人體工程學(xué)-人體測(cè)量應(yīng)用

第二章人體測(cè)量及其應(yīng)用主要內(nèi)容二、人體測(cè)量的基本術(shù)語三、常用的人體測(cè)量數(shù)據(jù)一、人體測(cè)量的基本知識(shí)四、人體尺寸的應(yīng)用一、人體測(cè)量的基本知識(shí)1、定義：人體測(cè)量學(xué)是一門用測(cè)量方法研究人體的體格特征的科學(xué)。它是通過測(cè)量人體各部位尺寸來確定個(gè)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(jì)和工程設(shè)計(jì)提供人體測(cè)量數(shù)據(jù)。（如圖2—1）一、人體測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)2、人體測(cè)量數(shù)據(jù)的種類：類型靜態(tài)尺寸動(dòng)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(shì)下或在某種操作活動(dòng)狀態(tài)下測(cè)量的尺寸）二、人體測(cè)量的基本術(shù)語1、被測(cè)者姿勢(shì)：（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2—6。（2）坐姿：挺胸端坐在腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，平視前方，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。被測(cè)者臀部和后背部靠在同一鉛垂面上見圖2—7。(3)、人體測(cè)量的主要儀器

(1)人體測(cè)高儀:

主要用來測(cè)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(cè)量用直角規(guī)：主要用來測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的直線距離，特別適宜測(cè)量距離較短的不規(guī)則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、足。(3)、人體測(cè)量的主要儀器（3）用于不能直接以直尺測(cè)量的兩點(diǎn)間距離的測(cè)量，如測(cè)量肩寬、胸厚等部位的尺寸。(4)、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)（術(shù)語）總體、樣本均值、標(biāo)準(zhǔn)差術(shù)語適應(yīng)域百分位百分位數(shù)總體統(tǒng)計(jì)學(xué)中，把所要研究的全體對(duì)象的集合稱為“總體”。人體尺寸測(cè)量中，總體是按一定特征被劃分的人群。因此，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)必須了解總體的特性，并且對(duì)該總體命名，例如，中國(guó)成年人、中國(guó)飛行員等。樣本統(tǒng)計(jì)學(xué)中，把從總體取出的許多個(gè)體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊(cè)中的數(shù)據(jù)就是來自這些樣本，因此，設(shè)計(jì)人員必須了解樣本的特點(diǎn)及其表達(dá)的總體。均值描述一個(gè)分布，必須用兩個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)量：均值和標(biāo)準(zhǔn)差。前者表示分布的集中趨勢(shì)；后者表示分布的離中趨勢(shì)。均值的計(jì)算公式為：

標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為：為相加，N為測(cè)量次數(shù)，為各單獨(dú)測(cè)量值，M為均值。S為標(biāo)準(zhǔn)差，其他符號(hào)與（1）相同。適應(yīng)域一個(gè)設(shè)計(jì)只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮整個(gè)分布的一部分“面積”，稱為“適應(yīng)域”，適應(yīng)域是相對(duì)設(shè)計(jì)而言的，對(duì)應(yīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)的置信區(qū)間的概念。適應(yīng)域可分為：對(duì)稱適應(yīng)域、偏適應(yīng)域。對(duì)稱適應(yīng)域?qū)ΨQ于均值；偏適應(yīng)域通常是整個(gè)分布的某一邊。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(duì)應(yīng)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(gè)高度。在人體測(cè)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(jì)中，當(dāng)需要得到任一百分位數(shù)值時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)值；S為標(biāo)準(zhǔn)差；K為百分比變換系數(shù)。百分位表示設(shè)計(jì)的適應(yīng)域。在人體工程學(xué)設(shè)計(jì)中常用的是第5、第50、第95百分位。第5百分位代表“小身材”，即只有5％的人群的數(shù)值低于此下限；第50百分位代表“適中身材”，即分別有50％的人群的數(shù)值高于或低于此值；第95百分位代表“大身材”，即只有5％的人群的數(shù)值高于此上限值；百分位數(shù)選擇測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)要注意根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和性質(zhì)來選用合適的百分?jǐn)?shù)據(jù)。以下幾點(diǎn)原則可以參考：夠得著的距離，一般選用第5百分位的尺寸容得下的距離，一般選用第95百分位的尺寸常用高度，一般選用地95百分位的尺寸可調(diào)節(jié)尺寸，若確定百分位大小有一定困難，條件許可時(shí)，可增加一個(gè)調(diào)節(jié)尺寸人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)的基本原理

A、由人身高決定的產(chǎn)品：門、船艙口、通道、床、擔(dān)架等，其尺寸應(yīng)以第95百分位數(shù)值為依據(jù)。即按“大尺寸”進(jìn)行設(shè)計(jì)

B、由人體某些部分的尺寸決定的物體，如取決于腿長(zhǎng)的座的平面高度，其尺寸應(yīng)以第5百分位數(shù)值為依據(jù)。即按“小尺寸”進(jìn)行設(shè)計(jì)

C、可調(diào)尺寸：5－95之間的所有人使用方便（調(diào)和設(shè)計(jì)）D、以第5－95百分位為界限值設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，當(dāng)身體尺寸在界限值以外的人使用會(huì)危害其健康或增加事故危險(xiǎn)時(shí)，其尺寸界限應(yīng)擴(kuò)大到第1百分位或第99百分位。如緊急出口、使用者與緊急制動(dòng)桿的距離等。

E、門鈴、插座、電燈開關(guān)的安裝高度以及營(yíng)業(yè)柜臺(tái)高度等這類具有普遍性的場(chǎng)合，應(yīng)以第50百分位數(shù)值為依據(jù)。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。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)百分比對(duì)應(yīng)的變換系數(shù)K

5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645例1設(shè)計(jì)適用于90%華北男性使用的產(chǎn)品，試問應(yīng)按怎樣的身高范圍設(shè)計(jì)該產(chǎn)品尺寸？解：由表查知華北男性身高平均值M=1693mm，標(biāo)準(zhǔn)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(jì)產(chǎn)品尺寸，將適應(yīng)用于90%的華北男性。討論：平均值是作為設(shè)計(jì)的基本尺寸，而標(biāo)準(zhǔn)差是作為設(shè)計(jì)的調(diào)整量的。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(duì)使用者的影響和經(jīng)濟(jì)效果。

當(dāng)需要得到某項(xiàng)人體測(cè)量尺寸M1所處的百分率P時(shí)，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=1-p以下列例題說明：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(biāo)準(zhǔn)差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根據(jù)Z=0.670查表得p=u)即P=1-0.251=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%。人體測(cè)量學(xué)與人體尺度差異：人體測(cè)量學(xué)是對(duì)不同種族、年齡、性別的人的身體各部位尺寸及其活動(dòng)范圍作靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)量，并加以統(tǒng)計(jì)分析的一門學(xué)科。影響人體測(cè)量數(shù)據(jù)差異的因素：三、常用人體測(cè)量數(shù)據(jù)年齡性別年代地區(qū)與種族職業(yè)年齡注意：在采用人體尺寸時(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）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)。

年齡差異大部分老年人身高比年輕時(shí)矮5%。手部力量下降約16%—40%。臂力下降約50%。腿部力量下降約50%。肺活量下降約35%。隨年齡增長(zhǎng)體形變小。鼻和耳朵的尺寸變大。體重每十年增加2kg。隨年齡增長(zhǎng)視力也會(huì)下降、辨色能力下降。閱讀時(shí)需要增加大約20%的照明。隨年齡增長(zhǎng)，嗅覺和味覺也會(huì)遲鈍。

年齡差異人體尺寸隨年齡的增加而縮減而體重、寬度、圍長(zhǎng)的尺寸隨年齡的增加而增長(zhǎng)對(duì)工作空間的設(shè)計(jì)：盡量適合20-65歲的人兒童尺寸：只要頭部可鉆過去，身體就可以過去老年人尺寸：身高比年輕時(shí)低身手夠東西的能力不如年輕人

男女之間的差異：1、對(duì)于大多數(shù)人體尺寸，男性比女性大些；（但有四個(gè)尺寸—胸厚、臀寬、臂部及大腿周長(zhǎng)正相反）2、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；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(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。性別性別差異一般婦女身高比男子低10cm左右身體比例也不同女性臀部較寬、肩窄，軀干比男性長(zhǎng)，四肢短此外還有地域性差異：身高寒帶>熱帶平原>山區(qū)職業(yè)差異社會(huì)發(fā)達(dá)程度殘疾人年代在使用人體測(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4kg、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。地區(qū)與種族注意點(diǎn)：由于不同國(guó)家、不同地區(qū)、不同種族的人體尺寸的差異，即使是同一國(guó)家，不同地區(qū)的人體尺寸也有差異。因此，在設(shè)計(jì)中考慮產(chǎn)品的多民族的通用性。越南：160.5cm比利時(shí)：179.9cm寒冷地區(qū)與熱帶地區(qū)平原地區(qū)與山區(qū)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(dòng)者平均身體尺寸都比腦力勞動(dòng)者稍大些。(一）主要人體尺寸的應(yīng)用原則之一1、極限設(shè)計(jì)原則：主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)的最大尺寸參考人體尺寸的低百分位；設(shè)計(jì)的最小尺寸參考人體的高百分位。2、可調(diào)原則：設(shè)計(jì)優(yōu)先采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)。一般調(diào)節(jié)范圍應(yīng)從第5百分位到第95百分位。3、平均尺寸原則：設(shè)計(jì)中采用平均尺寸計(jì)算。（多數(shù)專家不主張按平均尺寸設(shè)計(jì)）四、人體尺寸的應(yīng)用

（二）人體作業(yè)空間設(shè)計(jì)之一立姿活動(dòng)空間：立姿時(shí)人的活動(dòng)空間不僅取決于身體的