第2章人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)-安全人機(jī)工程學(xué)課程課件

1、第二章人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)內(nèi) 容第一節(jié) 人體尺寸及其測(cè)量 第二節(jié) 人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)第三節(jié) 疲勞的測(cè)定第四節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用10/11/2022第二章人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)內(nèi) 容10/11/一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)被測(cè)者姿勢(shì)（立姿 、坐姿）測(cè)量基準(zhǔn)面 （見(jiàn)圖1）測(cè)量方向 支承面和著裝 基本測(cè)點(diǎn)及測(cè)量項(xiàng)目 (見(jiàn)圖2、圖3)第一節(jié) 人體尺寸及其測(cè)量繼 續(xù)10/11/2022一、人體測(cè)量的基本術(shù)語(yǔ)第一節(jié) 人體尺寸及其測(cè)量繼 圖1 人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸 10/11/2022圖1 人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸 10/11/2022圖1-b 人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸 圖1-a 人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸 10/11/2022

2、圖1-b 人體測(cè)量基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸 圖1-a 人體測(cè)量圖2-a 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-a 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-b 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-b 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-c 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-c 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-d 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-d 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-e 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-e 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-f 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖2-f 測(cè)量項(xiàng)目-立姿10/11/2022圖3-a 測(cè)量項(xiàng)目-

3、坐姿10/11/2022圖3-a 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-b 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-b 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-c 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-c 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-d 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-d 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-e 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022圖3-e 測(cè)量項(xiàng)目-坐姿10/11/2022 在人體尺寸測(cè)量中所采用的人體測(cè)量?jī)x器有：人體測(cè)高儀、人體測(cè)量用直腳規(guī)、人體測(cè)量用彎腳規(guī)、人體測(cè)量用三腳平行規(guī)、坐高椅、量足儀、角度計(jì)、軟卷尺以及醫(yī)用磅秤等。 人體測(cè)高儀直腳規(guī)直腳

4、規(guī)（參見(jiàn)圖4-a 見(jiàn)圖4-b 見(jiàn)圖4-c）繼 續(xù)二、人體尺寸測(cè)量用的主要儀器10/11/2022 在人體尺寸測(cè)量中所采用的人體測(cè)量?jī)x器有：人體測(cè)高圖4-a 人體測(cè)高儀 10/11/2022圖4-a 人體測(cè)高儀 10/11/2022圖4-b 人體測(cè)量用直腳規(guī) 10/11/2022圖4-b 人體測(cè)量用直腳規(guī) 10/11/2022圖2-4 人體測(cè)量用彎腳規(guī)(4-c) 10/11/2022圖2-4 人體測(cè)量用彎腳規(guī)(4-c) 10/11/2022三、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù) 均值 方差 10/11/2022三、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù) 10/11/2022三、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差抽樣誤差 百

5、分位數(shù)和適應(yīng)度 10/11/2022三、人體測(cè)量中的主要統(tǒng)計(jì)函數(shù)10/11/2022百分比（%）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) 10/11/2022百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241四、常用人體測(cè)量數(shù)據(jù)1、我國(guó)成年人的人體結(jié)構(gòu)尺寸 圖2-5 立姿人體尺寸 10/11/2022四、常用人體測(cè)量數(shù)

6、據(jù)圖2-5 立姿人體尺寸 10/11/圖2-6 坐姿人體尺寸 10/11/2022圖2-6 坐姿人體尺寸 10/11/2022圖2-7 人體水平尺寸 10/11/2022圖2-7 人體水平尺寸 10/11/2022表22 人體主要尺寸 (單位：mm)10/11/2022表22 人體主要尺寸 (單位：m 表2-3 立姿人體尺寸 (單位：mm) 10/11/2022 表2-3 立姿人體尺寸 (單位：m 表2-4 坐姿人體尺寸 (單位：mm) 10/11/2022 表2-4 坐姿人體尺寸 (單位：mm) 表2-5 人體水平尺寸 （單位：mm） 10/11/2022表2-5 人體水平尺寸 （單位：mm

7、） 10表2-6 各區(qū)域的體重、身高和胸圍三項(xiàng)參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差（單位：mm） 10/11/2022表2-6 各區(qū)域的體重、身高和胸圍三項(xiàng)參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)2 我國(guó)成年人人體動(dòng)態(tài)尺度 （1）肢體活動(dòng)角度范圍 圖2-8 人體肢體活動(dòng)角度范圍 10/11/20222 我國(guó)成年人人體動(dòng)態(tài)尺度 圖2-8 人體肢體活動(dòng)角度范圍圖2-9 人體上部及上肢固定姿勢(shì)活動(dòng)角度范圍 10/11/2022圖2-9 人體上部及上肢固定姿勢(shì)活動(dòng)角度范圍 10/11/2圖2-10 立姿上身及手的可及范圍、坐姿上身及手的可及范圍 （2） 不同姿勢(shì)時(shí)手能及的空間 范圍10/11/2022圖2-10 立姿上身及手的可及范圍、坐姿上

8、身及手的可及范圍 圖2-11單腿跪姿上身及手的可及范圍10/11/2022圖2-11單腿跪姿上身及手的可及范圍10/11/2022圖2-12 仰臥姿勢(shì)手及腿的活動(dòng)空間 10/11/2022圖2-12 仰臥姿勢(shì)手及腿的活動(dòng)空間 10/11/2023、常用人體功能尺寸測(cè)量區(qū)域 10/11/20223、常用人體功能尺寸測(cè)量區(qū)域 10/11/2022五、手、腳作業(yè)域測(cè)量1、 手的測(cè)量 圖214 手的測(cè)量10/11/2022五、手、腳作業(yè)域測(cè)量圖214 手的測(cè)量10/11/20(1) 水平作業(yè)域 圖2-15 手在水平面的正常作業(yè)閾和最大作業(yè)域（cm） 10/11/2022(1) 水平作業(yè)域 圖2-15

9、手在水平面的正常作業(yè)閾和最大圖2-16 坐姿抓握作業(yè)域（cm） 10/11/2022圖2-16 坐姿抓握作業(yè)域（cm） 10/11/2022(2) 垂直作業(yè)域 圖2-17 立姿雙臂垂直作業(yè)域圖 2-18 立姿雙臂垂直作業(yè)域 10/11/2022(2) 垂直作業(yè)域 圖2-17 立姿雙臂垂直作業(yè)域圖 圖2-19 身高與摸高的關(guān)系 10/11/2022圖2-19 身高與摸高的關(guān)系 10/11/20222、腳的測(cè)量 圖220 腳的測(cè)量 10/11/20222、腳的測(cè)量 圖220 腳的測(cè)量 10/11/2023、 腳作業(yè)空間 圖2-21 腳的作業(yè)區(qū)域 第一節(jié)結(jié)束10/11/20223、 腳作業(yè)空間 圖2

10、-21 腳的作業(yè)區(qū)域 第一節(jié)結(jié)束10一、人體體部指數(shù)及有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算 可根據(jù)人體的身高、體重等基礎(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，利用一些經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的其它各部分?jǐn)?shù)據(jù)。1、人體的體部指數(shù) （參見(jiàn)教材P34公式2-72-11）2、用人體身高尺寸計(jì)算人體各部分尺寸 （見(jiàn)圖2-22、圖2-23及表2-9）第二節(jié) 人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)10/11/2022一、人體體部指數(shù)及有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算 第二節(jié) 人體的人圖2-22 坐姿靜態(tài)尺寸編號(hào)圖 10/11/2022圖2-22 坐姿靜態(tài)尺寸編號(hào)圖 10/11/2022圖223 立姿靜態(tài)尺寸圖 10/11/2022圖223 立姿靜態(tài)尺寸圖 10/11/2022名 稱(chēng)計(jì)算式名 稱(chēng)

11、計(jì)算式坐 高0.523H肘與肘間寬0.256H膝 高0.311H臀部寬0.203H坐姿臀高0.249H肩 寬0.229H座到肘高0.135H手前伸長(zhǎng)度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H兩手惻平伸長(zhǎng)度1.032H臀部到小腿長(zhǎng)0.280H坐面至舉手指尖高0.795H表 2-9 靜坐時(shí)人體尺寸與身高的關(guān)系 10/11/2022名 稱(chēng)計(jì)算式名 稱(chēng)計(jì)算式坐 高0.53、用人體體重計(jì)算人體體積和表面積 （1）人體體積 （2）體表面積4、用身高、體重、表面積求有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù) （見(jiàn)表2-10 ）10/11/20223、用人體體重計(jì)算人體體積和表面積10/11/2022表2

12、-10 人體有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算公式 10/11/2022表2-10 人體有關(guān)人機(jī)學(xué)參數(shù)計(jì)算公式 10/11/2022二、 人體生理學(xué)參數(shù)及測(cè)量 1、最大耗氧量（Vo2max）及氧債能力 （見(jiàn)圖2-24 ）2、最大心率3、搏出量與最大心臟輸出 4、肌電圖5、呼吸量的測(cè)定 6、脈搏數(shù)的測(cè)定 7、發(fā)汗的測(cè)定 8、血液成份變化的測(cè)定 9、腦電圖 （見(jiàn)表212 ）第二節(jié)結(jié)束10/11/2022二、 人體生理學(xué)參數(shù)及測(cè)量 第二節(jié)結(jié)束10/11/2022圖2-24 三種氧債與相應(yīng)的勞動(dòng)負(fù)荷示意圖（a）常量負(fù)荷 （b）高量負(fù)荷 （c）超量負(fù)荷 10/11/2022圖2-24 三種氧債與相應(yīng)的勞動(dòng)負(fù)荷示意圖10

13、/11/202表212 大腦意識(shí)狀態(tài)與人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)性 10/11/2022表212 大腦意識(shí)狀態(tài)與人為錯(cuò)誤的潛在危險(xiǎn)性 10/11一、疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查身體癥狀精神癥狀感覺(jué)癥狀頭暈頭痛全身不適身體局部不適或痛肩膀酸痛呼吸困難腿軟口粘、口干打呵欠出冷汗頭腦不清思想不集中不原思考不愛(ài)說(shuō)話焦躁困倦精神渙散對(duì)事冷漠易忘事常出錯(cuò)對(duì)事放心不下眼睛疲勞、恍惚眼睛發(fā)滯、發(fā)干動(dòng)作笨拙、失誤腳下不穩(wěn)、搖晃味覺(jué)不靈眩暈眼皮及其他部位發(fā)抖聽(tīng)覺(jué)遲鈍、耳鳴手腳打顫動(dòng)作不準(zhǔn)表212 疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查表 第三節(jié) 疲勞的測(cè)定10/11/2022一、疲勞自覺(jué)癥狀調(diào)查身體癥狀精神癥狀感覺(jué)癥狀頭暈頭腦不清眼睛二、測(cè)量疲勞的幾種方

14、法 1、測(cè)定心率 2、呼氣分析法 3、觸兩點(diǎn)辨別閾法 （表213 ）4、膝腱反射閾的測(cè)定 5、反應(yīng)時(shí)間測(cè)定法 6、頻閃融合閾值測(cè)定法 （表214與圖2-25 ）7、色名讀唱時(shí)間法 8、皮膚電流測(cè)定法 第三節(jié)結(jié)束10/11/2022二、測(cè)量疲勞的幾種方法 第三節(jié)結(jié)束10/11/2022中 指 2.5食 指 3.0拇 指 3.5無(wú)名指 4.0小 指 4.5上 唇 5.5文 頰 7.0 鼻 部 8.0手 掌 11.5大足趾 12.0前 額 15.0腳 底 22.5腹 部 34.0胸 部 36.0前 臂 38.5肩 部 41.0背 部 44.0上 臂 44.5大 腿 45.5小 腿 47表213 人體

15、皮膚不同部位的觸兩點(diǎn)辨別閾 10/11/2022表213 人體皮膚不同部位的觸兩點(diǎn)辨別閾 10/11/2勞動(dòng)類(lèi)型日間變化率（）周間變化率（）理想界限允許界限理想界限允許界限體力勞動(dòng)體力、腦力結(jié)合的勞動(dòng)腦力勞動(dòng)1076201610333131313表214 頻閃融合閾值 10/11/2022勞動(dòng)類(lèi)型日間變化率（）周間變化率（）102031圖2-25 CFF值及心動(dòng)數(shù)日周期變化 10/11/2022圖2-25 CFF值及心動(dòng)數(shù)日周期變化 10/11/2022第四節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 一、人體數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則1、最大最小準(zhǔn)則。 2、可調(diào)性準(zhǔn)則 3、平均準(zhǔn)則 4、使用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)則 5、地域性準(zhǔn)則

16、6、功能修正與最小心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則 7、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則。8、姿勢(shì)與身材相關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則 9、合理選擇百分位和適用度準(zhǔn)則 10/11/2022第四節(jié) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用 一、人體數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則10/1人體測(cè)量數(shù)據(jù)選用的注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)和確定作業(yè)空間尺寸的根據(jù)，必須保證至少90%的用戶的適應(yīng)性、兼容性、操作性和維護(hù)性，即人體主要尺寸的設(shè)計(jì)極限應(yīng)根據(jù)第5至95百分位數(shù)的值確定。 必須適應(yīng)或允許身體某些部分通過(guò)的空間尺寸（如通道、出入口、防觸及危險(xiǎn)部位的安全距離等），應(yīng)以第95百分位的值作為適用的人體尺寸。有限度的或受身體延伸所限制的空間尺寸（如抓握物體的可及距離、控制器的位移、顯示器與測(cè)試點(diǎn)位置、安全防護(hù)罩上的

17、空隙等），應(yīng)以第5百分位的值作為適用的人體尺寸。 10/11/2022人體測(cè)量數(shù)據(jù)選用的注意事項(xiàng)10/11/2022可調(diào)整的尺寸（如高度可調(diào)的坐椅、工作臺(tái)、控制器、安全帶等），應(yīng)以第5百分位至第95百分位的人體尺寸范圍作為高速范圍適用的人體尺寸；只能用一種中等尺寸供群體使用時(shí)（如墻壁上的開(kāi)關(guān)高度、門(mén)上把手尺寸等），應(yīng)以第50百分位數(shù)作為適用的人體尺寸搞清該尺寸的適用范圍，如適用的國(guó)家、地區(qū)、民族、年齡、性別、職業(yè)及社會(huì)階層等，否則，盲目選用，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品適用性較差人體測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)注意人體尺寸的變化。一方面從事某種工作的勞動(dòng)人群的身材有變化時(shí)，其最佳適應(yīng)尺寸也應(yīng)隨之改變；另一方面，世界各國(guó)人體

18、身高有增加的趨勢(shì)，近20年來(lái)世界各國(guó)人體的身高平均每10年增加1cm，我國(guó)的人體身高增加更快，所以在收集或選用人體尺寸資料時(shí)應(yīng)注意這種現(xiàn)象。10/11/2022可調(diào)整的尺寸（如高度可調(diào)的坐椅、工作臺(tái)、控制器、安全帶等），二、人體尺度在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 1人體尺度應(yīng)用的原則 （從工程設(shè)計(jì)應(yīng)用角度講）（1） 滿足度：滿足度是產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸滿足特定使用者群體的百分率。也就是說(shuō)從人體工程學(xué)角度看，你的設(shè)計(jì)適合多少人.（2） 產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)任務(wù)的分類(lèi) I型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(就是上面所說(shuō)的可調(diào)準(zhǔn)則)：尺寸在上限值和下限值之間可調(diào)，上下限百分位分別為5和95時(shí)，滿足度為90。 型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)(最大最小準(zhǔn)則)表216

19、 10/11/2022二、人體尺度在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 10/11/2022產(chǎn)品類(lèi)型產(chǎn)品類(lèi)型定義說(shuō) 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)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)A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)B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)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)表2-16 人體尺寸百分位數(shù)選擇 10/11/2022產(chǎn)品類(lèi)型產(chǎn)品類(lèi)型定義說(shuō) 明I型產(chǎn)品需要兩個(gè)百分位數(shù)作為2、人體尺寸的應(yīng)用方法和程序 （

20、1） 確定所設(shè)計(jì)對(duì)象的類(lèi)型和適應(yīng)度 確定設(shè)計(jì)對(duì)象的功能尺寸的主要依據(jù)是人體尺寸百分位數(shù)，而它的選用又與設(shè)計(jì)對(duì)象的類(lèi)型密切相關(guān)。首先應(yīng)確定所設(shè)計(jì)的對(duì)象是屬于哪一類(lèi)型。見(jiàn)表217。 （2） 選擇人體尺寸百分位數(shù) 在確認(rèn)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品類(lèi)型及其等級(jí)之后，選擇人體尺寸百分位數(shù)的依據(jù)是適用度。人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)中的適用度，是指所設(shè)計(jì)產(chǎn)品在尺寸上能滿足多少人使用，通常以適合使用的人數(shù)占使用者群體的百分比表示。10/11/20222、人體尺寸的應(yīng)用方法和程序 （1） 確定所設(shè)計(jì)對(duì)象的類(lèi)型和設(shè)計(jì)類(lèi)型產(chǎn)品重要程度百分位數(shù)的選擇適應(yīng)度I 型涉及人的安全、的健康一般用途選用戶x99和x1為尺寸上、下限值的依據(jù)選用x99和x

21、5作為尺寸上、下限值的依據(jù)98%90%A型涉及人的安全、健康的一般用途選用x99和x95作為尺寸上限值的依據(jù)選用x90作為尺寸上限值的依據(jù)99%或95%90%B型涉及人的安全、健康的一般用途選用x1和x5幾作為尺寸下限值的依據(jù)選用x10作為尺寸下限值的依據(jù)99%或95%90%型產(chǎn)品一般用途選用戶x50作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)通用成年男、女通用產(chǎn)品一般用途選用男性的x99，x95或x90為尺寸上限值選用女性的x1、x5，或x10為尺寸下限值通用表2-17 產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)分類(lèi) 10/11/2022設(shè)計(jì)產(chǎn)品重百分位數(shù)的選擇適應(yīng)度I 型涉及人的安全、的健康一3確定功能修正量和心理修正量 （1）必須考慮到實(shí)際中人的可能姿勢(shì)、動(dòng)態(tài)操作、著裝等需要的設(shè)計(jì)裕度，所有這些設(shè)計(jì)裕度總計(jì)為功能修正量 （2）為了消除人們心理上的“空間壓抑感”、“高度恐懼感”和“過(guò)于接近時(shí)的窘迫感和不舒適感”等心理感受，或者是為了滿足人們“求美”、“求奇”等心理需求，涉及人的產(chǎn)品和環(huán)境空間設(shè)計(jì) ，必須再