人体工程学教学概论

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1、人体工程学 一、人体工程学的概论 1、人体工程学的由来及发展： 而人体工程学的确 立、完善与发展则 是从二十世纪 40年代二战结束后开始的，是随着军事及航天的需要发展起来的，其发展历程： 1950年英国成立世界第一个人类工效学学会， 1961年建立国际人类工效协会 1989年我国成立中国人类工效学协会 1991年 1月成为国际人类工效协会会员 人体工程学 -是一门研究人与机械及环境关系的学说 第一次世界大战为人的工作效率研究提供了土壤 。 当时男人大量应征 ， 妇女被大量吸收参加生产劳动 。 由于缺乏熟练工人 ， 为了提高生产效率而不得不加班 。 因此工作疲劳和工作效率以及如何发挥人在战争中的

2、有效作用问题是当时的主要研究内容 。 当时英国成立了人体疲劳研究所 ， 德国 、前苏联和日本也相继成立了工业心理研究所 、 劳动科学研究所和工业效率研究所 ， 做了大量的研究工作 。 2、人体工程学的研究范围： （ 1）生理学：研究人的感觉系统、血液循环系统、运动 系统等； （ 2）心理学：研究人的感觉、知觉、注意、错觉等各种 心理活动的规律； （ 3）环境心理学：研究人与环境的交互作用及环境行为 的特征及规律； （ 4）人体测量学：研究人体特征，人体结构尺寸和功能 尺寸及在设计中的应用规律。 二、 人体工程学的研究方法 人体测量 人体测量 -为研究人体工程学提供有关人体的心理特征和生理特征的

3、数据。 人体测量的内容 A：形态测量：长度尺寸、体形、体 积、体表面积等 B：运动测量：动作范围、动作过程、 形体变化等 C：生理测量：疲劳测定、触觉测定、 出力范围大小测定等 室内设计相关人体测量数据内容包括：人体尺寸、人体活动空间、出力范围、重心等。 1、 人体尺寸 1）人体测量数据的来源 1962年中国建设科学研究院发表 人体尺寸的研究 1989年 中国成年人人体尺寸 （ GB100088） 19891990年 家具及室内活动空间与人体工程学 研究 2）尺寸的分类 构造尺寸 ：静态的人体尺寸，人体处于固定的标准 状态下测量的数据； 功能尺寸：动态的人体尺寸，人在进行某种功能活动 时肢体能

4、达到的空间范围。 3）人体尺寸的比例关系： 根据身高的比例来推算人体其 他的尺寸。 4）人体尺寸的差异 a 、种族差异 b 、世代差异 1、无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮； c 、年龄差异 2、伸手够东西能力不如年轻人；（设计时 应多注意如使用者为老年人等时应以优 先考虑。） d 、 性别差异： 在设计时如女性参与时，应适当偏重女性尺寸。 e 、 残疾人：适当考虑残疾人乘轮椅时的活动要求。 5）百分位概念： 百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。 百分位分布规律：大部分属中间值，只有小部分属于过大和过小值。 常用百分位：第 5百分位，第 50百分位，第 95百

5、分位。 6）人体尺寸的运用 A、数据的选择：以设计对象（即使用人群）为重点。 B、百分比的运用：以 “ 够得着的距离，容得下的空间 ” 为标准。 a、由人体总高度、宽度决定的物体（门、通道、床等）以 95 百分比为依据，能满足大个子的需要，小个子自然没问题； b、由人体某一部分（臂长、腿长等）尺寸决定的物体应以第 5 百分位为依据，小个子够得着，大个子自然没问题； c、在安全等特殊情况下，可扩大百分位，达到 1或 99甚至 100， 如紧急出口、栏杆间距等； d、目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，可用 50百 分位，比如超市的结算柜台就要按平均的顾客建造，以适 应大部分人的需要。 C、

6、可调节性：在条件、成本允许下，可考虑选择可调节的做法，扩大适用范围，满足大部分人的需求。 E、 设计中应分别考虑各项人体的尺寸。 F、 尺寸定义由于定义标准的不同会有误差，要根据具体对象作适当的标准调整。 G、尺寸的衡量标准：舒适的标准、安全的标准。 常用人体尺寸的测量练习 三、 人体与室内人体活动 （一）作业域： 人在工作时常用的姿势：站、坐、跪、躺。 水平作业域： 人在台面前，在台面上左右运动手臂作业 域而形成的轨迹范围。 垂直作业域： 指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运 所形成的范围。 最大作业域 水平作业域又分为 通常作业域 摸高 (注：如需眼睛引导时，架子的高度 不 得超过 男 150

7、160cm,女 140150cm) 垂直作业域决定了 拉手：办公室用 100 cm ，一般家庭用 8090cm。 影响作业域的因素： 1、活动空间内是否有工作用具。 2、须保持一定的活动行程 3、手是否持有载荷或需移动荷载。 4、目标的最佳位置。 （二）人体的活动空间（作业空间） 人体本身随着活动的需要而移动位置，这种姿势的变 换和人体移动所占用的空间即构成人体活动空间。 影响活动空间的因素： A、动作的方式 静止还是动态； B、各种姿势下工作的时间； C、工作的过程和用具：额外附加的设备会占用空间； D、服装：随时间地点季节的变化，服装余量会有很大不同； E、民族习惯。 人体活动空间与室内空

8、间的关系： A、由于空间高度是固定的，所以室内设计侧重于 考虑平面空间的尺寸； B、建筑与室内设计要考虑 人体的生理空间，包括人体空间、家具空间、 人和物的活动空间； 其他空余空间由人的心理因素决定，称为心理 空间； 生理和心理空间之和即为完整的室内空间。 人体工程学在设计中的运用： （ 1）为确定空间范围提供依据； （ 2）为家具设计提供依据 （ 3）为确定感觉器官的适应能力提供依据； 人体工程学与家具设计 根据家具与人体的关系 ， 可把家具分为建筑类家具和人体类家具两类 。 按照使用场所分为住宅家具和办公家具 。 建筑类家具 ：与人体接触时间少的工具柜 、 货柜 、 展 柜 、 衣柜 、

9、餐柜 、 电视柜 、 酒柜等收纳 柜类家具； 人体类家具 ：与人体密切相关的直接影响人的健康与 舒适性的家具 ,主要包括椅 、 桌 、 操作台 与床等 。 不管是哪类家具与要根据人体 的尺度和人体生理特征进行设计 。 一 、 建筑类家具设计的人体工程学 建筑类家具的设计主要依据是人体身高和动态活动范围 （ 近身空间尺度 ） 。 为便于建筑类家具的设计 ，下面对人体立姿和坐姿的近身空间作简单介绍 。 （ 一 ） 立姿近身空间 人体操作空间和设施尺度要以立姿上肢活动空间尺度为依据 。 （ 二 ） 人体水平面作业空间尺度 作业台等水平面作业空间尺度如图所示 。 办公桌 、 仪器仪表控制台等空间尺度的

10、设计要以此空间尺度作为依据 。 （ 三 ） 收纳空间尺度划分 收纳柜 （ 架 ）的设计要考虑人体身高来设计 ，可根据国家人体尺寸标准 ， 按照人体尺度使用原则来确定设计尺度 。 右图是收纳空间的尺度划分 ，可作为设计时的参考 。 （ 四 ） 省力操作位置 立姿操作最佳位置 建筑类家具以及门等的拉手位置要设置在最省力的位置 ， 最省力的位置也就是能发出最大操作力的位置 。 右图是 5%百分位计算的坐姿近身空间尺度 。 从图中可知抓握式操作的抓握半径男性为 65cm, 女性为 58cm 。 人体坐姿抓握空间尺度 （ 五 ） 坐姿近身空间尺度 作业面高度 作业面的高度对作业效率及肩 、 颈 、 背和

11、臂部的疲劳影响很大 。 一般情况下使小臂保持水平或稍向下倾的作业面高度为最佳 。 单手作业时一般在肘下 5-10cm为佳 。 而坐姿时的作业面高度随座椅高而变化 。 总的原则是保持作业时小臂水平或向下倾 。 表 6-1是站姿和坐姿时的作业面高参考值 (cm) 。 作业类型 站姿 坐姿 (因椅高而变化 ) 男 女 男 女 精密作业 (如钟表装配 ) 98-108 93-103 95-105 89-95 轻型装配或写字 88-93 83-88 74-78 70-75 重荷作业 73-88 68-83 69-72 66-70 二 、 人体类家具设计的人体工程学 （ 一 ） 人体坐姿与座椅设计 1、

12、人体坐姿生理特征 人的最自然的姿势是直立站姿 ,直立站姿时脊柱基本上是成S形的 (如图所示 )。 不过 ,与直立站姿相比 ,坐姿有利于身体下部的血液循环 ， 减少下肢的肌肉疲劳 ，同时坐姿还有利于保持身体稳定 。但是由于坐姿时 ， 骨盆向后方倾转 ， 因而使背下端的骶骨也倾转 ，使脊柱由 S形 （ 正常形 ） 向拱形变化 (见右图 )， 这样使脊柱的椎间盘受很大压力 ， 而导致腰痛等疾病 。 坐面设计不妥 ， 会使大腿受压迫 ， 阻碍下肢的血液循环 ,造成下肢麻木 。 站姿 （ 左 ） 和坐姿 （ 右 ） 时脊柱的形状 S形 弓形 研究表明 ,第三和第四腰椎间所受的压力最大 ， 若将人体直立时

13、第三和第四腰椎之间所承受的压力定为 100， 则其它不同姿势状态下的相对压力如图所示 。 因此 ， 坐姿对下半身 （ 下肢 ）有利 ， 而对上半身无利 。 且设计座椅时 ，考虑人体姿势是及其重要的 。 不同姿势状态下的椎间盘的相对内压力 腰椎间盘的相对内压力 2、 座椅设计的人体工程学基本原则 座椅设计时应考虑的因素很多 ， 概括起来有以下几点： （ 1） 座椅的形式及尺度和它的用途相关 ， 即 ， 不同的用途 应有不同的座椅形式和尺度 。 （ 2） 应根据人体测量数据进行设计 。 （ 3） 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担 ， 休息时腰背 部也应承担重量 。 （ 4） 减少大腿对椅面的压力

14、 （ 5） 应设计靠背 、 腰部支撑和扶手 （ 6） 应能自由地变换身体位置 （ 7） 椅垫要有一定厚度 ， 硬度和透气性 ， 确保体重能均匀地 分布于坐骨结节区域 。 3、 座椅分类 （ 1） 工作用椅：应保持稳定 ， 有适当腰部支撑 ， 重量分布 均匀 （ 2） 休息用椅：以减少疲劳为目的 ， 结构要能使身体放松 ， 减少椎间盘内压力 (3) 多用椅： 以多用途为目的 。 4、 座椅设计的其它主要尺度 从上面的介绍可知 ， 作业的设计尺度要保证人体正常作业 ， 在作业过程中能随意活动 ， 使身体不受约束 。工作用椅和休息用椅因为使用目的不同 ， 设计参数也应有差异 ， 除了上面介绍的主要参数外 ， 还有座面宽 ， 扶手高等主要参数 。 座面宽一般以女性的最大百分位数值设计 ， 其值约为 43-45 cm.。 扶手高要高过人体重心位置 2cm左右 ， 其值约为 21-22cm。 靠背宽为 35-48cm。 还要考虑座面材料的软硬和透气性 ， 软硬程度以坐下后平均下陷 1-3cm(休息椅 )、