第2人章体测量与数据应用.

12019年12月19日星期四第二章人体测量与数据应用2.1人体尺寸与尺度2.2人体测量的主要统计函数2.3常用的人体测量数据2.4人体尺寸与设计2.5工作台椅与工具设计22019年12月19日星期四2.1人体尺寸与尺度•人体测量学是一门用测量方法研究人的体格特征的科学。•工程人体测量是指用测量方法研究人的体格特征，建立与工程设计有关的人体参数和设计基准，使设计满足人员作业、安全和舒适性的要求。•测量的基本目的是为设计提供设计参数。32019年12月19日星期四2.1.1人体尺寸与尺度的概念1.尺寸尺寸是指沿某一方向、某一轴向或围径测量的值。42019年12月19日星期四2.1.1人体尺寸与尺度的概念2.尺度尺度是基于人体尺寸的一种关于物体大小或空间大小的心理感受，也可以说，尺度是一种心理尺寸。52019年12月19日星期四2.1.2人体测量尺寸类型人体测量人体构造尺寸人体功能尺寸（静态尺寸）（动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸）形态生理62019年12月19日星期四2.1.2人体测量尺寸类型72019年12月19日星期四2.1.3人体尺寸测量进行人体测量时，必须统一测量条件，遵守相关的国家标准。（1）标准化的测量条件。（2）标准化的测点和测量项目。82019年12月19日星期四2.1.3人体尺寸测量1.人体测量方法（1）普通测量法。（2）摄影法。（3）三维数字化人体测量法。92019年12月19日星期四2.1.3人体尺寸测量1.人体测量方法（1）普通测量法。（2）摄影法。（3）三维数字化人体测量法。102019年12月19日星期四2.1.3人体尺寸测量1.人体测量方法（1）普通测量法。（2）摄影法。（3）三维数字化人体测量法。112019年12月19日星期四2.1.3人体尺寸测量2.人体测量的基本术语（1）测量姿势。（2）测量基准面。（3）测量方向。（4）基本测点及测量项目。122019年12月19日星期四2.2人体测量的主要统计函数2.2.1人体尺寸的统计特征（1）抽样。（2）分布。132019年12月19日星期四2.2人体测量的主要统计函数2.2.1人体尺寸的统计特征（3）均值。（4）方差。（5）标准差。niixnx11niiniixnxnxxns12221211112/112211niiDxnxns142019年12月19日星期四2.2.1人体尺寸的统计特征均值表示分布的集中趋势，即测量值聚集于均值的趋势，而标准差表示分布的离中趋势，即测量值沿均值扩散的趋势，标准差越大分布曲线越平缓。152019年12月19日星期四2.2.1人体尺寸的统计特征（6）抽样误差抽样误差又称为标准误差，即全部样本均值的标准差。nSSDX在可能范围内增加样本容量，可以提高测量结果的精度。162019年12月19日星期四2.2.2百分位和百分位数人体测量的数据常以百分位数Px作为一种位置指标、一个界值。一个百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分，有x%的测量值等于和小于它，有（100-x）%的测量值大于它。172019年12月19日星期四2.2.2百分位和百分位数对于符合正态分布的人体尺寸测量项目，可用均值和标准差SD的关系计算百分位数。则可用下式计算百分位数：式中为均值，SD标准差，k为百分位参数。当求1%~50%之间的数据时，式中取“-”号；当求50%~99%之间的数据时，式中取“＋”号。DxSkxPxx182019年12月19日星期四均值、标准差与百分位数的关系百分比／％K百分比／％K百分比／％K0.52.572250.674901.2821.02.326300.524951.6452.51.960500.00097.51.96051.645700.52499.02.326101.282750.67499.52.576151.036800.842200.842851.036例如：•第1百分位数P1=-2.326SD；•第99百分位数P99=+2.326SD。xx192019年12月19日星期四2.2.2百分位和百分位数求数据所属的百分率？当已知某项人体测量尺寸为，其均值为，标准差为SD时，需要求该尺寸所处的百分率P时，可按下列方法求得，即按计算出z值，根据z值在表2-2给出的正态分布概率数值表上查得对应的概率数值p；则百分率P按下式计算：xixixDiSxxzpP5.0202019年12月19日星期四2.2.2百分位和百分位数212019年12月19日星期四2.2.2百分位和百分位数例1：已知男性A身高1720mm，试求有百分之多少的华南男性超过其高度？23.11.5716501720DiSxxz%8989.03907.05.05.0pP解：由表2-6（P26)查华南男性身高平均值=1650mm，标准差SD=57.1mm。查表２-２得：p=0.3907结论：有11%的华南男性超过其高度。x222019年12月19日星期四人体各部分结构参数的计算其他问题1.以身高计算各部分尺寸232019年12月19日星期四人体各部分结构参数的计算其他问题2.人体体积计算V=1.015W-4.937(V为人体体积L，W为人体体重Kg)3.人体表面积计算B=0.0061H+0.0128W-0.1529B=W0.425*H0.725*72.46(B为人体表面积m2，H为人体身高cm，W为人体体重Kg)242019年12月19日星期四人体各部分结构参数的计算其他问题4.人体生物力学参数的计算利用人体身高、体重、体积，可计算出人体生物力学各参数。252019年12月19日星期四2.2.3适应域根据特定尺寸范围来选取人体尺寸只占人体尺寸分布的一个“域”，称为“适应域”。262019年12月19日星期四2.2.3适应域例2：设计适用于90%华南女性使用的产品，试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表2-7（P26)查华南女性身高平均值=1549mm，标准差SD=49.7mm要求产品适用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值，由表查得K=1.645结论：按身高1467-1630mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华南女性。mmP1630645.17.49154995mmP1467645.17.4915495x272019年12月19日星期四2.3我国人体尺寸的基本情况2.3.1我国人体尺寸的国家标准国家标准“中国成年人人体尺寸”（GB10000-1988）是国家标准化委员会在1987年对全国各省进行抽样测量制定的。GB10000-1988是裸体测量值，立姿的标准测量姿势为挺胸自然直立，坐姿的标准测量姿势为端坐，即直腰坐。282019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体主要尺寸定义人体主要尺寸292019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体立姿尺寸定义人体立姿尺寸302019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体坐姿尺寸定义人体坐姿尺寸312019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体水平尺寸定义322019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体头部尺寸定义人体头部尺寸332019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体手部尺寸定义人体手部尺寸342019年12月19日星期四2.3.1我国人体尺寸的国家标准人体足部尺寸定义人体足部尺寸352019年12月19日星期四2.3.2影响人体测量数据差异的因素区域性别生活条件年代年龄民族362019年12月19日星期四2.3.2影响人体测量数据差异的因素区域返回372019年12月19日星期四2.3.2影响人体测量数据差异的因素民族382019年12月19日星期四2.3.2影响人体测量数据差异的因素年龄392019年12月19日星期四2.3.2影响人体测量数据差异的因素人体体型402019年12月19日星期四有关的国家标准•国家标准成年人坐姿模板GB/T14779—1993•国家标准工作空间人体尺寸GB/T13547—1992•国家标准人类工效学工作岗位尺寸设计原则及其数值GB/T14776—1993•国家标准人体尺寸测量项目GB/T53975—1983•国家标准人体尺寸测量工具GB/T5704—1985•国家标准人体尺寸测量方法GB/T5703—1985•国家标准中国成年人人体尺寸GB/T10000—1988•国家标准在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则GB/T12985—1991412019年12月19日星期四2.4人体尺寸与设计极限设计原则1234可调性设计原则动态设计原则非“平均人”设计原则2.4.1应用人体尺寸原则422019年12月19日星期四（1）极限设计原则以某种人体尺寸极限作为设计参数的设计原则：•设计的最大尺寸参考选择人体尺寸的低百分位;•设计的最小尺寸参考选择人体尺寸的高百分位;•受人体伸及度限制的尺寸应该根据低百分位确定;•受人体弯曲限制的尺寸应该根据高百分位确定。432019年12月19日星期四（1）极限设计原则442019年12月19日星期四设计中优先采用可调式结构。可调的尺寸范围应一般根据第5百分位和第95百分位确定。（2）可调性设计原则452019年12月19日星期四（2）可调性设计原则462019年12月19日星期四（3）动态设计原则在考虑人员必须执行的操作时，选用动作范围的最小值；在考虑人员的自由活动空间时，选用动作范围的最大值。472019年12月19日星期四（4）非“平均人”设计原则设计中一般不应对所有设计尺寸均采用人体尺寸的平均值。482019年12月19日星期四主要人体尺寸的应用原则492019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的应用方法1.确定所设计产品的类型502019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的应用方法2.选择人体尺寸百分位数512019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的应用方法3.确定功能修正量522019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的应用方法4.确定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。心理修正量也是用实验方法求得。532019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的应用方法5.产品功能尺寸的设定设计的实际尺寸通常要根据实际需要进行修正，称为人体尺寸的功能修正，修正以后的尺寸称为功能尺寸。①最小功能尺寸＝人体尺寸百分位数+功能修正量②最佳功能尺寸＝人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量542019年12月19日星期四2.4.2人体尺寸的修正汽车室内功能尺寸与人体尺寸的关系552019年12月19日星期四2.4.3人体身高在设计中的应用方法562019年12月19日星期四2.4.3人体身高在设计中的应用方法代号定义设备高度与身高之比1举手达到的高度4/32可随意取放东西的搁板高度（上限值）7/63倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为5º－15º）8/74楼梯的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为25º－35º）/1/5遮挡住直立姿势视线的搁板高度（下限值）33/346直立姿势眼高11/127抽屉高度（上限值）10/118使用方便的搁板高度（上限值）6/79斜坡大的楼梯的天棚高度（最小值，倾斜度为50º左右）3/410能发挥最大拉力的高度3/511人体重心高度5/912坐高（坐姿）6/1113灶台高度10/1914洗脸盆高度4/915办公桌高度（不包括鞋）7/1716垂直踏棍爬梯的空间尺寸（最小值，倾斜度为80º－90º）2/517使用方便的搁板高度（下限值）3/818桌下空间（高度的最小值）1/319工作椅的高度3/1320轻度工作的工作椅高度＊3/1421小憩用椅子高度＊1/622