第四章-人体尺度与人体测量

寸参考人体尺寸的低百分位；设计的最小尺寸 参考人体的高百分位。 2、可调原则：设计优先采用可调式结构。一般 调节范围应从第5百分位到第95百分位。 3、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。 （多数专家不主张按平均尺寸设计）
（二）
人 体 身 高 在 设 计 中 的 应 用 方 法
（三）人体作业空间设计之一
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、 山东、北京、天津、河北。 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。
各地区身高、体重的M、S值
东北、华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区
身高: M=1693（1586）；S=56.6(51.8) 体重: M=64（55）；S= 8.2(7.7)
74.9%，超过男性A身高的西北男性则为 25.1%。
三、常用人体测量数据（见教材）
影响人体测量数据差异的因素：
年龄
性别
年代
地区与种族
职业
年龄
注意：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、腹
2、人体测量数据的种类
类型
静态尺寸 人体构造上的尺寸
动态尺寸
人体功能上的尺寸 （包括人在工作姿势下或 在某种操作活动状态下测 量的尺寸）
二、人体测量的基本术语
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，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3—6。
人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑； 上身应保持稳定； 座位的高度应不使大腿肌肉受压； 可以变换或调节坐姿，座面高度应与桌面相
配合，尽量减少身体的不舒适感。
2、座椅的主要尺寸设计
定义：座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处 的高度。合适的座高应使臀部受力符合要求。
讨论：
座 座位过高，则不能使体重正确地压在臀部，而使大腿 高 肌肉受压，而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。
地区与种族
注意点： 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。
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。
四、人体尺寸的应用
(一）主要人体尺寸的应用原则之一 1、极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺
立姿活动空间：
立姿时人的活动空间 不仅取决于身体的尺 寸，而且也取决于保 持身体平衡的微小平 衡动作和肌肉松弛、 脚的站立平面不变时， 为保持平衡必须限制 上身和手臂能达到的 活动空间。
（三）人体作业空间设计之二
坐姿活动空间
（三）人体作业空间设计之三
单腿跪 姿的活 动空间
仰卧活 动空间
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）
M为标准值；S为 标准差；K为百
50%-99%之间的数值：P=M+（SK） 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
均值的计算公式为：
均
N
为相加，N为测量
值
Xk 次数X，K 为各单独
M K 1
测量值，M为均值。
N
标
标准差的计算公式为：
准 差
n XK M )2
S为标准差， 其他符号与
S K 1 N 1
（1）相同。
适应域
一个设计只能取
一定的人体尺寸范围，
只考虑整个分布的一
部分“面积”，称为
座高过低，则会使背部肌肉紧张，久而久之会产生背 痛。
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=55.2(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)
6、人体测量的 主要仪器
（3）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。
7、人体测量中的主要统计函数（术语）
总体、样本
均值、标准差
适应域
术语
百分位数
百分位
统计学中，把所要研究的全体对象
总 体
的集合称为“总ห้องสมุดไป่ตู้”。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
（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3—7。
2、测量基准面
人体基准面的定位是 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3—2。
围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。
性别
男女之间的差异：
1、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）
2、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；
3、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；
4、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。
要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来； 座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸； 座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节
坐姿的需要； 靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊
柱疲劳； 座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背
部的体压分布。
三、座椅的尺寸设计
1、座椅尺寸设计应遵循以下原则：
对该总体命名，例如，中国成年人、中
国飞行员等。
统计学中，把从总体取出的许多个
样 体的全部称为“样本”。各种人体尺寸
本
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。
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。
第三章 人体测量及其应用 Anthropometry and Application
一、人体测量的基本知识
主
二、人体测量的基本术语
要
内
三、常用的人体测量数据
容
（见《普通人机工程学》P8-13
四、人体尺寸的应用
一、人体测量的基本知识
1、定义：
人体测量学是一门用测量方法研究人 体的体格特征的科学。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。（如图3—1）
（四）人体各部分结构参数的计算
人体体积计算V=1.01W-4.937 (V为人体体积L，W为人体体重Kg) 人体表面积计算
B 0.02350H 0.42246 W 0.51456
由身高计算各部分尺寸（见下图）
由 身 高 计 算 各 部 分 尺 寸
（五）坐椅设计的人机要求
一、座姿舒适性的概念 1、概述 人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支 撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身 的大部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨 结节处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与 座面前缘接触的大腿下部，此处压力最少。
（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。
5、基本测点及测量项目
（GB3975—83）
（GB3975—85测量方法）
头部测点
头部测量项目
年代
在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然 后加以适当修正。 一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm; 美国城市男性青年在1973—1986年的13年间身高增 加2.3cm;日本男性青年在1934—1965年的31年间身 高增加5.2cm、体重增加4kg、胸围增加3.1cm;我国 原广州中山医学院男性在1956—1979年的23年间身 高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。
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 排除后对使用者的影响和经济效果。
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
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
坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受 过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软会使股骨 趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。
2、舒适座椅的探讨
舒适座椅可分下列各部分来探讨： 座椅的硬度及形状； 背垫的硬度及形状； 背垫与座垫的关系； 身体支撑的舒适度和座面的舒适度； 座椅的通气程度等。
二、座椅的设计原则
“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。
矢状面；正中矢状面；
冠状面；水平面；
眼耳平面。
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、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。
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
测
（16个）
测 量
点
项
目
躯干和四肢部
位测点
（22个）
（12项）
躯干和四肢部 位测量项目 （69项）
6、人体测量的主要仪器
(1) 人体测高仪: 主要用来测量身高、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）人体测量用直角规： 主要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。如耳、脸、手、足。
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产品尺寸？
解：由表查知华北男性身高平均值 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； 即第5百分位数为：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm 第95百分位数为：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm 结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适应用于 90%的华北男性。 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。