★室内设计人机工程学讲义-教程文件

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1、人机工程学,四川师范大学美术学院 周伟,人机工程学与室内空间设计,第一节 人机工程学与室内设计 人体工程学也叫人机工程学、人类工效学、人类工程学、工程心理学、宜人学等。,它研究人在某种工作中的解剖学、生理学、心理学等方面的各种因素； 研究人和机器、家具及环境的相互作用； 研究在工作中、生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题。,它“起源于英国，形成于美国”，原先是在工业社会中，开始大量生产和使用机械设施的情况下，探求人和机械之间的关系。 第二次世界大战期间是该学科发展的第二阶段，由于战争的需要许多国家根据生理学、心理学、人体测量学、生物学等学科分析研究“人的因素”，从而大力发展效

2、能高、威力大的设计操纵合理的新式武器和装备。,室内设计的主要目的是要创造有利于人们身心健康和安全舒适的工作、生产和生活、休息的良好环境。而人体工程学就是为这一目的服务的一门系统学科。 要创造这样一种环境，主要采用科学的手段，主要包括“关于人体尺度和人类生理及心理要求”两个方面。 这两个方面各国都有自己合理的数值系列及判断资料。除此之外，还有一个相关的问题，就是人体空间的构成，它包括以下三方面：,1. 体积 所谓体积就是人体活动的三维范围，这个范围每个国家、民族以至每个人之间的人体尺度测量标准不尽相同，因此决定了三维空间量的差异。所以人体工程学所采用的数值都是平均值，此外还有偏差值，以供设计人员

3、参考使用。,2. 位置 所谓位置，是指人体在室内的“静点”，个人与群体的生活习俗以及生产方式和工作习惯与静点的确定有直接关联，它主要取决于“视觉定位”。由于中西方差距较大，定位也受到影响。 另外，人的生活、工作要求在不同地点和特定环境对定位也有很大影响，所以定位又有一定的弹性。,3. 方向 所谓方向是指人的“动向”，这种动向受生理和心理两方面的制约。,第二节 人体工程学研究的主要内容,一人体工程学研究的主要内容大致分为三方面： 1. 工作系统中的人 人体尺寸； 信息的感受和处理能力； 运动的能力； 学习的能力；,生理及心理需求； 对物理环境的感受性； 对社会环境的感受性； 知觉与感觉的能力；

4、个人之差； 环境对人体能的影响； 人的长期、短期能力的限度及愉适点； 人的反射及反应形态； 人的习惯与差异 ( 民族、 性别 )； 错误形成的研究。,2. 工作系统中直接由人使用的机械部分如 何适应人的使用。这部分分三类：,显示器： 仪表、信号、显示屏。 操纵器： 各种机具的操纵部分， 杆、 钮、 盘、轮、踏板等。 家 具： 家具、设备等。,3. 环境控制，如何适应人的使用,普通环境：建筑与室内空间环境的照明、 温度、湿度控制等。 特殊环境：冶金、化工、采矿、航空、宇 宙和极地探险等行业，有时会 遇到极特殊的环境：高温、高 压、振动、噪声、辐射和污染 等。,二. 在进行人体工程学研究时要遵循以

5、下原则,1. 物理的原则： 如杠杆、惯性定律、重心原理，在人体工程学中也适用。 2. 生理、心理兼顾原则： 人体工程学必须了解人的结构，除了生理，还要了解心理因素。,3. 考虑环境的原则： 人 机关系并不是单独存在的，它存在于具体的环境中，单独地研究人、研究机械、研究环境，再把它们和起来，不是在研究人体工程学。,第三节 人体工程学研究的方法,1. 人体测量 在进行人体工程学研究时，为了便于进行科学的定性定量分析，首先遇到的第一个问题就是获得有关人体的心理特征和生理特征的数据。所有这些数据都要在人体上测量而得。,2. 人体测量的内容,形态测量： 长度尺寸、形体（胖瘦）、体积、体面面积等。 运动测

6、量： 测量关节的活动范围和肢体的活动空间， 如：动作范围、动作过程、形体变化、皮肤变化。 生理测量： 测量生理现象，如疲劳测定、触觉测定、 出力范围大小测定等。,3. 人体测量的工具,人体测量仪器包括： 1、人体测高仪 2、人体测量用直角规 3、人体测量用弯脚规 4、人体测量用角度针 5、人体测量用软尺,人体测高仪,人体测量用直脚规,人体测量用弯脚规,主尺采用两面刻度，最大测量范围0-200mm,将活动脚反装可以进行高度和深度的测量。测量活体的眼内外角间宽，鼻宽，形态面宽，容貌面高，耳宽、长等；骨骼的颅骨眶高 、宽，上面、全面高，中部面宽、枕面宽，枕大孔长、宽等。,人体测量用角度计,人体测量用

7、软尺,环境测量用钢卷尺,3. 人体测量的条件,(GBT 5703-1999) 衣着和支撑面 测量基准和基准面 基准面 基准轴 测量姿势 立姿、坐姿,a.测量基准面,、矢状面 人体测量基准面的定位是由三个互相垂直的轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来决定的。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平面。正中矢状平面将人体分成左、右对称的两个部分。 、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、后两个部分。 、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

8、个部分。 、眼耳平面 通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面（OAE）。,b.运动轴,分别对应于矢状面，水平面和额状面设置三个基本轴，这些轴可在人体躯干，四肢和各脏器等部位设置。 矢状轴 通过关节中心并垂直于额状面的一切轴叫矢状轴。 额状轴（又名冠状轴），通过关节中心并垂直于矢状面的一切轴叫额状轴。 垂直轴 通过关节中心并垂直于水平面的一切轴叫垂直轴。,c.测量方向,、在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。 、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。 、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

9、位的称为远位。 、在上肢上，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧。 、在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。,d.测量项目,测量项目是用所需测量的两个部位、测点或经过点来定义的项目，国际GB397583中规定的测量项目有： 直立姿势：直立姿势有身高，鼻根高，眼高，耳屏高，颏下点高，颈根高，颈窝高，胸骨缘高，乳房高，乳房下缘高，胸骨下缘高，脐高，耻骨联合高，会阴高，肩峰高，腋窝前高，肘高，挠骨头高，挠骨茎突高，尺骨茎突高，中指指点高，指尖点高，腰围高，髂脊高，髂前上棘高，大转子高，膝高，腓骨头高，腿肚高，颈椎高，肩胛骨下角点高，臀沟高，中指（上肢上举时）指尖点高，中指（上肢上举时）指点高。

10、女人体加测乳房下缘高。 采取自然坐姿时：坐高，坐姿眼高，坐姿颏下高，坐姿胸骨上缘高，坐姿肩峰高，坐姿髂脊高，坐姿大腿缘高，坐姿大转子点高，坐姿枕后点高，坐次颈椎高，坐姿肩胛骨下角高，坐姿肘高。,躯干的尺寸：最大体宽，颈根宽，两户峰点宽，肩宽，腋窝前宽，胸宽，乳头间宽，腰宽，两髂脊点宽，臀宽，两肩胛骨下点宽，胸厚，胸矢状厚，腰厚，腹厚，臀厚，颈围，颈根围，上部胸围，乳头部位胸围，下部胸围，腰围，腹围、臀围，躯干垂直围长，颈前长，前胸长，颈后长，后背长，会阴上部前后长，臀部弧长，坐姿背肩峰距离，坐姿臀部大转子点距离，坐姿腋窝间宽。,上肢尺寸：指距，上肢长，腋窝一茎突距离，手长，手背长，第1指掌侧长

11、，第2指掌侧长，第3指掌侧长，第4指掌侧长，第5指掌侧长，腕关节宽，最大手宽，手宽，第3指最大宽，第3指宽，上臂根厚度，前臂最大宽，腕关节厚，掌厚，第3指最大厚，第3指厚，上臂根围，腋窝部位上臂围，上臂围，前臂围，腕关节围，掌围；上肢前展，上肢最大前展，背指点距离，前臂手前展长，肩峰肘距离，第1和第5指尖点间最大距离，第3指基节长，最大抓握径，上臂最大围，肘最大围，前臂最大围，拳围，背部正中线尺骨茎突距离。,下肢尺寸：足背高，内踝高，外踝高，足趾高，足长，足根跖骨距离，足背长，足跟内踝距离，大腿宽，膝宽，腿肚宽，踝上宽，足宽，足跟宽，内外踝宽，大腿厚，膝厚，腿肚厚，踝上厚，下肢根围，小腿围，膝

12、围，腿肚围，踝上围，足围，足根围，坐姿髂骨上缘高，坐姿臀膑骨前缘距离，坐姿臀腓骨头点距离，坐姿臀腿肚后缘距离，坐姿下肢长，坐姿膝围。,头部尺寸：头全高，容貌面长（），容貌面长（），形态面长，眼颏下距离，鼻长，人中高，唇全高，头盖高（），头盖高（），头长，枕后点鼻尖点距离，枕后点颏下点距离，枕后点眼外角点距离，枕后点耳屏点距离，鼻高，耳长，耳屏点上方的耳长，头宽，两耳间外宽，两耳屏点宽，两眼外宽，瞳孔间宽，两眼内宽，两下颌角间宽，鼻宽，口裂宽，耳宽，头周，头矢状弧长，耳屏点间头盖弧长，耳屏点间眉间弧长，耳屏点间颏下弧长，耳屏点间下颌弧长，耳屏点间枕部弧长。,身体各部位间前后距离：耳屏肩峰前后距离

13、，肩峰胸骨上缘前后距离，肩峰乳头前后距离，肩峰胸骨下缘前后距离，肩峰腰围前缘前后距离，肩峰耻骨前后距离，肩峰大转子前后距离，大转子臀部后缘前后距离，大转子臀沟前后距离，大转子膑骨中点前后距离，大转子腓骨头前后距离，大转子外踝点前后距离，坐姿肩峰大转子前后距离，坐姿大转子腹部前缘前后距离。体重：体重（空腹裸重）。,其他 a.支撑面 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、稳固的和不可压缩的。 b.被侧者的衣着 要求被侧者裸体或穿着尽量少的内衣，例如只穿内衣裤和背心，后者的情况下，在测量胸围时，男性应撩起背心，女性应松去胸罩后进行进行测量。 c.测量值读数精度 线性测量项目的测量值读数

14、精度为1mm，体重的读数精度为0.5kg。,第四节 人体基础数据,1. 人体构造： 与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉，这三部分在神经系统支配下，使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨节间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。,2. 人体尺度：,人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。下图是我国成年男女中等人体地区的人体各部分平均尺寸。,下图是人体的骨骼组成示意图,我国成年的人体结构尺寸,我国1989年7月1日实施的GB 1000088中国成年人人体尺寸，

15、适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造设备更新及劳动安全保护。标准中所列数值，代表从事工业生产的法定中国成年人（男1860岁，女1855岁）。,标准中共列出47项我国成年人体尺寸基础数据，按男女性别分开，且分三个年龄段：1825（男、女），2635（男、女），3660（男）、55（女），且分别给出这些年龄段的各项人体尺寸数值，为了方便使用，各类数据表中的各项人体尺寸数值均列出其相应的百分位数。现将GB 1000088中的人体主要测量项目及尺寸摘录于图14及表11中，可在实际设计时查阅。,a.人体主要尺寸,单位：mm,b.立姿人体尺寸,单位：mm,c.坐姿人体尺寸,单位：mm,表1

16、5 几项常用的人体功能尺寸（男：1860岁） 单位：mm,d.人体水平尺寸,单位：mm,不同年龄、性别、地区和民族国家的人体，具有不同的尺度差别，例如我国成年男子平均身高为1670mm，美国为1740mm，独联体为 1750mm，而日本则为 1600mm。,3. 人体动作域,人们在室内各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定室内空间尺度的重要因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据， 人体动作域的尺度则为动态的， 其动态尺度与活动情景状态有关。,人体模板是根据标准人体尺寸（对人体测量数据进行处理和选择后得到），按1：1、1：6或其他实际需要的比例，用塑料板或纤维板等材料制成的各关节均可活动的裸体穿鞋二维人体模型。,人体模板及其应用,作业1,人体模板作为一种有效的辅助设计手段，已被广泛应用于人机系统设计中，人体模板