工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程(第2版)課件

1、普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材 工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程 第2版 阮寶湘等 編著 程能林 孫蘇榕 主審,（課件編制 阮寶湘）,機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社,1,第一章 人機(jī)工程學(xué)概論 第一節(jié) 人機(jī)學(xué)的研究對象和目的 第二節(jié) 人機(jī)學(xué)的形成和發(fā)展 學(xué)科思想的演進(jìn) 第三節(jié) 人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)工程設(shè)計(jì) 第四節(jié) 人機(jī)學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 人體尺寸及其應(yīng)用方法 第一節(jié) 人體尺寸概述 第二節(jié) 中國成年人的人體尺寸 第三節(jié) 其他國家的人體尺寸 人體各部分尺寸的比例 第四節(jié) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法 第五節(jié) 設(shè)施器物的人體尺寸適應(yīng)性與動(dòng)態(tài)人體尺寸,目 錄,2,第三章 桌椅設(shè)計(jì) 第一節(jié) 桌椅設(shè)計(jì)概述 第二節(jié) 坐姿

2、生理解剖基礎(chǔ) 第三節(jié) 座椅的功能尺寸 第四節(jié) 坐墊與靠墊 第五節(jié) 辦公桌的功能尺寸 第四章 顯示裝置 第一節(jié) 人的視覺與聽覺特性 第二節(jié) 顯示裝置的類型、設(shè)計(jì)與布置 第三節(jié) 信號顯示,3,第五章 操縱裝置 第一節(jié) 手足尺寸與人體關(guān)節(jié)活動(dòng) 第二節(jié) 人體的施力與運(yùn)動(dòng)輸出特性 第三節(jié) 操縱器的人機(jī)學(xué)原則 第四節(jié) 操縱器的布置和控制臺 第五節(jié) 常用操縱器的人機(jī)學(xué)要素 第六節(jié) 操縱與被操縱對象的互動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系 第六章 產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)學(xué)的若干專題 第一節(jié) 手工具及其使用方式 第二節(jié) 床、柜等家具 第三節(jié) 安全性設(shè)計(jì) 第四節(jié) 維修性設(shè)計(jì),4,第七章 視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)與人機(jī)學(xué) 第一節(jié) 文字設(shè)計(jì) 第二節(jié) 圖形符號及標(biāo)志

3、設(shè)計(jì) 第三節(jié) 展示設(shè)計(jì) 第八章 室內(nèi)設(shè)計(jì)與人機(jī)學(xué) 第一節(jié) 生活空間與人體尺寸 第二節(jié) 光環(huán)境與采光照明設(shè)計(jì) 第三節(jié) 聲音環(huán)境和噪聲控制 第四節(jié) 室內(nèi)熱環(huán)境 第五節(jié) 振動(dòng)環(huán)境,第九章 工作空間與工作崗位設(shè)計(jì) 第一節(jié) 工作空間人體尺寸 第二節(jié) 工作空間設(shè)計(jì) 第三節(jié) 工作崗位設(shè)計(jì) 第四節(jié) 工作姿勢與肢體施力,5,第十章 人機(jī)工程CAD軟件及應(yīng)用簡介 第一節(jié) 人機(jī)工程CAD系統(tǒng)的組成和功能 第二節(jié) CATIA人機(jī)工程模塊簡介 第三節(jié) 中國人人體模型的初步創(chuàng)建 第四節(jié) 人機(jī)工程CAD軟件應(yīng)用實(shí)例,第十一章 人機(jī)學(xué)的其他專題及未來展望 第一節(jié) 人機(jī)工程的設(shè)計(jì)心理學(xué)應(yīng)用 第二節(jié) 人機(jī)學(xué)與新產(chǎn)品的創(chuàng)意開發(fā) 第

4、三節(jié) 人機(jī)工程設(shè)計(jì)的未來展望 附錄 附錄A 小作業(yè)：讀書報(bào)告 附錄B 大作業(yè)：課程設(shè)計(jì)與課程論文,6,第一章 人機(jī)工程學(xué)概論,第一節(jié) 人機(jī)學(xué)的研究對象和目的 一、 引例人機(jī)學(xué)的思想萌芽源遠(yuǎn)流長,魯智深的禪杖,器物要和人（使用者）的各種因素相適宜。 人機(jī)工程學(xué)基本理論的簡潔表述。,原始人狩獵所用的棍棒、石塊或投槍， 半坡遺址中的石桌、石凳、陶土餐飲具， 人機(jī)學(xué)基本思想的萌芽是人自發(fā)的思維傾向，本能的行為方式。,工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程（2版）,阮寶湘等 編著,7,“人的因素”：不限于人體尺寸、體能、肢力等人體生理方面， 還涉及人的感知、認(rèn)知、情感、精神、心理、社會等更深廣方面。 在產(chǎn)品、視覺傳達(dá)、環(huán)境設(shè)

5、計(jì)中都很重要。,圖1-1 戲說張爺和他的蛇矛,身高2.5倍的蛇矛， 張爺耍得開嗎？,8,想過感受過這些問題嗎？,太高啦！,左撇子、右撇子 都合適！,涂上黃色 “警示條”多好？,9,想過感受過這些問題嗎？,從哪邊開呀？,開關(guān)和爐口如何對應(yīng)？,一目了然,無所適從,10,二、人機(jī)工程學(xué)的基本概念和定義,1.人機(jī)工程學(xué)的基本概念和定義 國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會（IEA，International Ergonomics Association）1960的定義： 人機(jī)工程學(xué)是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、家庭生活中與閑暇時(shí)怎樣考慮人的健康

6、、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。 三句話，分別說明人機(jī)學(xué)的研究對象、內(nèi)容與目的。 IEA2008年8月的新定義： 人機(jī)工程學(xué)是研究系統(tǒng)中人與其他部分交互關(guān)系的學(xué)科，運(yùn)用其理論、數(shù)據(jù)和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)達(dá)系統(tǒng)工效優(yōu)化及人的健康、舒適之目的。 新定義概略、簡潔，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)中人與其他因素交互作用的觀念。 設(shè)計(jì)應(yīng)在多種約束和多重目標(biāo)之間恰當(dāng)?shù)匕盐兆∑胶?。人機(jī)工程學(xué)要求的“安全、舒適、高效”，是重要的，但受到其他條件的約束、其他目標(biāo)的制衡，不是唯一的，也未必總是優(yōu)先的。 人機(jī)學(xué)里的“機(jī)”或“機(jī)器” 是廣義的，指一切人造器物：大到飛機(jī)、輪船、火車，小到鉗子、筆、水杯；也包括建筑、環(huán)境及其中的設(shè)施等。,11,2

7、. 人機(jī)工程學(xué)的多種學(xué)科名稱 人機(jī)工程學(xué)簡稱人機(jī)學(xué)，常見的其他名稱有： 人類工效學(xué)，或工效學(xué)，英文Ergonomics。出現(xiàn)最早，歐洲各國和世界其他地區(qū)通用。 人的因素（學(xué)），英文Human Factors。美國、東南亞、我國臺灣采用。派生名稱：人因工程（學(xué)），英文Human Factors Engineering。 人類工程學(xué)，英文Human Engineering 。類似的名稱有人體工程學(xué)。 其他名稱：工程心理學(xué)、人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程學(xué)、宜人性設(shè)計(jì)等。在日本，該學(xué)科的日文漢字是“人間工學(xué)”。 人機(jī)工程學(xué)這名稱在國內(nèi)流傳日廣，本教材隨俗從眾。,12,三、日常生活中人機(jī)學(xué)問題的巡視,例1 大沙

8、發(fā)豪華氣派，坐著卻腰疼。 例2 賓館單人床配兩個(gè)同樣大小的枕頭，愚不可及。 例3 舊式旅客列車的窗戶。 例4 公共衛(wèi)生間為什么總有人做不到 “便后沖水”？ 例5 樓道里“人走關(guān)燈”的標(biāo)語與徹夜長明的燈互相嘲笑。 例6 升級換代產(chǎn)品雙肩背書包（圖1-2）。,圖 1-2 書包提挎方式與脊柱形態(tài),13,例7 “叫壺”，改善了傳遞信息的 “人機(jī)界面”。,圖1-3 功能形態(tài)各異的剪刀,例8 閱覽室里，學(xué)生們坐在長條形桌案兩 側(cè)專心致志地看書學(xué)習(xí)，抬起頭來略事思索， 正巧對坐那位也抬起了頭，倒霉，是陌生的 異性同學(xué)！設(shè)計(jì)心理學(xué)問題。 例9 深色發(fā)亮的小藥片塑料袋，說明文字很小，顏色與塑料袋顏色的 對比又弱

9、； 存款單居然是白紙上印著橙黃色的字。 例10 形形色色的剪刀， 里面學(xué)問可不少（圖1-3）。,14,例11 老年人手機(jī),圖1-4 老年人手機(jī),15,例12 生產(chǎn)設(shè)備的正反兩例 反 適合高1.37m、肩寬0.64m、手臂平展2m之畸形人使用的車床。,圖 1-5 畸形人 適用的車床,圖1-6 彈性懸掛的螺絲刀,正 把帶電機(jī)的旋具彈性吊掛著使用。,例13 北京一些大醫(yī)院里的“電熱開水機(jī)”，水龍頭上有紅、綠兩個(gè)指示燈，想喝熱開水者很困惑：綠色表示“通行”，但也表示涼（溫度低）；紅色表示熱，但又表示“禁止”。 到底哪個(gè)燈亮表示是熱開水呢？,16,例14 “同學(xué)，引路標(biāo)牌這么寫更好”,圖1-7 同學(xué)，引

10、路標(biāo)牌這么寫更好,人機(jī)學(xué)問題比比皆是：床柜、桌椅、寢室、水房、浴室、餐廳、超市、網(wǎng)吧、實(shí)習(xí)工廠、銀行、郵局、學(xué)習(xí)文具、計(jì)算機(jī)、手機(jī)、實(shí)驗(yàn)室、圖書館、運(yùn)動(dòng)場、公交車無處不在。 發(fā)現(xiàn)和思考人機(jī)學(xué)問題的深廣度，是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)之一。,17,第二節(jié) 人機(jī)學(xué)的形成和發(fā)展 學(xué)科思想的演進(jìn),一、中國古籍中的卓越論述,考工記和天工開物。,圖 1-8 考工記中 兵器宜人性的論述,要根據(jù)弓箭手的性格來配備弓箭，性 情溫和、行動(dòng)遲緩者：強(qiáng)勁急疾的硬弓； 暴躁性急、行動(dòng)快猛者：柔韌的軟弓。,用于劈殺大刀、劍戟，使用有方 向性，握柄截面應(yīng)為橢圓，憑手握柄桿的 感知，無須眼看可掌握刀刃、鉤頭的方向。 用于刺殺的槍矛，

11、使用沒有方向性，柄桿的截面應(yīng)該做成圓形。,設(shè)計(jì)心理學(xué)應(yīng)用的經(jīng)典范例，令人叫絕！,（譯文）,18,a）分金爐清銹清底 b）鑄鐘、鑄鼎,c）扎桕子黑粒去殼取仁,d）琢玉,圖 1-9 天工開物 插圖選,工作、勞動(dòng) 姿態(tài)都那么自然、 舒展，很好地把 握了工具、設(shè)備 與人體尺寸的適 應(yīng)性問題！,19,二、人機(jī)學(xué)的形成、發(fā)展和學(xué)科思想的演進(jìn),古代文明中科學(xué)思想萌芽，不等同于現(xiàn)代科學(xué)理論。,人機(jī)學(xué)發(fā)展簡史和學(xué)科思想的演進(jìn)，可分4個(gè)階段。,1對勞動(dòng)工效的苛刻追求人機(jī)學(xué)的孕育,F.W.泰勒（1856-1915）的“時(shí)間與動(dòng)作研究” （Time and Motion Study），吉爾布雷斯夫婦的“砌磚作業(yè)實(shí)驗(yàn)”

12、等多項(xiàng)研究。,圖1-10 F.W.泰勒,1914年，教授閔斯特伯格的心理學(xué)與工業(yè)效率出版。 1919年布氏夫婦合著的疲勞研究出版。 1919年英國 “工業(yè)保健研究部”，展開工效問題的廣泛 研究，包括作業(yè)姿勢、負(fù)擔(dān)限度、體能、工間休息、工作場 所光照、環(huán)境溫濕度，以及工作中播放音樂的效果等等。,至此，提高工效的方法開始建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有了現(xiàn)代科學(xué) 的形態(tài)。,20,但這一時(shí)期研究的核心，是最大限度地開挖人的操作效率。 從人機(jī)關(guān)系方面考察，總體看是要求人適應(yīng)于機(jī)器，即以機(jī)器為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)；研究的主要目的是選拔與培訓(xùn)操作人員。 在學(xué)術(shù)理論上，與現(xiàn)代人機(jī)學(xué)是南轅北轍、存在對立的。 因此，應(yīng)該看作

13、是人機(jī)學(xué)的孕育期。,卓別林（1889-1977）與摩登時(shí)代,圖1-11 卓別林,21,2二戰(zhàn)中尖銳的軍械問題人機(jī)學(xué)的誕生,一戰(zhàn)到二戰(zhàn)，飛機(jī)大幅度技術(shù)升級，但事故、傷亡頻發(fā)。投巨資研制的“先進(jìn)”飛機(jī)未必能打勝仗，使人驚愕，進(jìn)而醒悟：飛機(jī)的技術(shù)性能必須與使用人的生理機(jī)能相適配。,圖1-12 飛機(jī)駕駛艙的 儀表和操縱器,二戰(zhàn)中入侵前蘇聯(lián)德軍的槍械問題，,有的國家聘請生理醫(yī)學(xué)、心理學(xué)家參與設(shè) 計(jì)，經(jīng)費(fèi)增加有限，卻事半功倍，效果顯著。,正反的現(xiàn)實(shí)，使各國科技界終于認(rèn)識到： 器物設(shè)計(jì)必須與人的解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)條件相適應(yīng)。,1947年，英國海軍部成立交叉學(xué)科研究組。 次年默雷爾建議構(gòu)建一個(gè)新的科技詞匯

14、“Ergonomics”， 新學(xué)科名稱及其涵蓋的研究內(nèi)容為各國學(xué)者所認(rèn)同， 現(xiàn)代人機(jī)學(xué)誕生。,22,當(dāng)時(shí)美國人伍德說：“設(shè)備設(shè)計(jì)必須適合人的各方面因素，使操作的付出最小，而獲得的效率最高。” 反映了這一時(shí)期人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想。,3向民用品等廣闊領(lǐng)域延伸人機(jī)學(xué)的發(fā)展和成,20世紀(jì)五、六十年代后，人機(jī)學(xué)的研究和應(yīng)用，從軍工迅速延伸到民用品等廣闊領(lǐng)域，主要有家具、家電、室內(nèi)設(shè)計(jì)、醫(yī)療器械、汽車與民航客機(jī)、飛船宇航員生活艙、計(jì)算機(jī)設(shè)備與軟件、生產(chǎn)設(shè)備與工具、事故與災(zāi)害分析等。,人機(jī)學(xué)的學(xué)科思想至此完成了重大的轉(zhuǎn)變：從以機(jī)器為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行?，?qiáng)調(diào)機(jī)器的設(shè)計(jì)應(yīng)適合人的因素。,美國阿波羅登月艙設(shè)計(jì)中一個(gè)

15、小插曲發(fā)人深?。?過于強(qiáng)調(diào)“機(jī)器適應(yīng)人”也是不全面的。,加之系統(tǒng)論的滲入，人機(jī)學(xué)學(xué)科思想又有新發(fā)展，IEA的定義明確： 人機(jī)（及環(huán)境）系統(tǒng)的優(yōu)化，人與機(jī)器應(yīng)互相適應(yīng)、人機(jī)之間應(yīng)合理分工。,人機(jī)學(xué)的理論至此趨于成熟。,23,4反思工業(yè)文明與可持續(xù)發(fā)展：人機(jī)學(xué)的更高階段,反思工業(yè)文明的負(fù)面后果，以可持續(xù)發(fā)展理論為統(tǒng)領(lǐng)，人機(jī)學(xué)正經(jīng)歷著新的學(xué)科思想演進(jìn)。綠色設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、再生設(shè)計(jì)等理念，立足于人與自然保持持久和諧，回歸到中國古代“天人合一”的設(shè)計(jì)倫理。,數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、基因技術(shù)急劇地改變著人類的文明進(jìn)程，帶給人們空前福祉的同時(shí)，必須警覺其危及人們體魄和精神健康的負(fù)面影響，人機(jī)學(xué)今后將任

16、重而道遠(yuǎn)。,人機(jī)學(xué)此前的觀念是：要求人、機(jī)、環(huán)境三者和諧統(tǒng)一。以可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，則由人、機(jī)、環(huán)境三維加上一維（未來），演進(jìn)為人、機(jī)、環(huán)境、未來四者和諧統(tǒng)一。,人機(jī)學(xué)的應(yīng)用，以下方面可能形成今后熱點(diǎn)：計(jì)算機(jī)人機(jī)界面、永久太空站的生活工作環(huán)境、弱勢群體（殘疾人、老年人）的醫(yī)療和便利設(shè)施、海陸空交通安全保障、生理與心理保健產(chǎn)品與設(shè)施等等。,24,以設(shè)計(jì)體現(xiàn)對弱勢群體的關(guān)愛！,萬能拐杖（獲第十屆全球工業(yè)設(shè)計(jì)比賽金杯獎(jiǎng)）,25,三、人機(jī)學(xué)的學(xué)術(shù)團(tuán)體和教育 1國際的和各國的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng) （1）各主要工業(yè)國的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其活動(dòng) 英國最早建立人機(jī)工程學(xué)會，成立于1950年。 隨后建立國家人機(jī)學(xué)學(xué)會

17、的有：聯(lián)邦德國（1953），美國（1957），前蘇聯(lián)（1962），法國（1963），日本（1964）等。 英國人機(jī)工程學(xué)會從1957年起發(fā)行會刊ERGONOMICS，堅(jiān)持幾十年一直至今，貢獻(xiàn)卓著。 美國人機(jī)工程學(xué)會發(fā)行會刊，出版書刊、發(fā)布專利，是提供人機(jī)學(xué)研究成果、數(shù)據(jù)資料最多的國家。 在20世紀(jì)漫長的冷戰(zhàn)年代，為了軍備競賽，美國對人機(jī)工程研究投入巨大，1970年代有4400人從事人因工程研究，其中屬于軍事部門者850名。美國陸海空三軍制定了很多軍事人機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 （2）國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會 國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會（IEA）成立于1960年。1961年舉行了第一屆國際人機(jī)工程學(xué)會議。此后，每三年

18、舉行一次，至今未曾間斷。 （3）國際人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 代號ISO/TC-159，成立于1957年。,26,2我國的學(xué)術(shù)團(tuán)體及其主要活動(dòng) （1）中國人類工效學(xué)學(xué)會 英文：Chinese Ergonomics Society，簡稱CES，1989年6月成立。已協(xié)同國家技術(shù)監(jiān)督局制定了百十個(gè)人機(jī)工程的國家標(biāo)準(zhǔn)。 （2）中國人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會 （3）其他的人機(jī)學(xué)學(xué)術(shù)組織 機(jī)械、冶金工業(yè)等系統(tǒng)在1980年代成立了本行業(yè)的工效學(xué)學(xué)會； 中國工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會下屬的人機(jī)工程學(xué)專業(yè)委員會于1985年建立； 中國系統(tǒng)工程學(xué)會下的“人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)委員會”成立于1993年。 3人機(jī)學(xué)的專業(yè)教育

19、 （1）高等教育中開設(shè)人機(jī)工程學(xué)課程的專業(yè)有管理（勞動(dòng)安全和衛(wèi)生）、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天、車輛設(shè)計(jì)與交通工程、機(jī)械工程、環(huán)境工程等。 （2）人機(jī)工程學(xué)也被作為這些專業(yè)碩士、博士學(xué)位的一個(gè)研究方向。,27,第三節(jié) 人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)工程設(shè)計(jì),一、人機(jī)系統(tǒng)與人機(jī)界面,1系統(tǒng) 系統(tǒng) 為達(dá)一定目標(biāo)，由相互依賴、交互作用的若干部分組成的整體。 雖然總體的高效能一般依賴于各子系統(tǒng)的優(yōu)良效能，但更依賴于各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。 如不能在互動(dòng)中協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，則子系統(tǒng)的“獨(dú)善其身”對整個(gè)系統(tǒng)并無價(jià)值，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是不適宜的。 2人機(jī)系統(tǒng) 人機(jī)系統(tǒng)特指人與機(jī)（器）組成的系統(tǒng)。 環(huán)境因素結(jié)合進(jìn)去，就是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)。

20、人使用一把鉗子、一支筆時(shí)，各構(gòu)成了簡 單的人機(jī)系統(tǒng)。騎自行車、開機(jī)床、用手機(jī)、 駕駛汽車時(shí)，也各構(gòu)成了人機(jī)系統(tǒng)。復(fù)雜的人 機(jī)系統(tǒng)由多人、多“機(jī)”構(gòu)成。例如由數(shù)百人、 數(shù)百臺設(shè)備構(gòu)成的生產(chǎn)線，戰(zhàn)爭中的一個(gè)軍事 單位、大公司的辦公系統(tǒng)等。,人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)？,28,3人機(jī)界面 單人單機(jī)人機(jī)系統(tǒng)及其工作（運(yùn)行）狀態(tài)，圖1-13。 人駕駛汽車或飛機(jī)，典型反映了這一運(yùn)行過程。,圖1-13 單人單機(jī)人機(jī)系統(tǒng),人機(jī)界面,一般把機(jī)器上實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器互相交流 溝通的顯示器、控制器稱為人機(jī)界面； 機(jī)器上與人的操作有關(guān)的實(shí)體部分， 也是機(jī)器的人機(jī)界面。,“實(shí)體部分” 例如剪刀的兩個(gè)把手， 其形式、尺寸等直接影響剪刀的

21、使用，應(yīng)看做剪刀的人機(jī)界面；自行車座的位置、形狀、軟硬、材質(zhì)等對自行車騎行很有影響，也應(yīng)算做自行車人機(jī)界面的一部分，等等。,29,二、人機(jī)工程設(shè)計(jì),1人機(jī)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和目的,有文獻(xiàn)稱以下10種產(chǎn)品為 20世紀(jì)偉大的人機(jī)界面裝置： 擴(kuò)音器 按鍵式電話 汽車轉(zhuǎn)向盤 磁卡 交通燈 遙控器 陰極射線管（CRT） 液晶顯示器 鼠標(biāo)/圖形用戶界面 條形碼掃描器,圖1-14 汽車轉(zhuǎn)向盤,什么是“人機(jī)工程設(shè)計(jì)”？ 人機(jī)工程設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)有什么區(qū)別？,人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對象是人機(jī)界面，涉及解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等人的因素； 要達(dá)到的目標(biāo)是生活、工作的舒適、安全、高效。,以車床設(shè)計(jì)為例來說明，。（略）,30,* 課

22、堂討論 以下產(chǎn)品中的哪些部分屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的對象、哪些部分不屬于？ 照相機(jī)、電話機(jī)，洗衣機(jī)，汽車，。（選12種產(chǎn)品討論即可）,圖1-15 電動(dòng)牙科椅 1底板 2支架 3椅座 4扶手 5椅背 6頭托 7頭托按鈕 8控制開關(guān),例 電動(dòng)牙科椅 工程技術(shù)設(shè)計(jì) 椅座、椅背、頭托的升降、仰俯調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，控制電路及傳動(dòng)系統(tǒng)，部件材料及其強(qiáng)度、剛度。 人機(jī)工程設(shè)計(jì) 尺寸及各部件的調(diào)節(jié)范圍（適應(yīng)患者的不同身材，便于牙醫(yī)操作），控制開關(guān)的選型及安置，照明要求等。 工業(yè)造型設(shè)計(jì) 式樣、色彩、 材質(zhì)外表等，涉及工業(yè)美學(xué)、人的心理因素、精神因素，與人機(jī)工程也相關(guān)。,31,2人機(jī)合理分工,產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)品這個(gè)

23、子系統(tǒng)。 實(shí)質(zhì)是把人機(jī)系統(tǒng)的總功能進(jìn)行分解以后，把某部分功能“分配”給 了產(chǎn)品子系統(tǒng)。同時(shí)，也把另一部分功能分配給了（使用）人這個(gè)子系統(tǒng)。 以設(shè)計(jì)樓道走廊的照明燈為例，,人機(jī)功能分配，或者說人機(jī)分工，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)首要和頂層的問題。 這個(gè)問題處理不當(dāng)，其后的設(shè)計(jì)無論怎么好，必存在根本性的缺陷。,人機(jī)合理分工的基本原則，是發(fā)揮人與機(jī)器各自的優(yōu)勢。 為此需弄清人與機(jī)器各自的所長和所短。 表1-1是人與機(jī)器在感受能力、控制能力、工作效能、信息處理能力、可靠性、耐久性、適應(yīng)性和創(chuàng)造性等方面的機(jī)能對比。 表1-1 人與機(jī)器的機(jī)能對比（略）,人機(jī)分工并不單純是人機(jī)工程本身的問題，它更取決于社會、經(jīng)濟(jì)、 科技發(fā)

24、展水平等更廣泛的條件。,32,3人機(jī)關(guān)系,三、人機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡介,1人機(jī)工程的國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 國際人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化委員會（代號ISO/TC-159）是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO）的下屬組織。ISO/TC-159已制定發(fā)布了一批人機(jī)工程國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,2我國的人機(jī)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 中國人類工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會于1980年建立，下設(shè)基礎(chǔ)、人體測量 和生物力學(xué)、控制與顯示、勞動(dòng)環(huán)境、工作系統(tǒng)的工效學(xué)要求、顏色、照明、 勞動(dòng)安全等8個(gè)分技術(shù)委員會。 我國已經(jīng)制定、發(fā)布了百十個(gè)人機(jī)工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,學(xué)習(xí)、應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)，應(yīng)該了解人機(jī)工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,優(yōu)良的人機(jī)關(guān)系應(yīng)該是“機(jī)宜人”和“人適機(jī)”的結(jié)合。,機(jī)宜人

25、：器物設(shè)計(jì)要適合解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等各方面人的因素。,人適機(jī)：充分發(fā)揮人在能動(dòng)性、可塑性、創(chuàng)造性，通過學(xué)習(xí)訓(xùn)練提高 技能等方面的特長，使人機(jī)系統(tǒng)更好地發(fā)揮效能。,33,第四節(jié) 人機(jī)學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì),人機(jī)學(xué)由3類不同領(lǐng)域的學(xué)科互相滲透、匯聚而成： 第1類，人機(jī)學(xué)的源頭學(xué)科 如解剖學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、人體測量、人體力學(xué)、社會學(xué)、系統(tǒng)工程等。 第2類，人機(jī)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域 主要是各類設(shè)計(jì)，如工業(yè)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工作過程和工作空間設(shè)計(jì)等。 第3類，人機(jī)學(xué)的“共生”學(xué)科 如勞動(dòng)科學(xué)、管理科學(xué)、安全工程、技術(shù)美學(xué)等。 人機(jī)學(xué)也是應(yīng)用型學(xué)科，通過具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐，才能加深理解、學(xué)會應(yīng)用。,一、人機(jī)工程學(xué)與其他學(xué)科

26、的關(guān)系,二、人機(jī)工程學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì),* 課堂討論 人機(jī)工程學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì)是否有密切的關(guān)系？ 闡述你的觀點(diǎn)，并加以簡要說明或論證。,人機(jī)工程與工業(yè)設(shè)計(jì)所處理的，均為“人和物”之間的關(guān)系，兩者有著工作對象和目標(biāo)的一致性，因此實(shí)際工作中兩者常融合在一起考慮，密不可分。,34,第二章 人體尺寸及其應(yīng)用方法,工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)工程（2版）,第一節(jié) 人體尺寸概述,一、人體測量簡史,祖國醫(yī)學(xué)典籍內(nèi)經(jīng)靈樞中的骨度篇，已有人體測量的記載闡述。 意大利文藝復(fù)興的先驅(qū)達(dá)芬奇（14521519）著名的人體比例圖。 文藝復(fù)興巨匠米開朗琪羅（14751564）創(chuàng)作的著名雕塑大衛(wèi)。,古代對人體尺寸、形態(tài)的關(guān)注，主要著眼于建筑、雕塑、

27、文化。,圖2-1 達(dá)芬奇,圖2-3大衛(wèi),圖2-2 人體比例圖,阮寶湘等 編著,35,# 比利時(shí)人奎特萊特1870年出版人體測量學(xué)。,# 20世紀(jì)初建立了人體測量統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。,# 德國人類學(xué)家馬丁的人類學(xué)教科書1914年出版，為沿用至今的各國人體尺寸測量方法奠定了基礎(chǔ)。,# 1919年，美國進(jìn)行了10萬退伍軍人的多項(xiàng)人體測量工作，所得數(shù)據(jù)用于軍服的設(shè)計(jì)制作。,# 我國于1988年發(fā)布了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),# 現(xiàn)在世界各先進(jìn)國家都有本國的人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)。,# 二戰(zhàn)后，美、英兩國又進(jìn)行了大規(guī)模的?？哲娙梭w測量， 1946年提出研究報(bào)告航空部隊(duì)人體尺寸和人員裝備,這是人體尺寸用于人機(jī)工程設(shè)計(jì)的重要文

28、獻(xiàn)。,GB/T 100001988 中國成年人人體尺寸 。,36,二、人體測量方法簡介,人體測量的3個(gè)方面： 形態(tài)測量: 人體尺寸、體重體型、體積表面積等； 生理測量: 知覺反映、肢力、體能、疲勞及生理節(jié)律等； 運(yùn)動(dòng)測量： 動(dòng)作范圍、各種運(yùn)動(dòng)特性等。,人體尺寸數(shù)據(jù)的科學(xué)性主要是可比性、適用性兩方面。 可比性 指國際、國內(nèi)測量方法嚴(yán)格統(tǒng)一。 適用性 指測量的項(xiàng)目、數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)等實(shí)用中所需要的。 為此, ISO/ TC159/SC3制定了標(biāo)準(zhǔn) ISO 7250：1996。 與此國際標(biāo)準(zhǔn)等效的我國的相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)是： GB/T 57031999 用于技術(shù)設(shè)計(jì)的人體測量基礎(chǔ)項(xiàng)目 GB/T 5706.1-5

29、704.41985 人體測量儀器。,37,（一）人體測量儀器,圖2-5 人體測量用直腳規(guī),圖2-4 人體測高儀,圖2-6 人體測量 用彎腳規(guī),圖2-7 人體測量用角度計(jì),圖2-8 人體測量 用軟尺,38,（二）人體測量的條件簡介,圖2-9 人體測量 基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 57021999的規(guī)定如下。 1衣著和支撐面 被測者不穿鞋襪，只穿單薄內(nèi)衣（背心褲衩）。 立姿測量 站立在地面或平臺； 坐姿測量 座椅面為水平面、穩(wěn)固、不可壓縮。 2測量基準(zhǔn)和基準(zhǔn)面 測量基準(zhǔn)面 矢狀面、冠狀面、水平面、眼耳平面 測量基準(zhǔn)軸 鉛垂軸、矢狀軸、冠狀軸。 人體尺寸測量均在測量基準(zhǔn)面內(nèi)、沿基準(zhǔn)軸的 方向進(jìn)

30、行。,39,3測量姿勢 基本測量姿勢為直立姿勢（立姿）和正直坐姿（坐姿）。 *立姿 挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，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)，腰部自然伸直，兩足后跟并攏、前端分開約成45角。 被測者足后跟、臀部和后背部與同一鉛垂面相接觸。 *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。 被測者臀部和后背部靠在同一鉛垂面上。,40,（三）測量項(xiàng)目及其定義,國標(biāo)GB/T 57031999共列出56個(gè)人體測量項(xiàng)目，分別為 *立姿12項(xiàng)（含體重） *坐姿17項(xiàng)、 *特定體部14項(xiàng)（含手

31、、足、頭等） *功能項(xiàng)目13項(xiàng)（含頸、胸、腰、腕、腿等圍度） GB/T 57031999對56個(gè)項(xiàng)目都做了定義、測量方法、測量儀器的說明。 選摘兩個(gè)示例如下。 *肩高：從地面到肩峰點(diǎn)的鉛垂距離。 測量方法：被測者足跟并攏，身體挺直站立，肩部放松，上臂自然下垂。 測量儀器：人體測高儀。 *手寬：在第到第掌骨頭水平處，掌面橈尺兩側(cè)間的投影距離。 測量方法：前臂水平，手伸直，四指并攏，掌心朝上。 測量儀器：人體測量直角規(guī)。,41,（四）人體測量圖例,a）上臂長 b）前臂長 c）頭長的測量 d）容貌耳長 e）兩眼內(nèi)寬 f）兩眼外寬 g）頭圍 h）髖關(guān)節(jié)外展活動(dòng) I）掌側(cè)屈 j）尺側(cè)偏 k）足背屈,圖2

32、-10 人體尺寸 測量方法的示例,42,三、人體尺寸數(shù)據(jù)的部分特性,1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的人體尺寸數(shù)據(jù) 人體尺寸有個(gè)體的和群體的兩種。 工業(yè)產(chǎn)品或公共設(shè)施，是為所有公眾或特定人群設(shè)計(jì)的。 例如過街天橋的防護(hù)欄桿，間距和高度設(shè)計(jì)，必須考慮所有公眾的情況。 所以，人機(jī)工程學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所提供的，是群體的人體尺寸數(shù)據(jù)。,為掌握某群體的人體尺寸，采用隨機(jī)抽樣的方法，從該群體中抽取出若干（例如n個(gè)）個(gè)體，得到一個(gè)容量為n的樣本，測量樣本中每個(gè)個(gè)體的人體尺寸，得到一組樣本觀察值。 然后依照數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，從樣本觀察值推斷出該群體的人體尺寸數(shù)據(jù)。,20世紀(jì)80年代中后期，為制定國標(biāo)GB/T 100001988中國成年人人

33、體尺寸，抽取的男性、女性樣本量分別為11170人和11151人之多，每一個(gè)人又有多個(gè)測量項(xiàng)目，是一項(xiàng)繁重、艱巨的工作。,43,2人體尺寸數(shù)據(jù)的部分特性,（1）群體的人體尺寸數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布規(guī)律 中等尺寸的人數(shù)最多； 對中等尺寸偏離值越大，人數(shù)越來越少； 人體尺寸的中值就是它的平均值，等等。 以中國成年男子（1860周歲）的身高為例（圖2-11）,圖2-11 中國成年人 身高數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布規(guī)律,中值1678mm是中國男子身高的平均值，接近此身高的人數(shù)密集； 身高與1678mm差得越多人數(shù)越少，且身高高于和低于這一數(shù)值的人數(shù)大體相等。,44,（3）人體尺寸間的比例關(guān)系，隨種族、民族而不同。,

34、即人體尺寸的線性關(guān)系Y = aX + b，所有種族都適用；但式中的系數(shù)a和b，隨不同種族而不同。,新中國成立初期，我國陸軍士兵嫌蘇式火炮高了一些，往炮膛里裝炮彈過于費(fèi)勁；而我國戰(zhàn)斗機(jī)飛行員卻嫌蘇式戰(zhàn)斗機(jī)座艙蓋罩低了一些，頭頂幾乎要挨著蓋罩顯得局促。這就是不同人種人體尺寸比例不同引起的問題。,（2）人體尺寸間一般具有線性相關(guān)性 身高、體重、手長等是基本人體尺寸數(shù)據(jù)。 取基本人體尺寸之一作自變量，其他人體尺寸一般是該自變量的線性函數(shù)： Y = aX + b 式中 Y某一人體尺寸數(shù)據(jù) X某一基本人體尺寸 a，b（對特定人體尺寸函數(shù)）常數(shù) 對人體各基本結(jié)構(gòu)尺寸與身高的關(guān)系，上式中 b=0， 上式簡化為

35、 Y =aX。 （參看表2-9和圖2-17）,45,第二節(jié) 中國成年人的人體尺寸,一、GB/T 100001988 中國成年人人體尺寸簡介,1GB/T 100001988 的適用范圍 此標(biāo)準(zhǔn)提供了我國法定成年人（男1860歲，女1855歲）人體尺寸 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，適用于工業(yè)產(chǎn)品、建筑設(shè)計(jì)、軍事工業(yè)以及工業(yè)的技術(shù)改造 設(shè)備更新及勞動(dòng)安全保護(hù)。 對于每項(xiàng)人體尺寸，按男、女各4個(gè)年齡段給出數(shù)據(jù)： 男 1860歲， 1825歲， 2635歲， 3660歲 女 1855歲， 1825歲， 2635歲， 3655歲,2人體尺寸的項(xiàng)目 國標(biāo)列出7組、47項(xiàng)靜態(tài)人體尺寸數(shù)據(jù)，分別是： 人體主要尺寸 6項(xiàng) 立姿人

36、體尺寸 6項(xiàng) 坐姿人體尺寸 11項(xiàng) 人體水平尺寸 10項(xiàng) 人體頭部尺寸 7項(xiàng) 人體手部尺寸 5項(xiàng) 人體足部尺寸 2項(xiàng),46,3人體尺寸分布狀況的描述,人們高矮胖瘦很不相同；任何一項(xiàng)人體尺寸，人們都有大、中、小的差異。要全面完整地顯示中國成年人人體尺寸情況，應(yīng)描述清楚對于每一項(xiàng)人體尺寸，具有某一數(shù)值的人占多大的比例，這就叫人體尺寸的“分布狀況”。 GB/T 100001988用兩種方法描述人體尺寸的分布狀況。,（1）第一種方法：每項(xiàng)人體尺寸都給出7個(gè)百分位數(shù)的數(shù)據(jù),這7個(gè)百分位數(shù)分別是： 1、5、10、50、90、95和99百分位數(shù)。 用符號P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99來分

37、別表示它們。 前3個(gè)叫小百分位數(shù)，后3個(gè)叫大百分位數(shù)，50百分位數(shù)稱為中百分位數(shù)。 百分位數(shù)是一種位置指標(biāo)，K百分位數(shù)PK將群體或樣本的全部觀測值分為 兩部分，有K的觀測值等于和小于它，有（100-K）的觀測值大于它。,例1 從表2-1可查得，中國成年男子（1860歲）身高的95百分位數(shù)是 P95 = 1775mm，這就表示：中國成年男子（1860歲）中有95的人身高 等于和小于1775mm，有（100-95） = 5的人身高大于1775mm。,47,表2-1 人體主要尺寸 （單位mm）,例2 從表2-1可查得，中國成年女子（1855歲）體重的5百分位數(shù) 是 P5 = 42kg，這就表示：中國

38、成年女子（1855歲）中有5的人體重 等于和小于42kg，有（100-5） = 95的人體重大于42kg。,48,（2）第二種方法：給出人體尺寸均值和標(biāo)準(zhǔn)差,這是GB/T 100001988描述人體尺寸分布狀況的補(bǔ)充方法，只對6個(gè)地區(qū)（華北和東北，西北，東南，華中，華南，西南）中國人的身高、體重、胸圍3個(gè)人體尺寸，男1860歲、女1855歲各一個(gè)年齡段的人體尺寸給出了均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 人體尺寸的均值和標(biāo)準(zhǔn)差常用于人體尺寸的理論分析。,二、常用人體尺寸數(shù)據(jù)摘錄及簡要分析,在7組人體尺寸中選摘5組，男、女各一個(gè)年齡段 （男1860歲、女1855歲）的數(shù)據(jù)作簡介如下。,1人體主要尺寸,圖2-12 人體

39、主要尺寸,表2-1 人體主要尺寸 （單位 mm）,49,思考兩個(gè)問題： 為什么表中的6項(xiàng)尺寸被列為“主要人體尺寸”？ 中國成年男、女的平均身高是1678mm和1570mm，是否覺得矮了一點(diǎn)？,2立姿人體尺寸和坐姿人體尺寸,表2-2 立姿人體尺寸 （單位mm）,圖2-13 立姿 人體尺寸,50,圖2-14 坐姿人體尺寸,表2-3 坐姿人體尺寸 （單位mm）,51,國標(biāo)表列的這些人體尺寸項(xiàng)目，對工作、勞動(dòng)、器物設(shè)計(jì)都比較重要。 表2-4中舉例簡要說明其應(yīng)用場合。,表2-4 國標(biāo)中部分人體尺寸項(xiàng)目的應(yīng)用場合舉例,52,53,3人體水平尺寸,圖2-15 人體水平尺寸,表2-5 人體水平尺寸 （單位mm

40、）,54,4人體頭部尺寸,圖 2-16 人體頭部尺寸,表2-6 人體頭部尺寸 （單位mm）,55,三、人體尺寸的地區(qū)差異和時(shí)代差異,人體尺寸因種族、氣候、飲食結(jié)構(gòu)等方面的長期影響而存在差異。,GB/T 100001988給出了全國6個(gè)地區(qū)人群體重、身高和胸圍3種人體尺寸的數(shù)據(jù)。,表2-7 中國6地區(qū)成年人的體重、身高、胸圍,我國華北、東北地區(qū)人群的身材較為高大，下面依次是西北、東南、中南、華南4個(gè)地區(qū)，而西南地區(qū)人群的身材較為矮小。,以身高均值的差距為例： 華北、東北地區(qū)與西南地區(qū) 男子相差 （16931647）mm46mm。 女子相差 （15861549）mm37mm。,56,人體尺寸的百分

41、位數(shù)與均值和標(biāo)準(zhǔn)差的換算公式為,PK = xK 式中 PK 人體尺寸的K百分位數(shù) x 相應(yīng)人體尺寸的均值 相應(yīng)人體尺寸的標(biāo)準(zhǔn)差 K 轉(zhuǎn)換系數(shù)，見表2-8。,求150百分位之間的百分位數(shù)時(shí)，式中取“”號； 求5099百分位之間的百分位數(shù)時(shí)，式中取“”號。,表2-8 由均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算百分位數(shù)的轉(zhuǎn)換系數(shù),57,例 求華北地區(qū)女子（1855歲）身高的95百分位數(shù)P95 。,解 由表2-7查得華北地區(qū)女子（1855歲）身高的均值x和標(biāo)準(zhǔn)差 分別為 x = 1586mm， =51.8 由表2-8查得轉(zhuǎn)換系數(shù) K =1.645。 代入算式 P95 xK1586（1.64551.8）mm=1671mm。,2

42、時(shí)代差異 在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的時(shí)期體現(xiàn)較為明顯。,（1）成年人人體尺寸的時(shí)代差異 歐美國家，20世紀(jì)初開始明顯；日本發(fā)生在20世紀(jì)后半葉。 中國70年代末以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展快。如今子女們身材大多超過了父母。 國標(biāo)GB/T 100001988根據(jù)80年代中期的數(shù)據(jù)制定，部分?jǐn)?shù)據(jù)如男、女 平均身高1678mm、1570mm，對比當(dāng)代大學(xué)生明顯偏低了。 據(jù)報(bào)道：1997年中國男子平均身高達(dá)1692mm，比國標(biāo)數(shù)據(jù)高 14mm 。 平均身高約10年內(nèi)增加14mm，屬超常的快速增長。 生活水平提高引起的人體尺寸增加，一般會延續(xù)幾十年，接著趨于穩(wěn)定。 歐美在20世紀(jì)后半葉，日本在近十幾年，身高增加已很緩慢。歐美國

43、家在世 紀(jì)之交的年代，身高已趨穩(wěn)定，體重還有小幅度的增加。,58,（2）青少年人體尺寸的時(shí)代差異 由營養(yǎng)改善導(dǎo)致的人體尺寸增加，青少年還因?yàn)榘l(fā)育年齡的提前而比成年人更顯著。 20世紀(jì)末上海高校的上海籍新生，與50年代學(xué)生相比，平均身高增加100120mm之多。遠(yuǎn)高于同期成年人身高的差異，原因是現(xiàn)今學(xué)生的身高在中學(xué)時(shí)期多已長成，而在50年前，上大學(xué)后繼續(xù)長身高的學(xué)生為數(shù)不少。 2002年一份文獻(xiàn)指出，19952002年的7年間，我國1217歲的男生增高 69mm，加重5.5kg；女生增高55mm，加重4.5kg。 可見，設(shè)計(jì)中用青少年人體尺寸數(shù)據(jù)時(shí)，更要注意數(shù)據(jù)由來的年代。,59,第三節(jié) 其他國

44、家的人體尺寸 人體各部分尺寸的比例,一、其他幾個(gè)國家的成年人人體尺寸,表2-9 部分其他國家成年人的身高數(shù)據(jù) （單位mm）,60,二、人體各部分尺寸的比例,體態(tài)正常者，人體各部分靜態(tài)尺寸之間，有近似的比例關(guān)系。,表2-10 部分人體尺寸 與身高的近似比例關(guān)系,圖2-17 部分人體尺寸的標(biāo)號（對應(yīng)表2-10）,人種不同，比例關(guān)系也不同，表2-10給出了亞洲人和歐美人人體各 部分尺寸的兩種比例數(shù)據(jù)。,61,第四節(jié) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中 人體尺寸數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法,人體尺寸數(shù)據(jù)應(yīng)用的兩個(gè)問題： 第一，生活中要穿鞋襪衣褲、又要全身自然放松，與人體測量條件不一致，人體尺寸數(shù)據(jù)能用嗎？怎么用？,第二，人有高矮胖瘦，公用

45、產(chǎn)品、公共設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，該以什么樣的人體 尺寸為依據(jù)呢？,打虎武松 矮腳虎王英 相撲運(yùn)動(dòng)員 苗條女郎,圖2-18 高矮胖瘦不同，依據(jù)誰來設(shè)計(jì)？,國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 129851991 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體百 分位的通則對上述兩個(gè)問 題給出了處理的原則。,？,62,一、尺寸修正量,解決第一個(gè)問題的方法: 引進(jìn)人體尺寸修正量。,圖2-19 尺寸修正量的構(gòu)成,（一）功能修正量,功能修正量包含以下3部分。,1穿著修正量 例如 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 25mm， 女子 20 mm。 著衣著褲修正量 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高 6 mm； 肩寬、臀寬等13 mm；

46、 胸厚18 mm； 臀膝距20mm。,注意 戴帽子、手套，穿馬靴等情況下怎么辦？自己研究解決! GB/T 129851991提供的數(shù)據(jù)適合于工作時(shí)穿平跟鞋、穿夾衣夾褲 的“一般情況”。非“一般情況”，如女性穿高跟，冬季穿厚衣褲等情況 下怎么辦？ 自己研究解決!,63,2. 姿勢修正量,全身取自然放松姿勢引起的人體尺寸變化。 立姿身高、眼高、肩高、肘高等， 10 mm； 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等， 44 mm。,3. 操作修正量（即實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能所需的修正量）,上肢前展操作，對于“前展長： 按按鈕，12 mm； 操作扳鈕開關(guān)，25 mm； 取卡片，20 mm等。,注意 手腳操作動(dòng)作多得很、 復(fù)

47、雜得很，怎么辦？自己研究解決!,（二）心理修正量,為了消除空間壓抑感、恐懼感或?yàn)榱嗣烙^等心理因素而加的尺寸修正量。,例如 高平臺上的護(hù)欄高度；工程機(jī)械駕駛室、崗站崗?fù)?、坦克艙室的?nèi)空間； 為造型美觀把鞋加長等，增加的都是心理修正量。,心理修正量應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要和條件許可兩個(gè)因素來研究確定。 同學(xué)們試著舉出幾個(gè)例子來吧！,64,尺寸修正量有正負(fù)值，總修正量是各修正量的代數(shù)和。,尺寸修正量功能修正量心理修正量 （穿著修正量姿勢修正量操作修正量）心理修正量,二、 人體尺寸百分位數(shù)的選擇,解決第二個(gè)問題的方法:,先確定產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的類型，再選擇采用的百分位數(shù)。,（一）產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的類型,分為以下3類4種

48、,1型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 需要大個(gè)子和小個(gè)子兩個(gè)人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。,為了大個(gè)子和小個(gè)子均能適用，產(chǎn)品的尺寸應(yīng)能調(diào)節(jié)，分別需要一個(gè)大百分位數(shù)和小百分位數(shù)的人體尺寸作設(shè)計(jì)的依據(jù)者。,例如 汽車駕駛室的座椅， 自行車座的位置， 腰帶和手表表帶的長短， 落地式或臺式麥克風(fēng)口筒的高度等。,65,2型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) 又分為以下兩種,（1）A型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) （又稱“大尺寸設(shè)計(jì)”） 只需要按大個(gè)子的人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。,若產(chǎn)品尺寸只要能適合大個(gè)子的需要，就必能適合小個(gè)子，因此只需要選擇大百分位數(shù)的人體尺寸作為設(shè)計(jì)的依據(jù)者，屬于A型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)。,例如 床的長度和寬度， 過街天橋上防護(hù)欄桿的高

49、度， 熱水瓶把手孔圈的大小， 禮堂座位的寬度， 屏風(fēng)（能阻擋視線）的高度等。,（2）B型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) （又稱“小尺寸設(shè)計(jì)”） 只需要按小個(gè)子的人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)。,若產(chǎn)品尺寸只要能適合小個(gè)子的需要，就必能適合大個(gè)子，因此只需要選擇小百分位數(shù)的人體尺寸作為設(shè)計(jì)的依據(jù)者，屬于B型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)。,例如 過街天橋防護(hù)欄桿的間距， 電扇罩子（防手指進(jìn)入受傷）的間距， 浴室里上層衣柜的高度， 閱覽室上層書架的高度， 讀報(bào)欄高度的上限, 公共汽車上車踏步的高度等。,66,3型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì) （又稱“平均尺寸設(shè)計(jì)”） 可參照中等身材，采用50百分位數(shù)的人體尺寸（P50）作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。,產(chǎn)品尺寸與使

50、用者身材的關(guān)聯(lián)較弱，分別適應(yīng)又會帶來其他不宜，就采用50百分位數(shù)的人體尺寸作為設(shè)計(jì)的依據(jù)者，屬于型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)。,例如 一般門上的手把、門上鎖孔離地面的高度， 大多數(shù)文具的尺寸， 公共場所休閑椅凳的高度等。,公用產(chǎn)品應(yīng)按大個(gè)子還是小個(gè)子的需要來設(shè)計(jì)？ 初聽覺得很難回答，如今看來基本理出頭緒了。 那么，是否所有實(shí)際問題都能如此單純地進(jìn)行歸類呢？我們來,* 課堂討論 公共汽車頂棚扶手橫桿的高度屬于哪一型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)？ ,67,（二）人體尺寸百分位數(shù)的選擇,問題 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候， 大百分位數(shù)人體尺寸該用P90、P95、P99中的哪一個(gè)？ 小百分位數(shù)人體尺寸又該用P10、P5、P1中的哪一個(gè)呢？,滿足

51、度 產(chǎn)品尺寸適合的使用人群占總使用人群的百分比。,一般而言，產(chǎn)品設(shè)計(jì)希望達(dá)到較大的滿足度； 但并非滿足度越大越好，過大的滿足度，必然帶來其他方面的不合理。,例如 讓火車臥鋪長度滿足1.9m甚至2m大個(gè)子的需要； 禮堂座位能讓大胖子寬松就座，顯然不合理。,產(chǎn)品設(shè)計(jì)中選擇人體尺寸百分位數(shù)的一般原則如下：,一般產(chǎn)品，大、小百分位數(shù)常分別選 P95 和 P5 ， 或酌情選P90和P10 。 涉及健康、安全的產(chǎn)品，選 P99 和 P1 ， 或酌情選P95和P5 。,68,成年男女通用的產(chǎn)品，大百分位數(shù)選用男性的P90、P95、P99 ； 小百分位數(shù)選用女性的P10、P5、P1 ； 型產(chǎn)品選男、女50百分

52、位數(shù)人體尺寸的平均值（P50男 P50女）/2 。,表2-11 人體尺寸百分位數(shù)的選擇和產(chǎn)品的滿足度,69,例 1）設(shè)計(jì)計(jì)算公共汽車頂棚扶手橫桿的高度 對比“抓的住”與“不碰頭”兩個(gè)要求是否相容 如互不相容，設(shè)法解決,解 1）按乘客“抓得住”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算,屬于B 型男女通用產(chǎn)品小尺寸設(shè)計(jì)問題。,應(yīng)該有 G1 J10女XX1 （1）,式中 G1由“抓得住”要求確定的橫桿中心的高度； J10女女子舉手功能高的10百分位數(shù)， 由表9-1（GB/T 13547-1992），J 10女=1766 mm（1855歲）； XX1女子的穿鞋修正量，設(shè)取 XX120mm。,2）按乘客“不碰頭”的要求設(shè)計(jì)計(jì)算,

53、屬于A 型男女通用的大尺寸設(shè)計(jì)問題。,應(yīng)該有,代入式（1）得到 G1 1766 mm20mm1786mm （2）,70,G2 H99男XX2 r （3）,式中 G2由“不碰頭”要求確定的橫桿中心的高度 H99男男子身高的99百分位數(shù)（見表2-1）， 由表2-1查得， H99男1814mm （1860歲）； XX2男子的穿鞋修正量， 設(shè)取 XX225mm r 橫桿的半徑， 設(shè)取 r15mm,代入式（3）得 G2 1814 mm25mm15mm1854mm （4）,3）兩個(gè)要求是否相容？如何解決？,式（2）要求橫桿中心低于1786mm， 式（4）又要求它高于1854mm，互不相容。,因此要通過設(shè)計(jì)

54、來解決問題。 本問題容易解決：橫桿可比1854mm再略高一些，確保更多高個(gè)子的安全； 在橫桿上每隔半米左右掛一條墜有手環(huán)的帶子，手環(huán)可比1786mm再略低一些，讓更多小個(gè)子也抓得著。,71,三、 產(chǎn)品功能尺寸的設(shè)定,功能尺寸 保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能所確定的基本尺寸。,功能尺寸指人機(jī)工程中與人體尺寸有關(guān)的尺寸，有別于加工圖紙上的尺寸。 例如沙發(fā)座面、枕頭高度的功能尺寸，均指使用中受壓變形后的尺寸。 產(chǎn)品功能尺寸又分為兩種：產(chǎn)品最小功能尺寸和產(chǎn)品最佳功能尺寸。,最小功能尺寸相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸功能修正量,最佳功能尺寸產(chǎn)品最小功能尺寸心理修正量,例5 確定客輪層高功能尺寸的最小值G最小 和最佳值G最

55、佳 。,解 1） G最小H95男X功能,式中 H95男男子身高的95百分位數(shù)，H95男1775mm； X功能功能修正量。由穿鞋修正量（25mm）和行走等因素所需的最小余裕 量（設(shè)取90mm）兩部分構(gòu)成，即X功能25mm90mm115mm,于是得到 G最小1775mm115mm1890mm,2） G最佳G最小X心理,式中 X心理心理修正量，設(shè)取 X心理115mm。,于是得到 G最佳1890mm115mm2005mm,怎樣確定火車臥鋪鋪長的最小、最佳功能尺寸？,72,第五節(jié) 設(shè)施器物的人體尺寸適應(yīng)性 與二維人體模板,一、設(shè)施與器物的人體尺寸適應(yīng)性示例,示例1：自行車與大型挖掘機(jī)的腳踏板尺寸差不多，

56、 巨型客機(jī)操縱桿把手與自行車把手的尺寸也差不多。,示例2：小、中、大型機(jī)床尺寸懸殊，但操縱裝置都安置在近胸的高度。,圖2-20 小、中、 大型機(jī)床，操作 件的安置高度相近,示例3：某儀表控制臺，,監(jiān)視器放得這么 高，得踩著凳子 上去看,不是跟 咱過不去嗎？,圖2-21 設(shè)施人體尺寸 適應(yīng)性不良的示例,73,示例4：廚房清洗臺適宜高度的研究（圖2-22）：測定肌肉的活動(dòng)程度。,圖2-22 用背肌活動(dòng)度 測定適宜操作位置,怎么樣， 高度合適嗎？,上臂自然下垂、 前臂接近水平、 操作點(diǎn)略低于肘高， 最佳！,74,二、動(dòng)態(tài)人體尺寸與二維人體模板,1動(dòng)態(tài)人體尺寸,動(dòng)態(tài)人體尺寸 人在各種姿勢、做各種動(dòng)作時(shí)的