平均尺寸设计）四、人体尺寸的应用

（二）人体作业空间设计之一立姿活动空间：立姿时人的活动空间不仅取决于身体的