第二章

人體的人機學參數內容第一節人體有關參數的測量第二節人體測量數據的應用一、人體測量的基本知識二、人體測量中的主要統計函數三、人體尺寸數據的部分特性四、人體參數的測量與計算五、人體測量的數據處理第一節人體有關參數的測量一、人體測量的基本知識（一）人體測量的基本術語1、被測者姿勢2、測量基準面3、測量方向

4、支承面和著裝

5、基本測點及測量項目

（二）人體尺寸測量用的主要儀器第一節人體有關參數的測量（一）人體測量的基本術語1、被測者姿勢（1）立姿：挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側，手指輕貼大腿側面，自然伸直，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45角，體重均勻分布于兩足。（一）人體測量的基本術語

（2）坐姿：挺胸坐在被調節到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左右大腿大致平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。（一）人體測量的基本術語2、測量基準面人體基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸和橫軸）來決定的。人體測量中設定的軸線和基準面如圖。矢狀面；正中矢狀面；冠狀面；水平面；圖1人體測量基準面和基準軸圖1-b人體測量基準面和基準軸圖1-a人體測量基準面和基準軸（一）人體測量的基本術語3、測量方向

(1)在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，將下方稱為足側端。(2)在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內側，將遠離正中矢狀面的方向稱為外側。(3)在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠離四肢附著部位的稱為遠位。（4）對于上肢，將撓骨側稱為撓側，將尺骨側稱為尺側。（5）對于下肢，將脛骨側稱為脛側，將腓骨側稱為腓側。（一）人體測量的基本術語4、支承面和著裝

立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應是水平、穩固的，且不可壓縮。要求被測量者裸體或穿著盡量少的內衣（例如只穿內褲和汗背心）測量，在后者情況下，在測量胸圍時，男性應撩起汗背心、女性應松開胸罩后進行測量。5、基本測點及測量項目測點頭部測點（16個）軀干和四肢部位測點（22個）測量項目頭部測量項目（12項）軀干和四肢部位測量項目（69項）（一）人體測量的基本術語圖2-a測量項目-立姿圖2-b測量項目-立姿圖2-c測量項目-立姿圖2-d測量項目-立姿圖2-e測量項目-立姿圖2-f測量項目-立姿圖3-a測量項目-坐姿圖3-b測量項目-坐姿圖3-c測量項目-坐姿圖3-d測量項目-坐姿圖3-e測量項目-坐姿6、人體測量數據的種類：類型靜態尺寸動態尺寸人體構造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括人在工作姿勢下或在某種操作活動狀態下測量的尺寸）

在人體尺寸測量中所采用的人體測量儀器有：人體測高儀、人體測量用直腳規、人體測量用彎腳規、人體測量用三腳平行規、坐高椅、量足儀、角度計、軟卷尺以及醫用磅秤等。

人體測高儀直腳規彎腳規（參見圖4-a

見圖4-b

見圖4-c）（二）、人體尺寸測量用的主要儀器圖4-a人體測高儀主要用來測量身高、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體各部位高度尺寸。(1)人體測高儀:圖4-b人體測量用直腳規（2）人體測量用直角規：

主要用來測量兩點間的直線距離，特別適宜測量距離較短的不規則部位的寬度或直徑。如耳、臉、手、足。圖2-4人體測量用彎腳規(4-c)

用于不能直接以直尺測量的兩點間距離的測量，如測量肩寬、胸厚等部位的尺寸。(3)彎腳規二、人體測量中的主要統計函數在人體測量中所得到的測量值都是離散的隨機變量，根據概率論與數理統計理論對人體測量數據進行統計分析，從而獲得群體尺寸的統計規律和特征參數。群體的人體尺寸數據近似服從正態分布規律對人體尺寸的分布狀況常采用兩種方法描述：第一種：每一項人體尺寸都給出7個百分位數的數據；第二種：給出人體尺寸均值和標準差。二、人體測量中的主要統計函數總體、樣本均值、標準差術語適應域百分位百分位數總體

統計學中，把所要研究的全體對象的集合稱為“總體”。人體尺寸測量中，總體是按一定特征被劃分的人群。因此，設計產品時必須了解總體的特性，并且對該總體命名，例如，中國成年人、中國飛行員等。樣本

統計學中，把從總體取出的許多個體的全部稱為“樣本”。各種人體尺寸手冊中的數據就是來自這些樣本，因此，設計人員必須了解樣本的特點及其表達的總體。均值描述一個分布，必須用兩個重要的統計量：均值：表示分布的集中趨勢標準差：表示分布的離中趨勢。均值的計算公式為：

標準差標準差的計算公式為：

為相加，N為測量次數，為各單獨測量值，M為均值。S為標準差，其他符號與（1）相同。適應域

一個設計只能取一定的人體尺寸范圍，只考慮整個分布的一部分“面積”，稱為“適應域”，適應域是相對設計而言的，對應統計學的置信區間的概念。

適應域可分為：對稱適應域、偏適應域。對稱適應域對稱于均值；偏適應域通常是整個分布的某一邊。適應度反映了設計所能適應的身材的頒布范圍。滿足度是產品尺寸所適合的使用人群占總使用人群的百分比，產品設計尺寸滿足特定使用者群體的百分率。也就是說從人體工程學角度看，你的設計適合多少人。確定一個合適的滿足度其依據是用戶總體的人體尺寸、技術上的可能性和經濟上合理性。每一項設計總希望能夠完美地適應所有人員，但在實際上這是不可能的。出于經濟的考慮，常常確保其90%的滿足度，如果可能的話，應盡量取到95%~98%。適應度與滿足度百分位百分位由百分比表示，稱為“第幾百分位”。例如，50%稱為第50百分位。百分位數百分位數是百分位對應的數值。例如，身高分布的第5百分位數為1543，則表示有5%的人的身高將低于這個高度。

在人體測量資料中，常常給出的是第5、第50和第95百分位數值。在設計中，當需要得到任一百分位數值時，則可按下式求出：1%-50%之間的數值：P=M-（SK）50%-99%之間的數值：P=M+（SK）M為標準值；S為標準差；K為百分比變換系數。人體尺寸的區域劃分東北黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古華北山東、北京、天津、河北；

甘肅、青海、陜西、山西、西藏、

寧夏、河南、新疆；東南區：安徽、江蘇、上海、浙江；華中區：湖南、湖北、江西；華南區：廣東、廣西、福建；西南區：貴州、四川、云南。區：西北區：東北華北區身高:M=1693（1586）S=56.6(51.8)體重:M=64（55）；S=8.2(7.7)西北區：身高:M=1684(1575);S=53.7(51.9)體重:M=60(52);S=7.6(7.1)東南區：身高:M=1686(1575);S=55.2(50.8)體重:M=59(51);S=7.7(7.2)華中區：身高:M=1669(1560);S=56.3(50.7)體重:M=57(50);S=6.9(6.8)華南區：身高:M=1650(1549);S=57.1(49.1)體重:M=56(49);S=6.9(6.5)西南區：身高:M=1647(1546);S=56.7(53.9)體重:M=55(50);S=6.8(6.9)各地區身高、體重的M、S值百分比對應的變換系數K5%———1.64510%———1.28220%———0.84225%———0.67450%———0.00075%———0.67480%———0.84290%———1.28295%———1.645例：設計適用于90%華北男性使用的產品，

試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸？解：由表查知華北男性身高平均值M=1693mm，標準差S=56.6mm.要求產品適用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位確定尺寸的界限值，由表查得變換系數K=1.645；即第5百分位數為：P=1693-（56.6*1.645）=1600mm第95百分位數為：P=1693+（56.6*1.645）=1786mm結論：按身高1600-1786mm設計產品尺寸，將適應用于90%的華北男性。討論：平均值是作為設計的基本尺寸，而標準差是作為設計的調整量的。注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者還是高大者或者大小各排除5%即取中間值，取決于排除后對使用者的影響和經濟效果。當需要得到某項人體測量尺寸M1所處的百分率P時，可按下列步驟及公式求得：Z=（M1-M）/S然后根據Z值查表得小p的值再按下列公式求百分率PP=0.5+p

例2已知男性A身高1720mm,試求有百分之多少的西北男性超過其高度？解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm，標準差S=53.7mm那么Z=（1720-1684）/53.7=0.670再根據Z=0.670查表得p=0.2486(0.249)即P=0.5+0.249=0.749

結論：身高在1720mm以下的西北男性為74.9%，超過男性A身高的西北男性則為25.1%。三、人體尺寸數據的部分特性（一）群體的人體尺寸數據近似服從正態分布規律（二）各人體尺寸之間一般具有線性相關性（三）人體各尺寸大小及各尺寸間比例關系，與不同國家、種族、不同時代的人群相關（二）各人體尺寸之間一般具有線性相關性正常成年人人體各部分尺寸之間存在一定的比例關系，各人體尺寸之間一般具有線性相關性身高、體重、手長等是基本的人體尺寸數據，按正常人體結構關系，以站立平均身高為基數通?？梢酝扑闳梭w其他部位的尺寸數據。

Y=aX+bY——某一人體尺寸數據X——身高、體重、手長等基本人體尺寸（之一）a、b——（對于特定的人體尺寸）常數

（三）人體各尺寸大小及各尺寸間比例關系，與不同國家、種族、不同時代的人群相關1、地區因素：

一個國家由于地區不同，人體數據也有差異。2、性別因素：

平均身高，男性比女性高100mm左右3、年齡因素：

身高的增長，在22歲之前，呈上升趨勢，30歲以后，呈下降趨勢。4、民族因素：

每個民族都有自己的人體數據，不能套用其他民族的測量結果來設計本民族的機具。同樣對于不同種族、國家、民族來說，人體尺寸之間具有的線性相關關系Y=aX+b都是適用的，但是系數a和b卻隨著這些的不同而有所不同。四、人體參數的測量與計算1、我國成年人的人體結構尺寸2．

我國成年人人體動態尺度

3、常用人體功能尺寸測量區域4、手、腳作業域測量5、有關人機學參數計算

1、我國成年人的人體結構尺寸

圖2-5立姿人體尺寸上臂長前臂長身高大腿長小腿長眼高肩高會陰高肘高脛骨點高手功能高圖2-6坐姿人體尺寸坐高坐姿頸椎點高坐姿肩高坐姿肘高坐姿眼高坐姿大腿厚坐姿膝高坐姿下肢長小腿加足高坐深臂膝距圖2-7人體水平尺寸最大肩寬肩寬胸寬臀寬腰圍臀圍胸圍胸厚坐姿兩肘肩寬坐姿臀寬表2—2人體主要尺寸(單位：mm)

表2-3立姿人體尺寸(單位：mm)

表2-4坐姿人體尺寸(單位：mm)表2-5人體水平尺寸（單位：mm）

表2-6各區域的體重、身高和胸圍三項參數的均值和標準差2．

我國成年人人體動態尺度

（1）肢體活動角度范圍

圖2-8人體肢體活動角度范圍人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍坐姿上身及手的可及范圍（2）不同姿勢時手能及的空間范圍立姿上身及手的可及圖2-11單腿跪姿上身及手的可及范圍圖2-12仰臥姿勢手及腿的活動空間3、常用人體功能尺寸測量區域4、手、腳作業域測量（1）手的測量

人體手部尺寸人體手部尺寸男女手部控制部位尺寸的回歸方程(A)水平作業域手在水平面的正常作業閾和最大作業域（cm）

坐姿抓握作業域（cm）

(B)垂直作業域立姿單臂垂直作業域圖

立姿雙臂垂直作業域身高與摸高的關系2）腳的測量腳的測量人體足部尺寸人體足部尺寸腳作業空間腳的作業區域5、有關人機學參數計算1）用人體身高尺寸計算人體各部分尺寸正常成年人人體各部分尺寸之間存在一定的比例關系，因而按正常人體結構關系，以站立平均身高為基數來推算各部分的結構尺寸是比較符合實際情況的。坐姿靜態尺寸編號圖坐姿靜態尺寸與身高的關系

單位：cm參數名稱計算公式參數名稱計算公式座高膝高坐姿臀高肘關節至椅面高臀部至小腿長大腿厚S1=0.523HS2=0.311HS3=0.249HS4=0.135HS5=0.280HS6=0.086H臀寬肩寬手前舉水平距離坐姿眼高兩手平舉直線距座面至臂上舉高度S7=0.203HS8=0.229HS9=0.462HS10=0.454HS11=1.03HS12=0.795H立姿靜態尺寸圖2）用人體體重計算人體體積和表面積（參見教材）（A）人體體積計算（適用于體重在50～100kg男子）V=1.015W-4.937 式中

V—人體體積，L；W—人體體重，kg。（B）用身高、體重、表面積求算有關人機學參數（C）人體表面積計算：Bubois算法

S=KR·W0.425·H0.725 Stevenson算法S=0.0061H+0.0128W—0.1529 賴氏算法

S=0.0235H0.42246W0.051456

式中

S—人體表面積，m2；H—人體身高，cm；W—人體體重，kg；KR—人種常數，中國人取72.46。五、人體測量的數據處理人體測量的數據處理步驟:1．將人體測量數據分類分組2．劃出頻數分布，作直方圖與概率計算3．確定假定平均數4．計算離均差5．計算并列表

五、人體測量的數據處理1．將人體測量數據分類分組首先要定“組距”，組距可根據“全距”來劃定。所謂“全距”就是測量值中最大值與最小值之差。身高——20mm；胸圍——20mm；體重——2kg；握力——3kg；拉力——5kg；椅高——5mm；立姿眼高——15mm。

五、人體測量的數據處理2．劃出頻數分布，作直方圖與概率計算將各測量值歸入適當組內，“對號入座”，作出直方圖；概率：某一組的頻數除以總頻數（組受測人數÷總受測人數）。如手動控制器的設計：其最大高度應取決于第5%身材的人直立時能夠接觸得到；而最低高度應該是第95%身材的人的指節高度。

五、人體測量的數據處理3．確定假定平均數假定平均數：組中的上限加下限除以2而得，亦即此組的組中值。理論上講，假定平均數選哪一組都可以，對測量指標均無影響；通常以選取與真實平均數相接近的一個組，較為簡便。有時，亦選頻數較多那一組的組中值作為平均數。

五、人體測量的數據處理4．計算離均差離均差就是各組與假定平均數的差數

式中

x——離均差；Gi——各組的組中值；Go——假定的組中