人機工程學第2章分析

1、人機工程學第2章分析 第二章第二章 人體測量及數(shù)據(jù)應用人體測量及數(shù)據(jù)應用 第一節(jié)第一節(jié) 人體測量的基本知識人體測量的基本知識 第二節(jié)第二節(jié) 人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù) 第三節(jié)第三節(jié) 人體尺寸數(shù)據(jù)的應用人體尺寸數(shù)據(jù)的應用 人機工程學第2章分析 第一節(jié)第一節(jié) 人體測量的基本知識人體測量的基本知識 人體測量學是一門新興的學科，它是通過人體測量學是一門新興的學科，它是通過 測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之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)設計和工程設計提供人體征，從

2、而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體 測量數(shù)據(jù)，是人機工程學的基礎測量數(shù)據(jù)，是人機工程學的基礎 我國國家標準規(guī)定了我國國家標準規(guī)定了 人機工程學使用的成人和青少年的人體測量術人機工程學使用的成人和青少年的人體測量術 語。語。 人機工程學第2章分析 n1、人體測量學的產(chǎn)生與發(fā)展、人體測量學的產(chǎn)生與發(fā)展 n比較系統(tǒng)的測量學方法則是從比較系統(tǒng)的測量學方法則是從18世紀末開始由歐洲世紀末開始由歐洲 的學者創(chuàng)立的。最早從事人體測量學研究的科學家的學者創(chuàng)立的。最早從事人體測量學研究的科學家 有法國的道本頓（有法國的道本頓（L.J.Daubenton）,荷蘭的凱伯荷蘭的凱伯 (P.Camper)和德的布魯門巴

3、赫。稍后有瑞典的萊茨和德的布魯門巴赫。稍后有瑞典的萊茨 （A.Retzius）,法國的白洛嘉及其門生弼納法國的白洛嘉及其門生弼納 （P.Topinard）等，德國的施密特（）等，德國的施密特（E.Schmidt）、）、 韋爾克爾（韋爾克爾（H.Welcker）、蘭克（）、蘭克（J.Ranke）、微）、微 耳和和馬丁，瑞士的科爾曼（耳和和馬丁，瑞士的科爾曼（J.Kollman）,英國的英國的 皮爾遜和費勞爾（皮爾遜和費勞爾（W.H.Flower）,美國的摩爾頓美國的摩爾頓 （S.G.Morton）,俄國的阿努欽（俄國的阿努欽（V.L.Anutchin） 和意大利的塞奇等學者。和意大利的塞奇等學者

4、。 這些人體測量學的先驅們或者創(chuàng)立測量方法，或這些人體測量學的先驅們或者創(chuàng)立測量方法，或 者設計制造測量儀器，為該學科的建立和發(fā)展作出者設計制造測量儀器，為該學科的建立和發(fā)展作出 了重要的貢獻。了重要的貢獻。 人機工程學第2章分析 到了到了19世紀末、世紀末、20世紀初的時候，建立國世紀初的時候，建立國 際統(tǒng)一的人體測量標準提到了日程上來。際統(tǒng)一的人體測量標準提到了日程上來。 l 1892年，在莫斯科召開的第十二屆國際史前人年，在莫斯科召開的第十二屆國際史前人 類學與考古學會議上，人類學家呼吁盡快建立類學與考古學會議上，人類學家呼吁盡快建立 這種標準。這種標準。 l 1906年在摩納哥召開的第

5、十三屆國際史前人類年在摩納哥召開的第十三屆國際史前人類 學與考古學會議上，通過了學與考古學會議上，通過了統(tǒng)一顱骨和面部統(tǒng)一顱骨和面部 測量的國際協(xié)定測量的國際協(xié)定。 l 1912年，在日內瓦召開的第十四屆國際史前人年，在日內瓦召開的第十四屆國際史前人 類學與考古學會議上，通過了類學與考古學會議上，通過了統(tǒng)一活體測量統(tǒng)一活體測量 的國際協(xié)定的國際協(xié)定。 從那時起，世界各國的人類學界所采用的人從那時起，世界各國的人類學界所采用的人 體測量方法逐漸趨于一致。體測量方法逐漸趨于一致。 人機工程學第2章分析 2、人體測量的基本術語、人體測量的基本術語 2.1 被測者姿勢被測者姿勢 （1）立姿：指被測者挺

6、胸直立，頭部以眼耳平面）立姿：指被測者挺胸直立，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，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，手指輕貼大腿側面，自手伸直，手掌朝向體側，手指輕貼大腿側面，自 然伸直膝部，左右足后跟并攏，前端分開約然伸直膝部，左右足后跟并攏，前端分開約 夾角，體重均勻分布兩足。夾角，體重均勻分布兩足。 （2）坐姿：指被測者挺胸坐在被調節(jié)到腓骨頭高）坐姿：指被測者挺胸坐在被調節(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，足方，左右大腿大致平

7、行，膝彎曲大致成直角，足 平放在地面上，手輕放在大腿上。平放在地面上，手輕放在大腿上。 人機工程學第2章分析 n2.2 測量基準面測量基準面 n 在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的 方向稱為內側，將遠離正中矢狀面的方向稱為方向稱為內側，將遠離正中矢狀面的方向稱為 外側。外側。 n 在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，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。將遠離四肢附著部位的稱為遠位。 n 在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端， 將下方稱為足側端。將下方稱為足側端。 n 在上肢上

8、，將撓骨側稱為撓側，將尺骨側稱在上肢上，將撓骨側稱為撓側，將尺骨側稱 為尺側。為尺側。 n 在下肢上，將脛骨側稱為脛側，將腓骨側稱在下肢上，將脛骨側稱為脛側，將腓骨側稱 為腓側。為腓側。 人機工程學第2章分析 人體測量基準面和基準軸人體測量基準面和基準軸 人機工程學第2章分析 2.3 基本測點及測量項目基本測點及測量項目 n在國標GB 397583中規(guī)定了人機工程 學使用的有關人體測量參數(shù)的測點及測 量項目，其中包括： n頭部頭部測點16個和測量項目12項； n軀干軀干和四肢四肢部位的測點共22個，其測量 項目共69項， n其中分為：立姿立姿40項；坐姿坐姿22項，手手和 足足部6項以及體重體

9、重1項。 人機工程學第2章分析 3、人體測量數(shù)據(jù)類型、人體測量數(shù)據(jù)類型 人體測量有三方面的內容：人體測量有三方面的內容： 人人 體體 形形 態(tài)態(tài) 測測 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 人體人體結構尺寸結構尺寸測量數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù) 人體人體功能尺寸功能尺寸測量數(shù)據(jù)測量數(shù)據(jù) 人體生理參數(shù)測量人體生理參數(shù)測量 （人體靜態(tài)時各部的尺寸數(shù)據(jù)）（人體靜態(tài)時各部的尺寸數(shù)據(jù)） （人體在某種運動狀態(tài)下的各部尺寸數(shù)據(jù)）（人體在某種運動狀態(tài)下的各部尺寸數(shù)據(jù)） 人機工程學第2章分析 3.1 靜態(tài)人體尺寸測量靜態(tài)人體尺寸測量 也稱為人體結構尺寸測量，指被測也稱為人體結構尺寸測量，指被測 者靜止的站著或坐著進行的一種測量方者靜止的站著或坐

10、著進行的一種測量方 式。如人體尺寸、體重體型、體積表面式。如人體尺寸、體重體型、體積表面 積等；積等； 3.2 動態(tài)人體尺寸測量動態(tài)人體尺寸測量 也稱為人體功能尺寸，指被測者處也稱為人體功能尺寸，指被測者處 于動作狀態(tài)下所進行的測量，重點是測于動作狀態(tài)下所進行的測量，重點是測 量人在執(zhí)行某種動作時的形體特征。如量人在執(zhí)行某種動作時的形體特征。如 運動范圍、各種運動特征等運動范圍、各種運動特征等 。 人機工程學第2章分析 4、人體測量的主要方法人體測量的主要方法 4.1 1 普通測量法普通測量法 n采用人體生理測量的儀器測量，主要用采用人體生理測量的儀器測量，主要用 來測量人體構造尺寸。來測量人

11、體構造尺寸。 n人體測量的主要儀器：人體測高儀、人人體測量的主要儀器：人體測高儀、人 體測量用直腳規(guī)和人體測量用彎腳規(guī)。體測量用直腳規(guī)和人體測量用彎腳規(guī)。 人機工程學第2章分析 測高儀測高儀 n國標國標GB 5704185 是人體測高儀的技術標是人體測高儀的技術標 準，該測高儀適用于讀準，該測高儀適用于讀 數(shù)值為數(shù)值為1mm；測量范測量范 因為因為0一一1996mm人體人體 高度尺寸的測量。標準高度尺寸的測量。標準 中所規(guī)定的人體測高儀中所規(guī)定的人體測高儀 由直尺由直尺1、固定尺座、固定尺座2、 活動尺座活動尺座3、彎尺、彎尺4、 主尺扦主尺扦5和底層和底層6組成，組成， 如圖所示。如圖所示。

12、 人機工程學第2章分析 人體測量用直角規(guī)人體測量用直角規(guī) 國標國標GB 5704285是人體測量用直腳規(guī)的技術標是人體測量用直腳規(guī)的技術標 準，此種直腳規(guī)適用于讀數(shù)值為準，此種直腳規(guī)適用于讀數(shù)值為1mm和和0.1mm，測測 量范圍為量范圍為0200mm和和0250 mm人體尺寸的測量。人體尺寸的測量。 直腳規(guī)根據(jù)有無游標讀數(shù)分直腳規(guī)根據(jù)有無游標讀數(shù)分1型和型和2型兩種類型型兩種類型 人機工程學第2章分析 它是用于不能直接以直尺測量的兩點它是用于不能直接以直尺測量的兩點 問距離的測量，如測量肩寬、胸厚等問距離的測量，如測量肩寬、胸厚等 部位的尺寸。國標部位的尺寸。國標GB 5704GB 5704

13、3 38585是是 人體測量用彎腳規(guī)的技術標準此種人體測量用彎腳規(guī)的技術標準此種 彎腳規(guī)適用于讀數(shù)值為彎腳規(guī)適用于讀數(shù)值為1 1mmmm，測量范測量范 圍為圍為0 0300300mmmm的人體尺寸的測量。的人體尺寸的測量。 人體測量用彎角規(guī)人體測量用彎角規(guī) 人機工程學第2章分析 立方定顱器由金屬立方框架、懸臂和顱骨夾立方定顱器由金屬立方框架、懸臂和顱骨夾 等構成。用于固定顱骨于眼耳平面和正中矢狀等構成。用于固定顱骨于眼耳平面和正中矢狀 面，以描繪顱骨的輪廓圖。面，以描繪顱骨的輪廓圖。 立方定顱器立方定顱器 人機工程學第2章分析 n4.2 4.2 攝像法攝像法 n用照相機或攝像機等作投影測量，主

14、要用用照相機或攝像機等作投影測量，主要用 來測量人體功能尺寸。來測量人體功能尺寸。 人機工程學第2章分析 n4.3 4.3 三維數(shù)字化人體測量三維數(shù)字化人體測量 n隨著計算機技術和三維空間掃描儀技術的隨著計算機技術和三維空間掃描儀技術的 發(fā)展，高解析度的發(fā)展，高解析度的 3D 3D 資料足以描述準確資料足以描述準確 的人體模型。的人體模型。 人機工程學第2章分析 第二節(jié)第二節(jié) 人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù) 1 1、人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計指標、人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計指標 術語術語 適應域適應域 百分位數(shù)百分位數(shù) 均均 值值 均值、標準差均值、標準差 人機工程學第2章分析 1.1 1.

15、1 均值均值 n表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個值，該表示樣本的測量數(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)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，可以用來衡量一定條件下的據(jù)位置特征的值，可以用來衡量一定條件下的 測量水平和概括地表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況。測量水平和概括地表現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的集中情況。 均值均值 均值的計算公式為：均值的計算公式為： N X M N K k 1 人機工程學第2章分析 n均值：均值：ExampleExample n一組學生的身高分別為：一組學生的身高分別為：160cm，158cm， 165cm，166cm，175cm，167

16、cm，170cm； 求這組學生身高的平均值？求這組學生身高的平均值？ 1658.6mm 7 1700167017501660165015801600 x 人機工程學第2章分析 1.2 1.2 標準差標準差 n標準差說明測量值對均值的波動情況。標準差說明測量值對均值的波動情況。 標準差標準差 標準差的計算公式為：標準差的計算公式為： 1 ) 1 2 N MX S n K K 人機工程學第2章分析 標準差標準差: Example: Example 一組學生的身高分別為：一組學生的身高分別為：160cm，158cm， 165cm，166cm，175cm，167cm，170cm； 求這組數(shù)據(jù)的標準差求

17、這組數(shù)據(jù)的標準差S？ 首先求方差首先求方差S2： 2 22 2 166170 166158166160 17 1 S 22 2 2 1 2 1 1 xxxxxx n Sn 1.33DS 人機工程學第2章分析 n1.3 1.3 百分位及百分位數(shù)百分位及百分位數(shù) 百分位百分位 百分位是人體尺寸所占群百分位是人體尺寸所占群 體的百分比，稱為體的百分比，稱為“第幾第幾 百分位百分位”。例如，。例如，50% 稱為第稱為第50百分位。百分位。 百分位數(shù)百分位數(shù) 百分位數(shù)是百分位對應的數(shù)百分位數(shù)是百分位對應的數(shù) 值。例如，身高分布的第值。例如，身高分布的第5 百分位數(shù)為百分位數(shù)為1543，則表示，則表示 有

18、有5%的人的身高將低于這的人的身高將低于這 個高度。個高度。 人機工程學第2章分析 n人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)表示人體尺寸等人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)表示人體尺寸等 級，最常用的是第級，最常用的是第5、第、第50、第、第95三種百分位數(shù)。三種百分位數(shù)。 其中：其中： n第第5百分位數(shù)表示百分位數(shù)表示“小小”身材。是指有身材。是指有5%的人的人 群身材尺寸小于此值，而有群身材尺寸小于此值，而有95的人群身材尺的人群身材尺 寸大于此值；寸大于此值； n第第50百分位數(shù)表示百分位數(shù)表示“中中”身材，是指大于和小身材，是指大于和小 于此值的人群身材尺寸各為于此值的人群身材尺寸各為50； n第第95百

19、分位數(shù)表示百分位數(shù)表示“大大”身材，是指有身材，是指有95的的 人群身材尺寸小于此值，而有人群身材尺寸小于此值，而有5的人群身材尺的人群身材尺 寸大于此值。寸大于此值。 人機工程學第2章分析 n在設計中，當已知百分位，需要得到其對應的百在設計中，當已知百分位，需要得到其對應的百 分位數(shù)值時，則可按下式求出：分位數(shù)值時，則可按下式求出： n1%50%之間的數(shù)值：之間的數(shù)值：P=M-（SDK） n50%99%之間的數(shù)值：之間的數(shù)值：P=M+（SDK） n式中，式中，M-平均值平均值 SD- 標準差標準差 K-百分比變換系數(shù)百分比變換系數(shù) n當需得到某項人體測量尺寸當需得到某項人體測量尺寸Mi所處的

20、百分位數(shù)時，所處的百分位數(shù)時， 可按下列步驟求得：可按下列步驟求得： n 首先由此式求得首先由此式求得Z值：值： Z=（Mi-M）/SD n 再由此式求得百分位數(shù)：再由此式求得百分位數(shù)：P=0.5+p 人機工程學第2章分析 1.4 1.4 適應域適應域 一個設計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮一個設計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮 整個分布的一部分整個分布的一部分“面積面積”，稱為，稱為“適應域適應域”， 適應域是相對設計而言的，對應統(tǒng)計學的置信適應域是相對設計而言的，對應統(tǒng)計學的置信 區(qū)間的概念。區(qū)間的概念。 適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱

21、 適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布 的某一邊。的某一邊。 在一般統(tǒng)計中，人體尺寸可近似符合正態(tài)分布在一般統(tǒng)計中，人體尺寸可近似符合正態(tài)分布 2 2 )( 2 1 2 1 )( x exp 人機工程學第2章分析 設計的適應域設計的適應域 人機工程學第2章分析 n例1 設計適用于90%華北男性使用的產(chǎn)品，試 問應按怎樣的身高范圍設計該產(chǎn)品尺寸。 n解：由解：由P P26 26的表 的表2727查得華北男性平均身高值查得華北男性平均身高值 M=1693mm, SM=1693mm, SD D=56.6mm,=56.6mm,要求產(chǎn)品適用于要求產(chǎn)品適用于90

22、%90%的的 人，故以第人，故以第5 5百分位和第百分位和第95%95%百分位為確定尺寸百分位為確定尺寸 的界限值，由表查得變換系數(shù)的界限值，由表查得變換系數(shù)K=1.645K=1.645 百分位與變換系數(shù)百分位與變換系數(shù)K的關系的關系 人機工程學第2章分析 n則第則第5 5百分位數(shù)值為：百分位數(shù)值為： P P5 5=1693-(56.6=1693-(56.61.645)=1600mm1.645)=1600mm n則第則第9595百分位數(shù)值為：百分位數(shù)值為： P P95 95=1693+(56.6 =1693+(56.61.645)=1786mm1.645)=1786mm n結論：按身高結論：按

23、身高1600mm1600mm1786mm1786mm設計產(chǎn)品尺寸，設計產(chǎn)品尺寸， 將適用于將適用于90%90%的華北男性。的華北男性。 n上例中被排除的上例中被排除的10%10%的人，是的人，是5%5%的矮小者和的矮小者和5%5% 的高大者。的高大者。 人機工程學第2章分析 n例例2 2 已知男性已知男性A A身高為身高為1720mm1720mm，試求有百分之，試求有百分之 多少的西北男性超過其高度。多少的西北男性超過其高度。 n解：由解：由P P26 26的表 的表2 27 7查得西北男性平均身高值查得西北男性平均身高值 M=1684mm, SM=1684mm, SD D=53.7mm,=5

24、3.7mm,則則Z Z值為值為 n Z=Z=（1720-16841720-1684）/53.7=0.670/53.7=0.670 n根據(jù)根據(jù)Z Z值由值由P P21 21的表 的表2 22 2查得查得p=0.2486(p=0.2486(取近似值取近似值 0.249),0.249),則則P=0.5+0.249=0.749P=0.5+0.249=0.749 n結論結論: :身高在身高在1720mm1720mm以下的西北男性為以下的西北男性為74.9%74.9%， 超過男性超過男性A A身高的西北男性則為身高的西北男性則為25.1%.25.1%. 人機工程學第2章分析 人機工程學第2章分析 2 2、

25、影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素、影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素 年齡年齡 性別性別 年代年代 地區(qū)與種族地區(qū)與種族 職業(yè)職業(yè) 人機工程學第2章分析 2.1 年齡 n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。 n人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲。（結束） n手的尺寸：男15歲、女13歲。（達到一定值） n腳的大?。耗?7歲、女15歲。（基本定型） n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。 人機工程學第2章分析 2.2 性別 n在男性與女性之間，人體尺寸、重量和比例關系 有明顯差異。 n(1) 對于大多數(shù)人體尺寸，男性

26、比女性大些； n（但有四個尺寸胸厚、臀寬、臂部及大腿周長 正相反） n(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； n(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； n(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重要。 人機工程學第2章分析 1.3 年代年代 n隨著人類社會的不斷發(fā)展，衛(wèi)生、醫(yī)療、生活隨著人類社會的不斷發(fā)展，衛(wèi)生、醫(yī)療、生活 水平的提高以及體育運動的大力開展，人類的水平的提高以及體育運動的大力開展，人類的 成長和發(fā)育也發(fā)生了變化。在使用人體測量數(shù)成長和發(fā)育也發(fā)生了變化。在使用人體

27、測量數(shù) 據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。據(jù)時，要考慮其測量年代，然后加以適當修正。 n據(jù)據(jù)2007年年7月月18日日北京青年報北京青年報報道，報道，1997 年測定中國男子平均身高為年測定中國男子平均身高為1692mm，與，與 GB/T10000-1988相比，兩者相差（相比，兩者相差（1692- 1678）=14mm，平均身高在，平均身高在10年內大約增加年內大約增加 了了14mm，已經(jīng)屬于超常的快速增長。歐洲居，已經(jīng)屬于超常的快速增長。歐洲居 民每隔民每隔10年身高增加年身高增加1-1.4cm；美國城市男性；美國城市男性 青年在青年在1973-1986年的年的13年間身高增加年間

28、身高增加2.3cm.3cm； 人機工程學第2章分析 2.4 地區(qū)與種族 n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，在設計中 考慮產(chǎn)品的多民族的通用性。 2.5 職業(yè) n不同職業(yè)的人，在身體大小及比例上也存 在著差異。如，一般體力勞動者平均身體 尺寸都比腦力勞動者稍大些。在美國，工 業(yè)部門的工作人員要比軍隊人員矮小。因 而，為特定的職業(yè)設計工具、用品和環(huán)境 時，要考慮不同職業(yè)所造成的人體尺寸的 差異。 人機工程學第2章分析 第三節(jié)第三節(jié) 人體尺寸數(shù)據(jù)應用人體尺寸數(shù)據(jù)應用 1、確定所設計產(chǎn)品的類型、確定所設計產(chǎn)品的類型 n根據(jù)國家標準

29、根據(jù)國家標準在產(chǎn)品設計中應用人體尺寸百分位數(shù)的在產(chǎn)品設計中應用人體尺寸百分位數(shù)的 通則通則（GB/T 12985-91GB/T 12985-91），將產(chǎn)品按所用百分位數(shù)的），將產(chǎn)品按所用百分位數(shù)的 不同分為不同分為型、型、型、型、型三類。型三類。 1.1 1.1 型產(chǎn)品尺寸設計（又稱型產(chǎn)品尺寸設計（又稱“雙限值設計雙限值設計”） n這類產(chǎn)品的尺寸需要調節(jié)，才能滿足不同身材的人使用。這類產(chǎn)品的尺寸需要調節(jié)，才能滿足不同身材的人使用。 因此需要一個大百分位數(shù)的人體尺寸和一個小百分位數(shù)因此需要一個大百分位數(shù)的人體尺寸和一個小百分位數(shù) 的人體尺寸分別作為產(chǎn)品尺寸設計的上、下限值的依據(jù)。的人體尺寸分別作

30、為產(chǎn)品尺寸設計的上、下限值的依據(jù)。 如自行車座的位置、腰帶和手表帶的長短設計等。如自行車座的位置、腰帶和手表帶的長短設計等。 n涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度98%，上下限百分位，上下限百分位 分別為分別為99%和和1%. 一般產(chǎn)品，取滿足度一般產(chǎn)品，取滿足度90%，上下限，上下限 百分位數(shù)百分位數(shù)95%和和5%. 人機工程學第2章分析 1.2 1.2 型產(chǎn)品尺寸設計（又稱型產(chǎn)品尺寸設計（又稱“單限值設計單限值設計”） n這類產(chǎn)品的特點是，只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為這類產(chǎn)品的特點是，只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為 尺寸上限或下限的設計依據(jù)。尺寸上限或下限的設計

31、依據(jù)。 n AA型產(chǎn)品尺寸設計（又稱型產(chǎn)品尺寸設計（又稱“大尺寸設計大尺寸設計”） n若產(chǎn)品的尺寸只要適合身材高大者的需要，就肯定也能若產(chǎn)品的尺寸只要適合身材高大者的需要，就肯定也能 適合身材矮小者的需要，這類產(chǎn)品就屬于適合身材矮小者的需要，這類產(chǎn)品就屬于AA型產(chǎn)品。型產(chǎn)品。 因此，這類產(chǎn)品設計只需一個大百分位數(shù)的人體尺寸，因此，這類產(chǎn)品設計只需一個大百分位數(shù)的人體尺寸， 作為產(chǎn)品尺寸設計上限值的依據(jù)就行了。如床的長度和作為產(chǎn)品尺寸設計上限值的依據(jù)就行了。如床的長度和 寬度。寬度。 n涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度98%或或95%，上限百，上限百 分位數(shù)分位數(shù)98

32、%或或95%； 一般產(chǎn)品，取滿足度一般產(chǎn)品，取滿足度90% ，上限，上限 百分位數(shù)百分位數(shù)90%. 人機工程學第2章分析 n BB型產(chǎn)品尺寸設計（又稱型產(chǎn)品尺寸設計（又稱“小尺寸設計小尺寸設計”） n若產(chǎn)品的尺寸只要適合身材矮小者的需要，就肯定也若產(chǎn)品的尺寸只要適合身材矮小者的需要，就肯定也 能適合身材高大者的需要，這類產(chǎn)品就屬于能適合身材高大者的需要，這類產(chǎn)品就屬于BB型產(chǎn)品。型產(chǎn)品。 因此，這類產(chǎn)品設計只需一個小百分位數(shù)的人體尺寸，因此，這類產(chǎn)品設計只需一個小百分位數(shù)的人體尺寸， 作為產(chǎn)品尺寸設計下限值的依據(jù)就行了。如過街天橋作為產(chǎn)品尺寸設計下限值的依據(jù)就行了。如過街天橋 上防護欄桿的間距

33、、閱覽室上層書架的高度等。上防護欄桿的間距、閱覽室上層書架的高度等。 n涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度涉及人的安全健康產(chǎn)品，取滿足度98%或或95% , 下限百下限百 分位數(shù)分位數(shù)2%或或5%； 一般產(chǎn)品，取滿足度一般產(chǎn)品，取滿足度90% ，下限百，下限百 分位數(shù)分位數(shù)10% n1.3 1.3 型產(chǎn)品尺寸設計（又稱型產(chǎn)品尺寸設計（又稱“平均尺寸設計平均尺寸設計”） n只需要第只需要第5050百分位數(shù)的人體尺寸（百分位數(shù)的人體尺寸（P50P50）作為產(chǎn)品尺寸）作為產(chǎn)品尺寸 設計的依據(jù)。如門把手高度和售貨柜臺高度的設計。設計的依據(jù)。如門把手高度和售貨柜臺高度的設計。 人機工程學第2章分析 2、選擇

34、人體尺寸百分位數(shù)、選擇人體尺寸百分位數(shù) n在設計使用中，常用的人體大百分位數(shù)有在設計使用中，常用的人體大百分位數(shù)有P P90 90、 、P P95 95、 、P P99 99 共三個百分位數(shù)，常用的人體小百分位數(shù)有共三個百分位數(shù)，常用的人體小百分位數(shù)有P P10 10、 、P P5 5、P P1 1 共三個百分位數(shù)。一般的選擇規(guī)律：共三個百分位數(shù)。一般的選擇規(guī)律： n2.1 2.1 一般產(chǎn)品一般產(chǎn)品 n大、小百分拉數(shù)常分別選大、小百分拉數(shù)常分別選P P95 95和 和P P5 5，或酌情選，或酌情選P P90 90和 和P P10 10； ； n2.2 2.2 健康、安全的產(chǎn)品健康、安全的產(chǎn)品

35、 n對于涉及人的健康、安全的產(chǎn)品，大、小百分位常分別對于涉及人的健康、安全的產(chǎn)品，大、小百分位常分別 取取P P99 99和 和P P1 1； n2.3 2.3 成年男、女通用的產(chǎn)品成年男、女通用的產(chǎn)品 n大百分位數(shù)選用男性的大百分位數(shù)選用男性的P P90 90、 、P P95 95、 、P P99 99；小百分位數(shù)選用 ；小百分位數(shù)選用 女性的女性的P P10 10、 、P P5 5、P P1 1；而；而型產(chǎn)品設計則選用男、女型產(chǎn)品設計則選用男、女5050百百 分位數(shù)人體尺寸的平均值。分位數(shù)人體尺寸的平均值。 （P P50 50男男+ P + P50 50女女） ）/2/2 人機工程學第2章

36、分析 n人體大小各不相同，設計一般不可能滿足所有人體大小各不相同，設計一般不可能滿足所有 使用者。為了使設計能適合于較多的使用者，使用者。為了使設計能適合于較多的使用者， 在應用人體測量數(shù)據(jù)時應考慮以下原則：在應用人體測量數(shù)據(jù)時應考慮以下原則： n由人體身高決定的物體，如門、船艙口、通道、由人體身高決定的物體，如門、船艙口、通道、 床、拉架等，其尺寸應以第床、拉架等，其尺寸應以第95百分位數(shù)為依據(jù)。百分位數(shù)為依據(jù)。 n由人體某些部分的尺寸決定的物體，如取決于由人體某些部分的尺寸決定的物體，如取決于 腿長的坐平面高度，其尺寸應以第腿長的坐平面高度，其尺寸應以第5百分位數(shù)為百分位數(shù)為 依據(jù)。依據(jù)。

37、 n可調尺寸，應可調節(jié)到使第可調尺寸，應可調節(jié)到使第5百分位數(shù)和第百分位數(shù)和第95百百 分位數(shù)之間的所有人使用方便。分位數(shù)之間的所有人使用方便。 人機工程學第2章分析 n以第以第5百分位數(shù)和第百分位數(shù)和第95百分位數(shù)為界限值的物體，百分位數(shù)為界限值的物體， 當身體尺寸在界限以外的人使用會危害其健康當身體尺寸在界限以外的人使用會危害其健康 或增加事故危險時，其尺寸界限應擴大到第或增加事故危險時，其尺寸界限應擴大到第1百百 分位數(shù)和第分位數(shù)和第99百分位數(shù)。如緊急出口以及至運百分位數(shù)。如緊急出口以及至運 轉著的機器部件的有效半徑，應以第轉著的機器部件的有效半徑，應以第99百分位百分位 數(shù)為依據(jù)，而

38、使用者與緊急制動桿的距離則應數(shù)為依據(jù)，而使用者與緊急制動桿的距離則應 以第以第1百分位數(shù)為依據(jù)。百分位數(shù)為依據(jù)。 n門鈴、插座、電燈開關的安裝高度以及付賬柜門鈴、插座、電燈開關的安裝高度以及付賬柜 臺高度，應以第臺高度，應以第50百分位數(shù)為依據(jù)。百分位數(shù)為依據(jù)。 人機工程學第2章分析 3、確定功能修正量、確定功能修正量 n為保證實現(xiàn)產(chǎn)品功能，對作為產(chǎn)品設計依據(jù)的為保證實現(xiàn)產(chǎn)品功能，對作為產(chǎn)品設計依據(jù)的 人體尺寸所作的尺寸修正量。功能修正量包括人體尺寸所作的尺寸修正量。功能修正量包括 穿著修正量、姿勢修正量和操作修正量三項。穿著修正量、姿勢修正量和操作修正量三項。 n3.1 穿著修正量穿著修正量

39、 na、穿鞋修正量：立姿身高、眼高、肩高、肘高、穿鞋修正量：立姿身高、眼高、肩高、肘高、 手功能高、會陰高等，男子：手功能高、會陰高等，男子：+25mm，女子：，女子： +20mm。 nb、著衣修正量：坐姿坐高、眼高、肩高、肘高、著衣修正量：坐姿坐高、眼高、肩高、肘高 等等+6mm；肩寬、臀寬等；肩寬、臀寬等+13mm；胸厚；胸厚+18mm； 臀膝距臀膝距+20mm。 人機工程學第2章分析 著裝修正量著裝修正量 人機工程學第2章分析 n3.2 姿勢修正量姿勢修正量 n人們正常生活、工作時，全身采取自然放松的姿人們正常生活、工作時，全身采取自然放松的姿 勢所引起的人體尺寸變化。勢所引起的人體尺寸

40、變化。 n立姿身高、眼高、肩高、肘高等，立姿身高、眼高、肩高、肘高等，-10mm； n坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，-44mm。 n3.3 操作修正量操作修正量 n即實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需要的修正量。即實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需要的修正量。 n如上肢前展操作，對于如上肢前展操作，對于“前展長前展長”，在按按扭時，在按按扭時， -12 mm；在取卡片和票證時，；在取卡片和票證時，-20 mm。更多的。更多的 “操作修正量操作修正量”數(shù)據(jù)，需要設計者根據(jù)實際情況數(shù)據(jù)，需要設計者根據(jù)實際情況 加以確定。加以確定。 人機工程學第2章分析 4、產(chǎn)品功能尺寸的確定、產(chǎn)品功能尺寸的確定 n產(chǎn)品

41、功能尺寸是指為確保實現(xiàn)產(chǎn)品某一功能而 在設計時規(guī)定的產(chǎn)品尺寸。該尺寸通常是以設 計界限值確定的人體尺寸為依據(jù)，再加上為確 保產(chǎn)品某項功能實現(xiàn)所需的修正量。產(chǎn)品功能 尺寸有最小能尺寸和最佳功能尺寸兩種，具體 設定的通用公式如下： n最小功能尺寸最小功能尺寸 人體尺寸百分位數(shù)人體尺寸百分位數(shù) + + 功能修正量功能修正量 n最佳功能尺寸最佳功能尺寸 人體尺寸百分位數(shù)人體尺寸百分位數(shù) + + 功能修正量功能修正量 + + 心理修正量心理修正量 人機工程學第2章分析 n例例3 設計計算公共汽車頂棚扶手橫桿的高度。設計計算公共汽車頂棚扶手橫桿的高度。 解 1）按乘客“抓得住”的要求設計，屬于B 型男女通

42、用產(chǎn)品設計（小尺寸設計）問題。 n G1J10女 女+X1 nJ10女 女女子“上舉功能高”的10百分位數(shù)， 1766mm nX1 女子的穿鞋修正量+20mm。 n則則 G11766+20=1786 mm n2）按乘客“不碰頭”的要求設計，屬于A型 男女通用產(chǎn)品設計（小尺寸設計）問題。 人機工程學第2章分析 nG2H99男 男+X2+r nH99男 男男子身高的 男子身高的99百分位數(shù)，百分位數(shù)，1814mm。 nX2 男子的穿鞋修正量男子的穿鞋修正量+25mm。 nr 橫桿的半徑，設取橫桿的半徑，設取15mm。 n G2H99男 男+X2+r=1814+25+15=1854mm n由以上計算

43、，要求橫桿中心低于由以上計算，要求橫桿中心低于1786 mm，又，又 要求橫桿中心高于要求橫桿中心高于1786 mm，兩者互不相容。，兩者互不相容。 n解決問題的方法是，橫桿可以設計的比解決問題的方法是，橫桿可以設計的比1786 mm再略高一些，確保更多高個子的安全；在橫再略高一些，確保更多高個子的安全；在橫 桿上每隔桿上每隔0.5m左右掛一條帶子，帶子下連著手左右掛一條帶子，帶子下連著手 環(huán)，手環(huán)可比環(huán)，手環(huán)可比1786 mm再略低一點，讓更多小再略低一點，讓更多小 個子也抓得著。個子也抓得著。 人機工程學第2章分析 n例例4 4 確定客輪層高功能尺寸的最小值確定客輪層高功能尺寸的最小值G

44、G最小與最最小與最 佳值佳值G G最佳。最佳。 n解解 1 1）確定客輪層高功能尺寸的最小值）確定客輪層高功能尺寸的最小值 n G G最小 最小=H =H95 95男男+X +X功能 功能 n式中，式中，H H95 95男男 男子身高的男子身高的9595百分位數(shù)，百分位數(shù)，H H95 95男男 =1775mm=1775mm。 n X X功能 功能 功能修正量。穿鞋修正量功能修正量。穿鞋修正量+25 mm+25 mm， 考慮行走中的略有起伏等因素所需的最小余?？紤]行走中的略有起伏等因素所需的最小余裕 量量+90 mm+90 mm。 n G G最小 最小=H =H95 95男男+X +X功能 功能

45、=1775+25+90=1890 mm =1775+25+90=1890 mm n 2 2）確定客輪層高功能尺寸的最佳值）確定客輪層高功能尺寸的最佳值 n G G最佳 最佳=G =G最小 最小+X +X心理 心理 n式中，式中，X X心理 心理 心理修正量，取心理修正量，取X X心理心理=115mm=115mm。 n G G最佳 最佳=G =G最小 最小+X +X心理 心理=1890+115=2005mm =1890+115=2005mm 人機工程學第2章分析 n5、用經(jīng)驗公式計算人體參數(shù)、用經(jīng)驗公式計算人體參數(shù) n5.1 通過身高和體重計算人體體積和表面積通過身高和體重計算人體體積和表面積

46、n 人體體積計算經(jīng)驗公式：人體體積計算經(jīng)驗公式： n V1.015W - 4.937 n 式中：式中： V人體體積（人體體積（L） n W人體體重（人體體重（kg） n 人體表面積計算經(jīng)驗公式：人體表面積計算經(jīng)驗公式： n B = 0.0235 H 0.42245 W 0.51456 n 式中：式中： B人體表面積（人體表面積（m2） n W體重（體重（Kg） n H身高（身高（cm） 人機工程學第2章分析 已知道身高求體重：已知道身高求體重： 正常體重：正常體重： W=H110（kg） 理想體重：理想體重： W=H100（kg） H的單位是的單位是cm 如果人體的體重經(jīng)常低于或高于正常體重如

47、果人體的體重經(jīng)常低于或高于正常體重 的的10以上，則屬于不正常狀態(tài)。以上，則屬于不正常狀態(tài)。 人機工程學第2章分析 5.2 人體各部尺寸與身高的比例人體各部尺寸與身高的比例 項目名稱項目名稱 立立 姿姿 男男女女 亞洲人亞洲人歐美人歐美人亞洲人亞洲人歐美人歐美人 眼眼 高高 肩肩 高高 肘肘 高高 臍臍 高高 臀臀 高高 膝膝 高高 腕腕腕距腕距 肩肩肩距肩距 胸胸 深深 前臂長（含手）前臂長（含手） 肩肩指距指距 雙手展寬雙手展寬 手舉起最高點手舉起最高點 0.933H 0.844H 0.600H 0.600H 0.467H 0.267H 0.800H 0.222H 0.178H 0.267

48、H 0.467H 1.000H 1.278H 0.937H 0.833H 0.625H 0.625H 0.458H 0.313H 0.813H 0.250H 0.167H 0.250H 0.438H 1.000H 1.250H 0.933H 0.844H 0.600H 0.600H 0.467H 0.267H 0.800H 0.213H 0.133-0.177H 0.267H 0.467H 1.000H 1.278H 0.937H 0.833H 0.625H 0.625H 0.458H 0.313H 0.813H 0.200H 0.125-0.166H 0.250H 0.438H 1.000H

49、 1.250H 人機工程學第2章分析 項目名稱項目名稱 坐坐 姿姿 男男女女 亞洲人亞洲人歐美人歐美人亞洲人亞洲人歐美人歐美人 坐坐 高高 頭頂頭頂座距座距 眼眼坐距坐距 膝膝 高高 頭頂高頭頂高 眼眼 高高 肩肩 高高 肘肘 高高 腿腿 高高 坐坐 深深 0.222H 0.533H 0.467H 0.267H 0.733H 0.700H 0.567H 0.356H 0.300H 0.267H 0.250H 0.531H 0.458H 0.292H 0.781H 0.708H 0.583H 0.406H 0.333H 0.275H 0.222H 0.533H 0.467H 0.267H 0.7

50、33H 0.700H 0.567H 0.356H 0.300H 0.267H 0.250H 0.531H 0.458H 0.292H 0.781H 0.708H 0.583H 0.406H 0.333H 0.275H 人機工程學第2章分析 5.3 生活用具及設施高度與身高的關系生活用具及設施高度與身高的關系 項項 目目 定定 義義設備或用具高與設備或用具高與 身高之比身高之比 舉手達到的高度（立姿）舉手達到的高度（立姿） 可隨意取放東西的擱板高度（上限值，立姿）可隨意取放東西的擱板高度（上限值，立姿） 傾斜地面的頂棚高（最小值，地面傾斜地面的頂棚高（最小值，地面5-15） 遮擋住立姿視線的擱板

51、高度（下限值）遮擋住立姿視線的擱板高度（下限值） 直立姿勢眼高直立姿勢眼高 抽屜高度（上限值，立姿）抽屜高度（上限值，立姿） 使用方便的擱板高度（上限值，立姿）使用方便的擱板高度（上限值，立姿） 斜坡大的樓梯的棚頂高（斜坡大的樓梯的棚頂高（最小值，傾度最小值，傾度50度左右）度左右） 能發(fā)揮最大拉力的高度（立姿）能發(fā)揮最大拉力的高度（立姿） 人體重心高度（立姿）人體重心高度（立姿） 坐高（坐姿）坐高（坐姿） 采取直立姿勢時工作面的高度采取直立姿勢時工作面的高度 灶臺高度洗臉盆高度灶臺高度洗臉盆高度 4/3 7/6 8/7 33/44 11/12 10/11 6/7 3/4 3/5 5/9 6/11 10/19 4/9 人機工程學第2章分析 灶臺高度洗臉盆高度灶臺高度洗臉盆高度 辦公桌高度（不包括鞋）辦公桌高度（不包括鞋） 手提物的長度（最大值）手提物的長度（最大值） 使用方便的擱板高度（下限值，立姿）使用方便的