工程學測量精品課件

1、工程學測量第1頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三一.人體測量學概述第2頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量學是一門用測量方法研究人體的體格特征(尺寸、形狀、耐力)的科學。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)特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體測量數(shù)據(jù)。測量時必須嚴格按照規(guī)定的測點位置和測量項目的定義使用可靠的測量儀器進行。人體測量學定義第3頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三形態(tài)的測量：主要有人體長度、體型、體積、重量、人體表面積生理的測定:主要內(nèi)容有人體出力測定；人體觸覺反應、任意疲勞測定

2、等。運動的測定:主要內(nèi)容有動作范圍、動作過程、體型變化、皮膚變化等。 人體測量內(nèi)容從實用角度第4頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量學的作用1、進化研究：對不同進化階段的古人類化石進 行測量和觀察，可以找出人類進化的規(guī)律。2、體質變異研究：對不同種族、不同人群進行 人體測量和分析比較 ,可以找出他們之間的 共同點與差異，找出人類體質特征變異的規(guī)律。3、生長發(fā)育研究：對不同年齡群體或個體進行人 體測量，繪出生長曲線和生長速率曲線，可以 找出人體生長發(fā)育的規(guī)律。 第5頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量學的作用4、工業(yè)、國防、醫(yī)學、法醫(yī)、

3、教育、體育、建筑、美術等領域有廣泛的應用:人體測量數(shù)據(jù)可以應用于機器、家具、武器、車輛和飛機座艙、房屋、課桌等的設計，并形成了一門應用學科人類功效學（或人體工程學 Human engineering）。5、挑選運動員、疾病鑒定和人體美術等方面都會用到人類測量學的原理、方法和數(shù)據(jù)。第6頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體有許多有趣的比例，例如：從頭到腳的高度與雙臂平伸的橫向寬度相等；雙臂向上左右伸直與頭平齊；下肢左右盡量伸開，恰好在以臍為中心點的圓圈內(nèi)中指尖至腳的距離與頭至中指尖的距離之比，等于 1： 1.618 ,這一比率稱為黃金分割率。第7頁，共68頁，2022年，

4、5月20日，19點58分，星期三月牙凳宮樂圖 唐月牙凳與體態(tài)豐腴、雍容華貴的唐代貴婦人形象統(tǒng)一 第8頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三其尾部上翹彎曲成弓形，下面有一呈橄欖球狀的把柄，手背被上面的弓形柄尾卡住，使之不易滑落，便于抓握。制作把柄的材料是具有“形狀記憶”功能的聚合物，能與各種手形自動吻合，不僅可任意適合左右手，還可根據(jù)不同人的手指、握力等造成的習慣性握把姿態(tài)，任意改變形狀，以最佳形態(tài)適合不同手的緊握。幼兒餐具（1996年日本G標志商品）第9頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三第10頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三

5、人體尺寸的種類（動作范圍、各種運動特性）類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸人體構造上的尺寸人體功能上的尺寸（人體尺寸、體重體型、體積、表面積等；生理測量知覺反應、肢力體力、體能耐力、疲勞及生理節(jié)律等）第11頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三使用功能尺寸強調(diào)人在完成動作時，人體各部分是不可分的，不是獨立工作，而是協(xié)調(diào)動作。人可以通過運動能力擴大自己的活動范圍。功能尺寸對于解決帶有空間范圍、位置的問題更有意義。動態(tài)人體尺寸應用說明第12頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體尺寸相關標準國際標準： IS0 7250：1996IS0TCl59SC3（人體測量與生物力學

6、分技術委員會制定）國家標準：GBT 5703-1999用于技術設計的人體測量基礎項目GBT 5704.15704.4-l985人體測量儀器第13頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三二、人體測量的基本術語1.衣著和支撐面2.測量基準和基準面3.測量方向4.測量姿勢5.人體測量儀器6.測量項目第14頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1.衣著和支撐面 人體測量時，被測者不穿鞋襪，只穿單薄內(nèi)衣。 立姿測量時站立在地面或平臺； 坐姿測量時，座椅平面為水平面，座椅應穩(wěn)固、 不可壓縮。第15頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2.測量基準和

7、基準面1)矢狀面 通過鉛垂軸和縱軸的平面及 與其平行的所有平面都稱為 矢狀面。正中矢狀面 在矢狀面中，把通過 人體正中線的矢狀面稱為正中 矢狀面。正中矢狀面將人體分 成左、右對稱的兩部分。2)冠狀面 通過鉛垂軸和橫軸的平面及 與其平行的所有平面都稱為冠 狀面。冠狀面將人體分成前、 后兩部分。第16頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3)水平面 與矢狀面及冠狀面同 時垂直的所有平面都 稱為水平面。水平面 將人體分成上、下兩 部分。4)眼耳平面 通過左、右耳屏點 及右眼眶下點的水平 面稱為眼耳平面或法 蘭克福平面。第17頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期

8、三3. 測量方向1)在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，將下方稱為足側端。頭 側 端足 側 端第18頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2)在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側，將遠離正中矢狀面的方向稱為外側。第19頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3)在人體的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。第20頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三4. 測量姿勢立姿 被測者挺胸直立，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，手指輕貼大腿外側，腰部自然伸直，左右足后跟并攏，前

9、端分開，約呈45角，體重均勻分布于兩足。第21頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三坐姿 被測者挺胸端坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，眼睛平視前方，左右大腿接近平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。第22頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三5. 人體測量儀器人體測高儀 主要用來測量身高、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。 第23頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量用直角規(guī) 主要用來測量兩點間的直線距離，特別適宜測量距離較短的不規(guī)則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、

10、足。 第24頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量用彎角規(guī)用于不能直接以直尺測量的兩點間距離的測量，如測量肩寬、胸厚等部位的尺寸。第25頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量用角度針第26頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體測量用軟尺第27頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三（GB397583）（GB397585測量方法）測點頭部測點（16個）軀干和四肢部位測點（22個）測量項目頭部測量項目（12項）軀干和四肢部位測量項目（69項）6. 測量項目第28頁，共68頁，2022年，5月20日，1

11、9點58分，星期三三、人體測量技術的現(xiàn)狀第29頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1.普通測量技術 普通人體測量儀器可以采用一般的人體生理測量的有關儀器，包括人體測高儀、直角規(guī)、彎角規(guī)、三腳平行規(guī)、軟尺、測齒規(guī)、立方定顱器、平行定點儀等，其數(shù)據(jù)處理采用人工處理或者人工輸入與計算機處理相結合的方式。第30頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三從儀器本體的原理來講，三維數(shù)字化人體測量分為手動接觸式、手動非接觸式、自動接觸式、自動非接觸式等；最終可以根據(jù)所需速度、精度和造價確定合適的方式。 2. 三維數(shù)字化人體測量技術第31頁，共68頁，2022年，5月20

12、日，19點58分，星期三 手動接觸式美國佛羅里達Faro技術公司的FaroArm 非接觸式（no contact）三維數(shù)字化測量儀英國的LASS(Loughborough Anthropometric Shadow Scanner)技術美國TC2開發(fā)的白光相位測量技術（Phase Measurement Profilometry） 第32頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三 VITUSsmart - 3D 人體掃描儀 第33頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三Cyberware 全身數(shù)字化掃描儀第34頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分

13、，星期三總體、樣本均值、標準差術語適應域百分位百分位數(shù)四、人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計術語第35頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三36總體統(tǒng)計學中，把所要研究的全體對象的集合稱為“總體”。人體尺寸測量中，總體是按一定特征被劃分的人群。因此，設計產(chǎn)品時必須了解總體的特性，并且對該總體命名，例如，中國成年人、中國飛行員等。樣本統(tǒng)計學中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊中的數(shù)據(jù)就是來自這些樣本，因此，設計人員必須了解樣本的特點及其表達的總體。第36頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三均值均值的計算公式為： 標準差標準差的計算公式為： 為相

14、加，N為測量次數(shù)， 為各單獨測量值，M為均值。S為標準差，其他符號與（1）相同。第37頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三百分位百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計對象總人數(shù)的百分比。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)是百分位對應的數(shù)值。如，身高分布的第5百分位數(shù)為1543，表示有5%的人的身高低于這個高度。第38頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三適應域 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“面積”，稱為“適應域”，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。 適應域可分為：對

15、稱適應域、偏適應域。對稱適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布的某一邊。第39頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三五、人體尺寸特性第40頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1.群體尺寸服從正態(tài)分布規(guī)律1）具有中等尺寸的人數(shù)比較集中；對中等尺寸的偏離值較大，人數(shù)越少；2）人體尺寸的中值就是它的平均值。 第41頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三42統(tǒng)計學表明，任意一組特定對象的人體尺寸，其分布規(guī)律符合正態(tài)分布規(guī)律。 排除多少取決于排除的后果情況和經(jīng)濟效果。 美國男性高度分布曲線第42頁，共68頁，2022年，5月20日，19點5

16、8分，星期三 2.各人體尺寸之間有線性相關性 身高、體重、手長等是基本的人體尺寸數(shù)據(jù)。若取基本人體尺寸之一作為自變量，通常可以把其他人體尺寸表示為該自變量的線性函數(shù)：式中， Y某一人體尺寸數(shù)據(jù)； X身高、體重、手長等是基本的人體尺寸(其中之一)；a,b(對于特定的人體尺寸，他們是)常數(shù)。第43頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三44影響人體測量數(shù)據(jù)差異的因素：3、人體尺寸差異年齡性別年代地區(qū)與種族職業(yè)第44頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三人體尺寸的區(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

17、。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。第45頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3.人體尺寸的差異人體尺寸之間具有線性相關關系，對不同種族、 國家的人群都是適用的；但關系式中的系數(shù)a和b，卻隨不同種族、國家的 人群而有所不同。 第46頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1962 中國建筑科學研究院 人體尺度的研究1988 GB 1000088 中國成年人人體尺寸1991 GB/T1298591 在產(chǎn)品設計中應用人體尺寸百分位的通則1992 GB/T1354792

18、 工作空間人體尺寸GB/T 100001998 中國成年人人體尺寸4. 中國成年人的人體尺寸第47頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三.數(shù)據(jù)的選擇.百分位的應用.可調(diào)節(jié)性.在設計中應分別考慮各項人體尺寸.尺寸的定義標準的統(tǒng)一.尺寸的衡量標準.形式對尺寸的影響六、人體尺寸的應用問題第48頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三491.常用人體測量數(shù)據(jù)第49頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三2. 設計中可采取的方案1）按人體尺寸的分布2）按人的平均尺寸設計 3）按某一百分比設計 4）按某部分人設計, 為另一部分人提供調(diào)整5）為某些特定

19、的人設計第50頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三清楚使用者的年齡、性別、職業(yè)、民族等。3.數(shù)據(jù)的選擇第51頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三524. 百分位的運用原則由人體總高度、寬度決定的物體，諸如門、通道、床等，其尺寸應以95百分位的數(shù)值為依據(jù)。由人體某一部分決定的物體、諸如臂長、腿長決定的座平面高度和手所能觸及的范圍等，其尺寸應以第5百分位為依據(jù)。特殊情況下，如果以第5百分位或第95百分位為限值會造成界限以外的人員使用時不僅不舒適，而且有損健康和造成危險時，尺寸界限應擴大至第1百分位和第99百分位，如緊急出口的直徑應以99百分位為準，欄桿間

20、距應以第1百分位為準。目的不在于確定界限，而在于決定最佳范圍時，應以第50百分位為依據(jù)，這適用于門鈴、插座和電燈開關。第52頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三535. 可調(diào)節(jié)性 調(diào)節(jié)的做法，可以擴大使用的范圍，并可使大部分人的使用更合理和理想 第53頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三6. 尺寸的衡量標準 “夠得著的距離，容得下的空間”，但這僅僅是滿足了最基本的功能需要，最低限度的需要。2）安全的尺度1）舒適的標準：第54頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三七、人體尺寸的修正量1. 尺寸修正量構成2. 功能修正量3. 心理修正

21、量4. 人體尺寸數(shù)據(jù)選擇分類5. 功能尺寸的設定第55頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三1.尺寸修正量的構成尺寸修正量的構成 GBT l2985-1991第56頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三功能修正量穿著修正量 1.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：+20mm。 2. 著衣著褲修正量： 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等 6mm； 肩寬、臀寬等+13mm；胸厚+18mm；臀膝距+20mm。 第57頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三功能修正量姿勢修正量立姿身高、眼高、肩高、肘

22、高等一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等一44mm。姿勢修正量：人們正常工作、生活時，全身采取自然放松的姿勢所引起的人體尺寸變化。第58頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三功能修正量操作修正量操作修正量 ：實現(xiàn)產(chǎn)品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展長指的是：后背到中指指尖的距離在按按鈕時一12mm；在推滑板推鈕、扳撥扳鈕開關時一25mm；在取卡片、票證時一20mm第59頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三3.心理修正量定義為了消除空間壓抑感、恐懼感，或為了美觀等心理因素而加的尺寸修正量。如工程機械駕駛室，若其空間大小剛剛能容下人們完成必要的操作活動，是不夠的，因為這樣會使人們在其中感到局促和壓抑，為此應該放出適當?shù)挠嘣？臻g。這余裕空間就是心理修正量。第60頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三心理修正量確定原則心理修正量應根據(jù)實際需要和條件許可兩個因素來研究確定。以客輪客艙、大學生宿舍和禮堂劇院這三種室內(nèi)空間來對比，三者的心理空間尺寸修正量顯然依次一個比一個應該大得多。 因此，研究心理修正量的常用方法是：設置場景，記錄被試者的主觀評價，綜合統(tǒng)計分析后得出數(shù)據(jù)。 第61頁，共68頁，2022年，5月20日，19點58分，星期三尺寸修正量各種尺寸修正量有正值也有負值，總的尺寸修正量是各修正量的代數(shù)和：尺寸修正