人体测量及其应用课件.pptx

长春理工大学艺术设计系,第二章人体测量及其应用,长春理工大学艺术设计系,本章大纲,1.人体测量的基本知识2.中国成年人的人体尺寸 3.其他国家的人体尺寸和人体各部分尺寸的比例 4.人体尺寸数据的应用,长春理工大学艺术设计系,1.人体测量的基本知识,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。人体测量是指对人类身体各方面特性数据的度量，特别是人体的尺寸、形状和耐力以及这些数据在设计中的应用。,长春理工大学艺术设计系,机器与人体尺度的关系,长春理工大学艺术设计系,人体测量的种类,（包括人的动作范围、各种运动特性）,（包括形态测量人体尺寸、体重体型、体积、表面积等；生理测量知觉反应、肢力体力、体能耐力、疲劳及理节律等）,长春理工大学艺术设计系,人体尺寸相关标准,国际标准： IS0 7250：1996IS0TCl59SC3（人体测量与生物力学分技术委员会制定）国家标准：GBT 5703-1999用于技术设计的人体测量基础项目GBT 5704.15704.4-l985人体测量仪器,长春理工大学艺术设计系,1.1人体测量的基本术语,1.1.1衣着和支撑面 1.1.2测量基准和基准面 1.1.3测量方向 1.1.4测量姿势 1.1.5人体测量仪器 1.1.6测量项目,长春理工大学艺术设计系,1.1.1 衣着和支撑面,人体测量时，被测者不穿鞋袜，只穿单薄内衣。立姿测量时站立在地面或平台；坐姿测量时，座椅平面为水平面，座椅应稳固、不可压缩。,长春理工大学艺术设计系,1.1.2 测量基准和基准面,1.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。 正中矢状面 在矢状面中，把通过人体正中线的矢状面称为正中矢状面。正中矢状面将人体分成左、右对称的两部分。2.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、后两部分。,长春理工大学艺术设计系,3.水平面 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。4.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。,长春理工大学艺术设计系,1.1.3 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。,头 侧 端,足 侧 端,长春理工大学艺术设计系,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。,长春理工大学艺术设计系,3.在人体的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。,长春理工大学艺术设计系,1.1.4 测量姿势,立姿 被测者挺胸直立，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，手指轻贴大腿外侧，腰部自然伸直，左右足后跟并拢，前端分开，约呈45角，体重均匀分布于两足。,长春理工大学艺术设计系,坐姿 被测者挺胸端坐在被调节到腓骨头高度的平面上，眼睛平视前方，左右大腿接近平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。,长春理工大学艺术设计系,1.1.5 人体测量仪器,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。,长春理工大学艺术设计系,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。,长春理工大学艺术设计系,人体测量用弯角规 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。,长春理工大学艺术设计系,人体测量用角度针,长春理工大学艺术设计系,人体测量用软尺,长春理工大学艺术设计系,1.1.6 测量项目,国家标准 GB/T 57031999 用于技术设计的人体测量基础项目 立姿：12项 坐姿：17项 特定体部：14项（含手、足、头） 功能体部：13项（含颈、胸、腰、腕、腿等围度） 共计56个人体测量项目,长春理工大学艺术设计系,测量肩高：从地面到肩峰点的铅垂距离 测量方法：被测者足跟并拢，身体完全挺直站立，肩 部放松，上臂自然下垂 测量仪器：人体测高仪,长春理工大学艺术设计系,测量手宽: 在第l到第V掌骨头水平处，掌面桡尺两侧 间的投影距离。测量方法：被测者前臂水平，手伸直，四指并拢，掌 心朝上。测量仪器：人体测量直角规。,长春理工大学艺术设计系,长春理工大学艺术设计系,1.2人体尺寸特性,技术标准中的人体尺寸数据 人体尺寸有个体的人体尺寸和群体的人体尺寸。现代工业产品或公共设施，多数不是为个人需要，而是为适合所有公众或某特定人群的需要而设计的。所以，人体工程学技术标准提供的人体尺寸数据，是群体的人体尺寸数据。,长春理工大学艺术设计系,1.2.1群体的人体尺寸数据近似服从正态分布规律,正态分布曲线给出人体尺寸数据的一些近似特性是: 1.具有中等尺寸的人数比较集中；对中等尺寸的偏离值较大，人数越少； 2.人体尺寸的中值就是它的平均值。,长春理工大学艺术设计系,1.2.2 各人体尺寸之间一般具有线性相关性,身高、体重、手长等是基本的人体尺寸数据。若取基本人体尺寸之一作为自变量，通常可以把其他人体尺寸表示为该自变量的线性函数：式中， Y某一人体尺寸数据； X身高、体重、手长等是基本的人体尺寸(其中之一)；a,b(对于特定的人体尺寸，他们是)常数。,长春理工大学艺术设计系,1.2.3 人体尺寸比例关系，随种族、民族而不同,不同种族、国家人体尺寸比例的差异：人体尺寸之间具有线性相关关系，对不同种族、国家的人群都是适用的；但关系式中的系数a和b，却随不同种族、国家的人群而有所不同。,长春理工大学艺术设计系,2. 中国成年人的人体尺寸,2.1GB/T 100001998 中国成年人人体尺寸简介 2.2常用人体尺寸数据摘录及简要介绍 2.3人体尺寸的地区差异和时代差异,长春理工大学艺术设计系,2.1GB/T 100001998 中国成年人人体尺寸简介,2.1.1GB/T 100001998的使用范围 此标准提供了我国法定成年人（男1860岁，女1855岁）人体尺寸的基础数据，使用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新及劳动安全保护。 对于每一项人体尺寸，该标准均按男、女各4个年龄段给出数据: 男：1860岁，1825岁，2635岁，3660岁 女：1855岁，1825岁，2635岁，3655岁,长春理工大学艺术设计系,人体主要尺寸6项 立姿人体尺寸6项 坐姿人体尺寸11项 人体水平尺寸l0项人体头部尺寸7项 人体手部尺寸5项人体足部尺寸2项,2.1.2人体尺寸的项目 GBT l0000 1988中共列出7组、47项静态人体尺寸数据，分别是：,长春理工大学艺术设计系,2.1.3 人体尺寸分布状况的描述 人们高矮胖瘦很不同，任何一项人体尺寸，人们都有大、中、小的差异。要全面完整地显示中国成年人人体尺寸情况，就要描述清楚对于每一项人体尺寸，具有多大数值的人占多大的比例，这就叫人体尺寸的“分布状况”。,长春理工大学艺术设计系,GBT l0000 1988用两种方法描述人体尺寸的分布状况： 第一种方法： 百分位数是一种位置指标、一个界值，K百分位数PK将群体或样本的全部观测值分为两部分，有K%的观测值等于和小于它，有（100-K）%的观测值大于它，人体尺寸用百分位数表示时，称为人体尺寸百分位数。,长春理工大学艺术设计系,每项人体尺寸都给出7个百分位数的数据，这7个百分位数分别是：1、5、10、50、90、95和99百分位数。 用符号P1、P5、P10、P50、P90、P95、P99来分别表示它们。,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的人群身材尺寸大于此值。,长春理工大学艺术设计系,如何求百分位数,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：,Pv =,X +（s k）,当求150之间的数据时，式中取“”号：当求5099之间的数据时，式中取“十”号。,长春理工大学艺术设计系,人体主要尺寸表 单位：mm,长春理工大学艺术设计系,例1 从人体主要尺寸表中可查得，中国成年男子（1860岁）身高的95百分位数是P95=1775mm，这就表示：中国成年男子（1860岁）中有95%的人身高等于和小于1775mm，有（100-95）%=5%的人身高大于1775mm。,长春理工大学艺术设计系,例2 从人体主要尺寸表 可查得，中国成年女中（1855岁）体重的5百分位数是P5=42kg，这就表示：中国成年女中（1855岁）中有5%的人体重等于和小于42kg，有（100-5）%=95%的人体重大于42kg。 GBT l0000 1988中的每一个数据表格都是用这7个百分位数表示的，所以这是该国标描述人体尺寸分布状况的主要方法，也是设计中通常采用的、比较方便的方法。,长春理工大学艺术设计系,第二种方法：给出人体尺寸均值和标准差。这是GBT l0000 1988描述人体尺寸分布状况的补充方法。,长春理工大学艺术设计系,2.2 常用人体尺寸数据摘录及简要介绍,2.2.1 人体主要尺寸 人体主要尺寸视图,长春理工大学艺术设计系,2.2.2 立姿人体尺寸和坐姿人体尺寸立姿人体尺寸表 GBT l0000-1988,长春理工大学艺术设计系,立姿人体尺寸视图,长春理工大学艺术设计系,坐姿人体尺寸表 GBT l0000-1988,长春理工大学艺术设计系,坐姿人体尺寸视图,长春理工大学艺术设计系,2.2.3人体水平尺寸 mm,长春理工大学艺术设计系,人体水平尺寸视图,长春理工大学艺术设计系,2.2.4 人体水平尺寸,长春理工大学艺术设计系,人体头部尺寸视图,长春理工大学艺术设计系,2.3 人体尺寸的差异,2.3.1 地区差异 不同地区的人群，由于民族、气候条件、饮食节后等方面不同的长期影响，人体尺寸存在着差异。,长春理工大学艺术设计系,2.3.2 时代差异 由于生活水平提高，营养改善，同一民族、同一地区人群的人体尺寸常可能存在着时代差异。这种差异只在该国、该民族社会经济发展比较快的时期才会较明显地体现出来。 （1）成年人人体尺寸的时代差异 （2）青少年人体尺寸的时代差异,长春理工大学艺术设计系,2.3.3 年龄差异 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） 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。,长春理工大学艺术设计系,2.3.4 性别差异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）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，男女也有明显差别；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。,长春理工大学艺术设计系,2.3.4 职业差异 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。,长春理工大学艺术设计系,3.其他国家的人体尺寸和人体各部分尺寸的比例,3.1 其他国家成年人人体尺寸 身高数据,长春理工大学艺术设计系,3.2 人体各部分尺寸的比例,长春理工大学艺术设计系,长春理工大学艺术设计系,长春理工大学艺术设计系,第四节人体尺寸数据的应用,本节大纲：尺寸修正量构成功能修正量心理修正量人体尺寸数据选择分类功能尺寸的设定,长春理工大学艺术设计系,4.1尺寸修正量的构成,尺寸修正量的构成 GBT l2985-1991,长春理工大学艺术设计系,4.2功能修正量,穿着修正量 姿势修正量 操作修正量,功能修正量：为保证实现产品功能，对作为产品设计依据的人体尺寸所作的尺寸修正量。包括以下三部分：,长春理工大学艺术设计系,4.2.1功能修正量穿着修正量,1.穿鞋修正量： 立姿身高、眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高等 男子：+25mm，女子：+20mm。 2. 着衣着裤修正量： 坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等 6mm； 肩宽、臀宽等+13mm； 胸厚+18mm； 臀膝距+20mm。,穿着修正量包括以下两个组成部分:,长春理工大学艺术设计系,4.2.2功能修正量姿势修正量,立姿身高、眼高、肩高、肘高等，一l0mm；坐姿坐高、眼高、肩高、肘高等，一44mm。,姿势修正量：人们正常工作、生活时，全身采取自然放松的姿势所引起的人体尺寸变化。,长春理工大学艺术设计系,4.2.3功能修正量操作修正量,操作修正量 ：实现产品功能所需的修正量如上肢前展操作，前展长指的是：后背到中指指尖的距离在按按钮时，一12mm；在推滑板推钮、扳拨扳钮开关时一25mm；在取卡片、票证时，一20mm,长春理工大学艺术设计系,对于各个修正量：操作远不限于“上肢前展操作”这一种情况,操作有用上肢的、也有用下肢的；用上肢时有在前方操作的，也有在其他各种方向操作的等。事实上国标中也不可能给出所有各种操作修正量的数据。所以，更多“操作修正量”数据，同样需要设计工作者根据实际情况，通过研究实测来加以确定。,长春理工大学艺术设计系,4.3.1心理修正量定义,为了消除空间压抑感、恐惧感，或为了美观等心理因素而加的尺寸修正量。如工程机械驾驶室，若其空间大小刚刚能容下人们完成必要的操作活动，是不够的，因为这样会使人们在其中感到局促和压抑，为此应该放出适当的余裕空间。这余裕空间就是心理修正量。,长春理工大学艺术设计系,4.3.2心理修正量确定原则,心理修正量应根据实际需要和条件许可两个因素来研究确定。以客轮客舱、大学生宿舍和礼堂剧院这三种室内空间来对比，三者的心理空间尺寸修正量显然依次一个比一个应该大得多。 因此，研究心理修正量的常用方法是：设置场景，记录被试者的主观评价，综合统计分析后得出数据。,长春理工大学艺术设计系,4.4尺寸修正量,各种尺寸修正量有正值也有负值，总的尺寸修正量是各修正量的代数和：尺寸修正量=功能修正量+心理修正量=(穿着修正量+姿势修正量+操作修正量)+心理修正量,长春理工大学艺术设计系,4.5人体尺寸数据选择分类,依产品功能分类选择人体尺寸数据分为以下三类：I型产品尺寸设计(又称“双限值设计”)型产品尺寸设计(又称“单限值设计”)型产品尺寸设计(又称“平均尺寸设计”）,长春理工大学艺术设计系,4.6人体尺寸百分位数的选择,长春理工大学艺术设计系,4.7功能尺寸的设定,功能尺寸：是指为保证产品实现某项功能所确定的基本尺寸。这里所说的功能尺寸基本限于人机工程范围中与人体尺寸有关的尺寸；通常也有别于标注在加工制作图样上的尺寸。例如：沙发座面高度的功能尺寸，是指有人坐在上面、被压变形后的高度尺寸。,长春理工大学艺术设计系,4.7.1产品最小功能尺寸的设定,产品最小功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量,长春理工大学艺术设计系,4.7.2产品最佳功能尺寸的设定,产品最佳功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心理修正量=产品最小功能尺寸+心理修正量,长春理工大学艺术设计系,第五节设施器物的人体尺寸适应性,上图是设施器物设计合理的典范。 a、b、c分别为小、中、大型机床，它们整体尺寸相差悬殊，但它们的操纵装置都应该安置在操作者肢体易于活动的范围内。,长春理工大学艺术设计系,5.1设施器物的人体尺寸适应性（a）,例如，手的操作高度大体在胸部上下，见图。为此，小型台式机床要放置在台面上，见图a，而大型机床则要将操作装置从机床体上分离出来，也安置在便于操作的高度，见图c。,长春理工大学艺术设计系,5.1设施设计不得当的例子（b）,设施设计不得当的例子,长春理工大学艺术设计系,5.2动态人体尺寸（a）,动态人体尺寸与前面的静态人体尺寸相对应，描述人在各种姿势、做各种动作时的人体尺寸即动态人体尺寸。,长春理工大学艺术设计系,5.2适宜操作位置图（b）,动态人体尺寸,用背肌活动度测定适宜操作位置图,长春理工大学艺术设计系,5.3成人动态最小占用空间示意图（a）,成人蹲姿、跪姿、卧姿的最小占用空间,长春理工大学艺术设计系,5.3成人动态最小占用空间表（b）,长春理工大学艺术设计系,5.4设计用人体模板（a）,二维人体模板采用密实的板材制作，尺寸比例和各关节的活动幅度，要求基本符合人体实际。GBT l4775-1993坐姿人体模板功能设计要求1)坐姿人体模板的性别和视图方向 2)坐姿人体模板的尺寸等级和尺寸比例,长春理工大学艺术设计系,5.4设计用人体模板（b）,二维人体模板采用密实的板材制作，尺寸比例和各关节的活动幅度，要求基本符合人体实际。3)坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围 4)坐姿人体模板的应用 GBT l4775-1993坐姿人体模板功能设计要求,长春理工大学艺术设计系,5.5坐姿人体模板 5.5.1坐姿人体模板视图方向,1）坐姿人体模板的性别和视图方向 坐姿人体模板应按成年男性和成年女性两个性别制作。每个性别按3个视图方向制作，分别是侧视图、俯视图、正视图。,长春理工大学艺术设计系,5.5.2坐姿人体模板侧视图,坐姿人体模板侧视图,长春理工大学艺术设计系,5.5.3坐姿人体模板俯视图,坐姿人体模板俯视图,长春理工大学艺术设计系,5.5.4坐姿人体模板正视图,坐姿人体模板正视图,长春理工大学艺术设计系,5.6坐姿人体基准线 5.6.1坐姿人体模板基准线,3)坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围 人体模板肢体上标有基准线，它是用来确定关节调节角度的。这些角度能从人体模板相应关节处的刻度盘读出。侧视图头部还标出标准眼轴线，表示正常视线方向。鞋上标出的基准线表示人的脚底平面。,长春理工大学艺术设计系,5.6.2坐姿人体尺寸基准线,3)坐姿人体模板的基准线和关节角度调节范围 下表是坐姿人体模板关节的调节角度范围。这些角度范围反映健康人在韧带和肌肉不超负荷的条件下的正常活动情况。,长春理工大学艺术设计系,5.6.3坐姿人体模板关节角度调节范围,长春理工大学艺术设计系,5.6.4坐姿人体模板应用,4)坐姿人体模板的应用人体模板主要用于人机工程辅助设计，也用于相应的辅助绘图、辅助演示和辅助测试。,长春理工大学艺术设计系,5.6.5人体模板应用,人体模板用于小车驾驶室设计,长春理工大学艺术设计系,5.6.6设计用人体模板,人体模板用于拖拉机驾驶室设计,长春理工大学艺术设计系,本章小结,本章重点介绍了人体测量的基本知识，测量方法，统计方法及其人体尺寸数据的应用。这些基本知识有利于我们进一步深入人体工程学的研究。其中，设施设计的人体适应性、人体模板作为高起专学生了解的内容不做要求。,