人机工程学 第2章 人的形体参数

第2章 人的形体参数
3. 测量方向 在人体的上下方向上， 上方称头侧端， 下方称足 侧端。 在人体的左右方向上， 靠近正中矢状面的方向称 内侧， 肢附着部位的称远位。 在上肢上， 挠骨侧称挠侧， 在下肢上， 胫骨侧称胫侧， 。 。 。
在四肢上， 靠近四肢附着部位的称近位， 远离四
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背部应同时靠在同一铅垂面上。 无论何种姿势， 身体 都必须保持左右对称， 由于呼吸而使测量值有变化的
测量项目， 应在呼吸平静时进行测量。
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2. 测量基准面 人体测量的基准面主要有矢状面、 冠状面和水平 面。 它们是由互相垂直的三个轴(垂直轴、 纵轴和横 轴)来定位的(见图2 - 1)。 通过垂直轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面
测量时只许轻触测点， 不可紧压皮肤， 以免影响测值
的准确性。 一般只测量左侧， 特殊目的除外。 测量项 目应根据实际需要确定。 如确定座椅尺寸， 则需测定
坐姿小腿加足高、 坐深、 臀宽， 并测定人体两种坐
姿——端坐(最大限度的挺直)与松坐(背部肌肉放松)的尺 寸， 以便确定靠背的倾斜度。
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4. 其他 人体测量时， 立姿站立的地面或平台以及坐姿的 椅平面应是水平的、 稳固的和不可压缩的； 要求被测 者裸体或穿着尽量少的内衣； 测量值的读数精度， 线 性测量项目为1mm， 体重为0.5 kg。
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2.1.2 人体尺寸测量的分类
1. 静态人体尺寸测量 静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进 行的一种测量方式。 静态测量的人体尺寸用以设计工作 区间的大小。 图2 - 2所示为静态下测出的男性身体处于 站、 坐、 跪、 卧、 蹲等不同姿势时的限制尺寸。
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概率论证明， 当样本数据的标准差为S， 样本容
量为n时， 则抽样误差
Sx
（２ - 5）
S Sx n
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5. 百分位数
人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸等级， 最常用的是第5、 第50、 第95三种百分位数。 其中第5 百分位数表示“小”身材， 是指有5 % 的人群身材尺 寸小于此值， 而有95%的人群身材尺寸大于此值； 第 50百分位数表示“中”身材， 是指大于和小于此值的 人群身材尺寸各为50 % ； 第95百分位数表示“大”身 材， 是指有95 % 的人群身材尺寸小于此值， 而有5 %
都称为矢状面。 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、 。
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通过垂直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、 后两部分。 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、 下两部分。
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均匀分布于两足。 为确保直立姿势正确， 被测者 应使足后跟、 臀部和后背部与同一铅垂面相接触。 坐姿是指被测者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， 膝大致屈成直角， 足平放地面上， 手
轻放在大腿上。 为确保坐姿正确， 被测者的臀部、 后
长4.38 cm、 女性身高增长2.67 cm。 身高的变化， 势
必带来其他形体尺寸的变化。
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4. 地区与种族 不同的国家、 不同的地区、 不同的种族人体尺寸 差异较大， 即使是同一国家， 不同区域也有差异。 进 行产品设计或工程设计时， 应考虑不同国家、 不同区 域的人体尺寸差异。
n
（2 -1）
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2. 方差 描述测量数据在中心位置(均值)上下波动程度差异 的值叫均方差， 通常称为方差。 方差表明样本的测量 值是变量， 既趋向均值而又在一定范围内波动。 对均 值为 x 的n个样本测量值： x1、 x2、 ……xn， 其方差 S2
n 1 2 2 S ( xi x ) n 1 i 1
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1. 均值 表示样本的测量数据集中地趋向某一个值， 该值 称为平均值， 简称均值。 均值是描述测量数据位置特 征的值， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括地 表现测量数据的集中情况。 对于有n个样本的测量值：
x1、 x2、 ……xn， 其均 x 值为
x1 x2 xn 1 x xi n n i 1
的人群身材尺寸大于此值。
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在有些人体测量尺寸资料中， 除了给出上述常用百 分位数的数据外， 还给出其间的其他百分位数的数据。 在一般统计方法中， 并不一一罗列出所有百分位数 的数据， 而往往以均值x 和标准差S来表示。 虽然人体 尺寸并不完全是正态分布， 但通常仍可使用正态分布曲
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2.1.3 人体测量方法
人体测量通常采用的仪器主要有： 人体测高仪、 人体测量用直脚规、 人体测量用弯脚规、 人体测量用 三脚平行规、 坐高椅、 量足仪、 角度计、 软卷尺、 描骨器以及医用台秤等。 我国对前四种测量仪器已制 定了标准。
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测量应在呼气与吸气的中间进行。 其次序为从头 向下到脚； 从身体的前面， 经过侧面， 再到后面。
为xi， 其均值为x， 标准差为S时， 需要求该尺寸xi所 处百分位P时， 可按下列 方法求得， 即按 Z xi x 计 S 算出Z值， 根据Z值在表2 - 2给出的正态分布概率数值 表上查得对应的概率数值p； 则百分位P按下式计算：
P 0.5 p
（２ - ７）
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变量， 因而可根据概率论与数统计理论对测量数据
进行统计分析， 从而获得所需群体尺寸的统计规律和 特征参数。
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1. 均值
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值， 该值 称为平均值， 简称均值。 均值是描述测量数据位置特 征的值， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括地 表现测量数据的集中情况。 对于有n个样本的测量值：
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图2 - 3 驾驶车辆时的静态图与动态图 (a) 静态图； (b) 动态图
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动态人体测量通常是对手、 上肢、 下肢、 脚所及 的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行 测量， 如图2 - 4所示。
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图2 - 4 上、 下肢的转动， 移动范围
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2. 性别
在男性与女性之间， 人体尺寸、 重量和比例关系 都有明显差异。 对于大多数人体尺寸， 男性都比女性 大些， 但有些尺寸——胸厚、 臀宽及大腿周长， 女性 比男性大。 男女即使在身高相同的情况下， 身体各部 分的比例也是不同的。 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。 皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布， 男女也
样本测量值： x1、 x2……xn， 其标准差S的一般计算为
1 n 2 2 S xi n x n 1 i 1
1 2
(2 - 4)
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4. 抽样误差
抽样误差又称标准误差， 即全部样本均值的标准 差。 在实际测量和统计分析中， 总是以样本推测总体。 而在一般情况下， 样本与总体不可能完全相同， 其差 别就是由抽样引起的。 抽样误差数值大， 表明样本均 值与总体均值的差别大； 反之， 说明其差别小， 即均 值的可靠性高。
2.1.4 人体测量数据的统计处理 由于群体中个体与个体之间存在着差异， 一般来 说， 某一个体的测量尺寸不能作为设计的依据。 为使 产品适合于一个群体的使用， 设计中需要的是一个群 体的测量尺寸。 然而， 全面测量群体中每个个体的尺
寸又是不现实的。 通常是通过测量群中较少量个体的
尺寸， 经数据处理后而获得较为精确的所需群体尺寸。 在人体测量中所得到的测量值， 都是离散的随机
线来计算。 因此， 在人机工程学中可以根据均值x 和标
准差S来计算百分位数， 或计算某一人体尺寸所属的百 分位。
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1) 求百分位数。 当已知某项人体测量尺寸的均值 为x， 标准差为S， 需要求任一百分位的人体测量尺寸 Pv(百分位数)时， 可用下式计算：
px x (S K )
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图2 - 2
男性身体处于不同姿势时的限制尺寸
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图2 - 2 男性身体处于不同姿势时的限制尺寸
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2. 动态人体尺寸测量
动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所 进行的测量， 重点是测量人在执行某种动作时的形体 特征。 如图2 - 3所示为驾驶车辆的静态图和动态图。 静态图强调驾驶员与驾驶座位、 方向盘、 仪表等的物 理距离； 动态图则强调驾驶员身体各部位的动作关系。 动态人体尺寸测量的特点是， 在任何一种身体活动中， 身体各部位的动作并不是独立无关的， 而是协调一致 的， 具有连贯性和活动性。 例如手臂可及的极限并非 唯一由手臂长度决定， 它还受到肩部运动、 躯干扭转、 背部屈曲以及操作本身特性的影响。
2.2 常用人体测量数据
2.2.1 影响人体测量数据差异的因素
人体测量数据的差异通常与下列因素有关。 1. 年龄 人体尺寸增长过程， 一般男性20岁结束， 女性18 岁结束。 通常男性15岁、 女性13岁手的尺寸就达到了
一定值。 男性17岁、 女性15岁脚的大小也基本定型。
成年人身高随年龄的增长而收缩一些， 但体重、 肩宽、 腹围、 臀围、 胸围却随年龄的增长而增加。
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2.1 人体测量 2.2 常用人体测量数据 2.3 人体测量数据的应用 2.4 人体数学模型 2.5 人体模板
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2.1 人体测量
为了设计和改善人—机—环境系统， 必须知道人体 各部外观形态特征及各项测量数据， 其中包括人体高 度、 人体各部分长度、 厚度及活动位移范围等。 对于 这些参数的测量， 叫做人体测量。