人体的人机学参数总结

第二章人体的人机学参数内容第一节人体尺寸及其测量第二节人体的人机学参数第三节人体测量数据的应用一、人体测量的基本术语被测者姿势（立姿、坐姿）测量基准面（见图1）测量方向支承面和着装基本测点及测量项目(见图2、图3)第一节人体尺寸及其测量继续图1人体测量基准面和基准轴图1-b人体测量基准面和基准轴图1-a人体测量基准面和基准轴图2-a测量项目-立姿图2-b测量项目-立姿图2-c测量项目-立姿图2-d测量项目-立姿图2-e测量项目-立姿图2-f测量项目-立姿图3-a测量项目-坐姿图3-b测量项目-坐姿图3-c测量项目-坐姿图3-d测量项目-坐姿图3-e测量项目-坐姿在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤等。人体测高仪直脚规直脚规二、人体尺寸测量用的主要仪器图4-a人体测高仪图4-b人体测量用直脚规图2-4人体测量用弯脚规(4-c)三、人体测量中的主要统计函数均值方差21_2)(11niixxnsniixnxns1_22)(11niinxnnxxxx1211...三、人体测量中的主要统计函数标准差抽样误差百分位数和适应度nssxskxx_21_)(11niixxns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表2-1百分比与变换系数例:设计适用于90%华北男性使用的产品,试问应按怎样的身高范围设计该产品尺寸？解：由表查知华北男性身高平均值M=1693mm，标准差S=56.6mm.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，由表查得变换系数K=1.645；即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于90%的华北男性。讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准差是作为设计的调整量的。影响人体测量数据差异的因素：年龄性别年代地区与种族职业四、常用人体测量数据年龄注意：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。例如：人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束）手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值）脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型）成年人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。性别男女之间的差异：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。年代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。一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm;美国城市男性青年在1973—1986年的13年间身高增加2.3cm;日本男性青年在1934—1965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1956—1979年的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。地区与种族注意点：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。职业不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。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。1、我国成年人的人体结构尺寸图2-5立姿人体尺寸图2-6坐姿人体尺寸图2-7人体水平尺寸表2—2人体主要尺寸(单位：mm)表2-3立姿人体尺寸(单位：mm)表2-4坐姿人体尺寸(单位：mm)表2-5人体水平尺寸（单位：mm）表2-6各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm）我国人体主要尺寸-1测量项目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46522.4243821.82小腿长36918.7934418.79立姿眼高156859.99145450.30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我国人体主要尺寸-2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我国人体主要尺寸-3胸宽28016.3626013.36胸厚21215.7519917.58肩宽37518.7935118.29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荷兰182.511加拿大17725阿尔及利亚172.22丹麦181.514希腊176.526土耳其1723德国180.215法国176.427巴西1714挪威179.716意大利176.127墨西哥1715瑞典179.616爱尔兰176.129日本170.76卢森堡179.118比利时175.630波兰1707奥地利178.219俄罗斯17531马尔他169.97芬兰178.219美国17532中国169.79英国178.119新西兰17533通加169.410罗马尼亚17822葡萄牙173.934蒙古16811澳大利亚17723西班牙173.435印度167.611匈牙利17724韩国173.336越南16537朝鲜158世界各国国民的身高2．我国成年人人体动态尺度（1）肢体活动角度范围图2-8人体肢体活动角度范围图2-9人体上部及上肢固定姿势活动角度范围图2-10立姿上身及手的可及范围、坐姿上身及手的可及范围（2）不同姿势时手能及的空间范围图2-11单腿跪姿上身及手的可及范围图2-12仰卧姿势手及腿的活动空间3、常用人体功能尺寸测量区域五、手、脚作业域测量1、手的测量图2—14手的测量手活动范围(1)水平作业域图2-15手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）图2-16坐姿抓握作业域（cm）(2)垂直作业域图2-17立姿臂垂直作业域图2-18立姿双臂垂直作业域图2-19身高与摸高的关系2、脚的测量图2—20脚的测量3、脚作业空间图2-21脚的作业区域一、人体体部指数及有关人机学参数计算可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数。1、体的体部指数（参见教材P34公式2-7～2-11）2、用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸（见图2-22、图2-23及表2-9）第二节人体的人机学参数图2-22坐姿静态尺寸编号图图2—23立姿静态尺寸图名称计算式名称计算式坐高0.523H肘与肘间宽0.256H膝高0.311H臀部宽0.203H坐姿臀高0.249H肩宽0.229H座到肘高0.135H手前伸长度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H两手恻平伸长度1.032H臀部到小腿长0.280H坐面至举手指尖高0.795H表2-9静坐时人体尺寸与身高的关系3、用人体体重计算人体体积和表面积（1）人体体积（2）体表面积4、用身高、体重、表面积求有关人机学参数（见表2-10）937.4015.1WV725.0425.0HWKSR1529.00128.00061.0WHS051456.00422460235.0WHS表2-10人体有关人机学参数计算公式二、人体生理学参数及测量1、最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力（见图2-24）2、最大心率3、搏出量与最大心脏输出4、肌电图5、呼吸量的测定6、脉搏数的测定7、发汗的测定8、血液成份变化的测定9、脑电图（见表2—12）产热量的计算方法通常采用开放式气体代谢法，其步骤：①准确测定吸入气和呼出气中的O2和CO2浓度，计算出耗氧量和CO2的排出量；②求出呼吸商（RQ=产生的CO2/消耗的O2）；③查非蛋白呼吸商所对应的氧热价表用该氧热乘以一定时间内的总耗电量，即得出单位时间内的产热量。人体能量的产生机理（1）ATP-CP系列:肌肉收缩与松弛所需的能量是由三磷酸腺苷（ATP）分解成二磷酸腺苷（ADP）过程中释放能量提供的（式1-1），并由磷酸肌酸（CP）及时分解补充（式1-2）。ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3KJ/mol（式1-1）CP＋ADP≒Cr＋ATP（式1-2）式中：Pi为磷酸根；Cr为肌酸；1J＝0.2390cal（2）需氧系列：需要氧的参与才能进行提供能量。1摩尔葡萄糖＝38分子ATP1摩尔脂肪＝130分子ATP（3）乳酸系列(大强度劳动，机体供氧能力受到限制时)需靠无氧糖酵解产生乳酸的方式来提供能量。1摩尔葡萄糖＝2分子ATP反应速度较需氧系列快32倍氧化磷酸化ATP-CP系列乳酸系列需氧系列氧无氧无氧需氧酶ATP酶糖酵解酶系三羧酸循环酶系速度非常迅速迅速较慢能源CP,储量有限糖原，产生的乳酸有致疲劳作用糖原，脂肪及蛋白质，不产生致疲劳性副产物产生ATP很少有限几乎不受限制最终产物肌酸乳酸H2OCO2劳动类型任何劳动，包括短暂的极重劳动短期重及很重的劳动长期轻及中等劳动表肌肉能量供应系统的一般特性当劳动强度和作业时间增加时需氧量也增强。氧需(oxygendemand)：劳动1分钟所需要的氧。氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功，其次为呼吸器官的功能。氧上限（maximumoxygenuptake）：血液在1分钟内能供应的最大氧量。成人3L，运动员、有煅炼者可达4L多。氧债（oxygendebt）：氧需和实际供氧量之，即氧需氧上限，指缺氧量。人体能量代谢测定图2-24三种氧债与相应的劳动负荷示意图（a）常量负荷（b）高量负荷（c）超量负荷氧需最大摄氧量–工作开始：缺氧状态(产生氧债)机体调整摄氧和氧需动态平衡–劳动结束：偿还氧债恢复到静止氧需最大摄氧量(劳动强度过大)–工作开始：缺氧状态(产生较大氧债)机体调整氧需仍大于摄氧量，未达到平衡受人的氧债能力限制10L。–劳动结束：增大偿还氧债时间恢复到静止剧烈运动后的恢复剧烈运动会使身体内部发生一系列变化，如代谢旺盛心跳加快、肺脏呼吸加快等，内脏器官也需要在跑步停止后一段时间才能调整到正常状态。此外，剧烈运动后骤然停止腿部肌肉活动，使大量血液积聚在下肢舒张的血管里，回流心脏的血液减少，导致心脏搏出的血液量也相应减少，还会因头部血液突然减少，而出现一时性失去知觉的现象，即运动性晕厥。所以剧烈运动后需要做调整动作，以加速氧的补充和身体的恢复。运动后洗澡这种做法不科学，因为在运动时，流向肌肉的血液增多，心率增加。停止运动后，这种情况仍会持续一段时间，如果这时立即洗热水澡，就会使血液不