人體測量及形體參數(shù)

2023/3/140第二章人體測量及形體參數(shù)

§1基本知識§2常用人體測量數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)參數(shù)計算§3人體測量參數(shù)的應(yīng)用2023/3/141§1基本知識一、產(chǎn)品設(shè)計與人體尺度的關(guān)系二、基本術(shù)語三、人體測量尺寸的分類四、人體測量的主要方法和測量儀器五、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)2023/3/142

一、產(chǎn)品設(shè)計與人體尺度的關(guān)系

各種機械、設(shè)備、設(shè)施、工具等被設(shè)計對象，首先涉及的問題是如何適合于人的形態(tài)和功能范圍的限度。以提高設(shè)計對象的宜人性，使人能夠安全、健康、舒適的工作，減少疲勞、提高系統(tǒng)效率。所有涉及人體尺度的參數(shù)的確定，都需要應(yīng)用大量人體尺寸的測量統(tǒng)計和分析。2023/3/143

二、基本術(shù)語

GB3975-83《人體測量術(shù)語》，GB5703-85《人體測量方法》

人體測量學(xué)——通過測量人體各部位尺寸來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，為各工業(yè)設(shè)計、工程設(shè)計提供人體數(shù)據(jù)。人體測量形態(tài)測量生理測量運動測量人體尺寸、體重體形、體積、表面積等（本章內(nèi)容）知覺反應(yīng)、肢體體力、體能耐力、疲勞、生物節(jié)律等動作范圍、運動特性等2023/3/1441基本姿勢：立姿坐姿2測量基準面：矢狀面

冠狀面水平面3測量方向：⑴上下方向：頭側(cè)端足側(cè)端⑵左右方向：內(nèi)側(cè)外側(cè)2023/3/145⑶四肢上：近位，遠位。上肢：橈骨側(cè)——橈側(cè)尺骨側(cè)——尺側(cè)

下肢：脛骨側(cè)——脛側(cè)腓骨側(cè)——腓側(cè)4其它支撐面：立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應(yīng)是水平的、穩(wěn)固的、不可壓縮的。衣著：裸體或貼身內(nèi)衣。讀數(shù)精度：線形測量1mm，體重0.5kg2023/3/146

三、人體測量尺寸的分類類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸(構(gòu)造尺寸)(功能尺寸)強調(diào)人與物間的物理距離，用以設(shè)計工作區(qū)間大小強調(diào)身體各部位間的動作關(guān)系，用以確定工作位置的活動空間2023/3/147

四、人體測量的主要方法和測量儀器1.普通測量法2.攝影法3.三維數(shù)學(xué)測量法2023/3/148⑴測高儀⑵直腳規(guī)直尺固定尺座活動尺座彎尺主尺桿底座⑶彎腳規(guī)⑷角度計2023/3/149攝影法帶光源和坐標的投影板L/H＞10時可視為平行L/H＞10三維數(shù)學(xué)測量法3D掃描儀2023/3/1410

五、人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)百分位數(shù)抽樣誤差適應(yīng)域方差標準差均值總體樣本統(tǒng)計函數(shù)2023/3/1411

統(tǒng)計學(xué)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。統(tǒng)計學(xué)中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”?？傮w樣本2023/3/1412

表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一值。（均方差）表示測量數(shù)據(jù)在均值上下波動的程度。或方差的平方根。均值方差標準差2023/3/1413

統(tǒng)計學(xué)的置信區(qū)間。一個設(shè)計只能取一定的人體尺寸范圍（適應(yīng)范圍），即只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為適應(yīng)域。適應(yīng)域偏適應(yīng)域2023/3/1414

又稱標準誤差，全部樣本均值的標準差。表明樣本均值與總體均值的差別。百分位數(shù)是某百分比K的測量參數(shù)所對應(yīng)的數(shù)值PK，表示設(shè)計的適應(yīng)域。百分位數(shù)的規(guī)律:

百分位數(shù)將群體或樣本的全部測量值分成兩部分：有K%的測量值等于和小于它,有(100-K)%的測量值大于它。抽樣誤差百分位數(shù)2023/3/1415P1、P5、P10為小百分位數(shù)；P90、P95、P99為大百分位數(shù)；P50為中百分位數(shù)。常用：P5、P50、P90。

2023/3/1416人體尺寸百分位數(shù)的選擇1、Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（雙限值設(shè)計）需要兩個人體百分位數(shù)作為尺寸設(shè)計的上下限。2、Ⅱ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（單限值設(shè)計）

⑴ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（大尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸上限的設(shè)計。

⑵ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（小尺寸設(shè)計）只需要一個人體百分位數(shù)作為尺寸下限的設(shè)計。3、Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（平均尺寸設(shè)計）只需要第50百分位數(shù)作為設(shè)計尺寸。2023/3/1417在人機工程設(shè)計中，百分位數(shù)有著重要的實用價值

⑴求某百分位數(shù)的人體尺寸(已知K或適應(yīng)域，求PK)

在設(shè)計中，當已知某尺寸均值x，標準差S，需求任一百分位K的尺寸：

PK=x±S×BB——變換系數(shù)，按百分位K查表；

±——百分位1~50%時，取“－”；51~99%時，取“+”。

⑵求尺寸所屬百分位（已知PK，求K）

K=0.5+pp——正態(tài)分布概率值，由z查表。

z=(xi－x)/S2023/3/1418

身高:x=1693（1586）；S=56.6(51.8)

體重:x=64（55）；S=8.2(7.7)

身高:x=1684(1575);S=53.7(51.9)

體重:x=60(52);S=7.6(7.1)

身高:x=1686(1575);S=55.2(50.8)

體重:x=59(51);S=7.7(7.2)

身高:x=1669(1560);S=56.3(50.7)

體重:x=57(50);S=6.9(6.8)

身高:x=1650(1549);S=57.1(49.1)

體重:x=56(49);S=6.9(6.5)

身高:x=1647(1546);S=56.7(53.9)

體重:x=55(50);S=6.8(6.9)東北、華北區(qū)：西北區(qū)：東南區(qū)：華中區(qū)：華南區(qū)：各地區(qū)身高、體重的x、S值西南區(qū)：注：括號內(nèi)為女性數(shù)值2023/3/1419例1】設(shè)計適用于90%的華北男性使用的產(chǎn)品，試問

應(yīng)按怎樣的身高范圍設(shè)計該產(chǎn)品尺寸？解：屬已知K或適應(yīng)域，求PK的問題，PK=x±S×B。由表查知華北男性身高平均值、標準差分別為：

x=1693mm，S=56.6mm∵要求產(chǎn)品適用于90%的人，即適應(yīng)域為90%，取對稱適應(yīng)域，故以第5百分位P5和第95百分位P95確定尺寸的界限值，由表查得K=5和95的變換系數(shù)B=1.645；

∴P5=1693-(56.6×1.645)=1600mm

P95=1693+(56.6×1.645)=1786mm

結(jié)論：應(yīng)按身高1600~1786mm設(shè)計產(chǎn)品尺寸。2023/3/1420§2常用人體測量數(shù)據(jù)及其

結(jié)構(gòu)參數(shù)計算一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸二、我國成年人人體功能尺寸三、人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算2023/3/1421一、我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸

（GB10000-88）我國成年人人體結(jié)構(gòu)尺寸(共7組47項)：⑴人體主要尺寸：6項，身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長⑵人體立姿尺寸：6項⑶人體坐姿尺寸：11項⑷人體水平尺寸：10項⑸人體頭部尺寸：7項⑹人體手部尺寸：5項⑺人體足部尺寸：2項各大區(qū)域人體尺寸均值和標準差香港地區(qū)成年人人體尺寸

2023/3/1422立姿人體尺寸人體尺寸測量項目代號及名稱（數(shù)據(jù)略）2023/3/1423坐姿人體尺寸2023/3/1424

二、我國成年人人體功能尺寸

（GB10000-88）以第95百分位為基準2023/3/14252023/3/1426三、人體各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算由身高計算各部分尺寸32002023/3/1427人體體積計算

V=1.015W－4.937（L）

W——人體體重，kg人體表面積計算

B=0.0235H0.42246W0.51456（m2）

H——人體身高，cm由體重計算體積和表面積2023/3/1428§3人體測量參數(shù)的應(yīng)用一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則二、人體尺寸的應(yīng)用方法三、應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)時的注意2023/3/1429

一、人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用原則

由人體身高決定的尺寸——門、通道、艙口、床、擔(dān)架等——以第95百分位為依據(jù)；由人體某部分尺寸決定的物體，如腿長決定的坐平面高度——以第5百分位為依據(jù)；可調(diào)尺寸——調(diào)節(jié)范圍使第5百分位到第95百分位間的所有人都可用；以第5百分位或第95百分位為限值的物體——當此界限外的人使用會危及安全健康、增加事故危險——擴大到第1百分位或第99百分位——人與緊急制動桿距離、緊急出口；門鈴、插座、開關(guān)、收銀臺等的高度——以第50百分位為依據(jù)。2023/3/1430

二、人體尺寸的應(yīng)用方法1.確定所設(shè)計產(chǎn)品的類型、等級

Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型涉及人的安全健康的產(chǎn)品和一般工業(yè)產(chǎn)品兩個等級2.選擇人體尺寸的百分位數(shù)3.確定功能修正量著裝修正量、姿勢變化修正量、操作修正量4.確定心理修正量：5.產(chǎn)品功能尺寸的確定最小功能尺寸＝人體尺寸的百分位數(shù)＋功能修正量最佳功能尺寸＝人體尺寸的