人机工程系学考试主要内容本科

第一讲人机工程学的概述

1、人机工程学的综合定义

人机工程学（Ergonomics）是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。

2、人机工程学的发展史

世界上开展人机工程学最早的国家是英国，但是本学科的奠基性工作实际上是在美国完成的。所以，人机工学有“起源于欧洲，形成于美国”之说。

（1）萌芽阶段——人机思想的萌芽

以人为中心设计理念的萌芽、基于对人的因素良好知识的设计迹象、人机工程设计建议、使劳动负荷最小化的设计、安全性设计、日常器皿的人机学设计

（2）经验人机工程学（19世纪末～20世纪30年代）——让人去适应机器——“科学管理之父”泰勒、美国心理学家闵斯特伯格

特点：机器设计的主要着眼点在于力学、电学、热力学等工程技术方面的优选上，在人机关系上是以选择和培训操作者为主，使人适应于机器。

（3）科学人机工程学（第二次世界大战～20世纪50年代）——重视人的因素

特点是：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。

（4）现代人机工程学（20世纪60年代～至今）——人机工程学得到迅速发展，主要包含三个阶段

●1960—1980年快速发展阶段——应用到其他领域

●1980—1990年重新认识阶段——人机工程学在系统中的重要性

●1990年以后科学发展阶段——人—机—环境系统的建立

3、人机工程学的研究内容

●人机学研究的主要内容就是“人－机－环境”系统，简称人机系统(Man-machine

system)。包括四个方面:“人的因素”研究、“机的因素”研究、“环境因素”

研究、“综合因素”研究。因此，研究人机工程学应该做到既研究人、机、环境每

个子系统的属性，又研究人机系统的整体结构及其属性。

●构成人机系统“三大要素”的人、机、环境，可看成是人机系统中三个相对独立的

子系统，分别属于行为科学、技术科学和环境科学的研究范畴。

4、人机工程学学科体系在工业设计中的作用？

（1）为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数

（2）为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据

（3）为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则

（4）为进行人—机—环境系统设计提供理论依据

（5）为坚持以“人”为核心的设计思想提供工作程序

5、产品设计的五个阶段——概念设计、方案设计、细节设计、总体设计、生产设计

第二讲人体测量与数据应用

1、人体测量学的定义

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。

2、测量的基准面

●矢状面：通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面。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、

右对称的两个部分。

●冠状面：通过铅垂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、后两个部分。

●水平面：在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、下两个部分。

●眼耳平面：通过左、右耳屏点及右眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。

3、影响人体测量数据差异的因素：

●年龄

●性别：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）；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。

●年代

●地区与种族

●职业：一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些

4、为了能选用适合各地区的人体尺寸，将全国人体尺寸的区域划分六个区域：东北、华北区；西北区；东南区；华中区；华南区；西南区

5、人体测量数据的主要统计函数

●正态分布：分布出现若出现“两头小、中间大、左右对称”的情况，像“钟”形，

就称为正态分布。

●均值：统计学中，均值表示分布的集中趋势，即全部被测数值的算术平均值，用

“平均值”来决定基本尺寸。按平均值设计的产品尺寸只能适合于50％的人使用，

另有50％的人不适合。

●标准差：统计学中，标准差表示分布的离中趋势。表明一系列变化数距平均值的

分布状况或离散程度。用“标准差”作为尺寸的调整量。标准差大，表示各变数

分布广，远离平均值；标准差小，表示变数接近平均值。

●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”。表示在某一人体尺寸范围内，

使用者中有百分之几等于或小于该给定值。例如，50%称为第50百分位。人体测

量中的每一个百分位数值，只表示某一项人体的尺寸，如人高和肩宽；绝对没有

一个人在各种人体尺寸的数值上都同时处在同一百分位上。

●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。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。

6、主要人体尺寸的应用原则

（1）极限设计原则：主要内容包括设计的最大尺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）可调性设计原则：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。由人身高决定的物体，应以第95百分位数值为依据（如门、入口、通道