人機(jī)工程學(xué)2.ppt

第二章人體測量與數(shù)據(jù)應(yīng)用 人機(jī)工程學(xué) 人體測量簡介人體測量的數(shù)據(jù)處理常用的人體測量數(shù)據(jù)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用思考題與復(fù)習(xí)題 本章我們將學(xué)習(xí) 第一節(jié)人體測量簡介 為了使各種與人體尺度有關(guān)的設(shè)計(jì)對象能符合人的生理特點(diǎn) 讓人在使用時處于舒適的狀態(tài)和適宜的環(huán)境之中 就必須在設(shè)計(jì)中充分考慮人體的各種尺度 因而也就要求設(shè)計(jì)者能了解一些人體測量學(xué)方面的基本知識 并能熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)所必需的人體測量基本數(shù)據(jù)的性質(zhì)和使用條件 人體尺寸數(shù)據(jù) 是一個國家最基礎(chǔ)的工程數(shù)據(jù)之一 是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和空間布局設(shè)計(jì)的基本技術(shù)依據(jù) 其應(yīng)用幾乎涉及人類活動的所有領(lǐng)域 服裝鞋帽的號型設(shè)計(jì) 建筑裝修設(shè)計(jì) 家具設(shè)計(jì) 機(jī)械制造以及汽車 輪船 飛機(jī)等交通工具的座艙設(shè)計(jì)等 都要依據(jù)人體尺寸 一 概念人體測量 指借助人體測量儀器 按照人體測量方法 對人體身體各方面數(shù)據(jù)特征 主要是尺寸 的度量 人體測量學(xué) 是指測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 類型 靜態(tài)尺寸 由靜態(tài)測量所得 動態(tài)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 人體構(gòu)造尺寸 人體功能尺寸 形態(tài) 二 影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素 年齡 生活水平 三 人體測量的術(shù)語 國標(biāo)GB T5703 1999 GB3975 83 規(guī)定了人機(jī)工程學(xué)使用的成年人和青少年的人體測量術(shù)語 該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 只有在被測者姿勢 測量基準(zhǔn)面 測量方向 測點(diǎn)等符合下列要求的前提下 測量數(shù)據(jù)才是有效的 頭部測量項(xiàng)目 12項(xiàng)軀干和四肢測量項(xiàng)目 69項(xiàng) 立姿40坐姿22手和足部6體重1 人體測量的基本術(shù)語 被測者的姿勢 測量基準(zhǔn)面 測量方向 測量方向上 下方向上 頭側(cè)端足側(cè)端左 右方向上 內(nèi)側(cè)外側(cè)四肢上 近位遠(yuǎn)位上肢上 撓側(cè)尺側(cè)下肢上 脛側(cè)腓側(cè) 支撐面 衣著和測量精度 支撐面立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅面應(yīng)是水平的 穩(wěn)固的 不可壓縮的衣著要求被測者裸體或穿盡量少的衣服測量值的讀數(shù)精度線性測量項(xiàng)目測量值讀數(shù)精確度為1mm 體重讀數(shù)精確度為0 5kg 第二節(jié)人體測量的數(shù)據(jù)處理 在人體測量中所得到的測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)理論對測最數(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) 1 均值 表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個值 該值稱為平均值 簡稱均值 均值是描述測量數(shù)據(jù)位置特征的值 可用來衡量一定條件下的測量水平和概括的表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況 對于有n個樣本的測量值 x1 x2 xn其均值為 2 方差 描述測量數(shù)據(jù)在中心位置 均值 上波動程度差異的值叫均方差 通常稱為方差 3 標(biāo)準(zhǔn)差 它是方差的平方根 表明一系列測量值對均值的波動情況小反映正態(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 例 兩組數(shù)的集合 0 5 9 14 和 5 6 8 9 其平均值都是7 但第二個集合具有較小的標(biāo)準(zhǔn)差 標(biāo)準(zhǔn)差值常用來決定某一范圍的界限 在正態(tài)分布曲線中 其適用度 68 27 其適用度 95 46 其適用度 99 73 當(dāng)今為了提高效率 保證質(zhì)量提出6理論 99 99966 6個西格瑪 3 4失誤 百萬機(jī)會 意味著卓越的管理 強(qiáng)大的競爭力和忠誠的客戶5個西格瑪 230失誤 百萬機(jī)會 優(yōu)秀的管理 很強(qiáng)的競爭力和比較忠誠的客戶4個西格瑪 6 210失誤 百萬機(jī)會 意味著較好的管理和運(yùn)營能力 滿意的客戶3個西格瑪 66 800失誤 百萬機(jī)會 意味著平平常常的管理 缺乏競爭力2個西格瑪 308 000失誤 百萬機(jī)會 意味著企業(yè)資源每天都有三分之一的浪費(fèi)1個西格瑪 690 000失誤 百萬機(jī)會 每天有三分之二的事情做錯的企業(yè)無法生存 4 百分位數(shù) Pk 百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計(jì)對象總?cè)藬?shù)的百分比 人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)Pk來表示人體尺寸等級 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) 一個界值 一個百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分 有K 的測量值等于或小于它 有 100 K 大于它 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 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)差來計(jì)算 1 求某百分位數(shù)值2 求數(shù)據(jù)所屬的百分率 1 求某百分位數(shù)的人體尺寸 當(dāng)已知某項(xiàng)人體測量尺寸的均值為 標(biāo)準(zhǔn)差為 需要求任一百分位的人體測量尺寸時 可用下式計(jì)算 求1 50 之間的數(shù)據(jù) 式中取 號 求50 99 之間的數(shù)據(jù) 式中取 號 表1百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關(guān)系 例1 已知某一男性職工人群 其身高尺寸的均值標(biāo)準(zhǔn)差求和的人體測量尺寸 解 已知求 的人體尺寸 2 求數(shù)據(jù)所屬百分率 當(dāng)已知某項(xiàng)人體測量尺寸為 其均值 標(biāo)準(zhǔn)差為時 需要求該尺寸所處的百分率P時 可按下列步驟求得 計(jì)算出正態(tài)分布表中的值根據(jù)Z查正態(tài)分布表求主概率數(shù)值p計(jì)算百分率P P 0 5 p 例2 若一名男性職工的身高為1700mm 求有百分之多少的中國人超過他的身高 已知 求 所處的百分率 計(jì)算 查正態(tài)分布表 表2正態(tài)分布表 Z 0 144 插值計(jì)算 計(jì)算百分率PP 0 5 0 057 0 557身高在1700mm以上的有44 3 身高在1700mm以下的有55 7 兩個賭徒下了相同的賭注 約定先獲勝3局的一方獲得全部賭金 在A先勝2局 B勝1局的情況下 由于一方有事 賭局不得不結(jié)束 那么賭金如何分配 A贏得下一局 以3 1獲勝的可能性是50 賭局結(jié)束 B贏得下一局 雙方打成2 2的可能性50 賭博繼續(xù)進(jìn)行一局 A和B以3 2贏得最終勝利的可能性各是25 賭局結(jié)束 所以 A贏得比賽的可能性 也就是概率 是50 25 75 應(yīng)該得到賭金的75 B應(yīng)得到25 第三節(jié)常用人體測量數(shù)據(jù) 我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸GB10000 88是1989年7月開始實(shí)施的我國成年人人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)要求提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 它適用于工業(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) 標(biāo)準(zhǔn)中所列出的數(shù)據(jù)是代表從事工業(yè)生產(chǎn)的法定中國成年人 男性18 60歲 女性18 55歲 人體尺寸 并按男 女性別分開列表 人體主要尺寸 立姿人體尺寸 坐姿人體尺寸 水平人體尺寸 各大區(qū)域人體尺寸的均值 人體主要尺寸 身高 體重 上臂長 前臂長 大腿長 小腿長共六項(xiàng)人體主要尺寸數(shù)據(jù) 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) 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) 人體水平尺寸 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) 5 各大區(qū)域人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差 結(jié)合自己的身高 體重 計(jì)算自身所處百分位數(shù) 第四節(jié)人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 對于設(shè)計(jì)中所需的人體數(shù)據(jù) 可根據(jù)人體的身高 體重等基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù) 利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的其他各部分?jǐn)?shù)據(jù)1 由身高 體重 體積計(jì)算其他參數(shù)手掌長L1 0 109H手掌體積V1 0 0056V手掌重量W1 0 006W 2 由體重計(jì)算體積和表面積 人體體積的計(jì)算 人體表面積的計(jì)算 K 72 46中國人 3 身高與體重的關(guān)系 已知身高求體重 正常體重 W H 110 kg 理想體重 W H 100 kg H的單位是cm如果人體的體重經(jīng)常低于或高于正常體重的10 以上 則屬于不正常狀態(tài) 第五節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 一 主要人體尺寸的應(yīng)用原則由人體身高決定的尺寸 門 通道 艙口 床 擔(dān)架等由人體某部分尺寸決定的物體 腿長決定的坐平面高度極限設(shè)計(jì)原則可調(diào)原則調(diào)節(jié)范圍使第5百分位到第95百分位間所有人都可用平均尺寸原則門鈴插座開關(guān)收銀臺等的高度 二 人體測量尺寸的修正 1 考慮有關(guān)人體尺寸時 必須增加適當(dāng)?shù)男拚?2 人體測量時要求軀干挺直姿勢 而人在正常作業(yè)時 軀干則為自然放松姿勢 為此應(yīng)考慮姿勢不同而引起的變化量 如立姿時的身高 眼高減10mm 坐姿時的身高 眼高減44mm 三 人體模板二維人體模板三維人體模板 思考與復(fù)習(xí)題 1 什么是人體測量 2 有一位女同學(xué) 她的身高是1598mm請說明有百分之幾的人超過了她的身高 又有百分之幾的人比她矮 平均身高1586mm標(biāo)準(zhǔn)差51 8mm 3 試研究自行車車座與踏板之間的尺寸關(guān)系 試分析自行車有哪幾個尺寸與人體測量數(shù)據(jù)有關(guān) 2 有一位女同學(xué) 她的身高是1598mm請說明有百分之幾的人超過了她的身高 又有百分之幾的人比她矮 平均身高1586mm標(biāo)準(zhǔn)差51 8mm 解 計(jì)算 計(jì)算百分率PP 0 5 0 0918 0 592身高在1598mm以上的有40 8 身高在1700mm以下的有59 2 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(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 區(qū)域與民族 每個民族都有自己的人體數(shù)據(jù) 不能套用其他民族的測量結(jié)果設(shè)計(jì)本民族的機(jī)具 例如 美國按男子身高設(shè)計(jì)的飛機(jī) 聯(lián)邦德國男子的適應(yīng)范圍將為90 對法國人將為80 對日本人將為45 我國是一個地域遼闊的多民族國家 不同地區(qū)間的人體尺寸差異較大 因此 在設(shè)計(jì)中考慮產(chǎn)品的多民族和地區(qū)的通用性 性別 對于大多數(shù)人體尺寸 男性比女性大些 身高差10mm左右 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 骨盆較寬皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布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 年齡 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 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(dá)到一定值 腳的大小 男17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 生活水平 生活在不同生活條件的人 在身高 體重等也存在著差異 一般生活條件好的比生活條件差的人身高要高一些 體重也要重一些 被測者姿勢 立姿 被測者挺胸直立 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 自然伸直腿部 左 右足后跟并攏 前端分開 使兩足大