人体尺寸测量示意图 基准(人体工程学人体尺寸测量报告)
一人体测量的基本术语
被测者姿势立姿坐姿
测量基准面
测量方向
支承面和着装
基本测点及测量项目
1被测者姿势立姿坐姿
基本姿势
1直立姿势
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45夹角体重均匀分布于两足
2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面上手轻放在大腿上
2测量基准面
垂直轴纵轴横轴
1矢状面
2正中矢状面
3冠状面
4水平面
5眼耳平面
图1b人体测量基准面和基准轴
图1a人体测量基准面和基准轴
3测量方向
1在人体上下方向上将上方称为头侧端将下方称为足侧端
2在人体左右方向上将靠近正中矢状面的方向称为内侧将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将远离四肢附着部位的称为远位
4对于上肢将挠骨侧称为挠侧将尺骨侧称为尺侧
5对于下肢将胫骨侧称为胫侧将腓骨侧称为腓侧
4支承面和衣着
立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的稳固的不可压缩的要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣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
5人体测量的主要仪器
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
1人体测高仪主要是用来测量身高坐高立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸
2人体测量用直脚规主要是用来测量两点间的直线距离特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径如测量耳脸手足等部位的尺寸
3人体测量用弯脚规常常用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量如测量肩宽胸厚等部位的尺寸
6人体测量主要统计函数
1平均数常用统计指标平均数亦称均值可用
表示对于n个样本的测量值X1X2Xn其平均值X如式l一1所示
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2方差方差又叫均方差一般用S2表示是描述测量数据在平均值上下波动程度大小的值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n个样本的测量值X1X2Xn方差的计算式为
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3标准差为统一量纲人们常用标准差S来表示样本相对平均值的波动情况即测量值集中与离散的程度对于n个样本的测量值X1X2Xn标准差的计算式为
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4标准误差标准误差又称抽样误差由抽样的统计值来推测总体的统计值而一般情况下抽样与总体的统计值不可能完全相同这种差别就是由抽样引起的被称为标准误差或抽样误差标准误差
的一般计算式为
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5百分位数是人体测量常用概念表示某一测量数值所标志的群体数量与整个群体的百分比关系最常用第5第50第95三种百分散位以人的身高尺寸为例第5百分位数是指有5的人群身材尺寸小于此值而有95的人群身材大于此值第50百分位数是指大于或小于此人群身材尺寸的各为50第95百分位数是指有95的人群身材尺寸小于此值而有5的人群身材大于此值
一般认为人体尺寸统计数据基本符合正态分布规律因此可用平均值i和标准差s来计算某一百分位所对应的人体尺寸数值
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式中K为变换系数在求第1百分位数一第50百分位数据时取负号求第50百分位数一第99百分位数据时取正号常用的百分位和变换系数的关系见表l2第50百分位数即中位数
利用正态分布理论还可以求出某一测量数据所属的百分位数P即
P05p16
根据在正态分布概率数值表上的z值可查得对应概率数值P其中
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二静态测量
1静态测量方法
人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法用途根广静态人体测量可采取不同的姿势主要有立姿坐姿跪姿和卧姿等几种制作衣服时人体尺寸的测量是常见的人体静态测量的方法这种测量是在被测量者静态地站着或坐着的姿势下进行的静态测量数据是动态测量的基础是设计人机系统不可缺少的参数
人体测量的数据是指人体不同部位的尺寸在设计不同的设备或产品时会涉及到人体不同部位的尺寸不同的人给出的人体测量的定义可能略有出人1986年Pheasant给出了较权威的各种人体测量数据及其图示见图17
关于该图的有关解释可参照表l3
2影响人体测量数据的因素
1民族因素
2性别年龄因素男性的平均身高比女性高l00mm同时人的体形也随着年龄的增长而变化最为显著的是儿童期和青年期一般而言在22岁以前身高呈上升趋势30岁以后呈下降趋势男性在其20岁左右身体尺寸发展到最高点女性这一点大约在17岁随着年龄的增长人的身高在40岁时开始缩减并且随年龄的增加这一过程也在加速主要发生在脊柱而人的体重和某些宽度和周长尺寸却随着年龄的增长而增加因此在设计工作装置时须了解所设计的工作装置是否适合于特定的年龄组使用在使用人体尺寸数据时
3职业因素不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异由于长期的职业活动使他们身体的某些部分得到了特别锻炼及适应而改变了体型体力劳动者和脑力劳动者在体型和身体的某些恩寸方面就有较大的差别
三动态测量
1活动空间
要完成一项非常简单的任务人体也需要某些部位运动这就要求有足够的空间即活动空间人在劳动或运动时人体空间位置与尺寸时刻在变化这种变化是动态变化动态测量就是测定人体动态变化时的数值
活动空间的分配依赖于许多因素使用的人群任务衣物设备作业性质等所以一般没有固定的规则或模式
2伸展域
人在站立并保持脚的站立面不变时手臂的活动空间用舒适伸展域来表示主要有通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分通过关节的横断面的水平部分通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分设计人员更为关心的是人在工作时所涉及的区域
1正常区域将上肢轻松地垂直于体侧曲肘以肘关节为中心前臂和手能自由到达的区域在该范围内人操作时能舒适轻快地工作即前臂活动正常范围
2最大区域例如完全伸展整个上臂所能涉及的区域手臂向外伸直以肩关节为中心臂的长度半径不包括手长所划过的弧形轨迹在水平面上的投影在最大作业范围内操作时静力负荷较大长时间处于这种状态下操作最容易引起疲劳
四人体测量数据的运用准则
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目的选用最小或最大人体参数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以上通过时不致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
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遵循可调性准则在使用对象群体的5一95可调如汽车座椅应在高度靠背倾角前后距离等尺度方向上可调
3平均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高锤子和刀的手柄等常用平均值进行设计更合理同理对于肘部平放高度设计数而言由于主要是能使手臂得到舒适的休息故选用第50百分位数据较合理对于中国人而育这个高度在14279cm之间
4使用最新人体散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索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国家标准公布的有关人体数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的测量时不穿鞋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式18确定
SminRaf18
式中Smin最小功能尺寸
Ra第a百分位人体尺寸数据
f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对于着装和穿鞋修正量可参照表14中的数据确定对姿势修正量的常用数据是立姿时的身高眼高减10mm坐姿时的坐高眼高减44mm考虑操作功能修正量时应以上肢前展长为依据而上肢前屉长是后背至中指尖点的距离因而对操作不同功能的控制器应作不同的修正如对按钮开关可减12mm对推滑板推钮扳动扳钮开关则减25mm
另外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常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可表示为
SopmSfp
式中Sopm最佳功能尺寸
S第百分位人体尺寸数据
p功能修正量
p心理修正量
心理修正量可用实验方法求得一般是通过被试者主观评价表的评分结果进行统计分析求得心理修正量
二人的生理特性
一人的感觉与感觉器官
1视觉
1常见的几种视觉现象
1暗适应与明适应
2眩光眩光对作业的不利影响主要是破坏视觉的暗适应产生视觉后像使工作区的视觉效率降低产生视觉不舒适感和分散注意力造成视觉疲劳应该采取的主要措施1限制光源亮度2合理分布光源3改变光源或工作面的位置4合理的照度
3视错觉有哪些视错觉
其主要类型有形状错觉色彩错觉及物体运动错觉等其中常见的形状错觉有长短错觉方向错觉对比错觉大小错觉远近错觉及透视错觉等
色彩错觉有对比错觉大小错觉温度错觉距离错觉及疲劳错觉等
2视觉损伤与视觉疲劳了解
1视觉损伤
眼承受的可见光最大亮度106cdm2
红外线白内障
高亮度光源激光太阳光黄斑烧伤
低照度或低质量光环境眼的折光缺陷或提早形成老花
眩光或照度大且变换频繁的光视觉机能降低
2视觉疲劳
长时间看近物或细小物体视觉疲劳睫状肌萎缩
长期在劣质光照环境下工作眼睛局部或全身性疲劳
3视觉运动规律了解
眼睛的水平运动比垂直运动快即先看到水平方向的东西后看到垂直方向的东西一般机器外形设计成横向长方形
4视线运动的顺序习惯于从左到右从上至下顺时针进行
对物体尺寸和比例的估计水平方向比垂直方向准确迅速且不易疲劳
当眼睛偏离视中心时在偏离距离相同的情况下观察率优先的顺序是左上右上左下右下
5视线突然转移过程中约3能够看清目标所以工作中不应有突然转移线的要求
6鉴别清楚运动的目标要角速度大于1s2s且双眼聚焦同一目标
7看清物体最短的注视时间为00703s人眼视觉暂停时间平均017s
2听觉
1听觉特性了解1听觉特征
1听觉绝对阈限
一般识别声音所需的最短持续时间为2050ms
低于以下值不能产生听觉频率20Hz声压2105Pa声强1012Wm2
2听觉的辨别阈限
辨别阈限指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异
辨别阈限与声音频率和强度有关
3辨别声音的方向和距离
2听觉的掩蔽了解
3人的感觉反应熟悉
1反应时间熟悉
反应时间指人从机械或外界获得信息经过大脑加工分析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间
反应时间由感觉反应时间ta和开始动作所用时间tg两部分构成记住不同的反应时间
为保证安全作业一方面设计机器时要考虑操纵速度低于人的反应速度另一方面设法提高人的反应速度
2减少反应时间的途径掌握
合理的选择感知类型
适合人的生理心理要求按人机工程学原则设计机器
作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度应通过训练来提高人的反应速度
二人体的特性参数
1人体的特性参数
1静态参数
2动态参数
3生理学参数
4生物力学参数
2人体劳动强度参数
a能量代谢率
能量代谢率劳动代谢率基础代谢率
所谓基础代谢率是指劳动者在绝对安静横卧状态下为维持生命在单位时间内所需的最低能量消耗量
劳动代谢率是指劳动者在劳动时的能量消耗量与安静时的能量消耗量之差除以劳动时间安静时的能量消耗量大体为基础代谢量的120能量消耗量可通过测定劳动时呼出气中的O2及CO2的比例算出劳动者O2的消耗量折算得到
b耗氧量单位Lmin
人在作业时因耗能量增加需氧量也必增多每分钟的需氧量称为耗氧需人体每分钟内能供应的最大氧量称为最大耗氧量正常成人一般不超过3L
c心率F
d劳动强度指数
劳动强度指数是区分体力劳动强度等级的指标指数大反映劳动强度大指数小反映劳动强度小体力劳动强度按大小分为4级
I级l5为轻劳动
级1520为中等强度劳动
级2025为重强度劳动
级25为很重体力劳动
三疲劳
1疲劳的定义
疲劳分为肌肉疲劳或称体力疲劳和精神疲劳或称脑力疲劳两种
2产生疲劳的原因及消除途径
1产生疲劳的原因
超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动作业环境不良单调乏味的工作不良的精神因素肌体状况不良以及长期劳逸安排不当等人的生理心理因素及管理方面的因素都是造成疲劳的原因另外机器本身在设计制造时没有按人机工程学理论设计或设计不周也是人体过早出现疲劳的原因
2消除疲劳的途径
在进行显示器和控制器设计时充分考虑人的生理心理因素
通过改变操作内容播放音乐等手段克服单调乏味的作业
改善工作环境科学地安排环境色彩环境装饰及作业场所的布局合理的温湿度充足的光照等
避免超负荷的体力或脑力劳动合理安排作息时间注意劳逸结合等
3疲劳的测定
主观感觉调查表法见表1疲劳自觉症状调查表
分析脑电图
测定频闪值
智能测验
精神测验
连续拍摄人体动作的变化
三人的心理因素
一能力
能力是一个人顺利完成某种活动所必须具备的心理特征之一是一个人完成一定任务的本领
1感觉知觉和观察力
2注意见下页
3记忆
4思维
5操作能力
二性格
性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为的方式中区别于他人所表现出的那些比较稳定的心理特征的总和
将性格分为冷静型活泼型急躁型轻浮型和迟钝型前两者中的性格属于安全型后三种属于非安全型
三气质4种
精力旺盛热情直率易于急躁主观
灵活机智活泼好动易于轻举妄动
安静稳定沉着踏实易于因循守旧
自卑退让心绪消沉易于谦虚谨慎
四需要与动机
动机是由需要产生的有什么样的需要就决定着有什么样的动机
五情绪与情感
情绪是由肌体生理需要是否得到满足而产生的体验属于人和动物共有
情感则是人的社会性需要是否得到满足而产生的体验属于人类特有
在实际工作中表现出来的有如下几种不安全情绪
急躁情绪干活利索但毛躁求成心切但欠严谨工作不够仔细有章不循受与心不一致等
烦躁情绪表现沉闷不愉快精神不集中心猿意马严重时自身器官往往不能很好协调更谈不上与外界条件协调一致
六意志
意志就是人们自觉地确定目的并调节自己的行动去克服困难以实现预定目的的心理过程它是意识的能动作用的表现
