人因工程学第11章人体测量

第十一章人体丈量一、人体丈量概述二、常用的人体丈量数据三、人体丈量数据的运用四、案例

第一节人体丈量概述人体丈量学是一门新兴的学科，它是经过丈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，用以研讨人的形状特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体丈量数据。这些丈量数据对任务空间的设计，机器、设备设计以及支配安装等设计具有重要意义，并直接关系到合理地布置任务地，保证合理的任务姿态，使操作者能平安、温馨、准确地任务，减少疲劳和提高任务效率。一、人体丈量的根本术语〔一〕根本姿态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，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。坐姿指被测者挺胸坐在被调理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。一、人体丈量的根本术语〔二〕丈量基准面，如图11-1所示1.矢状面经过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的一切平面都称为矢状面。正中矢状面在矢状面中，把经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。2.冠状面经过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的一切平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分。

3.程度面与矢状面及冠状面同时垂直的一切平面都称为程度面。程度面将人体分成上、下两部分。4.眼耳平面经过左、右耳屏点及右眼眶下点的程度面称为眼耳平面或法兰克福平面。一、人体丈量的根本术语一、人体丈量的根本术语〔三〕丈量方向〔1〕在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。〔2〕在人体左、右方向上，将接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〕在四肢上，将接近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。〔4〕对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，尺骨侧称为尺侧。〔5〕对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，腓骨侧称为腓侧。一、人体丈量的根本术语〔四〕支承面、穿着和丈量准确度支撑面。立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是程度的、稳定的、不可紧缩的。穿着。要求被丈量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)丈量，在后者情况下，丈量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进展丈量。丈量值读数精度。线性丈量工程丈量值读数准确度为1mm，体重读数准确度为0.5kg。二、人体尺寸丈量分类人体丈量学：经过丈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，用以研讨人的形状特征，使设计更适于人。丈量数据：1、静态人体尺寸丈量，见图11-22、动态人体尺寸丈量，见图11-3三、人体丈量方法(一)丈量仪器1.人体测高仪，见图；2.人体丈量用直脚规，见图；3.人体丈量用弯脚规，见图；此外，还有人体丈量用三脚平行规，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。三、人体丈量方法〔二〕丈量方法丈量时应在呼气与吸气的中间进展。其次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。丈量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响丈量的准确性。身体某些长度的丈量，既可用直接丈量法，也可用间接丈量法——两种尺寸相加减。另外，丈量工程应根据实践需求确定，详细丈量方法详见GB/T5703—1999<用于技术设计的人体丈量根底工程>的有关规定。第二节常用的人体丈量数据一、我国成年人人体构造(静态)尺寸参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家规范，主要包括：(一)人体主要尺寸，见图11-4和表11-1(二)立姿人体尺寸，见图11-5和表11-2(三)坐姿人体尺寸，见图11-6和表11-3(四)人体程度尺寸，见图11-7和表11-4

第二节常用的人体丈量数据二、我国成年人人体功能(动态)尺寸动态人体丈量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能到达的间隔和能转动的角度进展丈量。由于人主要依托上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能(动态)尺寸，见表11-6第三节人体丈量数据的运用一、人体丈量中的主要统计目的在人体丈量中所得到的丈量值都是离散的随机变量，因此可根据概率论与数理统计实际对丈量数据进展统计分析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。一、人体丈量中的主要统计目的1.平均值一、人体丈量中的主要统计目的2.规范差一、人体丈量中的主要统计目的3.百分位数在设计中，当需求得到任一百分位α的数值时，那么可按下式进展计算

K为百分比变换系数，见表11-7例11-1设计适用于90％东南区男性运用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?解：由表11-5查得东南区男性身高平均值1686mm，规范差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展设计，由表11-7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1686—55.2×1.645=1595.2〔mm〕第95百分位数值为1686＋55.2×1.645=1776.8〔mm〕结论：按身高1595.2～1776.8mm设计产品尺寸，将适用于90％的东南区男性。人体丈量尺寸对应的百分率P=0.5＋s式中S为概率数值，可根据值，在正态分布表中查取例11-2知女性A身高1610mm，试求有百分之几的东北女性超越其高度？解由表11-5查得东北女性身高平均值=1586mm,规范差SD=51.8mm。那么

根据Z值查表11-8得s=0.1772(取近似值0.177)，由式〔11-5〕求得P值为P=0.5＋0.177=0.677结论：身高在1610mm以下的东北女性为67.7%，超越女性A身高的东北女性那么为32.3%。二、人体尺寸数据的运用(一)人体丈量数据的运用准那么〔1〕最大最小准那么〔2〕可调性准那么〔3〕平均性准那么〔4〕运用最新人体数据准那么〔5〕地域性准那么二、人体尺寸数据的运用(一)人体丈量数据的运用准那么〔6〕功能修正与最小心思空间相结合准那么最小功能尺寸Xmin=Xα＋Δf最正确功能尺寸Xopm〔7〕姿态与身体相关联准那么〔8〕合理选择百分位和适用度准那么例11-3试设计适用于中国人运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普通用途设计。根据人体数据运用准那么应选用中国男子坐姿高第99百分位数为根本参数Xα，查表11-3，Xα＝979mm。衣裤厚度(功能)修正量取25mm，人头顶无压迫感最小高度(心思修正量)为115mm，那么卧铺上下铺最小净间距和最正确净间距分别为Xmin=Xα＋Δf＝979十25＝1004mmXopm=Xα＋Δf＋Δp＝979十25十115=1119mm例11-4试确定适宜中国男人运用的固定座椅座面高度解：座椅座面高度属于普通用途设计。根据人体数据运用准那么，座椅座面高度应取第5百分位的“小腿加足高〞人体数据为根本设计数据，以防大腿下面接受压力引起疲劳和不温馨。查表11-3，Xα＝38.3cm，功能修正主要应思索两方面：一是鞋跟高的修正量，普通为2.5～3.8cm，取2.5cm；另一方面是着装(裤厚)修正量，普通为0.3cm。即Δf＝2.5十0.3＝2.8cm。座椅座面高度的设计不需思索心思修正量，即Δp=0。因此，固定座椅座面高度的合理值应为Xopm=Xα＋Δf＋Δp＝38.3十2.8十0=41.1≈41.0cm二、人体尺寸数据的运用(二)人体各部分构造参数的计算由身高计算各部分尺寸，见图11-8由体重计算体积和外表积V=1.015W－4.937式中：V为人体体积(L)；W为人体体重(kg)人体外表积可参照第八章人体外表积计算公式二、人体尺寸数据的运用(三)人体身高在设计中的运用以身高为基准的设备和器具尺寸推算方法见图11-9，图中有关尺寸定义参阅表11-10。案例基于人体丈量的羊毛衫领型构造设计1.三维人体丈量实验2.丈量数据的处置与分析3.羊毛衫领型构造设计4.结论1.三维人体丈量实验1.1TecMath非接触三维人体丈量系统本实验运用德国TecMath公司非接触三维人体激光扫描仪进展人体数据采集,可以在8－10s内扫描2.1m高的区域,分辨率可达0.15mm,丈量精度±2mm。1.2丈量范围随机抽取200名年龄在19~26岁之间的在校男大学生作为丈量对象。案例2.丈量数据的处置与分析2.1数据预处置首先运用箱图对数据奇特值进展寻觅，把奇特值删除构成缺失值，并利用对缺失值进展处置的常用方法处置。其次，进展配对样本t检验。检验结果阐明，对人体对称部位分析时只采取一侧目的即可。2.2因子分析第一因子主要描画颈部围度和宽度、颈中围、颈根围、颈中横宽、颈中纵宽、后颈根围、肩颈从宽；第二因子主要描画肩部宽度、总肩宽、小肩宽；第三因子主要描画高度、颈长；第四因子主要描画肩部斜度、肩斜角。表1为因子累积奉献率表。案例案例表1因子累积奉献率表2.3聚类分析运用R型聚类，对变量进展聚类。在不同类中提取反映人体颈部特征的特征工程，将特征目的与样板制造严密联络起来。经过分类，把10个丈量工程分成5类：并参考领型构造设计所需求的人体丈量尺寸，提取了颈根围、后颈根围、肩颈从宽、颈长、总肩宽共5个特征尺寸。2.4回归分析〔表2〕经过领型样板尺寸中横开领大小、直开领大小与人体部位的关系，结合几何方法经过回归分析可以求得表3的计算公式(数据经过调整)。案例案例表2颈部控制部位与胸围、身高的一元、二元回归方程式案例表3计算公式表cm3.羊毛衫领型构造设计3.1Primavision设计软件和辅助羊毛衫设计3.2羊毛衫领型废品规格设计利用Primavision设计软件进展羊毛衫领型构造设计。羊毛衫领型规格如表4(横、纵密为每10cm的横、纵向线圈数)所示案例案例表4羊毛衫领型规格表3.3领型构造设计图1、图2是Primavision系统的吓数纸(即羊毛衫编织消费工艺单)的设计界面案例图1前片编制样版图2后片编制样版4.结论领型设计是羊毛衫设计最重要部分之一。它影响羊毛衫穿着的合体性、温馨性和美观性。本例实现了准确获取和利用较多的人体颈部部位尺寸，运用于羊毛衫领型样板的制造，提高了毛衫领型的合体性。案例复习思索题1.我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西南、东北等六个区域，这对产品设计有何影响?2.某地域人体丈量的均值＝1650mm，规范差SD＝57.1mm，求该地域第95、90及第80的百分位数。3.巳知某地域人的足长均值＝264.0mm，规范差SD＝45.6mm，求适用该地域90%的人们穿的鞋子长度值。4.为什么说人体丈量参数是一切设计的根底?5.如何选择百分位和适用度?6.为什么要进展功能修正量和心思修正量确实定?怎样确定?图11-1前往图11-2前往图11-3前往前往前往前往图11-4前往图11-5前往图11-6前往图11-7前往图11-8前往图11-9前往前往年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095991.1身高/mm154315831604167817541775181414491484150315701640165916971.2体重/kg44485059707583394244526366711.3上臂长/mm2792892943133333383492522622672843033023191.4前臂长/mm2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿长/mm4134284364654965055233874024104384674764941.6小腿长/mm324338344369396403419300313319344370375390表11-1人体主要尺寸

前往年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095992.1眼高143614741495156816431664170513371371138814541522154115792.2肩高124412811299136714351455149411661195121112711333135013852.3肘高92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高2062162202372532582681851931982132292342422.5会阴高4134284364654965055233874024104384674764942.6胫骨点高324338344369396403419300313319344370375390表11-2立姿人体尺寸单位：mm

前往年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095993.1坐高8368588709089479589797898098198558919019203.2坐姿颈椎点高5996156246576917017195635795876176486576753.3坐姿眼高7297497617988368478686786957047397737838033.4坐姿肩高5395575665986316416595045185265565855946093.5坐姿肘高2142282352632912983122012152232512772842993.6坐姿大腿厚1031121161301461511601071131171301461511603.7坐姿膝高4414564614935235325494104244314584854935073.8小腿加足高3723833894134394484633313423503823994054173.9坐深4074214294574864945103884014084334614694853.10臀膝距4995155245545855956134814955025295615705873.11坐姿下肢长8929219379921046106310968268518659129609751005表11-3坐姿人体尺寸单位：mm

前往年龄分组百分测量位数项目男（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3533713814224734895183263483604044604785094.8胸围762791806867944970101871774576082591994910054.9腰围62065066573585989596062265968077290495010254.10臀围780805820875948970100979582484090097510001044表11-4人体程度尺寸单位：mm

前往项目东北、华北区西北区东南区华中区华南区西南区平均值标准差平均值标准差平均值标准差平均值标准差平均值标准差平均值标准差体重kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.1506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸围/mm男88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女84866.483755.983159.882055.881957.680958.8表11-5身高、胸围、体重的平均值表11-6我国成人男女上肢功能尺寸/mm测量项目男（18~60岁）女（18~55岁）P5P50P96P5P50P96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跑姿体长跪姿体高俯卧体长俯卧体高爬姿体长爬姿体高197121082245186920032138157916911802137414831593816875934416447478310343376777834892673730789124913391426592626661119012601330200021272257364372383124713151384761798836184519682089174118601976145715591659124813441438756811869383413442277306333712764818607657707117312511328553587624113711961258186719822102359369384118312391296694738783前往前往百分比（%）K百分比（%）K百分比（%）K0.51.02.551015202.5762.3261.9601.6451.2821.0360.8422.53050707580850.6740.5240.0000.5240.6740.8421.036909597.599.099.51.2821.6451.9602.3262.576表11-7百分比与变换系数K

第四节人体尺寸数据的运用本节大纲：尺寸修正量构成功能修正量心思修正量人体尺寸数据选择分类功能尺寸的设定中国地质大学平安工程系4.1尺寸修正量的构成尺寸修正量的构成GB／Tl2985--1991中国地质大学平安工程系4.2功能修正量穿着修正量姿态修正量操作修正量

功能修正量：为保证明现产品功能，对作为产品设计根据的人体尺寸所作的尺寸修正量。包括以下三部分：4.2.1功能修正量－穿着修正量1.穿鞋修正量：立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高等男子：+25mm，女子：+20mm。2.着穿着裤修正量：坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等＋6mm；肩宽、臀宽等+13mm；胸厚+18mm；臀膝距+20mm。穿着修正量包括以下两个组成部分:4.2.2功能修正量－姿态修正量立姿身高、眼高、肩高、肘高等，一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，一44mm。姿态修正量：人们正常任务、生活时，全身采取自然放松的姿态所引起的人体尺寸变化。4.2.3功能修正量－操作修正量操作修正量：实现产品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展长指的是：后背到中指指尖的间隔在按按钮时，一12mm；在推滑板推钮、扳拨扳钮开关时一25mm；在取卡片、票证时，一20mm中国地质大学平安工程系4.3修正量对于各个修正量：操作远不限于“上肢前展操作〞这一种情况,操作有用上肢的、也有用下肢的；用上肢时有在前方操作的，也有在其他各种方向操作的等。现实上国标中也不能够给出一切各种操作修正量的数据。所以，更多“操作修正量〞数据，同样需求设计任务者根据实践情况，经过研讨实测来加以确定。4.3.1心思修正量定义为了消除空间压制感、恐惧感，或为了美观等心思要素而加的尺寸修正量。如工程机械驾驶室，假设其空间大小刚刚能容下人们完成必要的操作活动，是不够的，由于这样会使人们在其中感到局促和压制，为此应该放出适当的余裕空间。这余裕空间就是心思修正量。4.3.2心思修正量确定原那么心思修正量应根据实践需求和条件答应两个要素来研讨确定。以客轮客舱、大学生宿舍和礼堂剧院这三种室内空间来对比，三者的心思空间尺寸修正量显然依次一个比一个应该大得多。因此，研讨心思修正量的常用方法是：设置场景，记录被试者的客观评价，综合统计分析后得出数据。4.4尺寸修正量各种尺寸修正量有正值也有负值，总的尺寸修正量是各修正量的代数和：尺寸修正量=功能修正量+心思修正量=(穿着修正量+姿态修正量+操作修正量)+心思修正量中国地质大学平安工程系4.5人体尺寸数据选择分类依产品功能分类选择人体尺寸数据分为以下三类：1.I型产品尺寸设计(又称“双限值设计〞)2.Ⅱ型产品尺寸设计(又称“单限值设计〞)3.Ⅲ型产品尺寸设计(又称“平均尺寸设计〞〕4.6人体尺寸百分位数的选择4.7功能尺寸的设定功能尺寸：是指为保证产品实现某项功能所确定的根本尺寸。这里所说的功能尺寸根本限于人机工程范围中与人体尺寸有关的尺寸；通常也有别于标注在加工制造图样上的尺寸。例如：沙发座面高度的功能尺寸，是指有人坐在上面、被压变形后的高度尺寸。

4.7.1产品最小功能尺寸的设定产品最小功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量中国地质大学平安工程系4.7.2产品最正确功能尺寸的设定产品最正确功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心思修正量=产品最小功能尺寸+心思修正量中国地质大学平安工程系第五节设备器物的人体尺寸顺应性上图是设备器物设计合理的典范。a、b、c分别为小、中、大型机床，它们整体尺寸相差悬殊，但它们的支配安装都应该安顿在操作者肢体易于活动的范围内。

中国地质大学平安工程系5.1设备