人因工程第2章 人体测量课件

2.1人体测量基础2.2静态测量与动态测量2.3中国常用人体测量数据2.4人体测量的应用第2章人体测量2025/2/71人因工程第2章人体测量教学基本要求

掌握人体静动态测量数据了解中国常用人体测量数据重点学会人体测量数据的应用2025/2/72人因工程第2章人体测量2025/2/73人因工程第2章人体测量2025/2/74人因工程第2章人体测量2025/2/75人因工程第2章人体测量人体测量（Anthropometry）人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量，特别是人体的尺寸和特征，包括人的重心位置，身体的各部分尺寸，关节的运动范围和力量特性等，以及这些数据在设计中的应用。研究对象：个体和群体人体测量的重要性：设计的前提

---tofitpeople,notpeopletofit2.1人体测量基础2025/2/76人因工程第2章人体测量2.1.1人体测量的基准面人体测量基准面和基准轴

人体测量基准面和基准轴

水平面冠状面矢状面2025/2/77人因工程第2章人体测量由颅骨两侧的外耳门上缘点(po)和左侧眶下缘点(or)3点所组成的一个平面。2025/2/78人因工程第2章人体测量2.1.2人体测量的姿势立姿(standingposture)

坐姿(sittingposture)2025/2/79人因工程第2章人体测量立姿：

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。2025/2/710人因工程第2章人体测量坐姿：

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，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。2025/2/711人因工程第2章人体测量2025/2/712人因工程第2章人体测量2.1.3人体测量的主要仪器

人体测高仪

人体测量用直脚规人体测量用弯脚规

测高仪

弯脚规

直角规

角度计

软尺

2025/2/713人因工程第2章人体测量基本测点及测量项目测点头部测点（16个）躯干和四肢部位测点（22个）测量项目头部测量项目（12项）躯干和四肢部位测量项目（69项）（GB3975—83）（GB3975—85测量方法）2025/2/714人因工程第2章人体测量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。2.1.4人体测量的主要统计函数2025/2/715人因工程第2章人体测量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。2025/2/716人因工程第2章人体测量

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:50%～99%之间的数值:2025/2/717人因工程第2章人体测量2025/2/7百分比（%）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2025/2/718人因工程第2章人体测量例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=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：X5=1693-（56.6X1.645）=1600mm第95百分位数为：X95=1693+（56.6X1.645）=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。2025/2/719人因工程第2章人体测量2025/2/7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）

2025/2/720人因工程第2章人体测量

当需得到某项人体测量尺寸Xi所处的百分位P时，可按下列步骤及公式求得:再由下式求得百分位P：

P=0.5+p

式中：p——概率数值，根据上面公式求得的Z值，查正态分布表获取。2025/2/721人因工程第2章人体测量

例2:已知女性A身高1610mm,试求有百分之多少的东北女性超过其高度。

解:由表2-6查得东北女性身高平均值=1586mm标准差为51.8mm。由上式求得Z值为:

根据Z=0.463值查表得p=0.1772(取近似值0.177)，求得P值为

P=0.5+0.177=0.677

结论：身高在1610以下的东北女性为67.7%，超过女性A身高的东北女性则为32.3%。2025/2/722人因工程第2章人体测量正态分布表2025/2/723人因工程第2章人体测量2.2静态测量与动态测量人体测量分析方法可以分为两类静态测量:身体保持固定不动动态测量：身体移动（活动空间，伸展域）

2025/2/724人因工程第2章人体测量人体测量数据的种类：人体功能上的尺寸类型静态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸（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）2025/2/725人因工程第2章人体测量2.2.1静态测量静态测量（StaticAnthropometry）静态测量在身体保持固定（静态）位置时进行，包括骨骼尺寸（关节之间，如肘部和腕部）或轮廓尺寸（如头围）。静态人体测量可采取不同的姿势，主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统不可缺少的参数。结构化的人体测量数据人体着装尺寸

2025/2/726人因工程第2章人体测量

测量项目-立姿（一）2025/2/727人因工程第2章人体测量

测量项目-立姿（二）2025/2/728人因工程第2章人体测量

测量项目-立姿（三）2025/2/729人因工程第2章人体测量

测量项目-立姿（四）2025/2/730人因工程第2章人体测量测量项目-立姿（五）2025/2/731人因工程第2章人体测量测量项目-坐姿（一）2025/2/732人因工程第2章人体测量测量项目-坐姿（二）2025/2/733人因工程第2章人体测量测量项目-坐姿（三）2025/2/734人因工程第2章人体测量测量项目-坐姿（四）2025/2/735人因工程第2章人体测量测量项目-坐姿（五）2025/2/736人因工程第2章人体测量动态测量（DynamicAnthropometry）2.2.2动态测量动态测量建立在静态测量的基础之上，用来度量人体运动时的一些参数。活动空间---人在完成任务时需要某些身体部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。伸展域---人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。

2025/2/737人因工程第2章人体测量活动空间活动空间的分配没有固定的规则或模式，依赖于许多因素：使用的人群、任务、衣物、设备等。2.2.2动态测量2025/2/738人因工程第2章人体测量尺寸代号（见图）工作姿势及空间尺寸性质最小值选取值穿御寒衣时A蹲坐工作高度12001300B宽度7009201000C屈膝工作宽度90010201100D跪姿工作宽度110012001300E高度14501500F手距地面高度700G爬着工作高度800900950H长度15001600I俯卧工作高度450500600J（腹朝下）长度2450K仰卧工作高度500600650L（背向下）长度190019502000成人蹲姿，跪姿，卧姿的最小占用空间（单位：mm）2.2.2动态测量2025/2/739人因工程第2章人体测量2.2.2动态测量伸展域常用的三种人体伸展域2025/2/740人因工程第2章人体测量手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）

手的测量2025/2/741人因工程第2章人体测量人体上部及上肢固定姿势活动角度范围

立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围

2025/2/742人因工程第2章人体测量坐姿抓握作业域（cm）

立姿双臂垂直作业域图

立姿双臂垂直作业域

身高和摸高的关系

2025/2/743人因工程第2章人体测量脚的测量脚的作业区域

2025/2/744人因工程第2章人体测量2.2.3影响人体测量数据的因素民族因素

性别、年龄因素

职业因素

2025/2/745人因工程第2章人体测量人体主要尺寸，见表2-2立姿人体尺寸，见表2-3坐姿人体尺寸，见表2-4人体水平尺寸，见表2-5各大区域人体尺寸的均值和标准差各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。2.3.1我国成年人人体静态尺寸2.3常用人体测量数据（见教材）2025/2/746人因工程第2章人体测量2025/2/7人体主要尺寸(单位：mm)2025/2/747人因工程第2章人体测量2025/2/7立姿人体尺寸(单位：mm)2025/2/748人因工程第2章人体测量2025/2/7坐姿人体尺寸

(单位：mm)2025/2/749人因工程第2章人体测量2025/2/7

人体水平尺寸（单位：mm）2025/2/750人因工程第2章人体测量2025/2/751人因工程第2章人体测量2025/2/7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）

2025/2/752人因工程第2章人体测量2.3.2我国成年人人体动态尺寸动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。2025/2/753人因工程第2章人体测量2025/2/7我国成年男女常用人体动态尺寸2025/2/754人因工程第2章人体测量人体主要参数的计算

（1）人体各部分尺寸与身高H的相关计算（2）人体体重与身高的相关计算（3）人体体积和表面面积的计算（4）人体生物力学参数的计算公式（5）男性与女性人体尺寸的换算2025/2/755人因工程第2章人体测量（1）人体各部分尺寸与身高H的相关计算2025/2/756人因工程第2章人体测量一般人体的体重与身高之间存在下述关系：正常体重WE=H—110（kg）理想体重WL=H—100（kg）式中：H——身高（cm）。如果人体的体重经常低于或高于正常体重的10%以上，则属于不正常状态。（2）体重与身高的相关计算2025/2/757人因工程第2章人体测量人体体积计算公式V=1.015W—4.937式中V:（L）；W:（kg）人体表面面积计算公式a、由身高计算人体表面面积男性B=100H女性B=77H式中B:（cm2）H:（cm)b、由身高和体重计算人体表面面积

B=0.0061H+0.0128W—0.1529或B=W0.425H0.725×72.46式中B:（m2）;W:（kg）;H:（cm）。（3）人体体积和表面面积的计算2025/2/758人因工程第2章人体测量（4）人体生物力学参数的计算公式序号名称

序号名称1人体各部分长度（以人体身高H为基础）（cm）4人体各部分体积（以人体体积V为基础）（L）

手掌长L1=0。109H前臂长L2=0。157H上臂长L3=0。172H大腿长L4=0。232H小腿长L5=0。247H躯干长L6=0。300H

手掌体积V1=0。00566V前臂体积V2=0。01702V上臂体积V3=0。03495V大腿体积V4=0。0924V小腿体积V5=0。4083V躯干体积V6=0。6132V2人体各部分重心位置（指靠近身体中心关节的距离）（cm）5人体各部分的重量（以体重W为基础）（kg）

手掌重心位置O1=0。506L1前臂重心位置O2=0。430L2上臂重心位置O3=0。436L3大腿重心位置O4=0。433L4小腿重心位置O5=0。433L5躯干重心位置O6=0。660L6

手掌重量W1=0。006W前臂重量W2=0。018W上臂重量W3=0。0357W大腿重量W4=0。0946W小腿重量W5=0。042W躯干重量W6=0。5804W3人体各部分的旋转半径（指靠近身体中心关节的距离）（cm）6人体各部分转动惯量（指绕关节转动的惯量）（kg·m2）

手掌旋转半径R1=0.587L1前臂旋转半径R2=0.526L2上臂旋转半径R3=0.542L3大腿旋转半径R4=0.540L4小腿旋转半径R5=0.528L5躯干旋转半径R6=0.830L6

手掌转动惯量I1=W1×R前臂转动惯量I2=W1×R上臂转动惯量I3=W1×R大腿转动惯量I4=W1×R小腿转动惯量I5=W1×R躯干转动惯量I6=W1×R2025/2/759人因工程第2章人体测量部位系数（%）部位系数（%）部位系数（%）身长95形态面高92前臂围92上肢长93头周98大腿围102下肢长94颈围90腿肚围98两臂展开宽93胸围90手宽94足长94腰围89足宽93躯干长96臀围102头长92上臂围96（5）男性与女性人体尺寸的换算2025/2/760人因工程第2章人体测量人体尺寸测量数据的应用原则

（1）最大最小准则（2）可调准则（3）平均准则（4）适应域准则2.4人体测量数据的应用2025/2/761人因工程第2章人体测量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；对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计，如汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等——以第5百分位到第95百分位；门铃、插座、开关、收银台等的高度——第50百分位为依据。人体尺寸测量数据的应用原则举例2025/2/762人因工程第2章人体测量常见设计和人体数据百分位选择归纳如下：

（1）间距类:一般取较高百分位，常取第95百分位。

（2）净空高度类:一般取高百分位，常取第99百分位。

（3）可及距离类:一般应使用低百分位数据。（4）座面高度类:一般取低百分位数据，常取第5百分位。

（5）隔断类设计，高百分位数或低百分位数（6）公共场所工作台面高度类设计，百分位常取从女子第5百分位到男子第95百分位数据。

2025/2/763人因工程第2章人体测量人体尺寸测量数据的应用方法（1）确定所设计产品的类型、等级Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型（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＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量＋心理修正量2025/2/764人因工程第2章人体测量尺寸修正量的构成2025/2/765人因工程第2章人体测量2025/2/7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产品尺寸设计分类2025/2/766人因工程第2章人体测量人体尺寸百分位数的选择产品类型产品等级百分位数选择满足度%Ⅰ型涉及健康安全P99、P1作上、下限98一般工业产品P95、P5作上、下限90ⅡA型涉及健康安全P99、P95作上限99或95一般工业产品P90作上限90ⅡB型涉及健康安全P1、P5作下限99或95一般工业产品P10作下限90Ⅲ型一般工业产品P50通用成年男女通用一般工业产品男P99、P95或P90上限通用女P1、P5或P10下限产品类型、等级、满意度与百分位数的关系2025/2/767人因工程第2章人体测量应用人体尺寸数据时的注意：（1）明确使用者的特征：性别、年龄、种族、体格等；（2）不能以均值作为唯一的设计依据；（3）人体尺寸修正量的确定：功能修正量：心理修正量：（4）静态尺寸数据有误差，有时设计时用动态数据适当调整；（5）确定作业空间的尺寸范围，不仅与静态尺寸有关，还与人的肢体活动范围、动作方式有关。2025/2/768人因工程第2章人体测量例3设计计算公共汽车顶棚扶手横杆的高度，并对比“抓得住”与“不碰头”两个要求是否相容。如互不相容，如何解决?解：（1）按乘客“抓得住”的要求设计计算。属于ⅡB型男女通用的产品尺寸设计（小尺寸设计）问题，根据上述人体尺寸百分位数选择原则，应该有

式中——G1由“抓得住”要求确定的横杆中心的高度；

——J10女子“上举功能高”的10百分位数（男、女共用，应取女子的小百分位数人体尺寸，不涉及什么安全问题，取P10即可），查表得；J10

=1766mm（18—55岁）；

——

∆f1女子的穿鞋修正量，设取=20mm。代入数值得到：G1

≤l766mm+20mm=1786mm

2025/2/769人因工程第2章人体测量2）按乘客“不碰头”的要求设计计算。属于ⅡA型男女通用的产品尺寸设计（大尺寸设计）问题，根据上述人体尺寸百分位数选择原则，应该有式中——G2由“不碰头”要求确定的横杆中心的高度；

——H99男子身高的99百分位数（男、女共用，应取男子的大百分位数人体尺寸，涉及人身安全问题，故取），查表得：H99

=1814mm（18－60岁）；

——∆f2男子的穿鞋修正量，设取=25mm；

——r横杆的半径，设取=15mm。代入数值得到G2≥1814mm+25mm+15mm=1854mm

2025/2/770人因工程第2章人体测量3）两个要求是否相容，及如何解决?两者互不相容，即不可能同时满足两方面的要求。通过设计来想办法协调和解决问题。但本问题是很容易找到解决办法的：横杆还可以比1854mm再略高一些，确保更多高个子的安全；在横杆上每隔0．5m左右挂一条带子，带子下连着手环，手环可以比1786mm再略低一些，让更多小个子也抓得住。2025/2/771人因工程第2章人体测量例4：试设计适用于中国人使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一般用途设计。根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99百分位数为基本参数X