人体测量及形体参数

2023/3/140第二章人体测量及形体参数

§1基本知识§2常用人体测量数据及其结构参数计算§3人体测量参数的应用2023/3/141§1基本知识一、产品设计与人体尺度的关系二、基本术语三、人体测量尺寸的分类四、人体测量的主要方法和测量仪器五、人体测量中的主要统计函数2023/3/142

一、产品设计与人体尺度的关系

各种机械、设备、设施、工具等被设计对象，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。以提高设计对象的宜人性，使人能够安全、健康、舒适的工作，减少疲劳、提高系统效率。所有涉及人体尺度的参数的确定，都需要应用大量人体尺寸的测量统计和分析。2023/3/143

二、基本术语

GB3975-83《人体测量术语》，GB5703-85《人体测量方法》

人体测量学——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，为各工业设计、工程设计提供人体数据。人体测量形态测量生理测量运动测量人体尺寸、体重体形、体积、表面积等（本章内容）知觉反应、肢体体力、体能耐力、疲劳、生物节律等动作范围、运动特性等2023/3/1441基本姿势：立姿坐姿2测量基准面：矢状面

冠状面水平面3测量方向：⑴上下方向：头侧端足侧端⑵左右方向：内侧外侧2023/3/145⑶四肢上：近位，远位。上肢：桡骨侧——桡侧尺骨侧——尺侧

下肢：胫骨侧——胫侧腓骨侧——腓侧4其它支撑面：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。衣着：裸体或贴身内衣。读数精度：线形测量1mm，体重0.5kg2023/3/146

三、人体测量尺寸的分类类型静态尺寸动态尺寸(构造尺寸)(功能尺寸)强调人与物间的物理距离，用以设计工作区间大小强调身体各部位间的动作关系，用以确定工作位置的活动空间2023/3/147

四、人体测量的主要方法和测量仪器1.普通测量法2.摄影法3.三维数学测量法2023/3/148⑴测高仪⑵直脚规直尺固定尺座活动尺座弯尺主尺杆底座⑶弯脚规⑷角度计2023/3/149摄影法带光源和坐标的投影板L/H＞10时可视为平行L/H＞10三维数学测量法3D扫描仪2023/3/1410

五、人体测量中的主要统计函数百分位数抽样误差适应域方差标准差均值总体样本统计函数2023/3/1411

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。统计学中，把从总体取出的许多个体的全部称为“样本”。总体样本2023/3/1412

表示样本的测量数据集中地趋向某一值。（均方差）表示测量数据在均值上下波动的程度。或方差的平方根。均值方差标准差2023/3/1413

统计学的置信区间。一个设计只能取一定的人体尺寸范围（适应范围），即只考虑整个分布的一部分“面积”，称为适应域。适应域偏适应域2023/3/1414

又称标准误差，全部样本均值的标准差。表明样本均值与总体均值的差别。百分位数是某百分比K的测量参数所对应的数值PK，表示设计的适应域。百分位数的规律:

百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分：有K%的测量值等于和小于它,有(100-K)%的测量值大于它。抽样误差百分位数2023/3/1415P1、P5、P10为小百分位数；P90、P95、P99为大百分位数；P50为中百分位数。常用：P5、P50、P90。

2023/3/1416人体尺寸百分位数的选择1、Ⅰ型产品尺寸设计（双限值设计）需要两个人体百分位数作为尺寸设计的上下限。2、Ⅱ型产品尺寸设计（单限值设计）

⑴ⅡA型产品尺寸设计（大尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸上限的设计。

⑵ⅡB型产品尺寸设计（小尺寸设计）只需要一个人体百分位数作为尺寸下限的设计。3、Ⅲ型产品尺寸设计（平均尺寸设计）只需要第50百分位数作为设计尺寸。2023/3/1417在人机工程设计中，百分位数有着重要的实用价值

⑴求某百分位数的人体尺寸(已知K或适应域，求PK)

在设计中，当已知某尺寸均值x，标准差S，需求任一百分位K的尺寸：

PK=x±S×BB——变换系数，按百分位K查表；

±——百分位1~50%时，取“－”；51~99%时，取“+”。

⑵求尺寸所属百分位（已知PK，求K）

K=0.5+pp——正态分布概率值，由z查表。

z=(xi－x)/S2023/3/1418

身高:x=1693（1586）；S=56.6(51.8)

体重:x=64（55）；S=8.2(7.7)

身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)

体重:x=60(52);S=7.6(7.1)

身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)

体重:x=59(51);S=7.7(7.2)

身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)

体重:x=57(50);S=6.9(6.8)

身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)

体重:x=56(49);S=6.9(6.5)

身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)

体重:x=55(50);S=6.8(6.9)东北、华北区：西北区：东南区：华中区：华南区：各地区身高、体重的x、S值西南区：注：括号内为女性数值2023/3/1419例1】设计适用于90%的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：属已知K或适应域，求PK的问题，PK=x±S×B。由表查知华北男性身高平均值、标准差分别为：

x=1693mm，S=56.6mm∵要求产品适用于90%的人，即适应域为90%，取对称适应域，故以第5百分位P5和第95百分位P95确定尺寸的界限值，由表查得K=5和95的变换系数B=1.645；

∴P5=1693-(56.6×1.645)=1600mm

P95=1693+(56.6×1.645)=1786mm

结论：应按身高1600~1786mm设计产品尺寸。2023/3/1420§2常用人体测量数据及其

结构参数计算一、我国成年人人体结构尺寸二、我国成年人人体功能尺寸三、人体各部分结构参数的计算2023/3/1421一、我国成年人人体结构尺寸

（GB10000-88）我国成年人人体结构尺寸(共7组47项)：⑴人体主要尺寸：6项，身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长⑵人体立姿尺寸：6项⑶人体坐姿尺寸：11项⑷人体水平尺寸：10项⑸人体头部尺寸：7项⑹人体手部尺寸：5项⑺人体足部尺寸：2项各大区域人体尺寸均值和标准差香港地区成年人人体尺寸

2023/3/1422立姿人体尺寸人体尺寸测量项目代号及名称（数据略）2023/3/1423坐姿人体尺寸2023/3/1424

二、我国成年人人体功能尺寸

（GB10000-88）以第95百分位为基准2023/3/14252023/3/1426三、人体各部分结构参数的计算由身高计算各部分尺寸32002023/3/1427人体体积计算

V=1.015W－4.937（L）

W——人体体重，kg人体表面积计算

B=0.0235H0.42246W0.51456（m2）

H——人体身高，cm由体重计算体积和表面积2023/3/1428§3人体测量参数的应用一、人体测量数据的应用原则二、人体尺寸的应用方法三、应用人体尺寸数据时的注意2023/3/1429

一、人体测量数据的应用原则

由人体身高决定的尺寸——门、通道、舱口、床、担架等——以第95百分位为依据；由人体某部分尺寸决定的物体，如腿长决定的坐平面高度——以第5百分位为依据；可调尺寸——调节范围使第5百分位到第95百分位间的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位为限值的物体——当此界限外的人使用会危及安全健康、增加事故危险——扩大到第1百分位或第99百分位——人与紧急制动杆距离、紧急出口；门铃、插座、开关、收银台等的高度——以第50百分位为依据。2023/3/1430

二、人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型、等级

Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型涉及人的安全健康的产品和一般工业产品两个等级2.选择人体尺寸的百分位数3.确定功能修正量着装修正量、姿势变化修正量、操作修正量4.确定心理修正量：5.产品功能尺寸的确定最小功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量最佳功能尺寸＝人体尺寸的