人体工程学讲义

人体工程学讲义
第一章人体工程学概述
第一节人体工程学概述
通过本章学习，了解人体工程学的基础理论和研究方法，各种室内空间中，人与人、人与环境、人与家具等之间的相互作用；并对工作、生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全、舒适等问题能有较清晰的认识；掌握应用人体工程学进行各类别的室内空间的设计的基本技能。

一人体工程学含义广义:使人的轰动能力与人体功能相适应的科学狭义：以人为主体，处理好人与室内环境之间的协调关系，创造适合人的身心活动要求的使用效能，其目标是安全，健康，高效，舒适。

人体工程学的概念:是研究人在适度地劳动中用力的规律的一门科学，在不同国家都有不同的称谓，
美国伍德：设备的设计必须符合人的各方面的因素，以便在操作上付出最少能耗而求得最高效率，
美科罗默：人体工程学时为适当地设计人的生活和工作环境而研究人的特性和“工作的宜人化”
人体工程学的定义：是研究“人一机一环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。

〈1〉人、机、环境三个要素。

〈2〉“系统”是人体工程学最重要的概念和思想。

〈3〉“人的效能”主要是指人的作业效能，即人按照一定要求完成某项作业时所表现出的效率和成绩。

〈4〉“人的健康”，包括身心健康和安全。

总之人体工程学时以人为本，研究人本身和与外界环境之间关系的学科。

二简史
第一位人体解剖家——达芬奇
出现：1857年波兰亚司特色波夫斯基
提出：以最小的劳累达到丰富的结果
经验期：20世纪初——1949
发展期：二战结束——20世纪60年代
成熟期：1957年第一部书《人体工程学》麦米考来克
科学期：1960年人体工程协会IEA
1957年，国际人体工程标准化技术委员会ISO/CT-159）《工作系统设计的人类工效学原则》
现代期：计算机，自动化，机器人，汽车，航空，能源，环境
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：
环境艺术设计：研究人与自然或人造景观的空间，空间是否能体现人文观念和生活需要
工业设计：人与机器的操作使用界面能否达到人的使用要求
服装设计：人体的肌体特征和人在静态与动态范围习惯
1.工作系统中的人
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
3.环境控制，如何适应人的使用
二应用领域
图表
三人体工程学与人性化设计
1 “可用性”工具设计，工具适应人的生理能力，视听能力，身体尺寸
2 保护使用者的安全健康
3符合人的行为习惯方式，减少精神压力
4 特殊人群研究，老人，儿童，残疾人用具设施
5人性化材料
第二章人体测量与设计应用
第一节人体测量
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。

，
1 测量人体的科学称为人体测量学，它是通过测量人体各部位尺寸来确定个人之间和群体之间在人体尺寸上差别的一门学科。

1870年比利时数学家奎里特《人体测量学》
人体测量的方法数据标准GB5703-85 GB3975-83 人体测量术语
第一节人体尺寸
.一人体活动及主要尺寸数据，尺寸的分类，人体尺寸的比例关系。

1人体尺寸的概念：人体尺寸是一门新兴的学科，它是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别。

尺寸的分类：主要分为构造尺寸和功能尺寸。

人体尺寸的比例关系：成年人的人体尺寸之间存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可推算出其他的尺寸。

2.尺寸的差异：种族差异、世代差异、年龄差异、性别差异、残疾人。

3.常用人体尺寸
身高、眼睛高度、肘部高度、挺直坐高、正常坐高、眼睛高度、两肘宽度、大腿厚度、膝盖高度、臀部－膝腿部长度、臀部－膝盖长度等。

4. 人体测量的内容
形态测量：长度，体型，体积，重量，表面积
生理测量：力量，疲劳，温度，出汗，血压
静态测量与运动测量：
静态测量：心率，耗氧量，
动态测量：人在执行某种动作时的形体特征，通常是对人体各部分所及的范围及运动角度进行测量。

二人体尺度差异与测量标准
1 年龄差异
2性别差异
3种族差异
4职业差异
5其他因素
三人体测量数据运用原则
1、确定设计中最重要的尺度
2、确定设计的使用者的群体
3、百分位的合理选择
4、尽量使用最新的人体尺寸数据
5、注意动态尺寸
四产品最小功能尺寸
人体尺寸百分位+功能修正量
产品最佳功能尺寸
人体尺寸百分位+功能修正量+心理修正量
第二节人体构造尺度
一我国成年人体结构尺寸
2. 人体尺度：
人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据一。

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。

右表是我国具有代表性的一些地区成年男女身体各部分的平均尺寸
右表是我国具有代表性的一些地区成年男女身体各部分的平均尺
寸
二人体测量的应用
1 人体数字模型及应用
2人体测量数据及应用
3立姿坐姿头手足
4 身高
三人体工程学模型，实验室工程设计
1 目前二维平面模板
2 3D人体工学学实验室
软件台湾：body scanner 双星人体测量仪
oes spine. Dll 脊椎分析图
Mark.exe 点量测分析图
People size 平面线框图
Poser 人体姿势和脸部调节
第三节、人体活动
一、人体动作空间主要分为两类:
肢体活动的范围(作业域)
肢体活动的范围:肢体的活动空间实际上它也就是人在某种姿态下肢体所能触及的空间范围。

因为这一概念也常常被用来解决人们在工作各种作业环境的问题。

所以也称为"作业域"。

二人体活动
1. 人的动作的分类。

主要分为两类：一是人休处于静态时的肢体的活动范围（作业域）；二是人体处于动态时的全身的动作空间（作业空间）。

2、肢体活动范围与作业域
人体尺寸无论是结构尺寸或功能尺寸，都是相对静止的某一方向的尺寸，而人们在实际生活中是处于一种运动的状态，他总是处在空间的一定范围内。

包括的内容有肢体活动角度、肢体的活动范围、手脚的作业域（水平作业域、垂直作业域）、
3.人体的活动空间
人体空间的研究对于工业生产、军事设施中的作业活动空间确定
很有用，因此也叫“作业空间”。

人体活动大体可分为静态的手足活动、姿态变化和人体的移动。

还有与活动相关的物体。

4. 重心问题
5.人体作业效率
1、水平作业域
是人于台前，在台面上左右运动手臂而形成的轨迹范围，手尽量外伸所形成的区域为最大作业域。

而手臂自然放松运动所形成区域为通常作业域.
2、垂直作业域：指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。

对决定人在某一姿态时手臂触及的垂直范围有用，如搁板，挂件门拉手等，带书架的桌子。

摸高：是指手举起时达到的高度，身高与摸高的关系见图。

垂直作业域与摸高是设计各种框架和扶手的依据，柜架的经常使用的部分应该设计在这个范围内.
三、人体活动空间(作业空间)
现实生活中人们并非总是保持一种姿势不变，人们总是在变换着姿势，并且人体本身也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构成了人体活动空间.也叫作业空间。

常见的基本姿态：
1、静态的手足活动：人体静态的手足活动时有不同的姿态，归纳的基本姿态有4种：立位、坐位、跪位和卧位。

当人采取某种姿态时即占用一定的空间，通过对基本姿态的研究，我们可以了解人在一定的姿态的手足活动时占用的空间的大小。

每个姿态对应一个尺寸群。

a、立姿的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，驰、脚的站平面不变时，为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。

在此条件下，立姿活动空间的人体尺度如图1-11所示。

b、坐姿的活动空间
根据立姿活动空间条件，坐姿活动空间的人体尺度见图1-12。

c、单腿跪姿的活动空间
根据立姿活动空间的条件，单腿跪姿活动空间的人体尺度如图1-13所示
d、仰卧的活动空间
2、姿态变换：姿态的变换集中于正立姿态与其它可能姿态之间的
变幻，姿态的变换所占用的空间并不一定等于变换前的姿态和变换后的姿态占用空间的重叠
3、人体移动：人体移动占用的空间不应仅仅考虑人体本身占用的空间，还应考虑连续运动过程中由于运动所必需的肢体摆动或身体回旋余地所需的空间。

人与物的关系：人体在进行各种活动中，在很多情况下与一定的物体发生联系，这些物体大致可分四类：
（1）、与其他人相互作用
（2）、用具：持于身前、身后、体侧、托于身上、可挥舞的等
（3）、家具：移动家具，支撑人体家具、贮藏家具
（4）、建筑构件：门、通道阶梯、栏杆等
三、人体作业域和作业空间在室内设计中的具体应用
卧室：主要供居住者睡眠、休息的空间，其大小由睡眠、休息、储存、读写等功能的需要而决定。

卫生间：主要供居住者洗浴、便溺等
厨房：主要供居住者进行炊事活动的空间，是住宅家庭烹饪行为的工作间，现代生活要求厨房除具有交流性和多功能性以处，还要具有舒适性、自动化以及互换可调性的多样化特点。

起居室：供居住者进行娱乐、休息、会客等的空间。

餐厅：供居住者进餐外，还可供亲朋团聚和家庭成员进行休息、交谈、做家务、育儿教育等活动，其长宽和面积应根据进餐人数以及餐桌座椅尺寸决定。

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。

二．在进行人体工程学研究时要遵循以下原则
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。

第五节人体工程学在室内设计中的应用
一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域以及人际交往的空间等，以确定空间范围。

二、确定家具、设施的形体、尺寸及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用，因此它们的形体、尺寸必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地。

三. 提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学参数后，在设计时就有可能有正确的决策。

四. 对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。

第三章人体与家具
第一节工作面的高度
作业区设计主要依据人体尺寸的测量数据，而作业性质、生理和心理诸因素也会作业区的设计。

工作面的高度是决定人工作时身体姿势的重要因素。

本课主要通过以下几个方面来介绍：
〈1〉站立作业。

〈2〉坐姿作业。

〈3〉坐立交替式作业。

〈4〉斜作业面。

工作面是指作业是手的活动面。

工作面可以是工作台的台面，也
可以是主要作业区域。

工作面的高度决定于作业时手的活动面的高度。

工作面的高度：作业区设计主要依据人体尺寸的测量数据，而作业性质、生理和心理诸因素也会影响作业区的设计。

工作面的高度是决定人工作时的身体姿势的重要因素。

(1)工作椅设计的主要依据
1、工作面高度应由人体肘部高度来确定.
2、工作面的最佳高度要低于人的肘部。

工作面的高度是决定人工作的身体姿势的重要因素。

工作面的高度设计按基本作业姿势可分为三大类：
A、站立作业
男性最佳工作高度95-100厘米
女性最佳工作高度88-93厘米
作业的性质也会影响作业面高度的设计
B、坐姿作业
最佳工作面的高度在肘高(座姿的肘高)以下5-10厘米，一般来说办公桌应该按身教较大的人的人体尺寸去设计，因为身材小的人可以加高椅面和使用踮脚台。

C：坐立交替式作业
这是指工作者在作业区内，既可坐也可站立。

这种工作方式很符合生理学和矫形学(研究人体，尤其是儿童骨胳系统变形的学科）的观点。

坐姿解除了站立时人的下肢肌肉负荷，而站立时可以放松坐姿引起的肌肉紧张，坐与站各导致不同肌肉的疲劳和肌疼，所以坐立之间的交替可以解除部分肌肉的负荷，坐立交替还可使脊椎中的椎间盘获得营养。

是一个坐立交替式作业的机床设计。

有关尺寸如下：(1)膝活动空间：30cmx65cm(2)作业面－椅面：30-60cm(3)作业面：100～120cm；(4)座椅可调范围，80～lOOcm。

第二节座位的设计
一座椅对人有以下益处：
〈1〉减轻腿部肌肉的负担；
〈2〉防止不自然的躯体姿势；
〈3〉降低人的耗能量；
〈4〉减轻血液系统的负担。

不正确的坐姿也会影响健康，长期坐着的人，腹部肌肉松弛，脊柱变形弯曲，进而影响消化器官和呼吸器官。

一般的座位设计原理：设计时注意重量的分布、座椅高度的适中、座位的深度和宽度和身躯的稳定性。

二、座椅设计
对椅子各种尺寸和角度测试
(一)座椅的基本尺寸要求
当人坐在椅子上的时候，身体的重量在两块坐骨上，(坐骨结节点)，我们把它做为坐位的基准点。

2、座高
指座面与地面的垂直距离，座高的设计是否合理是影响坐姿舒适度的重要因素之一，通常根据工作面的高度决定座椅高度，低于工作面的27-30厘米，这个距离内大腿的厚度占据了一定的高度。

3、椅面深度和宽度
深度指椅面的前后距离，座位的深度和宽度应该取决于座位的类型，深度以人体尺寸臀部-膝盖的女性5个百分位；(通常375-400mm，不超过430mm)
而宽度是以女性臀宽95个百分位为标准(通常是400mm加上50mm的衣服和口袋衣物的距离，对于有靠手的座椅，两靠手之间的距离最小是475mm。

4、座面的倾斜度
指椅面与水平面的夹角。

休息椅可取14-24度，工作椅角度宜大，取2-5度。

5、靠背：
指座面水平面以上的支撑面，作用就是使躯干得到充分的支撑，特别是人体的腰椎获得舒适的支撑面，因此靠背的形状要基本与人体坐姿时的脊椎形状相吻合。

一般靠背的宽为350-480mm
6、身躯的稳定性：
由设计决定，设计应使得主要的重量是围绕着坐骨结点的面积来承受，太软太高的坐垫易造成不稳定，椅子表面的材料采用纤维材料，可以透气，又可以减少身体下滑。

除此，稳定性可以靠手来帮助，靠手高度自椅子以上200mm为好。

如果需要手臂来支撑，可以把手臂
放在桌子上。

(二)不同种类的座椅的尺寸参数
1、休息椅
设计重点在于使人体得到最大的舒适感，消除身体的紧张与疲劳。

合理的设计应使人体的压力感减至最小。

A、一般休息椅的尺寸：
设计首先要能使骨骼、肌肉放松，让人获得一种真正的休息，设计时尽量保证脊椎的正常形状，让背部肌肉得到最大
沙发的尺度与弹性材料的软硬有很大的关系，它的尺寸在满足一般休息椅的基础由，还可以有更细致的尺寸参考。

A、坐姿生理学
a 、脊柱：在良好的座姿状态下，压力可比较均匀地分布在各椎间盘上，肌肉承受均匀的静负荷，在非自然姿势时，
脊柱上的压力分布不正常，会产生腰部酸痛、疲劳等不适感。

b、腰曲弧线：设计时要尽量保证形成正常腰曲弧线，躯干与大腿之间必须大于90度角，且腰部有支撑。

B、坐姿生理学
a 、肌肉活动度：当脊柱偏离自然状态时，肌腱组织会受到相互压力的作用，使肌肉活动度增加。

在挺直坐姿下腰椎前向拉直肌肉组织紧张受力，而提供支撑腰椎后，活动力则明显减小
b 、体压分布
C、股骨受力分析
人体结构在骨盆下面有两坐骨结节，人坐在舒适的座面上时，坐骨结节下面的座面
呈近似水平时，两坐骨结节外侧的股骨处于正常的水平。

d、椎间盘受力分析
是舒适坐姿时椎间盘上受的压力均匀而轻微，腰部无不舒适感，由于坐姿不当，椎骨之间的间距发生变化，使压力平衡被打破，引起腰部不适。

(2)工作椅设计要点
(3)工作座椅主要参数
多用椅
这类座椅以多种功能为设计重点。

它可能与桌子配合，可能是工作、休息兼用，也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。

三、卧具的设计床
睡眠的生理：睡眠是每个人每天都进行的一种生理过程。

每个人的一生大约有1/3的时间在睡眠，而睡眠又是人为了更好的、有更充沛精力去进行人生活动的基本休息方式，因而与睡眠直接相关的卧具的设计――我们一般也主要是指床的设计，就非常重要了。

就象椅子的好坏可以影响到人的工作生活质量和健康状况一样，床的好坏也同样会产生这些问题。

1，床的尺寸：到底多大的尺寸合适，在床的设计中，并不能象其他家具那样以人体的外廓尺寸为准，其一是，人是睡眠时的躯体活动空间大于身体本身。

其二，科学家们进行了不同尺寸的床与睡眠深度的相关实验，在宽度上表现出了不同宽度与睡眠深度的对应关系。

在长度上，考虑到人在躺下时的肢体的伸展，所以实际比站立的尺寸要长一点，再加上头顶和脚下要留出部分空间，所以床的长度比人体的最大高度要多些。

在床的设计中，尺寸必须满足使用者的身长，并且提供适当的余地作为活动的需要，保证肌体得到充分的放松。

2 四种不同形式的床
1、影响睡眠的主要因素
影响睡眠的物质条件有温度、湿度、通风、照明、空间形态等
2、床的尺度
根据人体主要尺寸数据。

3、床垫质量与睡眠。

4、床垫的结构
5、枕头
四、桌类
桌类家具是人们生活和工作所必须依凭性家具，如写字用的书桌、绘图用的制图桌，
吃饭用的餐桌等，此外还有一些公共场所使用的操作台、收银台、讲台。

1、坐式用桌的基本尺度要求
A、高度
桌子往往是和椅子一同使用的，因此，桌子高度的确定中，椅子的尺寸是一个重要的参考数据：
桌高=坐高+桌、椅高度差(1979年国际标准规定为300mm，我国是292mm)
高度差是设计的关键，它要保证双腿能自由移动、搭叠、进出等各种活动，减缓工作时疲劳的产生时间。

我国国家标准GB 3326-82规定桌面高度为700mm-760mm，级差为20mm。

B、桌面尺寸
桌面是以人的手臂活动为主的区域。

我国国家标准GB 3326-82规定
双柜写字桌面宽：1200-1400mm、面深600-750mm
单柜写字桌面宽：900-1200mm、面深510-600mm
C、桌面下的净空尺寸
桌面下留有一定的空间是保证坐姿时下肢能自由的放置和活动，能保证双腿交叠起时依然不受束缚，尚有一定的活动余地。

一般在150-300mm
2、立式用桌的基本尺度要求
主要包括公共场所使用的操作台、收银台、讲台等，根据我国人体的平均身高立式用桌的高度以910-970mm为宜。

立式用桌瓣下部一般是用于储藏的柜子，而不需要留膝盖空间，但要留出容足空间，尺寸一般高度为80mm，深度50-100mm
3、几种常用桌尺寸推荐
办公桌：760mm
中餐桌：780mm
西餐桌：750mm
电脑桌：760mm，键盘高度730mm 会议桌：760mm
茶几：450mm
酒吧台：1150mm。