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1、第二章第二章 人体参数人体参数第二章第二章 人体参数人体参数内内 容容第一节第一节 人体尺寸测量人体尺寸测量 第二节第二节 人体的人机学参数计算人体的人机学参数计算第三节第三节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用第一节第一节 人体尺寸测量人体尺寸测量l人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差异，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。l本节主要介绍人体测量的基础知识。应该掌握“测量基准面、“静态测量和“动态测量等一些基本概念。一、人体尺寸测量的基础一、人体尺寸测量的基础l人机工程学使用的
2、成年人和青少年的人体测量术语由国标 GB/T 5703-1999 GB/T 5703-1999规定。l该标准还规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合以下5项要求的前提下，测量数据才有效。1被测者姿势的要求l1立姿l2坐姿指被测者挺胸直立，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，自然伸直膝部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45o夹角，体重均匀分布于两足。1被测者姿势的要求l1立姿l2坐姿指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
3、面上，手轻放在大腿上。2测量基准面的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面2测量基准面的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。2测量基准面的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分为左右对称的两局部。2测量基准面
4、的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前后两局部。2测量基准面的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面与矢状面和冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上下两局部。2测量基准面的要求l人体测量基准面的定位是由三个互为垂直的轴铅垂轴、纵轴、横轴定的。l1矢状面l2正中矢状面l3冠状面l4水平面l5眼耳平面通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水
5、平面称为眼耳平面。3测量方向的要求l1头侧端，足侧端。l2内侧，外侧。l3近位，远位。l4挠侧，尺侧。l5胫侧，腓侧。在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。3测量方向的要求l1头侧端，足侧端。l2内侧，外侧。l3近位，远位。l4挠侧，尺侧。l5胫侧，腓侧。在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。3测量方向的要求l1头侧端，足侧端。l2内侧，外侧。l3近位，远位。l4挠侧，尺侧。l5胫侧，腓侧。在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。3测量方向的要求l1头侧端，足侧端。l2内侧，外侧。l3近位，远位。l4
6、挠侧，尺侧。l5胫侧，腓侧。在上肢上，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。3测量方向的要求l1头侧端，足侧端。l2内侧，外侧。l3近位，远位。l4挠侧，尺侧。l5胫侧，腓侧。在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。4支承面和衣着的要求l立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应该是水平、稳固、不可压缩的。l要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣测量。5基本测点及测量工程l头部测点16个和测量工程12项；躯干和四肢部位的测点共22个，其测量工程共69项，其中分为：立姿40项，坐姿22项；手和足部6项及体重1项。l此外，测量时，必须按照标准规定的测量仪器和方法进行测量，其测量结果方为有效。二、人
7、体测量的主要仪器l1、直脚规l2、弯脚规l3、人体测高仪由固定直脚、活动直脚、主尺和尺框等组成。固定直脚与活动直脚的一端扁平呈鸭嘴形，主要用于测量活体；另一端尖锐，主要用于测量骨骼。直脚规可测量200毫米范围以内的直线距离。二、人体测量的主要仪器l1、直脚规l2、弯脚规l3、人体测高仪由左弯脚、右弯脚、主尺和尺框构成。可用于测量活体和骨骼。弯脚规可测量300毫米范围以内的直线距离。二、人体测量的主要仪器l1、直脚规l2、弯脚规l3、人体测高仪又称为马丁测高仪。由主尺杆5、固定尺座2、活动尺座3、底座6、两支直尺1和两支弯尺4构成。主尺杆由34节金属管相互套接而成，测量范围是02000毫米。可测
8、量身高、坐高和体部的各种高度。二、人体测量的主要仪器l1、直脚规l2、弯脚规l3、人体测高仪当它的第一节金属管的固定尺座与活动尺座各插一支直尺时，可作为大型活动直脚规使用。可测活体的肩宽、胸宽等，也可测骨骼的股骨体长等。二、人体测量的主要仪器l1、直脚规l2、弯脚规l3、人体测高仪在活动尺座和固定尺座各插一支弯脚时，可作为大型弯脚规使用，用于测量胸部矢状径等。三、常用统计函数常用统计函数l在人体测量中，有两个重要的统计量：均值和标准差。前者表示分布的集中趋势；后者表示分布的离中趋势。1均值l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，简称均值。l对有n个样本的测量值：x1，x2，xn
9、，其均值为：2方差l描述测量数据在中心位置均值上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。l对于均值为的n个样本测量值：x1，x2，xn，其方差S2的定义为：3标准差l由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值的波动情况。所以方差的平方根S称为标准差。4抽样误差l抽样误差又称为标准误差，即全部样本均值的标准差。抽样误差数值大，说明样本均值与总体均值的差异大，反之说明其差异小，即均值的可靠性高。l当样本数据列的标准差为S，样本容量为n时，则抽样误差的计算式为：5百分位数l人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最
10、常用有：l第5%百分位数l第50%百分位数l第95%百分位数第5百分位数是代表“小身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，95%的人群身材尺寸大于此值。5百分位数l人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有：l第5%百分位数l第50%百分位数l第95%百分位数第50百分位数表示“中身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各为50%。5百分位数l人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用有：l第5%百分位数l第50%百分位数l第95%百分位数第95百分位数代表“大身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，5%的人群身材尺寸大于此值。其它百分位数的含义可以此类推。求百分位数值l
11、当某项人体测量尺寸的均值为，标准差为S，求某一百分位的人体测量尺寸xa时，可用下式计算：l当求150%之间的数据时，式中取“号；当求5099%之间的数据时，式中取“+号。式中K为变换系数，设计中常用百分比值与换算系数K的关系见表。百分比%K百分比%K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.576四、常用人体测量数据1、我国成年人的人体结构尺寸l人体测量数据的种类分两类：人体结
12、构尺寸指静态尺寸；人体功能尺寸指动态尺寸。l静态测量是指被测者在确定的静止状态下，如立姿或坐姿，利用人体测量仪器进行的测量。具体测量时，应首先确定测点的位置和所需要测量的工程以及正确的测量方法。可参考国际 GB3975-83 GB3975-83 人体测量术语和 GB5703-85 GB5703-85 人体测量方法。1.1人体主要尺寸l包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长。身高上臂长前臂长大腿长小腿长测量工程男性女性均值标准差均值标准差身高167859.93157052.12体重596.66526.06上臂长31314.5528413.33前臂长23712.7321312.12大腿长
13、46522.4243821.82小腿长36918.7934418.79人体主要尺寸1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。眼高1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。肩高1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。肘高1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。手功能高1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。会阴高1.2立姿人体尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高。胫骨点高测量工程男性女性均值标准差均值标准差立姿眼高1568
14、59.99145450.30立姿肩高136752.12127146.06立姿肘高102442.4296036.97手功能高74136.9770437.37立姿会阴高79037.5873336.36立姿胫骨点高44421.2141020.00立姿人体尺寸1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿颈椎点高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿
15、肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿眼高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿肩高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿肘高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿大腿厚1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大
16、腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。坐姿膝高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。小腿加足高1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长。1.3坐姿人体尺寸l包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝
17、距、坐姿下肢长。测量工程男性女性均值标准差均值标准差坐高90830.3085527.88坐姿眼高79839.7073926.67坐姿肩高59824.8555623.03坐姿肘高26321.2125121.82坐姿大腿厚13010.9113010.30坐姿膝高49322.4245820.61小腿加足高41318.1838224.24坐深45721.8243319.39臀膝距55423.6452920.61坐姿下肢长99243.0391236.97坐姿人体尺寸测量工程男性女性均值标准差均值标准差胸宽28016.3626013.36胸厚21215.7519917.58肩宽37518.7935118.
18、29臀宽30614.5531716.36坐姿臀宽32115.7634420.61坐姿两肘间宽42230.9140433.94胸围86746.0682548.48腰围73551.5277268.48臀围87542.4290046.06头围56014.5554615.77头全高22310.302169.701.4人体水平尺寸工程东北华北西北地区东南地区华中地区华南地区西南地区均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差男体重648.2607.6597.7576.9566.9556.8身高169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7
19、胸围88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女体重557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸围84866.483755.983159.882055.881957.680958.81.5各区域的体重、身高、胸围2我国成年人的人体功能尺寸l动态测量是在人体从事某种活动的情况下，对运动着的人体进行的测量。l通常包括人体动作范围的测量，如手、脚和四肢活动范围的大小和活动方向。l人体某部位移动过程的测量。如运动的轨迹以及运动关节角度大小等。2
20、.1肢体活动范围l指头、肩胛骨、臂、手、腿、小腿、足等部位的活动角度范围。2.1.1手臂的活动角度范围2.1.2各个关节的活动角度范围2.2人体上部及上肢固定姿势活动角人体上部及上肢固定姿势活动角度范围度范围2.3不同姿势手能及的空间范围l指成年男子立姿、坐姿、单腿跪姿、仰卧时上身及手的可及范围。立姿上身及手的可及范围坐姿上身及手的可及范围跪姿上身及手的可及范围仰卧上身及手的可及范围3常用人体功能尺寸测量区域测量工程男18-60岁女18-55岁p5p50p95p5p50p95立姿双手上举高197121082245184519682089手功能举高186920032138174118601976
21、手平展宽157916911802145715591659双臂平展宽137414831593124813441438双肘平展宽816875936756811869坐姿手前伸长416447478383413442手功能伸长310343376277306333上肢前伸长777834892712764818上肢功能长673730789607657707双手上举高1249133914261173125113283常用人体功能尺寸测量区域测量工程男18-60岁女18-55岁p5p50p95p5p50p95跪姿体长592626661553587624体高119012601330113711961258仰卧体
22、长200021272257186719822102体高364372383359369384爬姿体长124713151384118312391296体高761798836694738783五、手脚作业域测量l作业域：人在工作各种作业环境中在某种姿态下，肢体所能触及的空间范围。1手的测量l手的测量数据是设计手操纵器的依据。l手的测量包括手掌、手指的长度、宽度、厚度及腕关节的掌屈、背屈、内旋、外旋和以中指为基准的半径侧或挠侧偏移的角度。1.1手的水平作业域1.2手的竖直作业域5%,单臂,双臂坐姿抓握作业域坐姿抓握作业域5%身高与摸高的关系身高与摸高的关系2脚的测量l脚的测量数据包括脚掌、脚趾的长度、
23、宽度、厚度以及关节背屈、侧转等活动的角度。l脚的测量数据是设计脚踏板、脚控制器的长度、宽度和倾斜角的主要依据。3脚作业空间l脚作业空间参数是布置脚操纵装置的依据。和手比，脚的操纵力大、但精度低，活动范围小。第二节人体的人机学参数计算l本节主要介绍了人体的主要参数的计算。了解人体静态尺寸以及人体一些常用生理参数的基本计算方法。一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数1=Li/H100%Li人体第i局部测量值,cm;H身高,cm.一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数2
24、=Li/Hp100%Li人体第i局部测量值,cm;Hp躯干长,cm.一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数3=wx+wy/H100%wx胸围,cm;wy腰围,cm;H身高,cm.一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数4=1000W1/3/HW体重,N;H身高,cm.一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数5=W/H3W体重,N;H身高,cm.一静态尺寸计算1人体体部指数l第1标准指数l第2标准指数l体
25、形指数l李氏体重指数l罗氏体重指数l体质指数6=H-wxmax+WW体重,N;wxmax最大胸围,cm;H身高,cm.2用身高计算人体各局部尺寸1立姿静态尺寸2用身高计算人体各局部尺寸1坐姿静态尺寸参数名称计算公式参数名称计算公式座高膝高坐姿臀高肘关节至椅面高臀部至小腿长大腿厚0.523H0.311H0.249H0.135H0.280H0.086H臀宽肩宽手前举水平距离坐姿眼高两手平举直线距离座面至肩上举高度0.203H0.229H0.462H0.454H1.03H0.795H3用体重计算人体体积外表积l1人体体积计算l2人体密度l3人体外表积计算lStevenson公式lBubois公式l赖
26、氏算法体重Wkg后可用下式计算人体体积：V1.015W-4.937L3用体重计算人体体积外表积l1人体体积计算l2人体密度l3人体外表积计算lStevenson公式lBubois公式l赖氏算法a=W/Vkg/L3用体重计算人体体积外表积l1人体体积计算l2人体密度l3人体外表积计算lStevenson公式lBubois公式l赖氏算法S=0.0061H+0.0128W-0.1529m2式中“H用cm计算，“W用kg计算。3用体重计算人体体积外表积l1人体体积计算l2人体密度l3人体外表积计算lStevenson公式lBubois公式l赖氏算法S=KRW0.425H0.725式中式中“KR为人种常
27、为人种常数，中国人取数，中国人取72.46.3用体重计算人体体积外表积l1人体体积计算l2人体密度l3人体外表积计算lStevenson公式lBubois公式l赖氏算法S=0.0235H0.42246W0.0514564用身高、体重求其他人机学参数名称名称人体各局部长度手掌长L1=0.109H人体各局部重心位置手掌重心位置O1=0.505L1前臂长L2=0.157H前臂重心位置O2=0.430L2上臂长L3=0.1172H上臂重心位置O3=0.436L3大腿长L4=0.232H大腿重心位置O4=0.433L4小腿长L5=0.247H小腿重心位置O5=0.433L5躯干长L6=0.300H躯干重
28、心位置O6=0.660L6人体各局部旋转半径手掌旋转半径R1=0.587L1人体各局部重量手掌重量W1=0.006W前臂旋转半径R2=0.526L2前臂重量W2=0.018W上臂旋转半径R3=0.542L3上臂重量W3=0.0357W大腿旋转半径R4=0.540L4大腿重量W4=0.0949W小腿旋转半径R5=0.528L5小腿重量W5=0.042W躯干旋转半径R6=0.830L6躯干重量W6=0.5804W人体各局部体积手掌体积V1=0.00566V人体各局部转动惯量手掌转动惯量I1=W1R12前臂体积V2=0.01702V前臂转动惯量I2=W2R22上臂体积V3=0.03495V上臂转动惯
29、量I3=W3R32大腿体积V4=0.0924V大腿转动惯量I4=W4R42小腿体积V5=0.04083V小腿转动惯量I5=W5R52躯干体积V6=0.6132V躯干转动惯量I6=W6R62二人体生理学参数l人在活动时，会产生一系列的生理变化，进而导致心率、耗氧量、肌电图、脑电图、频闪值等一系列生理指标值发生改变。通过测定人的有关生理学参数，可科学地推断人从事某种活动或操作所承受的生理负荷，并据此合理安排劳动定额、劳动节奏，从而提高工效和操作平安性。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量体内单位时间所需要的氧气量叫需氧量；成年人安静时
30、每分钟的需氧量为0.2-0.3L/min。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量单位时间内人体通过循环、呼吸系统所能够摄入的氧气量称摄氧量。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人体单位时间内所消耗的氧气量叫耗氧量。一般耗氧量和摄氧量大致相等。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时，循环、呼吸系统的功能经12min到达极限摄氧能力，这时，单位时间内的摄氧量叫最大摄氧量。1 最大耗氧量Vo2ma
31、x1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量人在繁重体力劳动时，单位时间内的耗氧量叫最大耗氧量。此时最大耗氧量近似等于最大摄氧量。最大可达安静休息时的30倍，到达3一6Lmin。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量l总需氧量劳动及劳动结束后恢复期所需氧量之和称为总需氧量。总需氧量：Vo2z=Vo2lVo2h一Vo2jt1+th式中Vo2z劳动时的总需氧量，mL/min;Vo2l作业期摄氧量，mL/min；Vo2h恢复期摄氧量，mL/min；Vo2j安静时平均需氧量，一般为25OmL/min；t1作业时间，mi
32、n；th恢复时间，min。1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量最大耗氧量决定于年龄AG、性别、海拔、训练、强度、持续时间等。Vo2max=56.592-0.398AG10-3L/kgmin1 最大耗氧量Vo2max1耗氧量和摄氧量l需氧量l摄氧量l耗氧量l最大摄氧量l最大耗氧量根据最大耗氧量，可计算出最大能量消耗率EmaxEmax=354.3Vo2maxW/100其中体重W单位N;Vo2max单位mL/Nmin.1 最大耗氧量Vo2max2氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动开始，呼吸循环机能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，这时
33、供氧量与需氧量的差叫氧债。1 最大耗氧量Vo2max2氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷非繁重劳动时，需氧量小于最大摄氧量。此时，只有作业开始2-3min内，呼吸、循环系统暂时略欠氧债。其后转人稳定状态，这是人体可以持久作业的最理想的状态。稳定状态结束后，归还所欠氧债，见图。1 最大耗氧量Vo2max2氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度较大，需氧量已接近或等于最大摄氧量的负荷。此时，氧债也是在需氧量上升期间出现，到达最大摄氧量后，便维持稳定状态，见图。1 最大耗氧量Vo2max2氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷劳动强度过大，需氧量超过最
34、大摄氧量，人体一直在缺氧状态下，形成较大氧亏，处于“假稳定状态下的负荷，见图。超量负荷时，留神肺功能的惰性逐渐克服后，每分钟需氧量仍高于最大摄氧量，运动强度的持续，局限在氧债能力范围内，活动不能持久。劳动结束后，人体还要继续维持较高的氧需以补偿欠下的氧债。1 最大耗氧量Vo2max2氧债和劳动负荷l氧债l常量负荷l高量负荷l超量负荷据研究，体内要透支1L氧，大约要以7g乳酸作代价，直到氧债能力衰竭为止。氧债能力，一般人约为10L，训练有素的运发动可达15-20L。氧债能力衰竭，血液中的乳酸量会急剧上升，pH值迅速下降，这对肌肉、心脏、肾脏以及神经中枢都很不利。2 最大心跳速率l心率l最大心率单
35、位时间内心室跳动的次数称为心率Heartrate,缩写为HR。在安静时，正常男子、女子的心率约75次/min。青年人中，当以50的最大摄氧量工作时，男子心率一般比女子低，分别约为130次min和140次min。2 最大心跳速率l心率l最大心率当人到达最大负荷时心脏每分钟的跳动次数称为最大心率HRmax,最大心率几乎无性别差异，都随着年龄A的增加而下降，可用一下式近似计算：HRmax=209.2-0.74AG次/min式中HRmax最大心率，次min；A年龄，岁。3 搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量心脏每次搏动从左心室注人主动脉的血液量称搏出量。3 搏出量与最大心脏输出l搏出量l心输出量单
36、位时间内从左心室射出血量Q叫心输出量。最大摄氧量与最大心输出量关系：Qmax=6.55+4.35Vo2maxL/min式中Qmax最大心输出量，L/min;Vo2max最大摄氧量，L/Nmin。4 肌电图l肌电图l放电频率和振幅l应用肌纤维细胞收缩时产生生物电位一一动作电位，肌肉收缩时产生的动作电位可通过电极引导出来，再放大、记录即得到肌电图Electromyogram,简称EMG。4 肌电图l肌电图l放电频率和振幅l应用肌肉从轻微收缩增加到最大收缩时，放电频率可从5次s增加到50次s。动作电位振幅mV的大小反映了参加收缩的肌纤维数量的多少。因此，通过肌电图可以测定肌肉收缩的强度。4 肌电图l
37、肌电图l放电频率和振幅l应用肌电图在平安人机工程学上的应用主要是作业设计、作业姿势、机械和工具设计的人性化、合理化和最优化研究。在工业座椅、家用沙发和床等尺度的研究中，肌电图是一个实用的评价指标。一个具有良好人机工程学设计的工业座椅能有效地减少人体不必要的能量消耗，提高工作效率；一个舒适的坐姿或者卧姿可使全身肌肉放松，这种放松程度，可通过测量肌电图来评价。5 呼吸量的测定l人体的活动时，新陈代谢率增高，氧气的消耗量与二氧化碳的呼出量都随着活动量而增多：l呼吸频率由平静时的每分12-18次增加到每分40-50次；l呼出量由平静时的500mL上升到2000mL上；l通气量由平静时的6-8L上升到1
38、00L以上。6 脉搏数的测定l主要是测定与疲劳程度有关的刚结束作业的脉搏数、脉搏积及回复到安静时脉搏数所用的时间。l脉搏积=脉搏数最高最低血压差1007 发汗的测定l发汗是机体散热维持恒定体温的有效途径，发汗量是高温下劳动或重体力劳动机体丧失水分程度的标志。发出大量汗水可造成脱水，因此对发汗量及汗液化学成分等应进行测定，可以防止高温中暑等疾病。l在安静状态下，当环境温度到达281时便开始发汗。l如果空气湿度高且穿衣较多时，气温到达25时即可引起发汗。l劳动时，气温在20以下，也会发汗甚至发出较多的汗量。劳动强度越大，发汗量越显著。8 血液成分变化的测定l一般采用生物化学的测定方法，测量内容主要
39、是与疲劳关系密切的pH值、血糖量、血红蛋白量、乳酸含量等。9 脑电图l脑电图l应用脑电图Electroencephalogram,EEG也是人体生物体电现象之一。人无论是处于睡眠还是觉醒状态，都有来自大脑皮层的动作电位脑电波。在头部表皮上通过电极和高感度的低频放大器可测得这种生物电现象。9 脑电图l脑电图l应用利用脑电波的频率和幅值可评价人大脑的觉醒状态。在人机工程学研究领域内，常利用脑电波研究环境与人的关系，如噪声、室温、床类用具尺度及质地等对睡眠深度的影响。在作业领域，它与事故的发生和防止有密切的关系。9 脑电图l波l波l波l波l波正常人安静闭眼时出现a波8-13Hz。9 脑电图l波l波l
40、波l波l波正常人睁眼并且注意力集中时波减少，波14-25Hz增多。9 脑电图l波l波l波l波l波25Hz以上叫波。波和波以上频率的波统称快波。9 脑电图l波l波l波l波l波人在打吨或睡眠中出现波4-7Hz和波0.5-3.5Hz。波和比波频率低的波统称慢波。成人如果在觉醒时出现慢波则可诊断为大脑异常。9 脑电图l桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV失去知觉、睡眠的状态，无意识，无反响能力。主要脑波是波。9 脑电图l桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度疲劳、单调作业、饮酒等状态，知觉能力的下降，发呆、发呆、不能注意。主要脑
41、波为波。9 脑电图l桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV休息、习惯上的作业的状态，意识处于正常放松状态，这时无预测能力和创造力。主要脑波为波。9 脑电图l桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV积极活动状态，这时大脑清醒，注意力集中，富有主动性。主要脑波为波。事故潜在性最小。9 脑电图l桥本把大脑意识状态划分为l阶段0l阶段Il阶段IIl阶段IIIl阶段IV过度紧张和兴奋的状态，这时注意力集中一点，一旦有紧张情况大脑将马上进人停止状态。脑波状态是和更快频率的脑波。事故潜在性最大。第三节人体测量数据的应用l本节主要介绍了人体测量
42、数据的处理方法。掌握五种常用的统计函数与人体测量数据的修正原则和选用原则。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则对有些不可调节的设计，应该根据具体要求选用最大或最小的人体参数。例如门或通道的最小高度应该选用高百分位身高数据；而抓握物体的可及距离、控制器的位移、显示器与测试点位置、平安防护罩上的空隙等，应以低百分位的数据。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大
43、最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则对与健康或疲劳有关的设计，设计优先采用可调性准则设计。例如汽车座椅的高度、倾角。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则只能用一种中等尺寸供群体使用时如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等，应以第5
44、0百分位数作为适用的人体尺寸。例如：门把手、锤子的手柄、办公室座椅。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则在选用人体尺寸和体形时，首先应搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新
45、原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最正确适应尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用
46、度准则设计中用到的尺寸应该考虑设计裕度，在人体尺寸上加适当的修正量，叫产品的最小功能尺寸。为了克服人心理上的空间压抑感、高度恐惧感、以及求奇、求美心理，在产品最小功能尺寸上还要加心理修正量，称最正确功能尺寸。功能修正与最小心理空间相结合的原则最小功能尺寸Smin=S+f式中Smin产品的最小功能尺寸；S第百分位人体尺寸；f功能修正量。涉及人体尺寸的设计,都要考虑实际活动中人的姿势、动态操作、衣着等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量f。功能修正与最小心理空间相结合的原则最正确功能尺寸Sopm=S+f+p式中Sopm最正确功能尺寸；S第百分位人体尺寸；f功能修正量;p心理修正量实验求
47、得。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计要遵循国家标准、国际标准。一、人体测量数据的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计时要考虑姿势，如座姿的宽度要比立姿大。一、人体测量数据
48、的选用原则一、人体测量数据的选用原则l1、最大最小原则l2、可调性原则l3、平均准则l4、地域性原则l5、数据更新原则l6、功能修正与最小心理空间相结合的原则l7、标准化原则l8、姿势与身材关联原则l9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计适合多少人使用叫适应度。1间距类设计选第95百分位数据；2净空高度类设计选第99百分位数据；3可及距离类设计选低百分位数据；4座面高度类设计选低百分位数据；5隔断秘密类设计选高百分位；监视隔断类设计、隔离栏设计选低百分位；6柜台类设计以肘部高度数据选第5-95百分位；二、人体尺度在设计中的应用方法l1、确定设计对象的类型和适应度，确定设计对象属于那一类型以
49、及适应度；l2、根据适应度选择百分位特殊设计其适应度另行规定；设计类型产品重要程度百分位的选择适应度I型可调平安健康x99-x198%一般用途x95-x590%IA型最大平安健康X99或x9099-95%一般用途x9090%IIB型最小平安健康X1或x599-95%一般用途x1090%III型平均一般用途x50通用成年用品一般用途高低通用二、人体尺度在设计中的应用方法l3、根据设计裕度确定功能修正量参照课本表2-12，为了心理感受，可以根据实验确定心理修正量；l4、确定产品的功能尺寸。产品的最小功能尺寸Smin=S+f产品的最正确功能尺寸Sopm=S+f+p例例1 1l设计适用于中国人的车船卧
50、铺上下铺净空高设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度度l解：解：车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计，应该选第99百分位参数，查表得S99=979mm；l考虑衣裤厚度，功能修正量取25mm；l考虑人头部无压迫感，心理修正量取115mm；l所以最小功能尺寸Smin=S+f=979+25=1004mm最正确功能尺寸Sopm=S+f+p=1119mm例例1设计适用于中国人的车船卧铺上下设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度铺净空高度例例2 2l设计适用于中国男人的固定座椅面高设计适用于中国男人的固定座椅面高l解：解：固定座椅面高属于一般用途设计，应该选第5百分位参数，查表得小腿加足高S5=38