人機(jī)工程學(xué)-第二章-人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用-課件

第二章人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)1ppt課件第二章人體測(cè)量及數(shù)據(jù)應(yīng)用(3)第一節(jié)人體測(cè)量簡(jiǎn)介

第二節(jié)人體測(cè)量的數(shù)據(jù)處理

第三節(jié)常用人體測(cè)量數(shù)據(jù)第四節(jié)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算中心

第五節(jié)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用

2ppt課件第一節(jié)人體測(cè)量簡(jiǎn)介人的特性可分為形態(tài)特征和機(jī)能特征一、概念1.人體測(cè)量：指借助人體測(cè)量?jī)x器，按照人體測(cè)量方法，對(duì)人體身體各方面數(shù)據(jù)特征（主要是尺寸）的度量。

2.人體測(cè)量學(xué)：是指測(cè)量人體各部分尺寸或比例來研究人體的形態(tài)特征的方法。3ppt課件3.人體測(cè)量數(shù)據(jù)1）人體構(gòu)造尺寸，即靜態(tài)尺寸，人在靜止的狀態(tài)下，即站立不動(dòng)、坐著不動(dòng)或靜臥等情況下測(cè)量的尺寸(靜態(tài)人體測(cè)量)2）人體功能尺寸，即動(dòng)態(tài)尺寸，它包括在工作姿態(tài)下或在某種操作活動(dòng)下測(cè)量的尺寸(動(dòng)態(tài)人體測(cè)量)4ppt課件5ppt課件6ppt課件7ppt課件二、人體（尺寸）差異因素

1/41/23/4EF人體（尺寸）差異因素

民族因素地區(qū)因素性別因素年齡因素時(shí)代因素8ppt課件

例如：美國(guó)按男子身高設(shè)計(jì)的飛機(jī)，美國(guó)男子的適應(yīng)范圍將為90％，對(duì)法國(guó)人將為80％，對(duì)日本人將為43％。泰國(guó)人為24％。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮民族因素和多民族的適應(yīng)性。1.民族因素每個(gè)民族都有自己的人體數(shù)據(jù)，不能套用其他民族的測(cè)量結(jié)果設(shè)計(jì)本民族的機(jī)具。9ppt課件2.地區(qū)因素

一個(gè)國(guó)家由于地區(qū)不同，人體數(shù)據(jù)也有所差異，我國(guó)身材較高的地區(qū)為河北、山東、遼寧、吉林等??；中等身材的地區(qū)為浙江、江蘇、湖北等??；較矮身材的地區(qū)為四川、云南、貴州、廣西等省。設(shè)計(jì)要考慮地區(qū)因素及地區(qū)適應(yīng)性。10ppt課件3.性別因素

對(duì)于大多數(shù)人體尺寸（平均身高），男性比女性高100mm左右；同整個(gè)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；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；在腿的長(zhǎng)度尺寸起重要作用的場(chǎng)所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。11ppt課件4.年齡因素

采用人體尺寸時(shí)，必須判斷對(duì)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(zhǎng)過程：男20歲、女18歲（結(jié)束）手的尺寸：男15歲、女13歲（達(dá)到一定值）腳的大?。耗?7歲、女15歲（基本定型）身高的增長(zhǎng)，在22歲之前呈上升趨勢(shì)，30歲以后呈下降趨勢(shì)。成年人：身高隨年齡增長(zhǎng)而收縮；體重、肩寬、腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)12ppt課件5.時(shí)代因素

在使用人體測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮其測(cè)量年代，然后加以適當(dāng)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(guó)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4.0kg，胸圍增加3.1cm；我國(guó)原廣州中山醫(yī)學(xué)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。13ppt課件三、應(yīng)用人體數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的步驟

在應(yīng)用人體尺寸來設(shè)計(jì)產(chǎn)品（或設(shè)備）時(shí)，應(yīng)先確定使用對(duì)象并收集相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)人體尺寸來確定產(chǎn)品（或設(shè)備）的尺寸。例如：應(yīng)用人體測(cè)量設(shè)計(jì)工作臺(tái)時(shí)，可以遵循以下步驟：1、分析任務(wù)，確定工作臺(tái)有關(guān)的功能要求。2、設(shè)立調(diào)查表，找出與工作臺(tái)有關(guān)的其他人機(jī)工程值。3、確定使用者和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如性別、種族、使用者年齡。14ppt課件4、確定適應(yīng)人群所占的比率，即工作臺(tái)要使多大比例的使用者滿意。5、確定基本的人體測(cè)量指標(biāo)，如小腿高，坐高。6、確定與功能指標(biāo)相應(yīng)的工作臺(tái)的尺寸有哪些。7、確定人體尺寸。8、利用人體測(cè)量的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)的尺寸。9、建立實(shí)體模型。10、進(jìn)行合適的實(shí)驗(yàn)。15ppt課件四、人體測(cè)量的術(shù)語及方法1、GB3975—83規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的成年人和青年人的人體測(cè)量術(shù)語。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只有在被測(cè)量者姿勢(shì)、測(cè)量方向、測(cè)點(diǎn)等符合要求的前提下，測(cè)量數(shù)據(jù)才是有效的。2、GB5703—85規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的人體參數(shù)的測(cè)量方法。這些方法適合成年人和青少年的人體參數(shù)測(cè)量，凡需要進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果方為有效。16ppt課件第二節(jié)人體測(cè)量的數(shù)據(jù)處理

在人體測(cè)量中所得到的測(cè)量值都是離散的隨機(jī)變量，所以要根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對(duì)測(cè)最數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得所需群體尺寸的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征參數(shù)。

均值方差標(biāo)準(zhǔn)差百分位數(shù)17ppt課件1.均值

表示樣本的測(cè)量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個(gè)值，該值稱為平均值，簡(jiǎn)稱均值。均值是描述測(cè)量數(shù)據(jù)位置特征的值，可用來衡量一定條件下的測(cè)量水平和概括的表現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的集中情況。對(duì)于有n個(gè)樣本的測(cè)量值：x1，x2,...xn其均值為：

18ppt課件2.方差

描述測(cè)量數(shù)據(jù)在中心位置(均值)上波動(dòng)程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。

19ppt課件3.標(biāo)準(zhǔn)差

它是方差的平方根，表明一系列測(cè)量值對(duì)均值的波動(dòng)情況

小反映正態(tài)分布曲線陡，數(shù)據(jù)集中

大反映正態(tài)分布曲線緩，數(shù)據(jù)分散

20ppt課件4.百分位數(shù)

人體測(cè)量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk來表示人體尺寸等級(jí)，最常用的是以第5%、第50%、第95%三種百分位數(shù)來表示。百分位數(shù)Pk是一種位置指標(biāo)、一個(gè)界值。一個(gè)百分位數(shù)將群體或樣本的全部測(cè)量值分成兩部分，有K%的測(cè)量值等于和小于它，有（100-K）%大于它。

21ppt課件P5（第5百分位數(shù)）表示“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95％的人群身材尺寸大于此值；P50（第50百分位數(shù)）表示“中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各為50％；P95（第95百分位數(shù)）表示“大”身材，是指有95％的人群身材尺寸小于此值，而有5％的人群身材尺寸大于此值。22ppt課件XY23ppt課件5.百分率的計(jì)算

在一般的統(tǒng)計(jì)方法中，并不一一羅列出所有百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，而往往以均值和標(biāo)準(zhǔn)差s來表示。雖然人體尺寸并不完全是正態(tài)分布，但通常仍可使用正態(tài)分布曲線來計(jì)算。因此，在人機(jī)工程學(xué)中可以根據(jù)均值和標(biāo)準(zhǔn)差s來計(jì)算:

求某百分位數(shù)值求數(shù)據(jù)所屬的百分率24ppt課件1）求某一百分位數(shù)的人體尺寸

當(dāng)已知某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸的均值為，標(biāo)準(zhǔn)差為s，需要求任一百分位的人體測(cè)量尺寸x時(shí)，可用下式計(jì)算：

求1－50％之間的數(shù)據(jù)，式中取“－”號(hào)；求50－99％之間的數(shù)據(jù)，式中取“＋”號(hào)。

25ppt課件表1百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關(guān)系百分比{%}k百分比{%}k12.326800.84251.645901.282101.282951.645500.000992.32626ppt課件例1：已知某一男性職工人群，其身高尺寸的均值

標(biāo)準(zhǔn)差

求和的人體測(cè)量尺寸。解：已知

求、的人體尺寸27ppt課件2）求數(shù)據(jù)所屬百分率當(dāng)已知某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸為，其均值，標(biāo)準(zhǔn)差為時(shí)，需要求該尺寸所處的百分率P

時(shí)，可按下列步驟求得：①計(jì)算出正態(tài)分布表中的Z

值②根據(jù)Z

查正態(tài)分布表，求主概率數(shù)值p③計(jì)算百分率P。P＝0.5+p28ppt課件例2：若一名男性職工的身高為1700mm，求有百分之多少的中國(guó)人超過他的身高？已知：求：所處的百分率Ｐ解：①計(jì)算ｚ：②查正態(tài)分布表：29ppt課件表2正態(tài)分布表z0123450.00.10.20.30.00000.03980.07930.11790.00400.04380.08320.12170.00800.04780.08710.12550.01200.05170.09100.12930.01300.05570.09480.13310.01990.05970.09870.1368Z=0.14430ppt課件③計(jì)算百分率PP=0.5+0.057＝0.557答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在1700mm以下的有55.7％插值計(jì)算31ppt課件第三節(jié)常用人體測(cè)量數(shù)據(jù)一、我國(guó)成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸

GB10000－1988是1989年7月開始實(shí)施的《中國(guó)成年人人體尺寸》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適用于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、軍事工業(yè)及工業(yè)的技術(shù)改造，設(shè)備更新及安全保護(hù)。該標(biāo)準(zhǔn)共提供7類47項(xiàng)人體尺寸基礎(chǔ)人體數(shù)據(jù)，（男性18～60歲，女性18～55歲），并按男、女性別分開列表。32ppt課件1.人體主要尺寸：GB10000－88給出身高、體重、上臂長(zhǎng)、前臂長(zhǎng)、大腿長(zhǎng)、小腿長(zhǎng)共六項(xiàng)人體主要尺寸數(shù)據(jù)。2.立姿人體尺寸：該標(biāo)準(zhǔn)提供成年人立姿人體尺寸有眼高、肩高、肘高、等六項(xiàng)人體尺寸數(shù)據(jù)。3.坐姿人體尺寸：標(biāo)準(zhǔn)中的成年人坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高等共11項(xiàng)。4.人體水平尺寸：（GB10000－88標(biāo)準(zhǔn)中提供），該標(biāo)準(zhǔn)中提供的人體水平尺寸是指胸寬、胸厚、肩寬、等10項(xiàng)。33ppt課件5.各大區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差：項(xiàng)目東北、華北西北東南華中華南西南SSSSSS體重/kg男648.2607.6597.7576.9566.9556.8女557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高/mm男169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7女158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9？結(jié)合自己的身高，體重，計(jì)算自身所處百分位數(shù)34ppt課件GB10000-1988《中國(guó)成年人人體尺寸》等系列人體尺寸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)存在的問題一是不含未成年人的人體尺寸二是20多年過去了，隨著人民群眾生活水平的提高，體貌特征已經(jīng)發(fā)生巨大變化，許多數(shù)據(jù)已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)生活設(shè)計(jì)的需要。采用了先進(jìn)的三維人體掃描技術(shù)，數(shù)據(jù)多達(dá)150多項(xiàng)，比1986年多出一倍?？稍诓坏?0秒的時(shí)間內(nèi)，獲得完整的1∶1的人體三維模型，然后通過測(cè)量軟件在模型上提取立姿、坐姿、頭部、足部等150多個(gè)人體尺寸，準(zhǔn)確度1毫米左右。35ppt課件二、我國(guó)成年人人體功能尺寸（動(dòng)態(tài)測(cè)量尺寸）1.人在工作位置上的活動(dòng)空間尺度：A、立姿的活動(dòng)空間；B、坐姿的活動(dòng)空間；C、仰臥的活動(dòng)空間。2.常用的功能尺寸：GB/T13547－92工作空間人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)提供了我國(guó)成年人立、坐、臥、爬、等常用取姿勢(shì)功能尺寸數(shù)據(jù)。男性（18——60歲）女性（18——55歲）參數(shù)立姿雙手上舉高197121082245184519682089坐姿雙手上舉高124913391426117312511328表2上肢功能尺寸表（單位：mm）36ppt課件第四節(jié)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算一、由身高計(jì)算各部分尺寸37ppt課件二、由體重計(jì)算體積和表面積

1.人體體積的計(jì)算：

2.人體表面積的計(jì)算：

（K=72.46中國(guó)人）其中：V—體積（L）；W—體重（kg）；H—身高（cm）；S—表面積（m2）38ppt課件3.由身高、體重、體積計(jì)算生物力學(xué)參數(shù)手掌長(zhǎng)L1＝0.109H手掌體積V1＝0.0056V手掌中心位置O1＝0.506L1手掌重量W1＝0.006W39ppt課件第五節(jié)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用一、人體尺寸的應(yīng)用原則1.通常設(shè)計(jì)原則：必須符合90%以上的人適用（即5%-95%）之間的數(shù)據(jù)。有時(shí)當(dāng)身體尺寸超出界限以外會(huì)危害其健康，可擴(kuò)大至（1%-99%），如：緊急出口P99，緊急制動(dòng)桿的距離P1。2.極限設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)最大尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的低百分位，如椅子高，P5。設(shè)計(jì)最小尺寸應(yīng)考慮人體尺寸的高百分位，如門高，P95。3.可調(diào)原則：設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選擇可調(diào)結(jié)構(gòu)，可調(diào)范圍5%-95%。4.平均尺寸原則：設(shè)計(jì)時(shí)以P50為依據(jù)，如門鈴40ppt課件二、人體測(cè)量尺寸的修正1、有關(guān)人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)中所列的數(shù)據(jù)是根據(jù)裸體或著單薄內(nèi)衣的條件測(cè)得的，測(cè)量時(shí)不穿鞋或穿拖鞋。而設(shè)計(jì)中所涉及的人體尺度應(yīng)該是在穿衣服、穿鞋條件下此的人體尺寸，因此考慮有關(guān)人體尺寸時(shí)，必須增加適當(dāng)?shù)闹b修正量。（見下表）41ppt課件2.人體測(cè)量時(shí)要求軀干挺直姿勢(shì)，而人在正常作業(yè)時(shí)，軀干則為自然放松姿勢(shì)，為此應(yīng)考慮姿勢(shì)不同而引起的變化量。項(xiàng)目尺寸修正量修正原因站姿高25～