《安全人機(jī)工程學(xué)》 課件 第1-3章 概論、人體形態(tài)測(cè)量與應(yīng)用、人的生理特性與心理特性

《安全人機(jī)工程學(xué)》第一章概論1.1人機(jī)（因）工程學(xué)的定義與發(fā)展1.2人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容、方法及應(yīng)用領(lǐng)域1.3安全人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容和目的1.4安全人機(jī)工程學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.1人機(jī)（因）工程學(xué)的定義與發(fā)展

1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義1.1.2人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展的

三個(gè)階段1.1.3我國(guó)人機(jī)工程學(xué)科的

發(fā)展1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義

Ergonomics

國(guó)莫瑞爾/西歐

ergon(工作)+nomice(規(guī)律)美國(guó):“HumanFactorsEngineering”(人因工程學(xué))或“HumanEngineering”(人類工程學(xué))1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義

我國(guó)關(guān)于人機(jī)工程學(xué)的命名已經(jīng)出現(xiàn)多種,如人因工程學(xué)、人類工效學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、人類工程學(xué)等。1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義

《辭?！分械亩x:人機(jī)工程學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科,它是運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段,綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問題研究的學(xué)科,用以設(shè)計(jì)使操作者能發(fā)揮最大的效能的機(jī)械、儀器和控制裝置,并研究控制臺(tái)上各個(gè)儀表的最佳位置。1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義

《中國(guó)企業(yè)管理百科全書》將人機(jī)工程學(xué)(工效學(xué))定義為:研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合,使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特征,達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。1.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義

IEA將該學(xué)科定義為:研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素;研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中、生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題。1.1.2人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展的三個(gè)階段1.經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)2.科學(xué)人機(jī)工程學(xué)3.現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)1.經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)在經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)階段出現(xiàn)了三大著名試驗(yàn)：（1）肌肉疲勞試驗(yàn)、（2）鐵秋作業(yè)試驗(yàn)、（3）砌磚作業(yè)試驗(yàn)1.經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)（1）肌肉疲勞試驗(yàn)

、1884年,德國(guó)人莫索(Mosso)對(duì)人體的疲勞現(xiàn)象進(jìn)行了研究。當(dāng)操作者開始工作時(shí),就在身體上通以微電流,隨著疲勞程度的增加,電流也隨之發(fā)生變化。這是由于人產(chǎn)生疲勞的時(shí)候,皮膚電阻上升,電位下降,如圖1.1所示。1.經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)（2）鐵鍬作業(yè)試驗(yàn)、1898年,美國(guó)的伯利恒鋼鐵公司雇用了泰勒(Taylor,科學(xué)管理的創(chuàng)始人)進(jìn)行了著名的鐵鍬試驗(yàn)。泰勒經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)每鏟的質(zhì)量為38磅(約17.2kg)時(shí)每天操作量是25t,當(dāng)每鏟的質(zhì)量為34磅(約15.4kg)時(shí)是30t,當(dāng)每鏟鏟煤21磅(約9.5kg)時(shí),日產(chǎn)量達(dá)到最大(47t),使工作效率成倍提高(原日產(chǎn)量為12.5t),一天的材料搬運(yùn)量為最大。1.經(jīng)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)（3）砌磚作業(yè)試驗(yàn)1911年吉爾伯勒斯(Gilreth)對(duì)美國(guó)建筑工人砌磚作業(yè)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。他用快速攝影機(jī)把工人的砌磚動(dòng)作拍攝下來,通過對(duì)砌磚動(dòng)作的分析研究,去掉多余無效動(dòng)作,把砌磚的基本動(dòng)作由原來的18個(gè)減少到4.5個(gè),使工人砌磚速度由當(dāng)時(shí)的每小時(shí)120塊提高到每小時(shí)350塊。2.科學(xué)人機(jī)工程學(xué)

第二次世界大戰(zhàn)開始至20世紀(jì)60年代為人機(jī)工程學(xué)的成長(zhǎng)時(shí)期,即科學(xué)人機(jī)工程學(xué)時(shí)期。1949年恰帕尼斯(AChapanis)等三人合著的《應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理學(xué)--工程設(shè)計(jì)中人的因素》一書出版，該書總結(jié)了此前的研究成果，最早系統(tǒng)論述了人機(jī)學(xué)的理論和方法。2.科學(xué)人機(jī)工程學(xué)

第二次世界大戰(zhàn)開始至20世紀(jì)60年代為人機(jī)工程學(xué)的成長(zhǎng)時(shí)期,即科學(xué)人機(jī)工程學(xué)時(shí)期。1957年是人機(jī)工程學(xué)科發(fā)展比較重要的一年,該年英國(guó)的《Ergonomics》學(xué)報(bào)創(chuàng)刊,該期刊目前是人機(jī)工程領(lǐng)域最重要的學(xué)術(shù)期刊。2.科學(xué)人機(jī)工程學(xué)

第二次世界大戰(zhàn)開始至20世紀(jì)60年代為人機(jī)工程學(xué)的成長(zhǎng)時(shí)期,即科學(xué)人機(jī)工程學(xué)時(shí)期。1958年美國(guó)人因工程學(xué)會(huì)創(chuàng)立《HumanFactors》雜志。為了加強(qiáng)國(guó)與國(guó)之間的交流,1959年國(guó)際工效學(xué)協(xié)會(huì)(IEA)正式成立,它將世界各國(guó)的人因工程學(xué)會(huì)聯(lián)合起來,共同為推進(jìn)人因工程的研究和應(yīng)用而攜手合作。3.現(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)

20世紀(jì)60年代以后,人機(jī)工程學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。這個(gè)時(shí)期人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展有三大趨勢(shì)：(1)研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。(2)應(yīng)用的范圍越來越廣泛。(3)在高技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮特殊作用。1.1.3我國(guó)人機(jī)工程學(xué)科的發(fā)展20世紀(jì)30年代,清華大學(xué)開設(shè)了工業(yè)心理學(xué)課程。1935年,陳立先生出版了《工業(yè)心理學(xué)概觀》,這是我國(guó)最早系統(tǒng)介紹工業(yè)心理學(xué)的著作。1984年國(guó)防科工委成立了軍用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。1989年成立了中國(guó)心理學(xué)會(huì)工業(yè)心理專業(yè)委員會(huì)。1989年6月29日—30日,在上海同濟(jì)大學(xué)召開了全國(guó)性學(xué)科成立大會(huì),定名為中國(guó)人類工效學(xué)學(xué)會(huì)。在科學(xué)研究方面,20世紀(jì)90年代至今,我國(guó)學(xué)者在人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域開展了一系列研究。1.2人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容、方法及應(yīng)用領(lǐng)域

1.2.1人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.2.2人機(jī)工程學(xué)的研究方法1.2.3應(yīng)用領(lǐng)域1.2.1人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）研究人的生理與心理特性（2）研究人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（3）研究人機(jī)界面設(shè)計(jì)（4）研究工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)和改善（5）研究工作環(huán)境及其改善（6）研究作業(yè)方法及其改善（7）研究系統(tǒng)的安全性和可靠性（8）研究組織與管理的效率主要內(nèi)容可概括為以下幾個(gè)方面:1.2.2人機(jī)工程學(xué)的研究方法（1）調(diào)查法（2）觀測(cè)法（3）試驗(yàn)法（4）心理測(cè)量法（5）心理測(cè)驗(yàn)法（6）圖示模型法圖1.2駕駛員-汽車模型1.2.3應(yīng)用領(lǐng)域

設(shè)計(jì)與改進(jìn)的范圍對(duì)象示例機(jī)具機(jī)械機(jī)床、汽車、火車、飛機(jī)、宇宙飛船、船舶、起重機(jī)、農(nóng)用機(jī)械、工作機(jī)械、計(jì)算機(jī)、儀器儀表、醫(yī)療器械、家用電器、運(yùn)動(dòng)與健身器械、摩托車、自行車、售貨機(jī)、取款機(jī)、檢票機(jī)等

機(jī)具器具工具、電話、電傳、辦公用具、軟件、家具、清掃工具、衛(wèi)生用具、廚房用具、防護(hù)用具、文具、玩具、書刊、廣告、媒體、標(biāo)志、標(biāo)牌、包裝用品、說明書等

設(shè)備與設(shè)施工廠、車間、成套設(shè)備、監(jiān)控中心、軍事系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)、碼頭、車站、道路系統(tǒng)、城市設(shè)施、住宅設(shè)施、無障礙設(shè)施、旅游與休閑設(shè)施、安全與防火設(shè)施、核能設(shè)施、場(chǎng)館等

被服服裝、鞋、帽、被物、工作服、安全帽、工作靴等作業(yè)作業(yè)條件、作業(yè)方法、作業(yè)量、作業(yè)作業(yè)姿勢(shì)、工具選擇與放置等生產(chǎn)作業(yè)、服務(wù)作業(yè)、駕駛作業(yè)、檢驗(yàn)作業(yè)、監(jiān)視作業(yè)、維修作業(yè)、計(jì)算機(jī)操作、辦公室作業(yè)、體力作業(yè)、技能作業(yè)、腦力勞動(dòng)、危險(xiǎn)作業(yè)、女工作業(yè)、高齡人與殘疾人作業(yè),以及學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)、康復(fù)等活動(dòng)環(huán)境照明、顏色、音響、噪聲、微氣候、空氣污染等工廠、車間、控制中心、計(jì)算室、操縱室、駕駛室、檢驗(yàn)室、辦公室、車廂、船艙、機(jī)艙、住宅、醫(yī)院、學(xué)校、商店、地鐵、候車室、會(huì)議室、業(yè)務(wù)與交易廳、餐廳、各種場(chǎng)館及公共場(chǎng)所等管理人與組織、設(shè)備、信息、技術(shù)、職能、模式等業(yè)務(wù)流程再造、生產(chǎn)與服務(wù)過程優(yōu)化、組織結(jié)構(gòu)與部門界面管理、管理運(yùn)作模式、決策行為模式、參與管理制度、企業(yè)文化建設(shè)、管理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成管理制造系統(tǒng)(CIMS)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、模擬企業(yè)、程序與標(biāo)準(zhǔn)、溝通方式、人事制度、激勵(lì)機(jī)制、人員選拔與培訓(xùn)、安全管理、技術(shù)創(chuàng)新、CI策劃(企業(yè)形象策劃)等表1.1

人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域及示例

1.3安全人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容和目的

1.3.1安全人機(jī)工程學(xué)的定義1.3.2安全人機(jī)工程學(xué)的研究

對(duì)象1.3.3安全人機(jī)工程學(xué)的研究

內(nèi)容1.3.4安全人機(jī)工程學(xué)的研究

目的1.3.1安全人機(jī)工程學(xué)的定義安全人機(jī)工程學(xué)可定義為:

從安全的角度,運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法去解決人機(jī)結(jié)合面的安全問題的一門學(xué)科。1.3.2安全人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象研究對(duì)象是人、機(jī)和人機(jī)結(jié)合面3個(gè)因素。圖1.3人機(jī)關(guān)系示意圖人機(jī)結(jié)合面(ManMachineInterface),就是人和機(jī)在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域(或稱“界面”)1.3.3安全人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容

（1）研究人機(jī)系統(tǒng)中人的各種特性。（2）研究人機(jī)功能分配。（3）研究各類人機(jī)界面。（4）研究工作場(chǎng)所和作業(yè)環(huán)境。（5）研究安全裝置。（6）研究人員選拔問題。（7）研究人機(jī)系統(tǒng)的可靠性,保證人機(jī)系統(tǒng)的安全。（8）研究人機(jī)系統(tǒng)總體安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法以及安全性評(píng)價(jià)體系和方法。1.4安全人機(jī)工程學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系圖1.4安全人機(jī)工程學(xué)與其他學(xué)科的相關(guān)性本章小結(jié)本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握人機(jī)工程學(xué)及安全人機(jī)工程學(xué)的定義。2.掌握人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容和研究方法。3.掌握安全人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容。4.理解人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展過程。5.理解安全人機(jī)工程學(xué)的定義。6.了解人機(jī)工程學(xué)科及我國(guó)人機(jī)工程學(xué)科的發(fā)展情況。《安全人機(jī)工程學(xué)》第二章人體形態(tài)測(cè)量與應(yīng)用2.1人體測(cè)量的基本知識(shí)2.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)常用的統(tǒng)計(jì)函數(shù)與數(shù)據(jù)處理2.3我國(guó)人體尺寸的測(cè)量與統(tǒng)計(jì)2.4人體尺寸差異的影響因素2.5人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則與方法2.6測(cè)量數(shù)據(jù)的概率分布2.7人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)例2.1人體測(cè)量的基本知識(shí)

2.1.1人體尺寸測(cè)量分類2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)2.1.3人體尺寸測(cè)量方法2.1.1人體尺寸測(cè)量分類

1.靜態(tài)人體尺寸測(cè)量2.動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

1.被測(cè)者姿勢(shì)(1)立姿

被測(cè)者身體挺直,頭部以法蘭克福平面(即眼耳平面,當(dāng)頭的正中矢狀面保持垂直時(shí),兩耳屏點(diǎn)和右眼眶下點(diǎn)所構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)水平面)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),手指輕貼大腿外側(cè),自然伸直膝部,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。2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

1.被測(cè)者姿勢(shì)(2)坐姿

被測(cè)者軀干挺直,頭部以法蘭克福平面定位,眼睛平視前方,膝彎曲大致成直角,雙足平放在地面上,可以通過可調(diào)節(jié)足部平臺(tái)或一系列不同厚度腳墊組合來讓大腿保持水平。2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

2.測(cè)量基準(zhǔn)面(1)矢狀面(2)冠狀面(3)水平面2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

3.測(cè)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(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。（3）在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。（4）在上肢上，將撓骨側(cè)稱為撓側(cè)，將尺骨側(cè)稱為尺側(cè)。

（5）在下肢上，將脛骨側(cè)稱為脛側(cè)，將腓骨側(cè)稱為腓側(cè)。

2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

4.測(cè)量的條件（1）對(duì)被測(cè)者的衣著要求。測(cè)量時(shí),被測(cè)者應(yīng)裸體或盡可能少著裝,且免冠赤腳。（2）對(duì)測(cè)量支撐面的要求。站立面(地面)、平臺(tái)或坐面應(yīng)平坦、水平且不變形。

2.1.2人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)

5.標(biāo)記點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目《用于技術(shù)設(shè)計(jì)的人體測(cè)量基礎(chǔ)項(xiàng)目》給出：21個(gè)骨性標(biāo)記點(diǎn)的位置定義實(shí)體圖給出4個(gè)人體測(cè)量基礎(chǔ)項(xiàng)目,共計(jì)62個(gè)測(cè)量項(xiàng)目

測(cè)量項(xiàng)目立姿測(cè)量項(xiàng)目（12項(xiàng)）坐姿測(cè)量項(xiàng)目（16項(xiàng)）測(cè)量項(xiàng)目特定部位測(cè)量項(xiàng)目（20項(xiàng)）功能測(cè)量項(xiàng)目（14項(xiàng)）2.1.3人體尺寸測(cè)量方法傳統(tǒng)測(cè)量法三維人體掃描法

2.2人體測(cè)量數(shù)據(jù)常用的統(tǒng)計(jì)函數(shù)與數(shù)據(jù)處理

2.2.1均值2.2.2方差和標(biāo)準(zhǔn)差2.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)2.2.4抽樣誤差2.2.5人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理2.2.1均值

1.簡(jiǎn)單平均數(shù)

2.2.1均值

2.加權(quán)平均數(shù)

2.2.2方差和標(biāo)準(zhǔn)差

計(jì)算樣本方差的公式分別如下:2.2.2方差和標(biāo)準(zhǔn)差

標(biāo)準(zhǔn)差sD的計(jì)算公式分別如下:2.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)

1.中位數(shù)設(shè)一組數(shù)據(jù)為x1,x2,…,xn,按從小到大的順序排序后為x(1),x(2),…,x(n),則中位數(shù)數(shù)值確定如下:2.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)

2.百分位數(shù)百分位：

具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計(jì)對(duì)象總?cè)藬?shù)的百分比,稱為“第幾百分位”。百分位數(shù)：

百分位所對(duì)應(yīng)的數(shù)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,a%的測(cè)量值不大于它,而其余的(100-a)%的測(cè)量值大于它。2.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)

2.百分位數(shù)最常用的有P5、P50、P95三個(gè)百分位數(shù)。P5被稱為小百分位數(shù)P95被稱為大百分位數(shù)P50就是均值,代表中百分位數(shù)。正態(tài)分布曲線上,從-∞(或+∞)~a,或兩個(gè)百分位a1~a2的區(qū)域,稱為適應(yīng)度。圖2.3我國(guó)東北、華北地區(qū)人體身高分布和適應(yīng)域(單位:mm)2.2.3中位數(shù)與百分位數(shù)

2.百分位數(shù)百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576表2.1百分比與變換系數(shù)

結(jié)論:按身高1589~1813mm設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸,將適合于90%的東北、華北男性。2.2.4抽樣誤差

2.2.5人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理

【例2-4】已測(cè)得200名20歲男性拖拉機(jī)駕駛員的身高數(shù)值(最高值為1795mm,最低值為1540mm),其頻數(shù)分布見表2.3(或圖2.4)。試計(jì)算其平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤、5%值和95%值。測(cè)量值/mm頻數(shù)f離均差xfxfx21540~15604-6-241441560~158010-5-502501580~160015-4-602401600~162019-3-571711620~164020-2-40801640~166027-1-27271660~1680320001680~170028128281700~172020240801720~1740153451351740~17605420801760~17803515751780~1800261272表2.3

200名20歲男性拖拉機(jī)駕駛員的身高測(cè)量值指標(biāo)圖2.4身高-頻數(shù)分布直方圖圖2.5根據(jù)3個(gè)身高設(shè)計(jì)的座椅位置示意圖2.3.1測(cè)量項(xiàng)目及測(cè)量區(qū)域

《中國(guó)成年人人體尺寸》(GB10000—2023)

18~70歲6個(gè)區(qū)域包括的省市如下所示:（1）東北、華北地區(qū):黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山東、北京、天津。（2）中西部地區(qū):河南、山西、陜西、寧夏、甘肅、新疆、西藏。（3）長(zhǎng)江下游地區(qū):江蘇、浙江、安徽、上海。（4）長(zhǎng)江中游地區(qū):湖北、湖南、江西。（5）兩廣、福建地區(qū):廣東、廣西、海南、福建。（6）云、貴、川地區(qū):云南、貴州、四川、重慶。2.3.1測(cè)量項(xiàng)目及測(cè)量區(qū)域

立姿測(cè)量項(xiàng)目2.3.1測(cè)量項(xiàng)目及測(cè)量區(qū)域

坐姿測(cè)量項(xiàng)目

東北、華北地區(qū)中西部地區(qū)長(zhǎng)江中游地區(qū)長(zhǎng)江下游地區(qū)兩廣、福建地區(qū)云、貴、川地區(qū)項(xiàng)目

性別均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差

身高/mm男170168168665167266169368168373166269

女158462157659156455158160156361154859

體重/kg男711269116610681167116510

女60106010568579558569

胸圍/mm男949809308092075929759157491374

女908869158189273897778837390877表2.4

我國(guó)6個(gè)區(qū)域成年人身高、體重和胸圍的均值及標(biāo)準(zhǔn)差2.3.3用體重、身高計(jì)算有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)

(1)人體體積的計(jì)算V=1.015W-4.937式中V——人體體積(L);

W——人體體重(kg)。該式適用于體重在50~100kg男性人體體積計(jì)算。(2)人體體表面積計(jì)算1)Bubois算法:S=KRW0.425H0.725式中

S——人體體表面積(m2);

H——人體身高(cm);

W——人體體重(kg);

KR——人種常數(shù),中國(guó)人取值72.46。2)賴氏算法:S=0.0235H0.42246W0.0514563)Stevenson算法:S=0.0061H+0.0128W-0.15292.3.3用體重、身高計(jì)算有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)

2.3.3用體重、身高計(jì)算有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)

4)胡詠梅算法:S=0.0061H+0.0124W-0.00995)趙松山算法:中國(guó)成年男性的體表面積:

S=0.00607H+0.0127W-0.0698中國(guó)成年女性的體表面積:

S=0.00586H+0.0126W-0.04612.4人體尺寸差異的影響因素

2.4.1年齡2.4.2性別2.4.3年代2.4.4地區(qū)與種族2.4.5職業(yè)2.4.1年齡

人體尺寸增長(zhǎng)過程,一般男性20歲結(jié)束,女性18歲結(jié)束。通常男性15歲、女性13歲時(shí)手的尺寸就達(dá)到了一定值男性17歲、女性15歲時(shí)腳的大小也基本定型。2.4.2性別

對(duì)于大多數(shù)人體尺寸,男性都比女性大一些有4個(gè)尺寸——胸厚、臀寬、臂圍及大腿周長(zhǎng),女性比男性的大。2.4.3年代

2018年,全國(guó)18~25歲的成年人平均身高為172.0cm,比1988年(168.6cm)增長(zhǎng)了3.4cm。2.4.4地區(qū)與種族

不同的國(guó)家、不同的地區(qū)、不同的種族的人體尺寸差異較大,即使是在同一國(guó)家,不同區(qū)域也有差異。2.4.5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。2.5人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則與方法

2.5.1人體測(cè)量數(shù)據(jù)的一般應(yīng)用原則2.5.2人體主要尺寸的應(yīng)用步驟2.5.1人體測(cè)量數(shù)據(jù)的一般應(yīng)用原則

1.合理選用百分位原則2.可調(diào)性原則3.使用最新人體數(shù)據(jù)原則4.地域性原則5.功能修正與心理修正原則6.姿勢(shì)與身材尺寸相關(guān)聯(lián)原則2.5.1人體測(cè)量數(shù)據(jù)的一般應(yīng)用原則5.功能修正與心理修正原則(1)功能修正量

裸體或穿單薄內(nèi)衣的條件下測(cè)得，應(yīng)用時(shí),必須給衣服、鞋、帽留下適當(dāng)余地,即增加適當(dāng)?shù)闹b修正量。Smin=Sa+Δf式中Smin——最小功能尺寸;

Sa——第a百分位人體尺寸數(shù)據(jù)。項(xiàng)目Δf修正原因項(xiàng)目Δf修正原因立姿高25~38鞋高肩高10衣(包括坐高3及肩7)坐姿高3褲厚兩肘的間寬20—立姿眼高36鞋高肩-肘8手臂彎曲時(shí),肩肘部衣物壓緊坐姿眼高3褲厚臂-手5—肩寬13衣大腿厚13—胸寬8衣膝寬8—胸厚18衣膝高33—腹厚23衣臀-膝5—立姿臀寬13衣足寬13~20—坐姿臀寬13—

足長(zhǎng)

30~38

—足后跟20~28—

表2.7

著裝身材和穿鞋修正量(單位:mm)2.5.1人體測(cè)量數(shù)據(jù)的一般應(yīng)用原則5.功能修正與心理修正原則(2)心理修正量為了克服人們心理上產(chǎn)生的“空間壓抑感”“高度恐懼感”等心理感受,或者為了滿足人們的心理需求,在產(chǎn)品最小功能尺寸上附加一項(xiàng)增量,稱為心理修正量。Sopm=Sa+Δf+Δp式中Sopm——最佳功能尺寸; Δp——心理修正量?！纠?-5】車船臥鋪的上下鋪凈間距設(shè)計(jì)時(shí),18~25歲中國(guó)男子坐高第99百分位數(shù)為1025mm,衣褲厚度(功能)修正量取25mm,人頭頂無壓迫感最小高度(心理修正量)為115mm,則臥鋪的上下鋪?zhàn)钚糸g距和最佳凈間距分別為：Smin=Sa+Δf=(1025+25)mm=1050mmSopm=Sa+Δf+Δp=(1025+25+115)mm=1165mm2.5.2人體主要尺寸的應(yīng)用步驟

1.確定所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的類型產(chǎn)品類型產(chǎn)品類型定義說明I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)需要兩個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值和下限值的依據(jù)屬雙限值設(shè)計(jì)Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)百分位數(shù)作為尺寸上限值或下限值的依據(jù)屬單限值設(shè)計(jì)ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限值的依據(jù)屬大尺寸設(shè)計(jì)ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限值的依據(jù)屬小尺寸設(shè)計(jì)Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)只需要第50百分位數(shù)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)平均尺寸設(shè)計(jì)2.5.2人體主要尺寸的應(yīng)用步驟

2.選擇人體尺寸的百分位數(shù)2.5.2人體主要尺寸的應(yīng)用步驟

3.確定功能修正量4.確定心理修正量5.確定產(chǎn)品最佳功能尺寸產(chǎn)品最佳功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量2.6測(cè)量數(shù)據(jù)的概率分布

2.6.1正態(tài)分布2.6.2其他幾個(gè)常用的分布——t分布、χ2分布、F分布2.6.1正態(tài)分布

圖2.8不同均值和標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)應(yīng)的正態(tài)分布2.6.1正態(tài)分布

圖2.9正態(tài)分布下的面積規(guī)律2.6.2其他幾個(gè)常用的分布——t分布、χ2分布、F分布

1.t分布圖2.11

t分布與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的區(qū)別示意圖t分布可以看作小樣本時(shí)候的正態(tài)分布,只不過數(shù)據(jù)量大了,就變成了標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布;數(shù)據(jù)量小了,就是t分布。2.6.2其他幾個(gè)常用的分布——t分布、χ2分布、F分布

2.χ2分布圖2.12自由度為1時(shí)的χ2分布2.6.2其他幾個(gè)常用的分布——t分布、χ2分布、F分布

2.χ2分布圖2.13不同自由度對(duì)應(yīng)的χ2分布2.6.2其他幾個(gè)常用的分布——t分布、χ2分布、F分布

3.F分布圖2.14不同自由度下的F分布

2.7人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)例

2.7.1大學(xué)教室桌椅設(shè)計(jì)2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)2.7.4公交車頂棚扶手橫桿高度設(shè)計(jì)的安全人機(jī)工程分析2.7.1大學(xué)教室桌椅設(shè)計(jì)

（1）識(shí)別所有與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的人體尺寸。（2）分析關(guān)鍵尺寸并將尺寸按重要程度排序,對(duì)一些干涉尺寸進(jìn)行平衡取舍。（3）確定預(yù)期的用戶人群:成年男女。若為兒童設(shè)計(jì),則選用的數(shù)據(jù)區(qū)別是很大的。（4）選擇一個(gè)合適的預(yù)期目標(biāo)用戶的滿足度。（5）根據(jù)滿足度選取需要依據(jù)的百分位數(shù)。2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

1.踏步寬度和踢面高度設(shè)計(jì)S=Sa+Sb式中

S——最小功能尺寸(mm);

Sa——男性足長(zhǎng)分布的第a百分位人體尺寸數(shù)據(jù)(mm);

Sb——尺寸修正量(mm)。

由于鞋前端和后端的總修正量為30~38mm,所以足的修正量Sb取值為15~19mm,由于S95=260~270mm,因此S=275~289mm。因?yàn)樘げ綄挾葹槿俗愕淖钚」δ艹叽?所以L=S,即踏步寬度最佳為275~289mm。

梯級(jí)的高度(踢面高度)一般為127~200mm,最佳為165~178mm。2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

2.樓梯的寬度設(shè)計(jì)H=nH1+H2式中

H1——人的肩寬的第95百分位所對(duì)應(yīng)的尺寸(mm);

H2——安全功能距離(mm);

n——人流的股數(shù)。

公共建筑的樓梯應(yīng)設(shè)置不少于2股人流的距離,其樓梯梯段寬度應(yīng)不小于1500mm;居住建筑的樓梯梯段寬度應(yīng)不小于1200mm。2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

3.踏步的防滑設(shè)計(jì)

踏步防滑設(shè)計(jì)一般采用條紋防滑,有內(nèi)凹條紋和外凸條紋兩種。從防滑的角度來看,內(nèi)凹條紋的防滑作用不佳,只是具有一定的美學(xué)效果,所以既經(jīng)濟(jì)又具有明顯防滑效果的防滑設(shè)計(jì)是設(shè)置外凸條紋。但是,設(shè)置外凸條紋會(huì)使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的凸感,感覺不適,因此設(shè)置的條紋要宜人,必須保證條紋凸起高度的設(shè)置不會(huì)令人有明顯的凸感。2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

4.休息臺(tái)(正平臺(tái)和半平臺(tái))的設(shè)計(jì)

正平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)避免從樓層出入的人和上、下樓梯的人發(fā)生碰撞,因此正平臺(tái)的寬度應(yīng)大于半平臺(tái)。假設(shè)正平臺(tái)和半平臺(tái)的寬度分別為L(zhǎng)1、L2,則兩平臺(tái)的寬度之差d=L1-L2。圖2.15人的捷徑效應(yīng)路線2.7.2樓梯的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

5.樓梯坡度和扶手設(shè)計(jì)

由房屋建筑學(xué)的相關(guān)理論可知,樓梯的坡度宜為20°~50°,超過50°則應(yīng)建為爬梯,坡度小于20°應(yīng)建成臺(tái)階或坡道。結(jié)合安全人機(jī)工程學(xué)原理,樓梯的坡度在30°~35°為最佳。扶手的高度和寬度要符合人的生理特征,即扶手的高度要與人的肘高相近,扶手寬度以手能握為宜。此外,扶手的表面還要光滑。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

1.座寬

最小的椅面寬度是400mm,再加上冬季衣服的厚度和口袋中裝的東西,大約要加大50mm,合計(jì)約450mm。若要使肥胖和纖瘦的作業(yè)者都適用,則需加大到530mm。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

2.座深

座面的深度應(yīng)能保證臀部得到全面支持,其深度可取臀部至大腿全長(zhǎng)的3/4,即357~450mm。若座椅太深,則不利于靠背,而且小腿背側(cè)被座椅前緣壓迫而致膝部無法彎曲。若座椅太淺,則造成大腿支撐不足,身體重量都?jí)涸谧墙Y(jié)節(jié)上,久坐會(huì)產(chǎn)生不適感。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

3.斜傾度座面應(yīng)有一定的斜傾度,一般做成仰角3°~8°,作業(yè)椅為3°~5°,以避免人體向前滑下。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

4.座面形狀座面還是以無凹凸形者為宜,但座面上可加一軟墊,以增加接觸表面,減小壓力分布的不均勻性。座墊以纖維性材質(zhì)為好,既通氣又可減少下滑,不宜采用塑料材質(zhì)。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

5.座面高度一般椅面至腳掌的距離為膝骨的高度,即430~450mm。如果腳掌接觸不到地面,應(yīng)加適當(dāng)高度的踏板。2.7.3作業(yè)椅的安全人機(jī)工程設(shè)計(jì)

6.靠背靠背有兩種：“全靠”：高度為457~508mm(以座面為0點(diǎn));“半靠”：僅支撐腰部。抓得住不碰頭2.7.4公交車頂棚扶手橫桿高度設(shè)計(jì)的安全人機(jī)工程分析1.按乘客“抓得住”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算屬于ⅡB型第10百分位數(shù)為：1736mm(18~70歲)（1）確定設(shè)計(jì)對(duì)象類型和適應(yīng)度設(shè)計(jì)對(duì)象類型:中國(guó)女子雙臂功能上舉高

適應(yīng)度：90%（2）選擇人體尺寸百分位數(shù)1.按乘客“抓得住”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算屬于ⅡB型G1≤P10女+Xx1

穿鞋修正量，取Xx1=20mm（3）確定功能修正量和心理修正量（4）確定產(chǎn)品的功能尺寸G1≤1736+20=1756(mm)2.按乘客“不碰頭”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算屬于ⅡA型第99百分位數(shù)為：1887mm(18-25歲)（1）確定設(shè)計(jì)對(duì)象類型和適應(yīng)度設(shè)計(jì)對(duì)象類型:中國(guó)男子身高適應(yīng)度：99%（2）選擇人體尺寸百分位數(shù)2.按乘客“不碰頭”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算屬于ⅡB型G2≥H99男+Xx2+r穿鞋修正量，取Xx2=25mm（3）確定功能修正量和心理修正量（4）確定產(chǎn)品的功能尺寸r——橫桿的半徑，取r=15mmG2≥1887+25+15=1927(mm)抓得?。阂髾M桿中心低于1756mm不碰頭：要求橫桿中心高于1927mm

橫桿涉及高度可以比1927mm略高一些，確保高個(gè)子乘客的安全；在橫桿上每隔0.5m左右掛一條帶子，帶子下連著手環(huán)，手環(huán)可以比1756mm略低一些，讓更多小個(gè)子乘客也抓得著。解決辦法：3.兩個(gè)要求是否相容本章小結(jié)本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)。2.掌握人體測(cè)量數(shù)據(jù)常用的統(tǒng)計(jì)函數(shù)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的處理方法。3.掌握百分位數(shù)值的計(jì)算方法及數(shù)據(jù)所屬的百分位數(shù)的計(jì)算方法。4.理解我國(guó)人體數(shù)據(jù)的分布特征以及人體尺寸差異的影響因素。5.理解人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則與方法?！栋踩藱C(jī)工程學(xué)》第三章人的生理特性與心理特性3.1人的生理特性 3.2人的心理特性 3.3人的生理數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)例3.1人的生理特性

3.1.1人的感知特性3.1.2眼動(dòng)信號(hào)3.1.3腦電信號(hào)3.1.4其他生理信號(hào)3.1.1人的感知特性1.感覺感覺是事物直接作用于感覺器官時(shí)對(duì)事物個(gè)別屬性的反映。外部感覺內(nèi)部感覺3.1.1人的感知特性1.感覺感覺的基本特征:(1)適宜刺激(2)感覺閾限(3)適應(yīng)(4)相互作用(5)對(duì)比(6)余覺3.1.1人的感知特性2.知覺

知覺是人腦對(duì)直接作用于感覺器官的客觀事物和主觀狀況的整體反映。知覺的基本特征:(1)整體性(2)恒常性(3)理解性(4)選擇性(5)錯(cuò)覺

知覺的整體性語(yǔ)言對(duì)知覺理解性的影響圖3.4知覺的選擇性a)老婦-少女雙關(guān)圖b)人頭-花瓶雙關(guān)圖3.1.1人的感知特性3.感覺和知覺的關(guān)系區(qū)別：感覺反映個(gè)別屬性,是簡(jiǎn)單加工過程;知覺反映整體屬性,是復(fù)雜加工過程。聯(lián)系：知覺是在感覺的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,知覺是感覺的綜合,感覺到的事物個(gè)別屬性越豐富、越精確,對(duì)事物的知覺也就越完整、越正確。3.1.1人的感知特性4.人的視覺機(jī)能和特性(1)視覺刺激人類所能接收的光波,即可見光,其波長(zhǎng)范圍為380~780nm3.1.1人的感知特性4.人的視覺機(jī)能和特性(2)視覺系統(tǒng)視覺系統(tǒng)包括眼球、視覺傳入神經(jīng)和大腦皮層視區(qū)3部分。3.1.1人的感知特性4.人的視覺機(jī)能和特性（3）視覺機(jī)能1)視角圖3.7視角

3.1.1人的感知特性4.人的視覺機(jī)能和特性（3）視覺機(jī)能2)視敏度視敏度是指對(duì)相鄰目標(biāo)或目標(biāo)細(xì)節(jié)的分辨能力(即臨床醫(yī)學(xué)上稱的視力),以臨界視角的倒數(shù)來表示。3.1.1人的感知特性4.人的視覺機(jī)能