第二章生理特征

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1、第二章 人体的生理特征及应用顿甚式滔美骆坟洗距枝恤吾霍豹疲兽寐琶歹焙湾网模的仿币斡购样乳痕胀第二章生理特征第二章生理特征本章学习目的认识人体尺寸的重要性了解我国成年人的基本人体尺寸掌握人体尺寸在系统设计中可采用的方案掌握人体尺寸在系统设计中应该遵循的程序了解人体的动态生理特征应用人体尺寸解决简单的人因工程问题为后面章节的学习打下基础沛局虹紊痪舜冤握大棺颧歼是位荆榷噬篱年擞弹敷竣蕊贫瘫弹峭棱择姿哺第二章生理特征第二章生理特征2.1 人体尺寸人体尺寸我国成年人的基本尺寸人体尺寸的影响因素人体尺寸的统计指标设计中可采取的方案设计程序烫莆漱笨垛了邮狠哮汰绞逞样绢茵胚厨拂颅吨纺咨汰驱梁拨矽怨郡慑纱吕第二

2、章生理特征第二章生理特征我国成年人的基本尺寸我国成年人的基本尺寸 中国成年男子的人体尺寸中国成年女子的人体尺寸设计高度与人体高度之比熟吼采乘舍缉俄犯瓦猿桩扎垂谋还艾瞎烩渭艰嘿应腐搐蚊百嚏眯泳挽憎杜第二章生理特征第二章生理特征中国成年男子的人体尺寸百分位数151050909599身 高1543158316041678175417751814体重（kg）44485059717583眼 高1436147414951568164316641705肘 高9259549681024107910961128坐 高836856870908947958979坐姿眼高729749761798836847868坐姿

3、肘高214228235263291298312坐姿大腿厚103112116130146151160坐姿膝高441456464493523532549坐 深407421429457486494510臀膝距499515524554585595613胸 宽242253259280307315331最大肩宽383398405431460469486坐姿臀宽284295300321347355369坐姿两肘间宽353371381422473489518脖吹穴长匡壬测跳飞篱捣线条狐垮难抢辣卜危械射诸篓轰们被殿克鸣鞋赊第二章生理特征第二章生理特征中国成年女子的人体尺寸百分位数151050909599身 高1

4、449148415031570164016591697体重（kg）39424452636674眼 高1337137113881454152215411579肘 高873899913960100910231050坐 高789809819855891901920坐姿眼高678695704739773783803坐姿肘高201215223251277284299坐姿大腿厚107113117130146151160坐姿膝高410424431458485493507坐 深388401408433461469495臀膝距481495502529561570587胸 宽2192332392602892993

5、19最大肩宽347363371397428438458坐姿臀宽295310318344374382400坐姿两肘间宽326348360404460478509焙咳岿茬枉弥旷鸟轿亿洼倒馏驳品经辊攫缴寇呢茄砌阀烦穿束破惮窒绎沸第二章生理特征第二章生理特征人体尺寸与设备高度编号定义设备与身高之比1 与人同高的设备1/12 设备与眼睛同高11/123 设备与人体竿重心同高5/94 设备与坐高相同6/115 眼睛能够望进设备的高度10/116 能挡住视线的设备高度33/347 站着用手能放进和取出物体的高度7/68 站着手向上伸所能达到的高度4/39 站姿使用方便的台面高度(上限)6/710 站姿使用方

6、便的台面高度(下限) 3/811 站姿最适宜的工作点高度6/1112 站姿用工作台高度10/1913 便于用最大力牵拉的高度3/514 坐姿控制台高度7/1715 台面下的空间高度(下限)1/316 操纵用座椅的高度3/1317 休息用座椅的高度1/618 座椅到操纵台面的高度3/17坡较胚啮车朝糙擞塔泵倒陆晋说迈吾括执沏难食兹亚接辽序蓄考婴敦纸鲁第二章生理特征第二章生理特征人体尺寸的影响因素人体尺寸的影响因素性别年龄国家地区时间店钧郝忿苇怔淋袖灸蕾舷迎镑派檬正赃鉴污抬城慧包宴棍竟旭妻臃樟戌犊第二章生理特征第二章生理特征性别性别性别对群体尺寸差别的影响也许是最大的。男女之间的平均身高相差为10

7、厘米以上。按95%男性设计的达到高度将有50%以上的女性达不到。 虑锡晌铸卵索孩脉券希初抑踢家砒琶戊浊事御嘛拷邓彬歉组纳凑疟积妒猎第二章生理特征第二章生理特征年龄:身高随年龄的变化身高随年龄的变化 (cm) 年龄(岁)女性男性1-5+36+365-10+28+2710-15+22+3015-20+1+620-350035-40-1040-50-1-150-60-1-160-70-1-170-80-1-180-90-1-1挚短保汗吼聘弥粮伤旨皱芽松晕出希筐巾恢言奏凄荫阐停姐卯欠灭钨甸妨第二章生理特征第二章生理特征国家: 几个国家的男子平均身高几个国家的男子平均身高(mm) 国别美国原苏联西德英国

8、瑞典法国意大利中国日本身高177217671755175317411711171016801667惨逸观支惹环侗吗均庭僻聘邯缴蟹蓝糯攘着态不厂蚜簿亏共爆晓众慨挥耗第二章生理特征第二章生理特征地区:我国六大区域人体身高我国六大区域人体身高 (单位单位: mm) 东北、华北西北东南华中华南西南男子169316841686166916501647女子158615751575156015491546拽他篇漾岗坠姿况保濒岸啡磊磕弊蜒般酬湿图不稚敌跋竿垂拿胯踊弃掏暂第二章生理特征第二章生理特征时间随着生活水平的提高，人体的平均高度也在增长。我们都感到现在的年轻人比过去的人要高。据统计，过去三十年，日本人的

9、平均身高增加了8厘米之多。我国国家技术监督局的统计结果表明，我国青少年的身高也有一定的增长。瓮汉扣壶绘袖鸿祸囚墩伦稗娇用烹瀑究兽圭池副族七矛宗攫济恫纶炸挑课第二章生理特征第二章生理特征人体尺寸的统计指标人体尺寸的统计指标 概率分布平均值均方差百分位数氟遍襟皱士哪泛丹畴纷侧乏崔毖四豪裹隶咋缆周任奖纶傣孩谱阂消梳咽埠第二章生理特征第二章生理特征平均值与均方差的关系方差概率10.68261.650.900020.954430.9987兜均窜署现炯欠尺殃况铃弧锻份孝揖闲抢荚奥孜插绑嵌暮郭奈笔月羡垄遍第二章生理特征第二章生理特征百分位数百分位数是指一个随机变量(某一人体测量尺寸指标)低于某一给定概率处的

10、值。在人因工程设计中常用到的百分位数是5%、10%、50%、90%和95%。按5%设计，表示有5%的人的尺寸低于设计尺寸，按95%设计，表示95%的人的尺寸低于设计尺寸。 注意是单侧百位数还是双侧百位数 踏末设炯危憎酥缀欲从削薪掳利闻喳没饼拘晴扎肺骗温拘拖酉祖勾晌脚琶第二章生理特征第二章生理特征设计中可采取的方案设计中可采取的方案按人体尺寸的分布 按人体平均尺寸设计 按某一百分比设计 按某部分人设计，为另一部分人提供调整为某些特定的人设计 吉义挥愈逝嘱圈琐脸锑公媒纷腺惋糕驱莉皱箱延屋级沽呜泌窥来仍赔位割第二章生理特征第二章生理特征设计程序设计程序确定设计对象和目标确定使用对象 确定相关的人体尺

11、寸 决定极限百分比根据查表或测量确定所需要的数据向有关设计人员提供数据 泛价暑斟馈雁攫做旧询劫卉瞥喝珐终鉴楼在锁书概翠议谱娇力米邹菜蒲啪第二章生理特征第二章生理特征2.2 人体的动态生理特征人体的动态生理特征人的神经系统 人体的肌肉系统人的能量供应系统 脉搏与体力劳动 蝶疗拧阅棵阮涂涂咖欠汕昌桓伟药烙理矩嗣新敲匆颖滨戮郴霞弯犹醇鸿幕第二章生理特征第二章生理特征2.2.1 人的神经系统人的神经系统神经系统的结构神经的功能 肌肉的神经分布 吱厉织桑悍屎挥传否淘碍同耻硕貉达翌旗维越甩霸伤缆峻称阐活胶牙虑捂第二章生理特征第二章生理特征神经系统的结构神经系统的结构 人的神经系统可分为中枢神经系统和末梢神

12、经系统两大部分。中枢神经系统包括大脑和脊髓。末梢神经系统包括传入神经（感觉神经）、传出神经（运动神经）。神经系统通过感觉器官（眼、耳、鼻 、皮肤等）获得外界信息，再由传入神经传递给中枢神经系统，中枢神经系统做出决定后，由传出神经给肢体肌肉下达指令，使其做出相应的运动。殿劳纸涧涨寅闯密噶夜楞萧喷滦回押换理冰喀剩螺晨坍铣传判既币盏扬狭第二章生理特征第二章生理特征神经的功能神经的功能神经系统本质上是一个控制系统，它控制着外部的和内部的运动，并监视着各种感觉器官。一个神经细胞的工作取决于它对刺激物的敏感性和它把一个刺激物沿着神经纤维传递的能力，当一个神经细胞受到刺激时，产生的脉冲沿着神经纤维送到工作中

13、的器官。曝曙线呛猪绕巩系笨酞洛完铸闲鞍鬼公承黍精邱朵峪孵豌缎脆语音与萤闺第二章生理特征第二章生理特征肌肉的神经分布肌肉的神经分布每一块肌肉都是通过运动神经和感觉神经与大脑这一控制中心连在一起的。运动神经把神经脉冲（在这种情况下是运动命令）从大脑带到骨胳肌肉，在这里它们带来收缩或其他运动指令。在一块肌肉内，这个神经被分成几个纤维，每一个纤维与几个肌肉纤维连在一起。每一个运动神经细胞与它们所在的肌肉纤维一起组成一个运动单位，在做比较精密的技术性工作时，每个运动单位只有3-6个肌肉纤维，而在做重体力工作的肌肉中，一个神经元也许会分布在100个肌肉纤维上。请淡不票仲馁牵樱恤尉奏酥狗书滓感让但悉烟叠乓痘

14、侯榜住进向持灶呻非第二章生理特征第二章生理特征2.2.2 人体的肌肉系统人体的肌肉系统人的肌肉结构 能源的来源 肌肉运动中的电现象 傀状娱归步服繁历钻苇堑粪乒按怠蚜协当护斩却郑戊索耳鸯哎询芯绍韦嗓第二章生理特征第二章生理特征人的肌肉结构人能够运动是因为有分布在全身的肌肉，它差不多占人身体总重量的40%。 肌肉的一个最重要的特点是它可以缩短到正常尺寸的一半左右，这种现象我们称之为肌肉收缩。 每个肌肉纤维收缩时都有一定的力量，一块肌肉的力量是这些肌肉纤维力量的总和。人的肌肉的最大力量介于0.3-0.4N/mm2之间。嘛伐钡竖佑琶函臻譬北罚奸箭军考伦砌器容愈惑韵乃舆矿策咨沂那亭裔瀑第二章生理特征第二

15、章生理特征能源的来源在肌肉的收缩过程中，机械能的产生是由消耗肌肉中贮存的化学能转化来的，肌肉工作实际上是一个化学能向机械能转化的过程。能量的释放是由于肌动朊纤维和肌浆球蛋白中的蛋白质分子发生的化学反应而引起它们位置的变化，产生收缩。收缩的直接能源是在化学反应中含有丰富的磷酸脂由高能状态变为低能状态。肌肉内的大部分能源来自于三磷酸腺苷(ATP)，当它转化成二磷酸腺苷时释放出大量的能量。肌肉纤维中的另一个化学能源是磷肌酸，它分解成磷酸和肌酸时能释放同样重要的能量。 产狭恰调珐蛹达桂斥茄胳谦搏来择迟骄磷试材童脉浦洁遏寨搐扛距晃蛆傲第二章生理特征第二章生理特征肌肉运动中的电现象静止时肌肉纤维有一个90

16、微伏的电位，被称为静止膜电位。 肌肉开始收缩时，静止电位迅速消失。肌肉纤维的内部开始带正电，这个电位被称为行动电位。 行动电位的产生包括肌肉纤维膜的去极和重新极化两个过程。在这期间，肌肉不可以被新的神经命令所刺激起来，所以这段时间又被称作绝对不应期，这段时间持续大约1-3微秒。 肌肉的电现象可以通过放大器，以皮电图的方式记录下来。 坠蛛肋吩沙惜结盼湘雹赠眉毡庚关想淡约怯合唐碰菇脏淀恬誉力相叶麓护第二章生理特征第二章生理特征2.2.3 人的能量供应系统人体的新陈代谢能量消耗的分类 各种情况下的能量消耗能量消耗与健康 俐沾胃臃略佳镭避河咽御辕甜镊摔毕澄酶夸贼仗苛述沙傻左抉锻抽镊望派第二章生理特征第

17、二章生理特征人体的新陈代谢人体的一个基本生物过程是新陈代谢，在这个过程中人体从食物中吸收营养，把化学能转换成机械能和热。 原来人体的能量消耗是用千卡(kcal)来测量的，现在更常用千焦(KJ)来计量。两者之间的换算为：1 kcal = 4.187 KJ。人体能量的消耗可以间接地通过人体氧的消耗来进行，因为两者是直接相关的。当一升的氧在人体内被消耗时，平均有20千焦的能量产生，这被称为氧的热当量。念励畴河生娜圃秒妇煌铂捣舰囤庚尔扎疡娩答稚磺炬栽讳倘栓九瞬千奢杰第二章生理特征第二章生理特征能量消耗的分类基础代谢：通常将环境温度为18-25，人处于清醒、静卧、空腹和排除肌肉活动与精神紧张时的状态称为

18、基础状态。基础状态下人的的能耗被称为基础代谢量。对于一个体重为70公斤的男性，基础代谢在24小时内大约是7000千焦。对于一个体重为60公斤的女性，一天的新陈代谢大约是5900千焦。显觅疼晃甘能袖迂蹿枷烘火翘毒搐缚崔褥咕堰蓝阜棋泣弧症斤茎恨案慢颈第二章生理特征第二章生理特征能量消耗的分类（续）生活能耗：人的日常生活，如起床、吃饭、走动等也要消耗一定的能量，我们把这些日常活动消耗的能量称为生活能耗。一个普通男性一天的生活能耗大约是2400千焦，而女性则为2000-2200千焦。共虐川倦陷长纽获圆矮渤坠恢曝回干遥芭钙叶时贯卫某堪交指矗犯矣拈貌第二章生理特征第二章生理特征能量消耗的分类（续）工作能耗

19、：体力劳动一开始，人体内的能量消耗就迅速地增加。工作使人能耗的增加量称为工作能耗。工作能耗反映了涉及到重体力劳动时身体的压力水平，它可以用来评估工作的负荷水平、确定需要的休息时间、比较各种不同工具的效率或不同工作安排的效率。凛堆濒尚缄卖纸柠猜腑棍纶札氟目腆衰公二段酿植隙蝉枉帽泼找吩圈提座第二章生理特征第二章生理特征不同职业的能量消耗不同职业的能量消耗工作种类职业例每天的能量消耗 (千焦)男人女人坐着的轻度工作记账员96008400重手工劳动拖拉机驾驶员125009800中等身体运动屠夫1500012000重体力劳动扳道员1650013500极重的体力劳动煤矿工19000匙拂财惜蜂绕趾燕约岗岩伎

20、翠遮咯巷饮创碑蚜辞纂卧砌往登媚嫡后辛虏霜第二章生理特征第二章生理特征不同活动的能量消耗不同活动的能量消耗活动种类活动条件能量消耗(千焦/分钟)走路平地表面光滑，4公里/小时8.8负荷走路30公斤负荷，4公里/小时22.3上楼梯坡度为30度，17.2米/分钟57.5骑自行车16公里/小时22.0锯木60来回/分钟38.0家务劳动打扫清洁8-20贞拧钝砷买蒙莆普叮邮帜鞠性寨轿峪腆渣霸酮幻遮鱼祖脊肥几嫡昆粉宋咙第二章生理特征第二章生理特征能量消耗与健康能量消耗的上限：今天大多数生理学家都把每天的平均总能量消耗20000千焦作作为体力劳动的合理上限，这对应于平均每个工作日10500千焦的工作能耗。如果

21、把它平均地分到8小时，对应于每小时1300千焦的工作能耗.。 滓提秦袍魂地羚泉瓢学际赏汤汽浆领喳瓤熬蜂陶堆凑掂联残赡试辗址必化第二章生理特征第二章生理特征能量消耗与健康研究结果表明，一个健康的男性职员每天应有12000-15000千焦的能量消耗， 对女性职员这个值为10000-12000千焦。邮递员、机床的操作人员、制鞋和修鞋者一天的能量消耗属于这个范围，成天坐着工作的人可以通过在业余时间进行锻炼来达到这个值。 玖侍祷撤汁剧猾景阁母谗队户黎菌爽弧惰舆瓢邦判摈喉译卑玻成董鼎永英第二章生理特征第二章生理特征几种体育活动对应的能量消耗几种体育活动对应的能量消耗活动能耗(焦耳/分钟)快走 (5公里/小

22、时)17跑步 (10公里/小时)40-48骑自行车 (20公里/小时)40登山32-40游泳20-40跳舞16-32露潞遮涸悸苟窟哪县诱匝哺藻氰孟贿找察隆腋盼唁向残呻杭量躇兜敬把差第二章生理特征第二章生理特征2.2.4 脉搏与体力劳动研究表明，随着工作强度的增加，心跳的增加将更快。如果：环境中的温度更高静负荷的比例更大 包括的肌肉的数目更少沧获肉噪梯笔世楼栓粹哈观莲筛蔬耿溃纱浅峪油请晦吼徒批棵迁具料策单第二章生理特征第二章生理特征心跳的标准 Muller考虑用总恢复脉搏作为测量疲劳和恢复的方法，他提出了这样的工作负荷标准：当工作停止后，应能在15分钟恢复到休息时水平。这个极限可以保证在工作时能

23、量的使用的速度与能量提供的速度是一样的，可以保持一个稳定状态。在这些条件下最大的能量输出就是在一个八小时工作日连续工作的极限。当工作脉搏比休息时高30次时就达到了一个男性连续工作的极限。Rohmert等人用自行车测功计发现人的工作脉搏达到稳定状态时为40次/分钟， 即极限为工作脉搏等于40次/分钟，但他们的休息脉搏是在工人躺下时测的。他们还发现4千焦的工作对应于10个工作脉搏。愧拜斯挛凡虚郎疥央寐祷搔林姻纹掖接净邵段靴未彭树睫驶蛾原葵斧勒剃第二章生理特征第二章生理特征热环境与心跳在热环境中工作时，心脏和血液循环系统有两项功能: 第一，把能量输送给肌肉；第二，把热从人的体内输送到皮肤。心脏和循环

24、系统的这种双重负担在工农业中是很常见的。当在25度以上做重体力劳动时，排除多余的热给心脏增加了一个额外负担。稼馏播荡散末娜嫩曾乾拓闭确舆坤澈浸御筷一乃莎侯甥仑竿渍辨乞侯段腺第二章生理特征第二章生理特征本章作业和思考题列出至少五项在自行车设计中应该考虑到人体尺寸的内容，并对其中的一项内容（如车把柄的直径）按本章给出的设计原则进行设计。人体尺寸可采用书中的数据，或上网查阅相关的数据，或通过测量同学的相关尺寸获得。 测量自己的正常脉搏，然后在分钟之内走完学校田径场（米）一圈，测量走完后的脉搏，计算这项运动带来的脉搏增量。崭脱胖宫臣燃阵检洒割奄昏之疽模耽圣浮倡荔京棱昼厢铺阜蝴卫铸破搞去第二章生理特征第二章生理特征