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1、Company LOGO 人体工程学与室内设计 第一章 人体工程学的基础 第三节 人体测量学知识 一 定义 人体测量学是一门新兴的学科 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 人体尺寸上的差别 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 二 人体测量学的来源及发展 1 在公元前3000年至1000年间的古埃及 人体比 例是靠几何网形结构来表达 2 公元前6世纪古希腊毕达哥斯学派 提出用 数理 形式 来解释世界万物 他们研究正五边形和正 十边形并发现了 黄金分割律 3 由于公元313年基督教成为罗马帝国的国教 此 后一千多年里 是基督教精神浸透社会各个领
2、域 的时候 因此 哲学 艺术都要为宗教服务 形 成了几何式的造型原则 分为拜占庭法则和哥特 法则 4 14世纪以后 艺术家们在自然观察中找根据 用科学来研究比例理论 并且应用了解剖学和透 视学知识 5 到了19世纪 由于工业迅速地发展 各种产品 的生产对人体尺寸提出了更高的要求 推动了人 体测量学的研究 埃及古王国时期 埃及新王国时期 人体比例图 哥特式 三 影响人体测量的个体和群体差异的主要 因素 种族 性别 地区 年龄环境 职业 1 种族与地区 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 2 性
3、别 男女之间的差异 A 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 B 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 C 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 D 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 3 年龄 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
4、腹围 臀围 胸围却随年龄增长而增长 4 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 5 环境 不同时期由于经济条件 文化生活水平 生 活习惯等因素均会影响人体尺寸变化 四 人体测量的内容和方法 人 体 形 态 测 量 数 据 人体构造尺寸测量数据 人体功能尺寸测量数据 人体的推拉力 人体静态时各部的尺寸数据 人体在某种运动状态下的各部尺寸数据 人体重量 人体测量的基本术语 1 被测者姿势 2 测量基准面 3 测量方向 4 支撑面和衣着 5 基本测点及测量项目 1 被测者姿势 1 立姿 挺胸直立 头部以眼耳平面 定位 眼睛平视前方
5、 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 左 右足后 跟并拢 前端分开 使两足大 致呈45角 体重均匀分布于两 足 见图 图a 测量项目 立姿 图b 测量项目 立姿 图c 测量项目 立姿 图d 测量项目 立姿 图e 测量项目 立姿 图f 测量项目 立姿 2 坐姿 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 膝弯曲大致成直角 足 平放在地面上 手轻放在 大腿上 见图 图a 测量项目 坐姿 图b 测量项目 坐姿 图c 测量项目 坐姿 图d 测量项目 坐姿 图e 测量项目 坐姿 2 测量基准面 人体基准面的定位是
6、由 三个互为垂直的轴 铅垂 轴 纵轴和横轴 来决定 的 人体测量中设定的轴 线和基准面如图 矢状面 正中矢状面 冠状面 水平面 眼耳平面 图2 人体测量基准面和基准轴 图1 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 头 侧 端 足 侧 端 3 测量方向 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 支撑面
7、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 例如只穿内裤和汗背心 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 无论何种姿势 身体都必须保持左右对 称 由于呼吸而使测量值有变化的测量项目 应在呼吸平静时进行测量 5 基本测点及测量项目 在国标GB 3975 83中规定了人机工程学使 用的有关人体测量参数的测点及测量项目 其中 包括 头部测点16个和测量项目12项 躯干和四肢部位的测点共22个 其测量项目 共69项 其中分为 立姿40项 坐姿22项 手和足部 6项以及体重1项 注 测量值的读
8、数精度 线性测量项目为1mm 体重为o 5kg 五 人体测量方法 人体测量方法主要有四种 丈量法 摄影法 问卷法 自控或遥感测试法 六 人体测量的主要仪器 a 人体测高仪 b 人体测量用直角规 c 人体测量用弯角规 国标GB 5704 1 85是人体测 高仪的技术标准 该测高仪适用 于读数值为1mm 测量范因为 0一1996mm人体高度尺寸的测 量 标准中所规定的人体测高仪 由直尺1 固定尺座2 活动尺座 3 弯尺4 主尺扦5和底层6组 成 如图2 3所示 若将两支弯尺分别插入固定 尺座和活动尺座 与构成主尺杆 的第一 二节金属管配合使用时 即构成圆杆弯脚规 可测量人 体各种宽度和厚度 人体测
9、高仪 人体测量用直角规 国标GB 5704 2 85是人体测量用直脚规的技术标 准 此种直脚规适用于读数值为1mm和0 1mm 测 量范围为0 200mm和0 250 mm人体尺寸的测量 直脚规根据有无游标读数分1型和2型两种类型 它是用于不能直接以直尺测量的两点 问距离的测量 如测量肩宽 胸厚等 部位的尺寸 国标GB 5704 3 85 是人体测量用弯脚规的技术标准 此 种弯脚规适用于读数值为1mm 测 量范围为0 300mm的人体尺寸的测 量 人体测量用弯角规 七 人体测量中的主要统计函数 术语 总体 样本均值 标准差 术语 适应域 百分位 百分位数 总体 统计学中 把所要研究的全体对象
10、的集合称为 总体 人体尺寸测量中 总体是按一定特征被划分的人群 因此 设计产品时必须了解总体的特 性 并且对该总体命名 例如 中国 成年人 中国飞行员等 样本 统计学中 把从总体取出的许多 个体的全部称为 样本 各种人体尺 寸手册中的数据就是来自这些样本 因此 设计人员必须了解样本的特点 及其表达的总体 均值 描述一个分布 必须用两个重要的统计量 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 均值的计算公式为 标准差 标准差的计算公式为 为相加 N为测量次 数 为各单独测 量值 M为均值 S为标准差 其他符号与 1 相同 适应域 一个设计只能取 一定的人体尺寸范围 只考虑整个
11、分布的 一部分 面积 称为 适应域 适应域是 相对设计而言的 对 应统计学的置信区间 的概念 适应域可分为 对称适应 域 偏适应域 对称适应 域对称于均值 偏适应域 通常是整个分布的某一边 百分位 百分位由百分比表示 称为 第几 百分位 例如 50 称为第50 百分位 百分位数 百分位数是百分位对应的数值 例如 身高分布的第5百分位数 为1543 则表示有5 的人的 身高将低于这个高度 在人体测量资料中 常常给出的是第5 第50和 第95百分位数值 在设计中 当需要得到任一百分 位数值时 则可按下式求出 1 50 之间的数值 P M SK 50 99 之间的数值 P M SK M为标准值 S
12、为标准差 K为 百分比变换系数 人体尺寸的区域划分 东北 华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区 甘肃 青海 陕西 山西 西 藏 宁夏 河南 新疆 安徽 江苏 上海 浙江 湖南 湖北 江西 广东 广西 福建 贵州 四川 云南 黑龙江 吉林 辽宁 内蒙古 山东 北京 天津 河北 东北 华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区 各地区身高 体重的M S值 身高 M 1693 1586 S 56 6 51 8 体重 M 64 55 S 8 2 7 7 身高 M 1684 1575 S 53 7 51 9 体重 M 60 52 S 7 6 7 1 身高 M 1686 1575 S 55
13、2 50 8 体重 M 59 51 S 7 7 7 2 身高 M 1669 1560 S 56 3 50 7 体重 M 57 50 S 6 9 6 8 身高 M 1650 1549 S 57 1 49 1 体重 M 56 49 S 6 9 6 5 身高 M 1647 1546 S 56 7 53 9 体重 M 55 50 S 6 8 6 9 百分比对应的变换系数K 5 1 645 10 1 282 20 0 842 25 0 674 50 0 000 75 0 674 80 0 842 90 1 282 95 1 645 例1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
14、产品尺寸 v 解 由表查知华北男性身高平均值 v 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 v 即第5百分位数为 P 1693 56 6 1 645 1600mm v 第95百分位数为 P 1693 56 6 1 645 1786mm v 结论 按身高1600 1786mm设计产品尺寸 将适应用 于90 的华北男性 v 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 注意 例中被排除的10 的人 是10 的矮小者还是 高大者或者大小各排除5 即取中间值 取决于排除后 对
15、使用者的影响和经济效果 v 当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百 分率P时 可按下列步骤及公式求得 Z M1 M S v然后根据Z值查表得小p的值 再按下列公式求 百分率P 即P 0 5 p v以下列例题说明 例2已知男性A身高1720mm 试求有百分 之多少的西北男性超过其高度 解 由表查得西北男性身高平均值M 1684mm 标 准差S 53 7mm那么 Z 1720 1684 53 7 0 670 再根据Z 0 670查表得p 0 2486 0 249 即 P 0 5 0 249 0 749 结论 身高在1720mm以下的西北男性为74 9 超过男性A身高的西北男性则为25 1 八 人体
16、尺寸运用中的问题问题 1 数据的选择选择 应应使用最新人体测测量数据 要考虑虑民族 地域 年 龄龄 性别别 职业职业 的人体尺寸差异 2 百分位的运用 1 凡涉及人活动动的范围围与空间间的 应应考虑虑 容得下 的空间间 距离 选选用高百分位数据 一般选选用第95百分 位的数据 以保证证容得下 2 凡涉及人在作业业和进进行其他活动时动时 的接触的空间间 应应考虑虑 够够得着的距离 选选用低百分位数据 一般选选 用第5百分位的数据 以保证够证够 得着 3 凡涉及力问题问题 一般选选用第5百分位的数据 以 保证证95 的人适应应 4 凡涉及安全问题问题 应应采用极限尺寸 以限制和保 护护人们们 通常使用第1百分位或第99 第100百分位的 数据 5 常用调节调节 性尺寸 当确定的百分位大小有一定条 件许许可时时 可采用可调节调节 的尺寸 其调节调节 尺寸大小是根 据人体尺寸 工作性质质和设备设备 家具等加工能力决定 根据适应应域来确定 调节调节 幅度 6 常用高度 目的不在于确定界限而在于决定桌子 佳范围时围时 一般选选用第50百分位的数据 九 常用人体尺寸 1 身高 该该数据用于限定头顶头
