实验一测量与设计评

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系人因工程实验一：测量与设计评估
一． 实验简介
人体测量是通过对人体某些部位的构造尺寸和功能尺寸进行测量，以获得人体外部形态特性和肢体活动范围特性的一种方法。

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。

人体测量可分为三类：
1） 形态测量，包括人体尺寸、体重等静态尺寸。

2） 生理测量，包括知觉反应、疲劳、肢体体力、生物节律等。

3） 运动测量，包括动作范围、动作特性等。

由于人的形体和尺寸存在着较大的差异，所以如果进行设备设计和工作地设计为人所用时，我们必须考虑到这些差异，考虑人体的各种尺度，使设计满足人员作业、安全和舒适性的要求。

因此要求设计者能了解人体测量的基本知识，并能熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质和使用条件。

二． 实验目的
（1） 巩固人体测量的基本知识；
（2） 掌握人体形态测量的基本方法和工具的使用； （3） 掌握应用人体尺寸进行工作地的设计与评估的方法。

三． 实验工具
（1） 人体测高仪，见图 1所示。

又称为马丁测高仪，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。

由主尺杆、固定尺座、活动尺座管形尺框、两支直尺和两支弯尺构成。

主尺杆由4节金属管相互套接而成，测量范围是0～1950毫米。

可测量人体的身高、坐高和体部的各种高度。

当它的第一节金属管的固定尺座与活动尺座各插一支直尺时，可作为大型活动直脚规（或称圆杆直角规）使用，可测活体的肩宽、胸宽等，也可测骨骼的股骨体长等。

在活动尺座和固定尺座各插一支弯脚时，可作为大型弯脚规使用，用于测量胸部矢状径等。

图 1人体测高仪
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系（2） 体重计
测量体重的器械。

有多种，常用的为杠杆秤和轻便型人体秤。

（3） 卷尺 （4） 统计分析软件
四． 实验内容
1. 人体尺寸测量
《用于技术设计的人体测量基础项目》（GB5703-1999）规定了人体测量术语和人体测量方法，适用于成年人和青少年借助人体测量仪器（GB5704.1-5704.4-1985）进行的测量。

1） 测量基本姿势
人体测量的主要姿势有直立姿势（简称立姿）和坐姿。

立姿规定被测者挺胸直立，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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°夹角,体重均匀分布于两足。

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。

坐姿规定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，膝大致弯屈成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。

为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部应同时靠在同一铅垂面上。

无论何种测量姿势，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。

2） 测量方法
测量时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。

测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测量的准确性。

某些长度的测量，既可用直接测量法，也可用间接测量法——两种尺寸相加减。

要求被测者裸体或穿着尽量少的内衣，且免冠赤脚。

测量值的读数精度要求线性项目为±1mm ，体重为±0.5kg 。

3） 测量项目
图 2立姿测量项目
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图 3坐姿测量项目 （1） 身高（stature （body height ））：从地面到头最高点（头顶点）的垂直距离。

见图 2所
示。

被测者取立姿，测量者站在被测者的右侧，将人体测高仪垂直放置在被测者后方站立平面上并使活动滑尺下沿轻触被测者头顶点，测量头顶点至地面的垂距。

测量仪器：人体测高仪 （2） 最大肩宽（maximum shoulder breadth ）：左、右上臂三角肌部位上最向外侧突出点之
间的横向水平直线距离。

见图 2所示。

被测者取立姿或坐姿，测量者站在被测者的正前方，手持圆杆直脚规，测量左、右上臂三角肌部位上最向外侧突出点之间的横向水平直线距离。

测量仪器：圆杆直脚规或带弯臂的圆杆直脚规 （3） 肘高（elbow height ）：从地面到弯屈肘部的最下点的垂直距离。

见图 2所示。

被测者取立姿，上臂自然下垂，前臂水平抬起，与上臂弯屈呈直角，手掌朝向内侧，测量者站在被测者右侧，手持人体测高仪，躬身或下蹲测量从肘点至地面的垂距。

测量仪器：人体测高仪 （4） 臀宽（hip breadth, standing ）：臀部两侧的最大横向水平直线距离。

见图 2所示。

被测者取立姿，测量者站在被测者的正后方，手持圆杆直角规，测量臀部两侧的最大横向水平距离，测量时，不能压迫臀部肌肤。

测量仪器：圆杆直脚规 （5） 臀围（hip circumference ）：经左、右臀峰点的臀部水平围长。

见图 2所示。

被测者取立姿，测量者站在被测者的右侧，手持软卷尺，测量经左、右臀峰点的臀部水平围长。

测量仪器：卷尺
（6） 体重（body mass （weight ））：人体总重量。

被测者站立在体重计上。

测量仪器：体重计 （7） 坐高（sitting height ）：从头顶点至水平坐面的垂距。

见图 3所示。

被测者取坐姿，测量者站在被测者的右侧，将人体测高仪放置在被测者的正后方，测量从头顶点至椅面的垂距。

测量仪器：人体测高仪
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系（8） 坐姿肘高（elbow height, sitting ）：从水平坐面到与前臂水平屈肘的最下点的垂直距离。

见图 3所示。

被测者躯干挺直，且大腿完全由坐面支撑着，小腿自然下垂，上臂自然下垂，前臂呈水平。

测量仪器：人体测高仪
（9） 坐姿大腿厚（thigh clearance ）：从大腿上表面最高点至坐面的垂距。

见图 3所示。

被测者取坐姿，膝部弯成直角，测量者蹲立在被测者的右前方，手持人体测高仪，测量大腿上表面最高点至椅面的垂距。

测量仪器：人体测高仪
（10） 臀膝距（buttock-knee length ）：从臀部后缘至髌骨前缘的水平直线距离。

见图 3所
示。

被测者取坐姿，腿部在矢状面内曲膝90°，测量者蹲立在被测者的右侧，手持圆杆直角规，测量从臀部后缘至膑骨前缘的水平直线距离。

测量仪器：圆杆直脚规
（11） 坐姿两轴间宽（elbow-to-elbow breadth ）：两肘部外侧面之间的最大横向水平直线距
离。

见图 3所示。

被测者取坐姿，上臂自然下垂，前臂水平前伸，曲肘90 ，手掌朝向内侧；测量者蹲立在被测者的正后方，手持圆杆直脚规，测量两肘部外侧面之间的最大横向水平直线距离。

测量仪器：圆杆直脚规 （12） 坐姿臀宽（hip breadth ）：臀部左、右向外最突出部位间的横向水平直线距离。

见图
3所示。

被测者取坐姿，两膝盖并拢，测量者蹲立在被测者的正后方，手持圆杆直脚规，测量臀部两侧最宽部位的宽度，测量时不能压迫臀部肌肤。

测量仪器：圆杆直脚规
将被测量者的基本信息和人体尺寸填入附录中实验表 2～表 4。

2. 设计实例评估
以学校内某处教室的课桌椅为评估对象，测量课桌椅的尺寸，根据我国1989年实施的
GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》，评估课桌椅的设计合理性、舒适性、实用性等。

可以考虑以下几个方面：
1） 人体尺寸与桌椅设计样式的联系，是否适宜于就坐者？
2） 你发现了哪些需要改进的地方（或者原来设计不足的地方）？
GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》中的值为裸体测量的结果，而且更为重要的是：该国标测量距今已经20多年，我国的主要人群的人体尺寸已经发生了显著的变化。

在产品或工程设计时，需要做一定的修正，才能成为有实用价值的功能尺寸。

相关资料参考见附录。

五． 实验报告要求
1. 明确组内分工
2. 基于年级的人体测量数据，计算人体测量数据各项指标的平均值、标准差、第5、50和95百分位值，分析和比较与国标GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》中相同尺寸指标的差异和变化。

3. 结合国标GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》对教室课桌椅的评估。

需要附上教室课桌椅的三维尺寸图纸及照片，并提出课桌椅的不足及改进意见。

如以年级的人体测量
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室系数据为依据，如何设计该教室的课桌椅？即适于本年级人群使用的书写输入工作地。

4. 实验收获与体会
六． 参考文献
（1） GB5703-1999《用于技术设计的人体测量基础项目》 （2） GB14774-1993《工作座椅一般人类工效学要求》 （3） GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》 （4） GB5704.1-5704.4-1985《人体测量仪器》
（5） GB14776-1993《人类工效学 工作岗位尺寸设计原则及其数值》 （6）
GB18978.1-2003《使用视觉显示终端（VDTS ）办公的人类工效学要求 第1部分：概述》
（7） 邵象清.人体测量手册.上海：上海辞书出版社,1985.
（8） 童时中.人机工程设计与应用手册.北京：中国标准出版社,2007
（9） 朱序彰.人机工程学（第二版）.西安：西安电子科技大学出版社,2006 （10） 丁玉兰.人机工程学（第三版）.北京：北京理工大学出版社,2005
七． 附录：
1. 人体尺寸修正量及功能尺寸的设定
1） 修正量
修正量有功能修正量和心理修正量两种：
（1）功能修正量：为了保证实现产品或工程的某项功能，而对作为设计依据的人体尺寸百分位数，所作的尺寸修正量。

功能修正量可分为静态功能修正量和动态功能修正量。

其中动态功能修正量与作业不直接相关，通常指人的必要的活动间隙和活动空间。

如工作台要留出膝和脚的活动空间，腿与工作台下边缘之间至少应留出20～30mm 的自由空间。

对于着装和穿鞋修正量参照表 1的数据确定。

相对人体测量人体一般处于比较舒适的放松态，对姿态修正量的常用的数据是，立姿时的身高、眼高等减10mm ；坐姿时的坐高、眼高等减44mm 。

表 1正常人着装身材修正值（mm ）
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系（2）心理修正量：为了消除空间压抑感、约束感、恐惧感或为了追求美观等心理需要而作的尺寸修正量。

2） 功能尺寸的设定
功能尺寸的确定，既需保证产品性能又需考虑对人的适应性。

从人因学出发，在确定产品或工程的功能尺寸时，需考虑到人体尺寸百分位数，并加上必要的修正量。

功能尺寸可分为两类：
（1） 最小功能尺寸：为了保证实现产品或工程的某项功能，在设计时所确定的最小
尺寸。

其计算公式为：
最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量
（2） 最佳功能尺寸：为了方便、舒适地实现产品或工程的某项功能，而在设计时所
确定的尺寸。

其计算公式为：
最佳功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量
2.实验表格
表3人体立姿测量数据
表4人体坐姿测量数据
8。