第2章-人体测量与数据应用

第二章人体测量第一节人体测量概述第二节常用的人体测量数据第三节影响人体尺寸的因素第四节人体测量数据的应用内容一、人体测量的分类人体测量学：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别，用以研究人的形态特征，使设计更适于人。测量数据：1、静态人体测量2、动态人体测量第一节人体测量概述二、人体测量的基本术语（一）基本姿势立姿指被测者挺胸直立，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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°夹角，体重均匀分布于两足。坐姿眼睛平视前方，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。第一节人体测量概述二、人体测量的基本术语（二）测量基准面，如图2-1所示1.矢状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。正中矢状面在矢状面中，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成左、右对称的两部分。2.冠状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、后两部分。3.水平面与矢状面及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、下两部分。第一节人体测量概述二、人体测量的基本术语（三）测量方向（1）在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，下方称为足侧端。（2）在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，远离正中矢状面的方向称为外侧。（3）在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，远离四肢附着部位的称为远位。第一节人体测量概述三、人体测量方法1.人体测高仪，主要用于测量身高，见图；2.人体测量用直脚规，适宜距离较短的不规则部位，如手等见图；3.人体测量用弯脚规，用于不能直接以直尺测量的，如肩宽等见图；此外，还有人体测量用，坐高椅，量足仪，软卷尺以及医用磅秤等。第一节人体测量概述(一)测量仪器三、人体测量方法测量时应在呼气与吸气的中间进行。其次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测量的准确性。身体某些长度的测量，既可用直接测量法，也可用间接测量法——两种尺寸相加减。另外，测量项目应根据实际需要确定，具体测量方法详见GB/T5703—1999《用于技术设计的人体测量基础项目》的有关规定。第一节人体测量概述（二）测量方法（一）我国成年人人体结构(静态)尺寸参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：1.人体主要尺寸，见图2-4和表2-12.立姿人体尺寸，见图2-5和表2-23.坐姿人体尺寸，见图2-6和表2-34.人体水平尺寸，见图2-7和表2-4第二节常用的人体测量数据（二）我国成年人人体功能(动态)尺寸动态人体测量通常是对手、上肢、下肢、脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。由于人主要依靠上肢从事各项操作活动，因此本节只给出上肢功能(动态)尺寸，见图2-2、表2-6第二节常用的人体测量数据第三节影响人体尺寸的因素人体尺寸受诸多因素的影响，这些影响因素概括起来可分为两类：影响个体尺寸的因素和影响群体尺寸的因素。影响个体尺寸的主要因素是遗传。影响群体身体尺寸的因素主要有下列几种：（一）性别。男女之间的平均身高相差为10cm以上（二）年龄。未成年、成年、老年（三）国家。美国1.77，日本1.66，中国1.68（四）地区。东北、华北高（1.69），西南（1.64）（五）时间。30年，日本平均身高增加8cm多1.平均值niixnx11第四节人体测量数据的应用一、人体测量中的主要统计指标含义：表示样本的测量数据集中的趋向某一个值，可以概括的表现测量数据的集中情况。2.标准差2/112211niiDxnxns一、人体测量中的主要统计指标含义：表明一系列测量值对平均值的波动情况。标准差大，表明数据分布广，远离平均数；标准差小，表明数据接近平均数。第四节人体测量数据的应用一、人体测量中的主要统计指标百分位数是指一个随机变量（某一人体测量尺寸指标）低于某一给定概率处的值。最常用的是第5%（P5），第50%（P50），第95%（P95）三种百分位数，它们分别代表的含义为：3.百分位数第四节人体测量数据的应用P5：指有95%的人群人体尺寸大于此值，人体尺寸等级属于“小”身材。P50：是指大于和小于此人群人体尺寸的各为50%，人体尺寸等级属于“中等”身材。P95：是指有95%的人群的人体尺寸均小于此值，或者说只有5%的人群的人体尺寸大于此值，人体尺寸等级属于“大”身材。第四节人体测量数据的应用在设计中，当需要得到任一百分位α的数值时，则可按下式进行计算KSXXDK为百分比变换系数，见表2-7一、人体测量中的主要统计指标第四节人体测量数据的应用例1.设计适用于90％东南区男性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸?解：由表3-5查得东南区男性身高平均值1686mm，标准差55.2mm。要求产品适用于90％的人群，故应以第5百分位数为下限，第95百分位数为上限进行设计，由表2-7查得，5%与95%的变换系数K＝1.645。由此可求得第5百分位数为1686—55.2×1.645=1595.2（mm）第95百分位数值为1686＋55.2×1.645=1776.8（mm）结论：按身高1595.2～1776.8mm设计产品尺寸，将适用于90％的东南区男性。第四节人体测量数据的应用在运用人体测量数据进行设计时，应遵循以下几个准则：（1）最大最小准则。该准则要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。例如，人体身高常用于通道和门的最小高度设计，为尽可能使所有人(99％以上)通过时不发生撞头事件，通道和门的最小高度设计应使用高百分位身高数据；而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。第四节人体测量数据的应用二、人体测量数据的运用准则（2）可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应按可调性准则设计，即在使用对象群体的5%～95％可调。例如，汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等尺度上可调。（3）平均性准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手、锤子和刀的手柄等，用平均值进行设计更合理。同理，对于肘部平放高度设计，由于主要目的是能使手臂得到舒适的休息，故选用第50百分位数据是合理的，对于中国人而言，这个高度在14～27.9cm之间。（4）使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。（5）地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。（6）功能修正与最小心理空间相结合准则。功能修正：有关标准公布的人体数据是在裸体（或穿单薄内衣）、不穿鞋的条件下测得的，而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此，考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是应在人体尺寸上增加适当的着装修正量。所有这些修正量总计为功能修正量。于是，产品的最小功能尺寸可由下式确定Xmin=Xα＋Δf式中，Xmin为最小功能尺寸（㎜）；Xα为第α百分位人体尺寸数据（㎜）；Δf为功能修正量。功能修正量随产品不同而异，通常为正值。但有时也可能为负值。通常用实验方法求得功能修正量，但也可以通过统计数据获得。心理修正量：为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增量，称为心理修正量。考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸，计算式为：Xopm=Xα＋Δf＋Δp其中，Xopm为最佳功能尺寸；Xα为第α百分位人体尺寸数据；Δf为功能修正量；Δp为心理修正量。（7）姿势与身材相关联准则。劳动姿势与身材大小要综合考虑，不能分开。如坐姿或蹲姿的宽度设计要比立姿时大。（8）合理选择百分位和适用度准则。设计目标不同，选用的百分位和适应度也不同。常见设计和人体数据百分位选择归纳如下：1）凡间距类设计，一般取较高百分位数据，常取第95百分位的人体数据；2）凡净空高度类设计，一般取高百分位数据，常取第99百分位的人体数据以尽可能适应100％的人；3）凡属于可及距离类设计，一般应使用低百分位数据。如涉及到伸手够物、立姿侧向手握距离、坐姿垂直手握高度等设计皆属此类问题；4）座面高度类设计，一般取低百分位数据，常取第5百分位的人体数据。因为如果座面太高，大腿会受压使人感到不舒服；5）隔断类设计，如果设计目的是为了保证隔断后面人的秘密性，应使用高百分位(第95或更高百分位)数据；反之，如果是为了监视隔断后的情况，则应使用低百分位(第5或更低百分位)数据。6）公共场所工作台面高度类设计，如果没有特别的作业要求，一般以肘部高度数据为依据，百分位常取从女子第5百分位(889mm)到男子第95百分位(1118mm)数据。重点掌握人体尺寸的影响因素人体尺寸的统计指标图2-1返回图2-2返回图2-3返回返回返回返回图2-4返回图2-5返回图2-6返回图2-7返回图2-9返回返回年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095991.1身高/mm154315831604167817541775181414491484150315701640165916971.2体重/kg44485059707583394244526366711.3上臂长/mm2792892943133333383492522622672843033023191.4前臂长/mm2062162202372532582681851931982132292342421.5大腿长/mm4134284364654965055233874024104384674764941.6小腿长/mm324338344369396403419300313319344370375390表2-1人体主要尺寸返回年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095992.1眼高143614741495156816431664170513371371138814541522154115792.2肩高124412811299136714351455149411661195121112711333135013852.3肘高92595496810241079109611288738999139601009102310502.4手功能高2062162202372532582681851931982132292342422.5会阴高4134284364654965055233874024104384674764942.6胫骨点高324338344369396403419300313319344370375390表2-2立姿人体尺寸单位：mm返回年龄分组百分测量位数项目男（18~60岁）女（18~55岁）1510509095991510509095993.1坐高8368588709089479589797898098198558919019203.2坐姿颈椎点高5996156246576917017195635795876176486576753.3坐姿眼高7297497617988368478686786957047397737838033.4坐姿肩高5395575665986316416595045185265565855946093.5坐姿肘高2142282352632912983122012152232512772842993.6坐姿大腿厚1031121161301461511601071131171301461511603.7坐姿膝高441456461493523532549410424431458485493