人體尺度與人體測量

關(guān)于人體尺度與人體測量第1頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一、人體測量的基本知識1、定義：人體測量學是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設(shè)計和工程設(shè)計提供人體測量數(shù)據(jù)。（如圖3—1）第2頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三第3頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2、人體測量數(shù)據(jù)的種類類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸人體構(gòu)造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態(tài)下測量的尺寸）第4頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三二、人體測量的基本術(shù)語1、被測者姿勢：（1）立姿：

挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿側(cè)面，自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45角，體重均勻分布于兩足。見圖3—6。第5頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（2）坐姿：

挺胸坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。見圖3—7。第6頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2、測量基準面人體基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸和橫軸）來決定的。人體測量中設(shè)定的軸線和基準面如圖3—2。

矢狀面；正中矢狀面；冠狀面；水平面；眼耳平面。第7頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三3、測量方向(1)在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，將下方稱為足側(cè)端。(2)在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，將遠離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。第8頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三3、測量方向

(3)在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠離四肢附著部位的稱為遠位。（4）對于上肢，將撓骨側(cè)稱為撓側(cè)，將尺骨側(cè)稱為尺側(cè)。（5）對于下肢，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，將腓骨側(cè)稱為腓側(cè)。第9頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三4、支承面和衣著立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。第10頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三5、基本測點及測量項目（GB3975—83）（GB3975—85測量方法）測點頭部測點（16個）軀干和四肢部位測點（22個）測量項目頭部測量項目（12項）軀干和四肢部位測量項目（69項）第11頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三6、人體測量的主要儀器(1)人體測高儀:

主要用來測量身高、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體各部位高度尺寸。

（2）人體測量用直角規(guī)：主要用來測量兩點間的直線距離，特別適宜測量距離較短的不規(guī)則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、足。第12頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三6、人體測量的主要儀器（3）用于不能直接以直尺測量的兩點間距離的測量，如測量肩寬、胸厚等部位的尺寸。第13頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三7、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)（術(shù)語）總體、樣本均值、標準差術(shù)語適應域百分位百分位數(shù)第14頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三總體

統(tǒng)計學中，把所要研究的全體對象的集合稱為“總體”。人體尺寸測量中，總體是按一定特征被劃分的人群。因此，設(shè)計產(chǎn)品時必須了解總體的特性，并且對該總體命名，例如，中國成年人、中國飛行員等。樣本

統(tǒng)計學中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊中的數(shù)據(jù)就是來自這些樣本，因此，設(shè)計人員必須了解樣本的特點及其表達的總體。第15頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三均值

描述一個分布，必須用兩個重要的統(tǒng)計量：均值和標準差。前者表示分布的集中趨勢；后者表示分布的離中趨勢。均值的計算公式為：

標準差標準差的計算公式為：

為相加，N為測量次數(shù)，為各單獨測量值，M為均值。S為標準差，其他符號與（1）相同。第16頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三適應域

一個設(shè)計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為“適應域”，適應域是相對設(shè)計而言的，對應統(tǒng)計學的置信區(qū)間的概念。

適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱適應域?qū)ΨQ于均值；偏適應域通常是整個分布的某一邊。第17頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三百分位百分位由百分比表示，稱為“第幾百分位”。例如，50%稱為第50百分位。百分位數(shù)百分位數(shù)是百分位對應的數(shù)值。例如，身高分布的第5百分位數(shù)為1543，則表示有5%的人的身高將低于這個高度。

在人體測量資料中，常常給出的是第5、第50和第95百分位數(shù)值。在設(shè)計中，當需要得到任一百分位數(shù)值時，則可按下式求出：1%-50%之間的數(shù)值：P=M-（SK）50%-99%之間的數(shù)值：P=M+（SK）M為標準值；S為標準差；K為百分比變換系數(shù)。第18頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三人體尺寸的區(qū)域劃分東北、華北區(qū)西北區(qū)東南區(qū)華中區(qū)華南區(qū)西南區(qū)黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、山東、北京、天津、河北。甘肅、青海、陜西、山西、西藏、寧夏、河南、新疆。安徽、江蘇、上海、浙江。湖南、湖北、江西。廣東、廣西、福建。貴州、四川、云南。第19頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三東北、華北區(qū)西北區(qū)東南區(qū)華中區(qū)華南區(qū)西南區(qū)各地區(qū)身高、體重的M、S值身高:M=1693（1586）；S=56.6(51.8)體重:M=64（55）；S=8.2(7.7)身高:M=1684(1575);S=53.7(51.9)體重:M=60(52);S=7.6(7.1)身高:M=1686(1575);S=55.2(50.8)體重:M=59(51);S=7.7(7.2)身高:M=1669(1560);S=56.3(50.7)體重:M=57(50);S=6.9(6.8)身高:M=1650(1549);S=57.1(49.1)體重:M=56(49);S=6.9(6.5)身高:M=1647(1546);S=56.7(53.9)體重:M=55(50);S=6.8(6.9)第20頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三百分比對應的變換系數(shù)K5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645第21頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三例1設(shè)計適用于90%華北男性使用的產(chǎn)品，試問應按怎樣的身高范圍設(shè)計該產(chǎn)品尺寸？解：由表查知華北男性身高平均值M=1693mm，標準差S=56.6mm.要求產(chǎn)品適用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位確定尺寸的界限值，由表查得變換系數(shù)K=1.645；即第5百分位數(shù)為：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位數(shù)為：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm結(jié)論：按身高1600-1786mm設(shè)計產(chǎn)品尺寸，將適應用于90%的華北男性。討論：平均值是作為設(shè)計的基本尺寸，而標準差是作為設(shè)計的調(diào)整量的。第22頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者還是高大者或者大小各排除5%即取中間值，取決于排除后對使用者的影響和經(jīng)濟效果。當需要得到某項人體測量尺寸M1所處的百分率P時，可按下列步驟及公式求得：Z=（M1-M）/S然后根據(jù)Z值查表得小p的值，再按下列公式求百分率P；即P=0.5+p以下列例題說明：第23頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三例2已知男性A身高1720mm,試求有百分之多少的西北男性超過其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，標準差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根據(jù)Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749結(jié)論：身高在1720mm以下的西北男性為74.9%，超過男性A身高的西北男性則為25.1%。第24頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素：三、常用人體測量數(shù)據(jù)（見教材）年齡性別年代地區(qū)與種族職業(yè)第25頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三年齡注意：在采用人體尺寸時，必須判斷對象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異。例如：人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲。（結(jié)束）手的尺寸：男15歲、女13歲。（達到一定值）腳的大?。耗?7歲、女15歲。（基本定型）成年人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長而增長。第26頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三性別

男女之間的差異：1、對于大多數(shù)人體尺寸，男性比女性大些；（但有四個尺寸—胸厚、臀寬、臂部及大腿周長正相反）2、同整個身體相比，女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬；3、皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別；4、在腿的長度尺寸起重要作用的場所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。第27頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三年代在使用人體測量數(shù)據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。一組數(shù)據(jù)：歐洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm;美國城市男性青年在1973—1986年的13年間身高增加2.3cm;日本男性青年在1934—1965年的31年間身高增加5.2cm、體重增加4kg、胸圍增加3.1cm;我國原廣州中山醫(yī)學院男性在1956—1979年的23年間身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。第28頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

地區(qū)與種族注意點：由于不同國家、不同地區(qū)、不同種族的人體尺寸的差異，即使是同一國家，不同地區(qū)的人體尺寸也有差異。因此，在設(shè)計中考慮產(chǎn)品的多民族的通用性。第29頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三職業(yè)

不同職業(yè)的人，在身體大小及比例上也存在著差異。例如，一般體力勞動者平均身體尺寸都比腦力勞動者稍大些。第30頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三四、人體尺寸的應用(一）主要人體尺寸的應用原則之一1、極限設(shè)計原則：主要內(nèi)容包括設(shè)計的最大尺寸參考人體尺寸的低百分位；設(shè)計的最小尺寸參考人體的高百分位。2、可調(diào)原則：設(shè)計優(yōu)先采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)。一般調(diào)節(jié)范圍應從第5百分位到第95百分位。3、平均尺寸原則：設(shè)計中采用平均尺寸計算。（多數(shù)專家不主張按平均尺寸設(shè)計）第31頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三人體身高在設(shè)計中的應用方法（二）第32頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（三）人體作業(yè)空間設(shè)計之一立姿活動空間：立姿時人的活動空間不僅取決于身體的尺寸，而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動作和肌肉松弛、腳的站立平面不變時，為保持平衡必須限制上身和手臂能達到的活動空間。第33頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（三）人體作業(yè)空間設(shè)計之二坐姿活動空間第34頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（三）人體作業(yè)空間設(shè)計之三單腿跪姿的活動空間仰臥活動空間第35頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（四）人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算人體體積計算V=1.01W-4.937(V為人體體積L，W為人體體重Kg)人體表面積計算

由身高計算各部分尺寸（見下圖）W第36頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三由身高計算各部分尺寸第37頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三（五）坐椅設(shè)計的人機要求

一、座姿舒適性的概念

1、概述人坐著時，大腿和上肢的重量必須由座面來支撐，人的骨盆下面有兩塊小面積的圓骨能支持上身的大部分體重。座面上的臀部壓力分布應是在坐骨結(jié)節(jié)處最大，并由此向外，壓力逐步減少，直至與座面前緣接觸的大腿下部，此處壓力最少。坐骨下面的座面應近似水平，以使股骨不承受過分的壓迫，斗形的座面或座面過于松軟會使股骨趨于向上轉(zhuǎn)動而受力，從而引起不舒適感。第38頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2、舒適座椅的探討舒適座椅可分下列各部分來探討：座椅的硬度及形狀；背墊的硬度及形狀；背墊與座墊的關(guān)系；身體支撐的舒適度和座面的舒適度；座椅的通氣程度等。第39頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三要把人的坐姿與座椅的樣式和尺寸聯(lián)系起來；座椅的尺寸應適宜于就坐者的人體尺寸；座椅要適于就坐者保持不同姿勢的需要和調(diào)節(jié)坐姿的需要；靠背的結(jié)構(gòu)和形狀要盡量減少就坐者背部和脊柱疲勞；座椅上應配有適當質(zhì)地的坐墊以改善臀部及背部的體壓分布。二、座椅的設(shè)計原則第40頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三三、座椅的尺寸設(shè)計人的軀干重量應有坐骨、臀部及脊椎支撐；上身應保持穩(wěn)定；座位的高度應不使大腿肌肉受壓；可以變換或調(diào)節(jié)坐姿，座面高度應與桌面相配合，盡量減少身體的不舒適感。1、座椅尺寸設(shè)計應遵循以下原則：第41頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三2、座椅