安全人机工程学

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P=M+(SK)
M为标准值;S为标准差; K为百分比变换系数。
第二章 人机系统中人的基本特性
(2)、人体静态几何特征
人体尺寸的区域划分
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、 东北、华北区 山东、北京、天津、河北。 西北区
甘肃、青海、陕西、山西、西 藏、宁夏、河南、新疆。
第二章 人机系统中人的基本特性
东南区 安徽、江苏、上海、浙江。
第二章 人机系统中人的基本特性
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 线和基准面如右图。 正中矢状面;冠状面;水 平面;
第二章 人机系统中人的基本特性
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。
第二章 人机系统中人的基本特性
2.2 人的生理特性
1、人的感觉 人机系统 (见图1) 人的神经系统结构(见图2)
第二章 人机系统中人的基本特性
图 1 人 机 系 统 图
返 回
第二章 人机系统中人的基本特性
中枢神经
神 经 系 统
脑:延髓;脑髓;中脑;间 脑;小脑;大脑 脊髓
脑神经;脊神经 按 解 剖 分 按功能分
第二章 人机系统中人的基本特性
教学内容
2.1 人的物理特性 2.2 人的生理特性 2.3 人的心理特性
第二章 人机系统中人的基本特性
基本要求
1 正确理解人的基本特性,熟练掌握人体几 何参数的测量方法; 2 掌握人的生物力学特性、生理特性; 3 掌握测量基准面、静态测量和动态测量的 基本概念。
(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。
第二章 人机系统中人的基本特性
(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。
第二章 人机系统中人的基本特性
7)人体测量中的主要统计函数(术语) 总体、样本 均值、标准差
第二章 人机系统中人的基本特性
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。赤身或贴 身内衣。线性测量项目的测量值读书精度 1mm。
5)基本测点及测量项目
(GB3975—83)
(GB3975—85测量方法)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目 (GB3975—83)(GB3975—85测量方法)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿4)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿5)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿6)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(坐姿1)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(坐姿2)
术语
适应域
百分位数 百分位
第二章 人机系统中人的基本特性
总 体
统计学中,把所要研究的全体对象的集 合称为“总体”。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体的 全部称为“样本”。各种人体尺寸手册中 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。
K
M)
2
N 1
S为标准差, 其他符号与 (1)相同。
第二章 人机系统中人的基本特性
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“适应 适应域可分为:对称适应域 域”,适应域是相对设 偏适应域。对称适应域对称 计而言的,对应统计学 于均值;偏适应域通常是整 的置信区间的概念。
本章重难点
重点:人体几何参数的测量方法;人的生物 力学特性、生理特性;测量基准面、静态测 量和动态测量等基本概念。
第二章 人机系统中人的基本特性
2.1 人的物理特性
人的物理特性主要包括几何特征、力学特征、 热学特性、电学特性、声学特性以及其他物 理特性。是人-机-环境系统工程中必须要熟 悉与掌握的人机学基本数据之一。
华中区 华南区
西南区
湖南、湖北、江西。 广东、广西、福建。
贵州、四川、云南。
第二章 人机系统中人的基本特性
各地区身高、体重的M、S值
见P29表3-2
第二章 人机系统中人的基本特性
人体静态测量参数的应用 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。
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。
第二章 人机系统中人的基本特性
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 以下列例题说明:
(3)、人体动态几何特征
1) 肢体活动角度范围
人体肢体活动角度范围
人体上部及上肢固定姿势活动角度范围
( 2 ) 不 同 姿 势 时 手 能 及 的 空 间 范 围
立 姿 上 身 及 手 的 可 及 范 围 、 坐 姿 上 身 及 手 的 可 及 范 围
第二章 人机系统中人的基本特性
单腿跪姿上身及手的可及范围
第二章 人机系统中人的基本特性
仰卧姿势手及腿的活动空间
第二章 人机系统中人的基本特性
2、人的力学特性
人在日常作业时,最常用的力量是握力、推拉力、 蹬力和提拉力。
来自百度文库
一般男子的握力相当于自身重力的47%-58%, 女子为40%-48%;手做左右运动时,推力大于 拉力,最大推力约为392N;手做前后运动时, 拉力明显大于推力,瞬时动作的最大拉力可达 1078N,连续操作拉力约为294N;在垂直方向, 手臂的向下拉力明显大于向上拉力。右腿的最大 蹬力平均可达2568N,左腿可达2362N。
成 年 人:身高随年龄增长而收缩;体重、肩宽、
腹围、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。
(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。
第二章 人机系统中人的基本特性
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。 (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。
头部测点
测 点
测 (16个) 量 躯干和四肢部 项 位测点 目
(22个)
头部测量项目
(12项) 躯干和四肢 部位测量项 目(69项)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿1)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿2)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(立姿3)
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2—1。
第二章 人机系统中人的基本特性
(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2—2。
感觉(传入)神经
躯体运动神经
周围神经
(运 传动 出神 )经
(支配骨骼肌)
植物性神经
(支配内脏器官)
图2
人的神经系统结构
第二章 人机系统中人的基本特性
1)感觉的基本特征
人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。(表3-17) 从人的感觉阈限来看,刺激本身必须达到一定强度才能对感 受器官发生作用。(表3-18) 一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征,眼睛只 接受光刺激,耳朵只接受声刺激。人的感觉印象80%来自眼 睛,14%来自耳朵,6%来自其他器官。 同时有多种视觉信息或多种听觉信息,或视觉与听觉信息同 时输入时,人们往往倾向于注意一个而忽视其它信息,如果 同时输入的是两个强度相同的听觉信息,则对要听的那个信 息的辨别能力将下降50%,并且只能辨别最先输入的或是强 度校大的信息。 感觉器官经过连续刺激一段时间后,敏感性会降低,产生适 应现象。
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(坐姿3)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(坐姿4)
第二章 人机系统中人的基本特性
5)基本测点及测量项目(坐姿5)
第二章 人机系统中人的基本特性
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。
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。
第二章 人机系统中人的基本特性
第二章 人机系统中人的基本特性
影响人体测量数据差异的因素:
年龄
年代
地区与种族
性别
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)
第二章 人机系统中人的基本特性
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 74.9%,超过男性A身高的西北男性则为 25.1%。
第二章 人机系统中人的基本特性
1、人的几何特性(又称人体测量数据) 类型
静态尺寸
人体构造上的尺寸 (如人体的长度、宽、高、 围等)
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)
第二章 人机系统中人的基本特性
(1)、人体测量的基本术语 1)被测者姿势:
(1)立姿:
个分布的某一边。
第二章 人机系统中人的基本特性
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。
百分位数
第二章 人机系统中人的基本特性
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:
样 本
第二章 人机系统中人的基本特性
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。
均 值
标 准 差
均值的计算公式为:
M
X
K 1
N
k
N
∑为相加,N为测量次 数, XK为各单独测 量值,M为均值。
标准差的计算公式为:
S
X
n K 1
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