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1、人体工程学课程总述 人体工程学又叫人类工学或人类工程学，是第二次世界大战后发展起来的一门新学科。它以人机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。从室内设计的角度来说，人体工程学的主要功用在于通过对于生理和心理的正确认识，使室内环境因素适应人类生活活动的需要，进而达到提高室内环境质量的目标。人体工程学在室内设计中的作用主要体现在以下几方面：1、为确定空间范围提供依据2、为设计家具提供依据3、为确定感觉器官的适应能力提供依据。 课程学习目标 通过本课的学习，掌握与室内设计相关的“人”的知识，为将来设计课程的学习及以后的工作中涉及到与“人”有关的问题提供解决的方法或参照系。 课程主要知
2、识点 第一章：一、人体工程学的定义第二章：一、人体尺寸：1、尺寸的分类 2、尺寸的差异3、百分位二、人体活动：1、作业域2、人体活动空间3、重心4、静态肌肉施力第三章：一、工作面的高度二、座位设计坐的解剖及生理三、卧具设计 第四章：一、视觉1、视觉要素 2、视觉现象二、听觉 1、噪声控制2.音乐与工作三、触觉 课程知识结构图人体工程学第一章概论第二章人体与室内空间第三章人体与家具第四章人的感知与感觉与室内环境第五章人的行为心理与空间环境第二章 人体与室内在这一部分里我们主要讲人机环境系统中，人机关系中的人体工学问题。前面我们已经讲过机的含义非常广泛，不仅指机械，包括了人直接接触的各种器物和设施
3、，在室内设计中则主要指各类家具及与人关系密切的建筑构件，如门、窗、栏杆、楼梯等。而人的含义则不仅指人体尺寸，还包括了其他的人体构造和生理特征问题。在室内设计中各个部分与人体的关系密切程度不同。第一节 人体尺寸人体尺寸是一门新兴的学科，它是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别的学科，最早对这个学科命名的是比利时的数学家（Quitlet），他于1870年发表了人体测量学一书，为世界公认创建了这一学科，然而人们开始对人体尺寸感兴趣并发现人体各部分相互之关系则可追溯到二千年前。公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威（Vitruvian）就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述，并
4、且发现人体基本上以肚脐为中心。一个男人挺直身体、两手侧向平伸的长度恰好就是其高度，双足和双手的指尖正好在以肚脐为中心的圆周上。按照维特鲁威的描述，文艺复兴时期的达芬奇（Da-Vinci）创作了著名的人体比例图(见图1）。继他们之后，又有许多的哲学家、数学家、艺术家对人体尺寸的研究断断续续进行了许多世纪，他们大多是从美学的角度研究人体比例关系，在漫长的进程中积累了大量的数据。但这些研究不是为了设计而进行的。直到本世纪四十年代前后工业化社会的发展，使人们对人体尺寸测量有了新的认识，二战的爆发更推动了它在军事工业上的应用。数据的来源前面我们已经说过，人体测量学创立于1940年积累了大量的数据，但这些
5、资料无法被设计者使用，因为他们的资料是以美为目的的。是典型化的、抽象的，而设计需要的是具体的某个人或某个群体（国家、民族、职业）的准确数据。要得到这些数据，就要进行大量的调查，要对不同背景的个体和群体进行细致的测量和分析，以得到他们的特征尺寸、人体差异和尺寸分布的规律。进行这样的大量的工作是非常困难的，尤其是想要得到代表一个国家和地区的普遍资料是非常困难的。大多数已有的资料来源于军事部门，因为他们可以集中进行调查，但他们常常代表不了普通人状况，因为军人的身体素质水平高于一般人，年龄和性别有局限性。国外这方面进行的比较早，早在1919年，美国就对十万退役军人进行了测量，美国卫生、教育和福利部门还
6、在市民中进行全国范围的测量，包括1879岁不同的年龄、不同职业的人。我国在这一领域比较落后。在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺寸随年龄、性别、地区的不同而各不相同，同时，随着时代的向前，人们生活水平的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化，因此，要有一个全国范围内的人体各部位尺寸的平均测定值是一项繁重而细致的工作。根据1962年建筑科学研究院发表的人体尺度的研究中，有关我国人体的测量值，可作为设计时的参考。尺寸的分类人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。一构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。
7、它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。二功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子：在使用功能尺寸时强调的是在完成人体的活动时，人体各个部分是不可分的，
8、不是独立工作的，而是协调动作。例如手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。而功能是由手来完成的。再如人所能通过的最小通道并不等于肩宽，因为人在向前运动中必须依赖肢体的运动。有一种翻墙的军事训练，二米高的墙站在地面上是很难翻过去的，但是如果借助于助跑跳跃就可轻易做到，人跳高的能力根据日本的资料，18岁为55厘米。从这里可以看出人可以通过运动能力扩大自己的活动范围，因此在考虑人体尺寸时只参照人的结构尺寸是不行的，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。下图是常用功能尺寸。在室
9、内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。见图三 人体尺寸的比例关系：一般来说成年人的人体尺寸之间存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可推算出其他的尺寸。不同种属的人的人体比例系数不同。白人、黑人、黄种人不同。人体尺寸的差异人体尺寸测量如仅仅是着眼于积累资料是不够的，还要进行大量的细致分析工作。由于很多复杂的因素都在影响着人体尺寸，所以个人与个人之间，群体与群体之间，在人体尺寸上存在很多差异，不了解这些就不可能合理的使用人体尺寸的数据，也就达
10、不到预期的目的(见彩图）。差异的存在主要在以下几方面：一种族差异：不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。二世代差异：我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。欧洲的居民预计每十年身高增加10到14毫米。因此，若使用三、四十年前的数据会导致相应的错误。美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，二战入伍的人的身体尺寸超过了一战。美国卫生福利和教育部门在1971
11、年1974年所作的研究表明：大多数女性和男性的身高比1960年1962年国家健康调查的结果要高。最近的调查表明百分之五十一的男性高于或等于175.3厘米，而6062年只有百分之三十八的男性达到这个高度。认识这种缓慢变化与各种设备的设计、生产和发展周期之间的关系之重要性，并作出预测是极为重要的。百分位的概念由于人的人体尺寸有很大的变化，它不是某一确定的数值，而是分布于一定的范围内。如亚洲人的身高是151188厘米这个范围，而我们设计时只能用一个确定的数值，而且并不能象我们一般理解的那样用平均值，如何确定使用那一数值呢？这就是百分位的方法要解决的问题。百分位的定义是这样的：百分位表示具有某一人体尺
12、寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。大部分的人体测量数据是按百分位表达的，把研究对象分成一百份，根据一些指定的人体尺寸项目（如身高），从最小到最大顺序排列，进行分段，每一段的截至点即为一个百分位。例如我们若以身高为例：第5百分位的尺寸表示有5的人身高等于或小于这个尺寸。换句话说就是有95的人身高高于这个尺寸。第95百分位则表示有95的人等于或小于这个尺寸，5的人具有更高的身高。第50百分位为中点，表示把一组数平分成两组，较大的50较小的50。第50百分位的数值可以说接近平均值，但决不能理解为有平均人这样的尺寸。统计学表明，任意一组特定对象的人体尺寸，其分布规律符合正态分布规律，即大部分
13、属于中间值，只有一小部分属于过大和过小的值，它们分布在范围的两端，见图,图中设了第5百分位和第95百分位，第5百分位表示身材较小的，有5的人低此尺寸；第95百分位表示高，即有5的人高于此值。在设计上满足所有人的要求是不可能的，但必须满足大多数人。所以必须从中间部分取用能够满足大多数人的尺寸数据作为依据，因此一般都是舍去两头，只涉及中间90、95或99的大多数人，只排除少数人。应该排除多少取决于排除的后果情况和经济效果。平均人的谬误 选择数据时，如果以为第50百分位数据代表了平均人的尺寸，那就错了，这里不存在平均人，在某种意义上这是一种易于产生错觉的、含糊不清的概念。第50百分位只说明你所选择的
14、某一项人体尺寸有50的人适用，不能说明别的什么。事实上几乎没有如何人真正够的上平均人，美国的Hertz-bexy博士在讨论关于平均人的时候指出：没有平均的男人和女人存在，或许只是个别一、两项上（如身高、体重或坐高）是平均值。在对约四千个美国空军人员进行的调查中，两项尺寸是平均值的占7，三项是平均值的占 3，四项是平均值少于2，因此平均人的概念有些象神话，是不存在的。有两点要特别注意：一是人体测量的每一个百分位数值，只表示某项人体尺寸，如身高50百分位只表示身高，并不表示身体的其他部分。二是绝对没有一个各项人体尺寸同时处于同一百分位的人。人体尺寸运用中的问题有了完善的人体尺寸数据，还只是达到了第
15、一步，而学会正确的使用这些数据才能说真正达到了人体工程学的目的。一数据的选择：选择适应设计对象的数据是很重要的，要清楚使用者的年龄、性别、职业和民族，包括我们在前述差异一节中所讲到的各种问题，使得所设计的室内环境和设施适合使用对象的尺寸特征。二百分位的运用：在很多的数据表中只给出了第5百分位、第50百分位和第95百分位，为什么会这样呢，因为这三个数据是人们经常见到和用到的尺寸，最常用的是第5和第95百分位，一般不用50百分位，有人可能产生疑问，为什么不用平均值？我们可以举例说明：例如，以第50百分位的身高尺寸来确定门的净高，这样设计的门会使50的人有碰头的危险。我们只能排除0.1的人，因为门的
16、造价与门的高度关系不大。再比如：座位舒适的最重要的标准之一是使用者的脚要稳妥的踏在地板上，否则两腿会悬空挂着，大腿软组织会过分受压，双腿会因坐骨神经受压而导致麻木，假设小腿连脚的长度（包括鞋）的平均值是46厘米，若以此为依据，则设计出的椅子会有50的人脚踩不到地，妇女们的腿较短，使用它时会不合适。坐平面高度的尺寸不能使用平均值，而是要用较小的尺寸才合适棗长腿的人坐矮椅子把腿伸出去就可以了。因此，平均值不是普遍适用的。常用人体尺寸常用人体尺寸包括了结构尺寸和功能尺寸，在室内设计中最常用的为24个尺寸，详见下面：定义：身高是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂直距离。应用：这些数据用于确定
17、通道和门的最小高度。然而，一般建筑规范规定的和成批生产制做的门和门框高度都适用于99%以上的人，所以，这些数据可能对于确定人头顶上的障碍物高度更为重要。注意：身高一般是不穿鞋测量的，故在使用时应给予适当补偿。百分点选择：由于主要的功用是确定净空高，所以应该选用高百分点数据。因为天花板高度一般不是关键尺寸，设计者应考虑尽可能地适应100%的人。定义：眼睛高度是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到内眼角的垂直距离。应用：这些数据可用于确定在剧院、礼堂、会议室等处人的视线，用于布置广告和其他展品。用于确定屏风和开敞式大办公室内隔断的高度。注意：由于这个尺寸是光脚测量的，所以还要加上鞋的高度，男子大约
18、需2.5cm，女子大约需加7.8cm。这些数据应该与脖子的弯曲和旋转以及视线角度资料结合使用，以确定不同状态、不同头部角度的视觉范围。百分点选择：百分点选择将取决于关键因素的变化。例如：如果设计中的问题是决定隔断或屏风的高度，以保证隔断后面人的秘密性要求，那么隔离高度就与较高人的眼睛高度有关（第95百分点或更高），其逻辑是假如高个子人不能越过隔断看过去，那么矮个子人也一定不能。反之，假如设计问题是允许人看到隔断里面，则逻辑是相反的，隔断高度应考虑较矮人的眼睛高度（第5百分点或更低）。定义：肘部高度是指从地面到人的前臂与上臂接合处可弯曲部分的距离。应用：对于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台以及
19、其他站着使用的工作表面的舒适高度，肘部高度数据是必不可少的。通常，这些表面的高度都是凭经验估计或是根据传统做法确定的。然而，通过科学研究发现最舒适的高度是低于人的肘部高度7.6cm。另外，休息平面的高度大约应该低于肘部高度2.53.8cm。注意：确定上述高度时必顷考虑活动的性质,有时这一点比推荐的,低于肘部高度7.6cm还重要。百分点选择：假定工作面高度确定为低于肘部离度约7.6cm、那么从96.5cm（第5百分点数据）到111.8cm（第95百分点数据）这样一个范围都将适合中间的90的男性使用者。考虑到第5百分点的女性肘部高度较低，这个范闹应为88.9cm到111.8cm，才能对男女使用者都
20、适应。由于其中包含许多其他因索，如存在特别的功能要求和每个人对舒适高度见解不同等等，所以这些数值也只是假定推荐的。定义：挺直坐高是指人挺直坐着时，座椅表面到头顶的垂直距离。应用：用于确定座椅土方障碍物的允许高度。在布置双层床时，搞创新的节约空间设计时，例如利用搁楼下面的空间吃饭或工作都要由这个关键的尺寸来确定其高度。确定办公室或其他场所的低隔断要用到这个尺寸，确定餐厅和酒吧里的火车座隔断也要用到这个尺寸。注意：座椅的倾斜、座椅软垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时的活动都是要考虑的重要因素。百分点选择：由于涉及到间距问题，采用第95百分点的数据是比较合适的。定义：正常坐高是指人放松坐着时，
21、从座椅表面到头顶的垂直距离。应用：可用于确定座椅上方障碍物的最小高度。布置双层床时，搞创新的节约空间设计时，例如利用搁楼下面的空间吃饭或工作，都要根据这个关键尺寸来确定其高度。确定办公室和其他场合的低隔断要用到这尺寸，确定餐厅和酒吧里的火车座隔断也要用到这个尺寸。注意：座椅的倾斜、座简垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下相站起来时的活动都是要考虑的重要因素。百分点选择：由于涉及到间距问题、采用第115百分点的数据比较合适。定义：这个眼睛高度是指人的内眼角到座椅表面的垂直距离。应用：当视线是设计问题的中心时，确定视线和最佳视区要用到这个尺寸，这类设计对象包括剧院、礼堂、教室和其他需要有良好视听条件的室
22、内空间。注意：应该考虑本书中其他地方所论述的头部与眼睛的转动范围:座椅软垫的弹性、座椅面距地面的高度和叮调座简的调节范围。百分点选择：假如有适当的可调节性，就能适应从第5百分点到第95百分点或者更大的范围。定义：这个肩高是指从座椅表面到脖子与肩峰之间的肩中部位置的垂直距离。应用：这些数据大多数用于机动车辆中比较紧张的工作空间的设计中，很少被建筑师和室内设计师所使用。但是，在设计那些对视觉听觉有要求的空间时，这个尺寸有助于确定出妨碍视线的障碍物，也许在确定火车座的高度以及类似的设计中有用。注意：要考虑座椅软垫的弹性。百分点选择：由于涉及到间距问题一般使用第95百分点的数据。定义：肩宽是指两个三角
23、肌外侧的最大水平距离。应用：肩宽数据可用于确定环绕桌子的座椅间距和影剧院、礼堂中的排椅座位间距也可用于确定公用和专用空间的通道间距。注意:用这些数据要注意可能涉及到的变化。要考虑衣服的厚度，对薄衣服要附加7.9mm，对厚衣服附加7.6cm。还要注意，由于躯干和肩的活动，两肩之间所需的空间会加大。百分点选择：由于涉及到间距问题，应使用第95百分点的数据定义：两肘之间宽度是指两肋屈曲、自然靠近身体、前臂平伸时两肋外则面之间的水平距离。应用：这些数据可用于确定会议桌、告桌、柜台和牌桌周围座椅的位置注意：应该与肩宽尺寸结合使用。百分点选择：由于涉及到间距问题，应使用第95百分点的数据。定义：臀部宽度是
24、指臀部最宽部分的水平尺寸。这个尺寸也可以站着测量，这时就成为下半部躯干的最大宽度。本书表格中的尺寸是坐着测量的。应用：这些数据对于确定座椅内侧尺寸和设计酒吧、柜台和办公座椅极为有用。注意：根据具体条件，与两肋之间宽度和肩宽结合使用。百分点选择：由于涉及到间距问题，应使用第95百分点的数据。定义：肘部平放高度是指从座椅表面到肘部尖端的垂直距离。应用：与其他一些数据和考虑因素联系在一起，用于确定椅子扶手、工作台、书桌、餐桌和其他特殊设备的高度。注意：座椅软垫的弹性、座椅表面的倾斜以及身体姿势都应予以注意。百分点选择：肘部平放高度既不涉及间距问题也不涉及伸手够物的问题，其目的只是能使手臂得到舒适的休
25、息即可。选择第50百分点左右的数据是合理的。在许多情况下，这个高度在1427.9cm之间。这样一个范围可以适合大部分使用者。定义：大腿厚度是指从座椅表面到大腿与腹部交接处的大腿端部之间的垂直距离。应用：这些数据是设计柜台、书桌、会议桌、家具及其他一些室内设备的关键尺寸，而这些设备都需要把腿放在工作面下面。特别是有直拉式抽屉的工作面，要使大腿与大腿上方的障碍物之间有适当的间隙，这些数据是必不可少的。注意：在确定上述设备的尺寸时其他一些因素也应该同时予以考虑例如膝瞩高度和座椅软垫的弹性。百分点选择:由于涉及到间距问题，应选用第95百分点的数据。定义：膝盖高度是指从地面到膝盖骨中点的垂直距离。应用：
26、这些数据是确定从地面到书桌、餐桌、柜台底面距离的关键尺寸，尤其适用于使用者需要把大腿部分放在家具下面的场合。坐着的人与家具底面之间的靠近程度，决定了膝盖高度和大腿厚度是否是关键尺寸。注意：要同时考虑座椅高度和座垫的弹性。百分点选择:要保证适当的间距，故应选用第95百分点的数据。定义：膝眶高度是指人挺直身体坐着时，从地面到膝盖背后(腿弯)的垂直距离。测量时膝盖与髁骨垂直方向对正，赤裸的大腿底面与膝盖背面(腿弯)接触座椅表面。应用：这些数据是确定座椅面高度的关键尺寸，尤其对于确定座椅前缘的最大高度更为重要。注意：选用这些数据时必须注意座垫的弹性。百分点位择:确定座椅高度，应选用第5百分点的数据，因
27、为如界座椅太高、大腿受到压力会使人感到不舒服。假如一个座椅高度能适应小个子人，也就能适应大个子人。定义：臀部、膝腿部长度是由臀部最后面到小腿背面的水平距离。应用：这个长度尺寸用于座椅的设计中，尤其适用于确定腿的位置、确定长凳和靠背椅等前面的垂直面以及确定椅面的长度。注意：要考虑椅面的倾斜度。百分点选择：应该选用第5百分点的数据，这样能适应最多的使用者，臀部膝腿部长度较长和较短的人。如果选用第95百分点的数据，则只能适合这个长度较长的人、而不适合这个长度较短的人。定义：臀部膝盖长度是从臀部最后面到膝盖骨前面的水平距离。应用:这些数据用于确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的适当距离，例如; 用于影剧院
28、、礼堂和作礼拜的固排椅设计中。注意：还个长度比臀部一足尖长度要短，如果座椅前面的家具或其他室内设施没有放置足尖的空间、就应应用臀部足尖长度。百分点选择:由于涉及到间距问题应选用第95百分点的数据。定义：臀部一足尖长度是从臀部最后面到脚趾尖端的水平距离。应用：这些数据用于确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的适当距离。例如，用于影剧院、礼堂和作礼拜的固定排椅设计中。注意：如果座椅前方的家具或其他室内设施有放脚的空间，而且间隔要求比较重要，就可以使用臀部膝盖长度来确定合适的间距。百分点选择：由于涉及到间距问题应选用第95百分点的数据，定义，这个高度是指人生直，臂、手和手指向上伸直时，座椅表面到中指末稍的
29、垂直距离。应用，这些数主要用于确定头顶上方的控制装置和开关等等的位置，所以较多地被设备专业的设计人员所使用。定义：垂直手握高度是指人站立、手握横杆，然后使横杆上升到不便人感到不舒服或拉得过紧的限度为止，此时从地面到横杆顶部的乖直距离。应用：这些数据可用于确定开关、控制器、拉杆、把手、书架以及衣帽架等等的最大高度。注意：尺寸是不穿鞋测量的，使用时要给予适当地补偿。百分点选择：由于涉及到伸手够东西的问题，如果采用高百分点的数据就不能适应小个子人，所以设计出发点应该基于适应小个子人、这样也同样能适应大个子人。定义：侧向手握距离是指人直立、右手侧向平伸握住横杆一直伸展到没有感到不舒服或拉得过紧的位置，
30、这时从人体中线到横杆外侧面的水平距离。应用：这些数据有助于设备设计人员确定控制开关等装置的位置，它们还可以为建筑师和室内设计师用于某些特定的场所，例如医院，实验室等。如果使用者是坐着的，这个尺寸可能会稍有变化，但仍能用于确定人侧面的书架位置。注意：如果涉及的活动需要使用专门的手动装置、手套或其他某种特殊设备，这些都会延长使用者的一般手握距离，对于这个延长量应予以考虑。百分点选择：由于主要的动用是确定手握距离，这个距离应能适应大多数人，因此，选用第5百分点的数据是合理的。定义：这个距离是指人肩膀靠培直立，手臂向前平伸，食指与拇指尖接触，这时从培到拇指梢的水平距。应用：有时人们需要越过某种障碍物去
31、够一个物体或者操纵设备，这些数据可用来确定障碍物的最大尺寸。本书中列举的设计情况是在工作台上方安装搁板或在办公室工作桌前面的低隔断上安装小柜。注意：要考虑操作或工作的特点。百分点选择：同lU相同选用第5百分点的数据，这样能适应大多数人。六尺寸的衡量标准：1、舒适的标准：前面我们讲了人体尺寸运用的一个原则：够得着的距离，容得下的空间。但这仅仅是满足了最基本的功能需要，也就是满足了最低限度的需要。而要达到舒适则是另一个标准。举一个例子：火车卧铺按照功能尺寸肯定是合理的，但睡起来肯定没有五星级饭店中的大床舒服。这个例子告诉我们舒适的程度也是一个尺寸选择的标准。2、安全的尺度：七形式对尺度的影响：敏感
32、和不敏感重心问题在设计中许多尺寸的考虑还有个重心的问题，例如栏杆的设计，简单的说栏杆的高度应该高于人的重心，重心是考虑全部重量集中作用的点。当考虑人的重量时，就可以用这个点来代替人体重量之所在所以如果栏杆低于这一点，人体一旦失去稳定，就可能越过栏杆而坠落。而重心一般在人的肚脐后，所以当人们站在栏杆附近，如果发现栏杆比自己的肚脐还低，就会产生恐惧感。理论上的人体重心高度如以身高为100，重心则为56。如平均身高为163厘米，重心高度为92厘米。这是平均值，修正一下取110厘米较好。一般来说每个人的重心位置不同，主要是受身高、体重和体格的不同的影响。通常躯干低的人重心偏向下方，反之则偏上根据测定重
33、心在身高一半以上的人不到50。此外重心还随人体位置和姿态的变化而不同。比如椅子的设计，现在家具的设计形式丰富多样，尤其是椅子，四条腿的一般稳定性较好，但是三条腿、一条腿的就有个重心问题。人在坐姿时的重心很多人可能以为在座板的重心，其实不然，除了直立的重心，还要考虑重心的移动。第三章 人体与家具第一节 作业面的设计工作面的高度作业区设计主要依据人体尺寸的测量数据，而作业性质、生理和心理诸因素也会影响作业区的设计。工作面的高度是决定人工作时的身体姿势的重要因素。不正确的工作面高度将影响着工人的姿势，引起身体的歪曲，以致腰酸背痛。不论是坐着工作还是站立工作，都存在着一个最佳工作面高度的问题。这里需要
34、强凋，工作面高度不等于桌面高度，因为工作物件本身是有高度的。例如，打字机的键盘高度，一般有25至5Omm。不考虑具体的工作人员，一概采用固定的工作面高度，这不是一项好的设计。有人对烫衣板高度与工作人员生理方面的关系作了实验研究。实验中使用了人的能量消耗(kW)、心跳次数、呼吸次数等指标。多数受实验者选择烫衣板距肘下15Omm为宜。如果把烫衣板置于距肘下25Omm，出现了受实验者呼吸情况稍有变化。还有人对不同高度的搁架作过实验研究。实验中使用了距地面以上100、 300、 500、 700、1100、1300、1500和1700mm的不同搁架。实验结果表明，最佳的搁架高度是距地面1100mm。这
35、个高度即为高出人体肘部150mm。受实验者使用这个高度的搁架能量消耗(kW)最小。其他一些人的类似实验都一致指出，当搁架高度低于肘部时，随着搁架高度的下降，人的能量消耗增加较快。这是由于人体自身的重量造成的。例如一个58kg体重的女工，搬运0.5g的罐头到高于肘部的搁架上;她必须举起0.5kg的罐头，lkg重的前臂， 1.5kg重的上臂。为了搬动0.5kg的罐头到低于肘部的搁架上，需要不同程度地移动身体，则能量消耗增加很快。手臂的位置作业面的高度影响人的作业技能。一般认为，手在身前作业，肘部自然放下;手臂内收呈直角时，作业速度最快，即这个作业面高度最有利于技能作业。但另一个对食品包装的研究的结
36、果与以上观点稍有不同(下图)。由图可见，当手臂在身体两侧，外展角度为8度23度，前臂内收平放在工作台上时，食品包装的作业效能最高，即包装速度快，质量好，而且人体消耗的能量也随之减少。如果座椅太低，上臂外展角度达45度时，肩承受了身体的平衡重量，将导致肌肉疲劳，所以作业效能下降，人体能耗增加。目前设计技能作业主要以速度和精确度为标准。但有些人体工程学专家认为还应考虑疲劳和单调两个因素，以后的章节将详细讨论这两个问题。最佳的工作面高度是在人的肘下50mm。这个数值是根据生产效率和工作人员的生理情况两方面因素确定的。很早就有人研究后指出，工作面在肘下2576mm是合适的。随后许多研究都证明了这一点。
37、重要的结论是：（1）工作面高度应由人体肘部高度来确定，而不是由地面以上的高度来确定。由于不同人的肘部高度是不一样的，所以使用一个固定的数字来设计工作面高度显然是不合理的：（2）工作面的最佳高度号略低于人的肘部。虽然不同的研究者提出了不同的肘下距离，但是一致的看法是工作面在人的肘下。有人提出工作面的高度是人体高度的60，也有人认为工作面高度是人体高度的57%。曾对4062个人进行统计研究，人的肘部高度是人体高度的63%。站立作业工作面的高度是决定人工作时的身体姿势的重要因素。工作面的高度设计按基本作业姿势可分为三类:站立作业：坐姿作业；交替式作业；站立作业。工作面是指作业时手的活动面。工作面可以
38、是工作台的台面，也可以是主要作业区域。工作面的高度决定于作业时手的活动面的高度，例如绣花时，绣面的高度。站立工作时，工作面的高度决定了人的作业姿势。工作面过高，人不得不抬肩作业，可引起肩脾、颈部等部位疼痛性肌肉痉挛。工作面太低，迫使人弯腰弯背，引起腰痛。站立作业的最佳工作面高度为肘高以下51O厘米。男性的平均肘高约力105厘米，女性约力98厘米。因此，按人体尺寸考虑，男性的最佳作业面高度为951O0厘米，女性的最佳作业面高度为8898厘米。作业性质也可影响作业面高度的设计，如图（1）对于精密作业（例如绘图），作业面应上升到肘高以上510厘米，以适应眼睛的观察距离。同时，给肘关节部一定的支承，以
39、减轻背部肌肉的静态负荷。（2）对于工作台，如果台面还要放置工具、材料等，台面高度应降到肘高以下l0l5厘米。（3）若作业体力强度高，例如需要借助身体的重量（木工、柴瓦工）；作业面应降到肘高以下1540厘米。对于不同的作业性质，设计者必须具体分析其特点，以确定最佳作业面高度。作业面应按身材较高的人设计，身材较低的人可使用垫脚台。坐姿作业 对于一般的坐姿作业，作业面的高度仍在肘高(坐姿)以下5l0厘米比较合适。同样，在精密作业时，作业面的高度必须增加，这是由于精密作业要求手眼之间的精密配合。在精密作业中，祝觉距离决定了人的作业姿势。打字随着中文计算机的发展，打字工作越来越多。打字时的作业面高度决定
40、于打字机的键盘高度和工作台高度。然而，降低工作台的高度受到腿所必需的空间的限制。最低的工作台高度可由以下公式求得：LH=K十R十T式中LH一最低工作台高度；K一膑骨上缘高(坐姿)；R一活动空隙，男性为5厘米，女性为7厘米；T一工作台面厚度。 坐立交替式作业由于受到视觉距离和手的较精密工作(如书写、打字等)的要求，一般办公桌的高度都应在肘高以上。办公桌的高度是否合适，还取决于另外两个因素1椅面与桌面的距离和桌下腿的活动空间。前者影响人腰部姿势;后者决定腿是否舒服。一般而言，办公桌应按身材较大的人的人体尺寸设计，这是因为身材小的人可以加高椅面和使用垫脚台。而身材较大的人使用低办公桌就会导致腰腿的疲
41、劳和不舒服。设计办公桌时应保证办公人员有足够的腿的活动空间。因为，腿能适当移动或交叉对血液循环是有利的。抽屉应在办公人员两边;而不应在桌子中间，以免影响腿的活动。坐立交替式作业这是指工作者在作业区内，既可坐也可由图可见。重要的和需要经常注意的视觉工作必须设计在舒服的视线范围内。从而，避免由于头的姿势不自然而引起的颈部肌肉痛疼。站，可坐立交替地工作(参考图36)。这种工作方式很符合生理学和矫形学(研究人体，尤其是儿童骨酪系统变形的学科)的观点。坐姿解除了站立时人的下肢的肌肉负荷，而站立时可以放松坐姿引起的肌肉紧张，坐与站各导致不同肌肉的疲劳和痛疼，所以坐立之间的交替可以解除部分肌肉的负荷，坐立交
42、替还可使脊椎中的惟间盘获得营养。一个坐立交替式作业的机床设计。有关尺寸如下;(1)膝活动空间: 30x65平方厘米(2)作业面一椅面: 3060厘米(3)作业面：l0012O厘米(4)座椅可调范围，80一100另外，坐立交替设计还很适合需频繁坐立的工作。例如美国UPS又整车司机的座椅就比一般汽车司机的座椅高，它可以坐立交替，从而大大减轻了频繁坐立的劳动强度。斜作业面作业时，人的视觉注意的区域决定头的姿势。头的姿势要舒服，视线与水平线的夹角应在下图所规定的范围内。坐姿时，此夹角为3244)站姿时为2334。由于视线倾斜的角度包括头的倾斜和眼球转动两个角度，实际头倾斜角度为站立822,坐姿1729
43、。实际工作中，头的姿势很难保持在图37所示的范围内，如最常见的在写字台上读写书画，头的倾角就超过了舒服的范围(即822，)，因此;出现了桌面或者作业面倾斜的设计。此时人的头和躯体的姿势受作业面高度和倾斜角度两个因素的影响(下图)。图中的绘图桌都是己经批量生产的产品。研究者根据人的作业姿势，选出4张设计好的和4张设计差的绘图桌进行比较a通过测量发现如下结果：(1)设计好的，躯体弯曲为79; (2)设计差的，躯体弯曲为1942;(3)设计好的，头的倾角为2933;(4)设计差的，头的倾角为SO36。 特别是当水平作业面过低时，由于头的倾角不可能过多超过30，人不得不增加躯体的弯曲程度。因此，绘图桌
44、的设计应注意以下几条要求，(1)高度和倾斜度都可调:(2)桌面前缘的高度应在65130厘米内可调;(3)桌面倾斜度应在075内可谓。对学生使用课桌时的姿势的研究己经发现，躯体倾斜(第12节胸椎与眼睛的连线同水平面之词的夹角)程度与桌面倾斜有关系：(1)水平桌面: 3545。(2)倾斜12桌面: 3748;(3)倾斜24桌面; 4050。可见，倾斜桌面有利于保持躯体自然姿势，避免弯曲过度。另外，肌电图和个体主观感受测量都证明了倾斜桌面的优越性，倾斜桌面还有利于视觉活动。但桌面斜了，放东西就困难，这一点设计时亦应予以考虑。可调工作台从适应性而言，可调工作台是理想的人体工程学的设计。在轻负荷作业条件
45、下，不同身高的人应采用的调节高度如图所示。可调节操作人员肘部的离地高度。如果操作人员是坐着工作的，调节坐椅的高度。如果操作人员是站立工作的，可在脚下设置不同高度的踏脚板或铺设不同张数的地毯，以调节高度。 原始人只会蹲、跪、伏，并不会坐，那么座椅是怎么产生的？经过人类学家的研究，人类最早使用座椅完全是权力地位的象征，座的功能是次要的。以后座椅又逐步发展成一种礼仪工具，不同地位的人座椅大小不同。座椅的地位象征意义至今仍然存在（见下图）。直到本世纪初，人们才开始认识到坐着工作可以提高工作效率，减轻劳动强度。不论在工作、在家中、在公共汽车或在其他的任何地方，每人在他的一生中总有很大的一部分时间是花在坐的上面。我们从经验可知，椅子和座位必须舒适，并配合不同的工作需要，这不仅与工作有关，而且与人的健康有着密切的关系。今天在工业国家内几乎3/4的工作是坐姿作业，因此座椅的研究设计受到了广泛的重视。但是在我国很少为人们注意，往往认为加一块泡沫塑料，甚至在椅子的座位上刻出双腿的沟股就是从人体工程学出发了。这里我们从一般的座为设计原理开始进一步介绍有关的人体工程学问题。座椅对人有以下的益处：1、 减轻腿部肌肉的负担；2、 防止不自然的躯体姿势；3、 降低人的耗能量；4、 减低血液系统的负担。但不正确的坐姿也会影响健康