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1、第第 4 4 章章 人体尺度与人体测量人体尺度与人体测量1.人体测量的基本知识人体测量的基本知识2.人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数3.常用的人体测量数据常用的人体测量数据4.人体各部分结构参数的计算人体各部分结构参数的计算5.人体测量数据的应用人体测量数据的应用 内容提要内容提要4.1 4.1 人体测量概述人体测量概述1.概概 述述2.人体测量的基本术语人体测量的基本术语3.人体测量的主要测量方法人体测量的主要测量方法 人体测量学：人体测量学：人体测量学：人体测量学：概概 述述是一门新兴的学科。是一门新兴的学科。通过通过测量人体各部位尺寸来确定个体之测量人体各部位尺寸来确定个
2、体之间和群体之间在人体尺寸上的差别。间和群体之间在人体尺寸上的差别。用以用以从而从而研究人的形态特征。研究人的形态特征。为各种工业设计和工程设计提为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。供人体测量数据。4.1.1 4.1.1 人体测量的分类人体测量的分类人体测量的方式人体测量的方式静态人体测量静态人体测量动态人体测量动态人体测量用于获取人体用于获取人体立姿和坐姿时立姿和坐姿时的尺寸的尺寸用于获取人在工作姿用于获取人在工作姿势下或某种操作活动势下或某种操作活动状态下的尺寸范围状态下的尺寸范围 静态人体测量静态人体测量指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方式。指被测者静止地站着或坐着进行的一种
3、测量方式。作为作为设计工作空间大小设计工作空间大小、家具家具和和产品界面产品界面以及一以及一些些工作设施工作设施等的等的依据依据。静态测量的人体尺寸用途静态测量的人体尺寸用途 动态人体测量动态人体测量指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量，指被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量，有时也包含一些静止动作。有时也包含一些静止动作。测量重点：测量重点：人在做出某种动作时的身体特征，通常是对头、手、足、四肢所能及的范围以及各关节所能达到的距离和能转动的角度进行测量。动态人体测量的特点：动态人体测量的特点：当人进行任何一项身体活动时，并不是某个身体部位独立完成的，而是身体各部位协调完成，具有一定
4、的连贯性和活动性。动态人体测量动态人体测量要要根据实际情况根据实际情况加加以判断，不能仅仅以判断，不能仅仅依靠静态人体测量依靠静态人体测量来解决实际问题。来解决实际问题。1.被测者姿势被测者姿势2.测量基准面测量基准面3.测量方向测量方向4.支撑面和衣着支撑面和衣着5.基本测点及测量项目基本测点及测量项目4.1.2 4.1.2 人体测量的基本术语人体测量的基本术语（1 1）被测者姿势）被测者姿势立 姿：被测者挺胸宜立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直腿部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45。夹角，体重均匀分布于
5、两足。坐 姿：被测者挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上。头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方。左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。A.三三 轴轴B.矢状面矢状面C.正中矢状面正中矢状面D.冠状面冠状面E.水平面水平面F.眼耳平面（法兰克福平面）眼耳平面（法兰克福平面）（2 2）测量基准面）测量基准面矢状面矢状面正中矢状面正中矢状面1.矢状矢状面：面：1.通过铅垂轴和纵轴的平通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面。面及与其平行的所有平面。将人体分为将人体分为左、右左、右两部分。两部分。1.正中矢状面：正中矢状面：1.将人体分成将人体分成左左右对称右对称两部分的矢
6、两部分的矢状面。状面。冠状面冠状面1.冠状冠状面：面：1.通过铅垂轴和横轴通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所的平面及与其平行的所有平面都成为冠状面。有平面都成为冠状面。1.将人体分为将人体分为前、后前、后两部两部分。分。水平面水平面1.水平水平面：面：1.与矢状面和冠状面与矢状面和冠状面同时垂直的所有平面都同时垂直的所有平面都陈伟水平面。陈伟水平面。将人体分为上下两部分。将人体分为上下两部分。A.上方上方&下方下方B.内侧内侧&外侧外侧C.近位近位&远位远位D.桡侧桡侧&尺侧尺侧E.胫侧胫侧&腓侧腓侧（2 2）测量方向）测量方向头头 侧侧 端端足足 侧侧 端端人体人体上、下方向上、下方向上上
7、上上方方称称为为头头侧侧端端下下方方称称为为足足侧侧端端人体人体左、右左、右方向上方向上靠近正中矢状面的方向称为靠近正中矢状面的方向称为内侧内侧。远离正中矢状面的方向称为远离正中矢状面的方向称为外侧。外侧。在四肢上将靠近在四肢上将靠近四肢附着部位的称四肢附着部位的称为为近位近位，将远离四肢附着部将远离四肢附着部位的称为位的称为远位远位。在上肢上，在上肢上，将桡骨侧称为将桡骨侧称为桡侧桡侧；将尺骨侧称为将尺骨侧称为尺侧。尺侧。在下肢上，在下肢上，将胫骨侧称为将胫骨侧称为胫侧胫侧；将腓骨侧称为将腓骨侧称为腓侧。腓侧。立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平
8、面应是水水平平的，的，稳固稳固的的不可压缩不可压缩的。的。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内例如只穿内裤和汗背心裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目应在而使测量值有变化的测量项目应在呼吸平静时呼吸平静时进行测量。进行测量。（4 4）支撑面和衣着）支撑面和衣着（5 5）基本测点和测量项目）基本测点和测量项
9、目测测点点头部测点头部测点（1616个）个）躯干和四肢部躯干和四肢部位测点位测点（2222个）个）测测量量项项目目头部测量项头部测量项目目（1212项）项）躯干和四肢部位躯干和四肢部位测量项测量项（6969项）项）包括；立姿包括；立姿4040项，坐姿项，坐姿2222项，手和足部项，手和足部6 6项，体重项，体重1 1项项 图图2-a 2-a 测量项目测量项目-立姿立姿图图2-b 2-b 测量项目测量项目-立姿立姿图图2-c 2-c 测量项目测量项目-立姿立姿图图2-d 2-d 测量项目测量项目-立姿立姿图图2-e 2-e 测量项目测量项目-立姿立姿图图2-f 2-f 测量项目测量项目-立姿立姿
10、图图3-a 3-a 测量项目测量项目-坐姿坐姿图图3-b 3-b 测量项目测量项目-坐姿坐姿图图3-c 3-c 测量项目测量项目-坐姿坐姿二、人体测量学基本术语二、人体测量学基本术语图图3-d 3-d 测量项目测量项目-坐姿坐姿二、人体测量学基本术语二、人体测量学基本术语图图3-e 3-e 测量项目测量项目-坐姿坐姿二、人体测量学基本术语二、人体测量学基本术语4.1.3 4.1.3 人体测量的方法人体测量的方法 1.地区与种族地区与种族 2.年年 代代 3.年年 龄龄 4.性性 别别 5.职职 业业4.2 4.2 影响人体测量数据的因素影响人体测量数据的因素 4.2.1 4.2.1 地区与种族
11、地区与种族注意点：注意点：由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺寸的差异，即使是同一国家，不同地区的人体尺寸也有差异。因此，在设计中考虑产品的多民族的通用性。美国空军飞机座舱的设计是按符合90%的美国人来设计的，这对德国人基本适合，但法国只有80%适合，意大利只有69%，日本只有43%，泰国只有24%，越南只有14%。4.2.2 4.2.2 年代年代在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后加以适当修正。加以适当修正。一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加11.4cm;美国城市男性青年在19731986年的13年间身高增加2.3cm;日本男性青年在
12、19341965年的31年间身高增加5.2cm、体重增加4kg、胸围增加3.1cm;我国原广州中山医学院男性在19561979年的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。4.2.3 4.2.3 年龄年龄例如：例如：人体尺寸增长过程：人体尺寸增长过程：男男2020岁、女岁、女1818岁。岁。（结束）（结束）手的尺寸：手的尺寸：男男1515岁、女岁、女1313岁。岁。（达到一定值）（达到一定值）脚的大小：脚的大小：男男1717岁、女岁、女1515岁。岁。（基本定型）（基本定型）成成 年年 人：人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年
13、龄增长而增长。宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。注意：注意：在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。关于儿童关于儿童 历来关于儿童的人体尺寸是很少的，而这些资料对于设计儿童用具、设计幼儿园、学校是非常重要的。例如：栏杆的间距应必须阻止儿童头部的钻过，以5岁幼儿头部的最小尺寸为例，它约为14厘米，如果以它为平均值，为了使大部分儿童的头部不能钻过，多少要窄一些，最多不超过11厘米。关于老年人关于老年人 针对老年人的尺寸数据资料也相对较少，由于人类社会生活条件的改善，人的寿命增加
14、，现在世界上进入人口老龄化的国家越来越多。所以设计中涉及老年人的各种问题不能不引起我们的重视，应有老年人的人体尺寸，在没有的情况下，至少有两个问题应引起我们的注意：（1）无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮。（2）伸手够东西的能力不如年轻人。家庭用具的设计，首先应当考虑到老年人的要求。因为家庭用具一般不必讲究工作效率，而首先需要考虑的是使用方便，在使用方便方面则年轻人可以迁就一些老年人。在老年人中，老年妇女尤其需要照顾。4.2.4 4.2.4 性别性别1、对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；（但有四个尺寸胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反）2、同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较
15、大，肩较窄，骨盆较宽；3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别；4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。男男男男女女女女之之之之间间间间的的的的差差差差异异异异：4.2.5 4.2.5 职业职业 不同职业的人，在身体大小及比例上也存不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。比脑力劳动者稍大些。也有一些人由于长期的职业活动改变了形体，也有一些人由于长期的职业活动改变了形体，使其某些身体部位尺寸与平均值有较大差异。使其某些身体部位尺寸与平
16、均值有较大差异。4.3 4.3 人体测量数据的统计处理人体测量数据的统计处理一般认为一般认为人体尺寸的统计值人体尺寸的统计值 基本符合基本符合正态分布规律。正态分布规律。因此，可以用因此，可以用平均值、方差、标准差、抽样误差、平均值、方差、标准差、抽样误差、百分位百分位等统计值来表述群体尺寸特征。等统计值来表述群体尺寸特征。4.3.1 4.3.1 平均值平均值 表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，也叫子样均值。均值是描述测量数据位置特征的值，可用来衡量一定条件下的测量水平和概括池表现测量数据的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,.xn其均值为：4.3.2 4.3.2
17、 方方 差差 描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值而又在一定范围内波动。对于均值为x的n个样本测量值：x1,x2,.xn,其方差s2 2的定义为：S2=1n-1(x1-x)2+(x2-x)2+(xn-x)2=1n-1 ni=1（xi x）2 4.3.3 4.3.3 标准差标准差 方差的平方根S就是标准差。1n-1 ni=1（xix）2S=1/2 用来描述测量值对均值的波动情况。4.3.4 4.3.4 抽样误差抽样误差应用人体尺寸参数数据时应注意的问题应用人体尺寸参数数据时应注意的问题1.必须弄清设计的使用者或操作者的状况
18、，列出使用必须弄清设计的使用者或操作者的状况，列出使用者的者的待征待征，包括性别、年龄、种族、体格等。，包括性别、年龄、种族、体格等。2.人体尺寸的统计分布一般是呈正态分布的，故按人人体尺寸的统计分布一般是呈正态分布的，故按人体尺寸均值设计产品和工作空间，往往只能适合体尺寸均值设计产品和工作空间，往往只能适合50的人群，而对另外的人群，而对另外50的人群则不适合。的人群则不适合。3.选用人体尺寸数据时，要选用人体尺寸数据时，要考虑操作者的着衣穿鞋情考虑操作者的着衣穿鞋情况和其他可能配备的东西况和其他可能配备的东西，如手套、头盔、靴子及其，如手套、头盔、靴子及其他用具。他用具。着装人体尺寸增大的
19、调整值着装人体尺寸增大的调整值 单位：mm人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数1.1.均均 值值2.2.方方 差差3.3.标准差标准差4.4.百分位数百分位数方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值而又在一定范围内波动。对于均值为x的n个样本测量值：x1,x2,.xn,其方差s2的定义为：方方 差差S2=1n-1(x1-x)2+(x2-x)2+(xn-x)2=1n-1 ni=1（xi x）2标准差标准差1n-1 ni=1（xix）2S=1/2方差的平方根方差的平方根S就是标准差就是标准差百分位数百分位数人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸等级，最常用的是第5、第50、第95三种百分
20、位数。其中：第第5 5百分位数百分位数表示“小小”身材。是指有5%5%的人群身材尺寸小于此值，而有9595的人群身材尺寸大于此值；第第5050百分位数百分位数表示“中中”身材，是指大于和小于此值的人群身材尺寸各为5050；第第9595百分位数百分位数表示“大大”身材，是指有9595的人群身材尺寸小于此值，而有5 5的人群身材尺寸大于此值。常用的人体测量数据常用的人体测量数据GB10000一88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人机工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。该标准
21、共提供了七个类共47项人体尺寸基础数据，标准中所列出的数据，是代表从事工业生产的法定中国成年人(男1860岁，女1855岁)人体尺寸，并按男、女性别分开列表。人体各部分结构参数的计算人体各部分结构参数的计算1.以身高计算各部分尺寸以身高计算各部分尺寸2.由体重计算体积和表面积由体重计算体积和表面积3.由体重、身高、体积计算生物力学由体重、身高、体积计算生物力学参数参数对于设计中所需的人体数据，当无条件测量时，或宜接测量有困难时，或者是为了简化人体测量的过程时，可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用经验公式计算出所需的其他各部分数据。以身高计算各部分尺寸以身高计算各部分尺寸人体测量数据的应用
22、人体测量数据的应用1.人体测量尺寸的修正人体测量尺寸的修正2.主要人体测量尺寸的应用原则主要人体测量尺寸的应用原则人体测量尺寸的应用原则人体测量尺寸的应用原则人体大小各不相同，设计一般不可能满足所有使用者。人体大小各不相同，设计一般不可能满足所有使用者。为了使设计能适合于较多的使用者，在应用人体测量为了使设计能适合于较多的使用者，在应用人体测量数据时应考虑以下原则：数据时应考虑以下原则：1.由人体身高决定的物体，如门、船舱口、通道、床、拉架等，其尺寸应以第95百分位数为依据。2.由人体某些部分的尺寸决定的物体，如取决于腿长的坐平面高度，其尺寸应以第5百分位数为依据。3.可调尺寸，应可调节到使第
23、5百分位数和第95百分位数之间的所有人使用方便。4.以第以第5百分位数和第百分位数和第95百分位数为界限值的百分位数为界限值的物体，物体，当身体尺寸在界限以外的人使用会危害当身体尺寸在界限以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大，其尺寸界限应扩大到第到第1百分位数和第百分位数和第99百分位数。如紧急出口百分位数。如紧急出口以及至运转着的机器部件的有效半径，应以第以及至运转着的机器部件的有效半径，应以第99百分位数为依据，而使用者与紧急制动杆的百分位数为依据，而使用者与紧急制动杆的距离则应以第距离则应以第1百分位数为依据百分位数为依据。5.门铃、插座、电灯
24、开关的安装高度以及付门铃、插座、电灯开关的安装高度以及付账柜台高度，应以第账柜台高度，应以第50百分位数为依据。百分位数为依据。设计使用人体模板1.人体模板简介人体模板简介2.人体模板的结构人体模板的结构3.人体模板的尺寸人体模板的尺寸4.人体模板的应用人体模板的应用 人体模板简介：所谓人体模板，就是以人体测量尺寸为所谓人体模板，就是以人体测量尺寸为基础，考虑到人体各部位运动舒适要求，基础，考虑到人体各部位运动舒适要求，制作出的辅助设计用模型。它是利用人体制作出的辅助设计用模型。它是利用人体结构和尺度关系，通过结构和尺度关系，通过“机机”与人体模板与人体模板相关位置的分析，可以直观地求出人机相相关位置的分析，可以直观地求出人机相对位置的有关设计参数，为合理设计提供对位置的有关设计参数，为合理设计提供可靠条件可靠条件人体模板的结构