1、安全人机工程学第二章第二章第二章人体的人机学参数人体的人机学参数内内容容第一节第一节 人体尺寸及其测量人体尺寸及其测量第二节第二节 人体的人机学参数人体的人机学参数第三节第三节疲劳的测定疲劳的测定第四节第四节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第1页页安全人机工程学第二章第一节第一节人体尺寸及其测量人体尺寸及其测量一、人体测量的基本术语人体测量的基本术语?被测者姿势（立姿被测者姿势（立姿、坐姿）、坐姿）测量基准面测量基准面（见图1）测量方向测量方向支承面和着装支承面和着装基本测点及测量项目基本测点及测量项目(见图2、图3)2020/2/19
2、安全与环境工程系安全与环境工程系第第2页页继继续续安全人机工程学第二章2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系图图1人人体体测测量量基基准准面面和和基基准准轴轴第第3页页安全人机工程学第二章图图1人人体体测测量量基基准准面面和和基基准准轴轴图图1人人体体测测量量基基准准面面和和基基准准轴轴-a -b 第第 4 页页2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系安全人机工程学第二章图图2-a 2-a 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第5页页安全人机工程学第二章图图2-b 2-b 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程
3、系安全与环境工程系第第6页页安全人机工程学第二章图图2-c 2-c 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第7页页安全人机工程学第二章图图2-d 2-d 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第8页页安全人机工程学第二章图图2-e 2-e 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第9页页安全人机工程学第二章图图2-f 2-f 测量项目测量项目-立姿立姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第10页页安全人机工程学第二章图图3-a 3-a 测量项目测量项目-坐姿坐姿
4、2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第11页页安全人机工程学第二章图图3-b 3-b 测量项目测量项目-坐姿坐姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第12页页安全人机工程学第二章图图3-c 3-c 测量项目测量项目-坐姿坐姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第13页页安全人机工程学第二章图图3-d 3-d 测量项目测量项目-坐姿坐姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第14页页安全人机工程学第二章图图3-e 3-e 测量项目测量项目-坐姿坐姿2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第15页页二、人体尺寸测量用的主要仪
5、器人体尺寸测量用的主要仪器安全人机工程学第二章在人体尺寸测量中所采用的人体测量仪器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤等。?人体测高仪人体测高仪直脚规直脚规直脚规直脚规（参见图4-a 见图4-b见图见图4-c）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第16页页继继续续安全人机工程学第二章2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系图4人体测高仪第第17页页-a 安全人机工程学第二章图4-b 人体测量用直脚规2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第18页页安全人机工程学第二章2020/
6、2/19安全与环境工程系安全与环境工程系图图2 2-4 4人体测量用弯脚规(4-c)第第19页页三、人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数安全人机工程学第二章?均值?方差2020/2/19x?x1?x2?.?xnn?1n?nxii?1s2n?1(x_2n?1?i?x)i?1s2n?1n?1(?x2_i?nx)i?1安全与环境工程系安全与环境工程系第第20页页三、人体测量中的主要统计函数人体测量中的主要统计函数安全人机工程学第二章?标准差标准差ns?1_2n?1?(xi?x)i?1?抽样误差抽样误差sx?sn?百分位数和适应度百分位数和适应度x_?x?k?s2020/2/19安全与环境
7、工程系安全与环境工程系第第21页页表表2-1 百分比与变换系数百分比（百分比（%）K2.5762.3261.960百分比（百分比（%）707580K0.5240.6740.842安全人机工程学第二章0.51.02.55101.6451.28285901.0361.282152025302020/2/191.0360.8420.6740.5249597.599.099.51.6451.9602.3262.576第第22页页安全与环境工程系安全与环境工程系安全人机工程学第二章四、常用人体测量数据常用人体测量数据1 1、我国成年人的人体结构尺寸、我国成年人的人体结构尺寸图图2 2-5 5立立姿姿人人
8、体体尺尺寸寸2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第23页页安全人机工程学第二章图图2-6 坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第24页页安全人机工程学第二章2020/2/19图图2 2-7 7人人体体水水平平尺尺寸寸安全与环境工程系安全与环境工程系第第25页页安全人机工程学第二章表表22 人体主要尺寸人体主要尺寸(单位：单位：mm)mm)2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第26页页安全人机工程学第二章表表2-3 立姿人体尺寸立姿人体尺寸(单位：单位：mm)2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第27页页表表
9、2-4 坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸(单位：单位：mm)安全人机工程学第二章2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第28页页安全人机工程学第二章表表2-5 人体水平尺寸人体水平尺寸（单位：mm）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第29页页安全人机工程学第二章表表2-6 各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第30页页安全人机工程学第二章2 我国成年人人体动态尺度我国成年人人体动态尺度（1）肢体活动角度范围）肢体活动角度范围图图2-8 人体肢体活动角
10、度范围人体肢体活动角度范围2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第31页页安全人机工程学第二章图图2-9 2-9 人体上部及上肢固定姿势活动角度范围人体上部及上肢固定姿势活动角度范围2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第32页页安全人机工程学第二章（图图-210）2立立姿姿不不上上同同身身及及姿姿手手势势的的可可时时及及手手范范围围能能、及及坐坐姿姿的的上上空空身身及及间间手手范范的的可可围围及及范范围围2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第33页页安全人机工程学第二章图图2-112-11单腿跪姿上身及手的可及范围单腿跪姿上身及手的可及范围2020
11、/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第34页页安全人机工程学第二章图图2-12 2-12 仰卧姿势手及腿的活动空间仰卧姿势手及腿的活动空间2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第35页页安全人机工程学第二章3、常用人体功能尺寸测量区域、常用人体功能尺寸测量区域2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第36页页安全人机工程学第二章五、手、脚作业域测量五、手、脚作业域测量1、手的测量手的测量图图2 214 14 手的测量手的测量2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第37页页安全人机工程学第二章(1)水平作业域图图2-15 手在水平面的正常作业阈和最
12、大作业域（手在水平面的正常作业阈和最大作业域（cm）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第38页页安全人机工程学第二章图图2-16 2-16 坐姿抓握作业域（坐姿抓握作业域（cmcm）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第39页页安全人机工程学第二章(2)垂直作业域图图2-17 立姿双臂垂直作业域图立姿双臂垂直作业域图2-18 立姿双臂垂直作业域立姿双臂垂直作业域2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第40页页安全人机工程学第二章图图2-19 身高与摸高的关系身高与摸高的关系2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第41页页2、脚的测量
13、安全人机工程学第二章图图220 脚的测量脚的测量2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第42页页3、脚作业空间脚作业空间安全人机工程学第二章图图2-21 脚的作业区域脚的作业区域第一节结束第一节结束2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第43页页第二节第二节安全人机工程学第二章人体的人机学参数人体的人机学参数一、人体体部指数及有关人机学参数计算一、人体体部指数及有关人机学参数计算可根据人体的身高、体重等基础测量数据，可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。利用一些经验公式计算出所需的其它各部分数据。1 1、人体的体部指数人体
14、的体部指数（参见教材参见教材P34P34公式公式2-72-11）2 2、用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸用人体身高尺寸计算人体各部分尺寸（见（见图图2-22、图图2-23及及表表2-9）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第44页页安全人机工程学第二章图图2-22 坐姿静态尺寸编号图坐姿静态尺寸编号图2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第45页页安全人机工程学第二章图图223 立姿静态尺寸图立姿静态尺寸图2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第46页页安全人机工程学第二章表表 2-9 静坐时人体尺寸与身高的关系名名称称计算式计算式名名称称计算式计算
15、式坐 高0.523H肘与肘间宽0.256H膝 高0.311H臀部宽0.203H坐姿臀高0.249H肩 宽0.229H座到肘高0.135H手前伸长度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H两手恻平伸长度1.032H臀部到小腿长0.280H坐面至举手指尖高0.795H2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第47页页安全人机工程学第二章3 3、用人体体重计算人体体积和表面积、用人体体重计算人体体积和表面积V?1.015W?4.937（1 1）人体体积）人体体积（2 2）体表面积）体表面积S?KR?W0.425?H0.725S?0.0061 H?0.012
16、8 W?0.1529S?0.0235H042246W0.0514564 4、用身高、体重、表面积求有关人机学参数、用身高、体重、表面积求有关人机学参数（见表见表2-10）2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第48页页安全人机工程学第二章表表2-10 人体有关人机学参数计算公式人体有关人机学参数计算公式2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第49页页二、二、人体生理学参数及测量人体生理学参数及测量安全人机工程学第二章1、最大耗氧量、最大耗氧量（Vo2max）及氧债能力及氧债能力（见图2-24）2、最大心率、最大心率3、搏出量与最大心脏输出、搏出量与最大心脏输出4 4
17、、肌电图、肌电图5、呼吸量的测定、呼吸量的测定6、脉搏数的测定、脉搏数的测定7、发汗的测定、发汗的测定8、血液成份变化的测定、血液成份变化的测定9、脑电图、脑电图（见表212）第二节结束第二节结束2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第50页页安全人机工程学第二章图图2-24 三种氧债与相应的劳动负荷示意图三种氧债与相应的劳动负荷示意图（a）常量负荷（b）高量负荷（c）超量负荷2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第51页页安全人机工程学第二章表表212 大脑意识状态与人为错误的潜在危险性大脑意识状态与人为错误的潜在危险性2020/2/19安全与环境工程系安全与环境
18、工程系第第52页页第三节第三节安全人机工程学第二章疲劳的测定疲劳的测定一、疲劳自觉症状调查一、疲劳自觉症状调查表表2 212 12 疲劳自觉症状调查表疲劳自觉症状调查表身体症状头晕头痛全身不适身体局部不适或痛肩膀酸痛呼吸困难腿软口粘、口干打呵欠出冷汗2020/2/19精神症状头脑不清思想不集中不原思考不爱说话焦躁困倦精神涣散对事冷漠易忘事常出错对事放心不下安全与环境工程系安全与环境工程系感觉症状眼睛疲劳、恍惚眼睛发滞、发干动作笨拙、失误脚下不稳、摇晃味觉不灵眩晕眼皮及其他部位发抖听觉迟钝、耳鸣手脚打颤动作不准第第53页页二、测量疲劳的几种方法二、测量疲劳的几种方法安全人机工程学第二章1、测定心
19、率测定心率2、呼气分析法呼气分析法3、触两点辨别阈法触两点辨别阈法（表213）4、膝腱反射阈的测定膝腱反射阈的测定5、反应时间测定法反应时间测定法6、频闪融合阈值测定法频闪融合阈值测定法（表214与图图2-252-25）7、色名读唱时间法色名读唱时间法8、皮肤电流测定法皮肤电流测定法第三节结束第三节结束2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第54页页安全人机工程学第二章表213 人体皮肤不同部位的触两点辨别阈中指食指拇指无名指小指2.53.03.54.04.5上唇5.5文颊7.0鼻部8.0手 掌11.5大足趾12.0前脚腹胸前额底部部臂15.022.534.036.038.5肩背
20、上大小部部臂腿腿41.044.044.545.5472020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第55页页安全人机工程学第二章表214 频闪融合阈值日间变化率（）劳动类型理想界限允许界限理想界限允许界限周间变化率（）体力劳动体力、脑力结合的劳动脑力劳动10762016103331313132020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第56页页安全人机工程学第二章图图2-25 CFF2-25 CFF值及心动数日周期变化值及心动数日周期变化2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第57页页第四节第四节 人体测量数据的应用人体测量数据的应用安全人机工程学第二章一、人体数据
21、的运用准则人体数据的运用准则1 1、最大最小准则。、最大最小准则。2 2、可调性准则、可调性准则3 3、平均准则、平均准则4 4、使用最新人体数据准则、使用最新人体数据准则5 5、地域性准则、地域性准则6 6、功能修正与最小心理空间相结合准则、功能修正与最小心理空间相结合准则7 7、标准化准则。、标准化准则。8 8、姿势与身材相关联准则、姿势与身材相关联准则9 9、合理选择百分位和适用度准则、合理选择百分位和适用度准则2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第58页页?人体测量数据选用的注意事项人体测量数据选用的注意事项安全人机工程学第二章?设计和确定作业空间尺寸的根据，必须保证至
22、少设计和确定作业空间尺寸的根据，必须保证至少90%的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即的用户的适应性、兼容性、操作性和维护性，即人体人体主要尺寸的设计极限主要尺寸的设计极限应根据第应根据第5至至95百分位数的值确定。百分位数的值确定。?必须适应或允许必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸身体某些部分通过的空间尺寸（如通（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第第95百分位的值作为适用的人体尺寸。百分位的值作为适用的人体尺寸。?有限度的或受身体延伸所有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸限制的空间尺寸（如抓握物（如抓握物体的可及距离
23、、控制器的位移、显示器与测试点位置、体的可及距离、控制器的位移、显示器与测试点位置、安全防护罩上的空隙等），应以第安全防护罩上的空隙等），应以第5百分位的值作为适百分位的值作为适用的人体尺寸用的人体尺寸。2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第59页页安全人机工程学第二章?可调整的尺寸可调整的尺寸（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、（如高度可调的坐椅、工作台、控制器、安全带等），应以第安全带等），应以第 5百分位至第百分位至第95百分位的人体尺百分位的人体尺寸范围作为高速范围适用的人体尺寸；只能用一种中寸范围作为高速范围适用的人体尺寸；只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开
24、关高度、门上把等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸百分位数作为适用的人体尺寸?搞清该尺寸的适用范围搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，年龄、性别、职业及社会阶层等，否则，盲目选用，设计出的产品适用性较差设计出的产品适用性较差?人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。一方面从。一方面从事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应事某种工作的劳动人群的身材有变化时，其最佳适应尺寸也应随之改变；另一方面，
25、世界各国人体身高有尺寸也应随之改变；另一方面，世界各国人体身高有增加的趋势，近增加的趋势，近20年来世界各国人体的身高平均每年来世界各国人体的身高平均每10年增加年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以在收集，我国的人体身高增加更快，所以在收集或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。或选用人体尺寸资料时应注意这种现象。2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第60页页二、人体尺度在工程设计中的应用二、人体尺度在工程设计中的应用安全人机工程学第二章1人体尺度应用的原则人体尺度应用的原则（从工程设计应用角度讲）（1）满足度：满足度是产品设计尺寸满足特定使用者群体的百分率。也就是说从人体工
26、程学角度看，你的设计适合多少人.（2）产品尺寸设计任务的分类I型产品尺寸设计(就是上面所说的可调准则)：尺寸在上限值和下限值之间可调，上下限百分位分别为 5和95时，满足度为90。型产品尺寸设计(最大最小准则)表216 2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第61页页表表2-16 人体尺寸百分位数选择人体尺寸百分位数选择安全人机工程学第二章产品类型I型产品尺寸设计型产品尺寸设计产品类型定义需要两个百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据只需要一个百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据说明属双限值设计属单限值设计A型产品尺寸设计B型产品尺寸设计型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为
27、尺寸上限值的依据只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据属大尺寸设计属小尺寸设计平均尺寸设计2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第62页页2 2、人体尺寸的应用方法和程序、人体尺寸的应用方法和程序安全人机工程学第二章（1）确定所设计对象的类型和适应度确定所设计对象的类型和适应度确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分确定设计对象的功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，而它的选用又与设计对象的类型密切相关。首先位数，而它的选用又与设计对象的类型密切相关。首先应确定所设计的对象是属于哪一类型。见表应确定所设计的对象是属于哪一类型
28、。见表217。（2）选择人体尺寸百分位数选择人体尺寸百分位数在确认所设计的产品类型及其等级之后，选择人体尺在确认所设计的产品类型及其等级之后，选择人体尺寸百分位数的寸百分位数的依据是适用度依据是适用度。人机工程学设计中的适用。人机工程学设计中的适用度，是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常度，是指所设计产品在尺寸上能满足多少人使用，通常以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。以适合使用的人数占使用者群体的百分比表示。2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第63页页表表2-17 产品尺寸设计分类产品尺寸设计分类安全人机工程学第二章设计类型I 型产品重要程度涉及人的安全、的健
29、康一般用途涉及人的安全、健康的一般用途涉及人的安全、健康的一般用途一般用途百分位数的选择选用户x99和x1为尺寸上、下限值的依据选用x99和x5作为尺寸上、下限值的依据适应度98%90%99%或95%90%99%或95%90%通用A型选用x99和x95作为尺寸上限值的依据选用x90作为尺寸上限值的依据选用x1和x5几作为尺寸下限值的依据选用x10作为尺寸下限值的依据选用户x50作为产品尺寸设计的依据选用男性的x99，x95或x90为尺寸上限值选用女性的 x1、x5，或x10为尺寸下限值B型型产品成年男、女通用产品一般用途通用2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第64页页3 3确
30、定功能修正量和心理修正量确定功能修正量和心理修正量安全人机工程学第二章（1）必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操）必须考虑到实际中人的可能姿势、动态操作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕作、着装等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为度总计为功能修正量功能修正量（2）为了消除人们心理上的）为了消除人们心理上的“空间压抑感空间压抑感”、“高度恐惧感高度恐惧感”和和“过于接近时的窘迫感和不过于接近时的窘迫感和不舒适感舒适感”等心理感受，或者是为了满足人们等心理感受，或者是为了满足人们“求美求美”、“求奇求奇”等心理需求，涉及人的产等心理需求，涉及人的产品和环境空间设计品和环境空间设计，必须再附
31、加一项必要的心，必须再附加一项必要的心理空间尺寸，即理空间尺寸，即心理修正量心理修正量2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第65页页四、人体身高在设计中的应用方法四、人体身高在设计中的应用方法安全人机工程学第二章以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象通常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。图图2 22626是以身高为基准的设备和用具的尺寸推算图，图中是以身高为
32、基准的设备和用具的尺寸推算图，图中各代号的含义如表各代号的含义如表2 21818所示。所示。2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第66页页安全人机工程学第二章图图2 2-2626以以身身高高为为基基准准的的设设备备和和用用具具尺尺寸寸概概算算图图2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第67页页表表2-19 2-19 设备、用具及通道高度与身高的关系设备、用具及通道高度与身高的关系代号定义安全人机工程学第二章设备高与身高之比437687l1333411121011673435596ll61110194971725381234567891011121213141516
33、17举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度(上限值)倾斜地面的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为 515)楼梯的顶棚高度(最小值，地面倾斜度为 2535)遮挡住直立姿势视线的隔板高度(下限值)直立姿势眼高抽屉高度(上限值)使用方便的搁板高度(上限值)斜坡大的楼梯的天棚高度(最小值，倾斜度为 50左右能发挥最大拉力的高度人体重心高度采取直立姿势时工作面的高度坐高(坐姿)灶台高度洗脸盆高度办公桌高度(不包括鞋)垂直踏棍爬梯的空间尺寸(最小值，倾斜 8090)手提物的长度(最大值)说明：上述尺寸均未考虑着装和穿鞋袜修正量，若穿鞋袜+2.5cm；*号为坐位基点的高度。2020/2/19安全与环境工程系安全与环境工程系第第68页页
