人体工程学人体测量应用
人体工程学在体育运动装备设计中的应用及效果评估
人体工程学在体育运动装备设计中的应用及效果评估近年来，随着人们对于体育运动的关注度和对运动装备的需求不断增加，人体工程学逐渐成为体育运动装备设计中的重要一环。
本文将探讨人体工程学在体育运动装备设计中的应用，并对其效果进行评估。
一、人体工程学在体育运动装备设计中的应用1. 人体测量学：人体测量学是人体工程学的重要组成部分，它通过测量人体各个部位的尺寸和角度，为体育运动装备的设计提供数据支持。
例如，在设计一款篮球运动鞋时，通过测量运动员的脚型、脚背高度、脚弓等参数，可以保证鞋子的舒适性和稳定性，提高运动员的运动效果和安全性。
2. 力学分析：力学分析是人体工程学在体育运动装备设计中非常重要的一环，它通过对人体在运动时受到的力的分析，为装备的结构设计和材料选择提供依据。
例如，在设计一款游泳泳镜时，力学分析可以帮助设计师确定合适的密封性和镜片材质，确保泳镜在游泳过程中不会因水压而发生漏水或镜片变形，提供清晰视野和舒适的佩戴感受。
3. 材料工程：材料工程是人体工程学在体育运动装备设计中的重要环节之一，它通过选择合适的材料和处理工艺，提高装备的功能性和耐用性。
例如，在设计一款足球时，材料工程可以帮助选择适合的皮革材料和制球工艺，确保足球在运动中具有良好的弹性和耐用性，提高球员的控球感和运动效果。
二、人体工程学在体育运动装备设计中的效果评估人体工程学在体育运动装备设计中的应用对装备的性能和效果产生很大影响。
因此，对于人体工程学应用的效果进行评估是必要的。
1. 功能性评估：通过对体育运动装备的功能进行评估，可以判断人体工程学的应用是否达到预期效果。
例如，在评估一款篮球运动鞋的功能性时，可以测试其对脚部的支撑性、减震效果、防滑性等指标，从而评估鞋子的性能是否满足运动员的需求。
2. 舒适性评估：除了功能性，舒适性也是体育运动装备设计中十分重要的一点。
通过评估装备的佩戴感受、通风性、透气性等指标，可以判断人体工程学应用的效果。
人体工程学第三章人体测量
第三章
2. 眼高
定义：指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到内眼角的垂直 距离。
应用：这些数据可用于确定在剧院、礼堂、会议室等处人的视 线，用于布置广告和其他展品。用于确定屏风和开敞式大办公室内 隔断的高度。
第三章
第三章
3. 肘部高度
定义：肘部高度是指从地面到人的前臂与上臂接合处可弯曲部分 的距离。
第三章
青少年时期人体尺寸变化最明显
第三章
5.残疾人
• 乘轮椅者，设计时要将人体与轮椅一并考虑。 • 能走动的残疾人，要考虑他们是使用拐杖、手杖、助步
车还是借助其他工具。
第三章
标准轮椅尺寸
第三章
（三）常用人体尺寸
1. 身高
定义：身高是指人Байду номын сангаас体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂 直距离。
应用：这些数据用于确定通道和门的最小高度。然而，一般建筑 规范规定的和成批生产制做的门和门框高度都适用于99%以上的人， 所以，这些数据可能对于确定人头顶上的障碍物高度更为重要。
第三章
第三章
（二）人体尺寸的差异
1.种族差异
不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、 遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越 南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅达 19.4厘米。
第三章
第三章
2.世代差异
在过去的百余年中，人们身高增长是一个值得关注 的问题，欧洲的居民预计每十年身高增加10到14毫米， 子女们一般比父母长的高。近几年的调查表明51%的男 性高于或等于175.3厘米，而1960～1962年只有38%的男 性达到这个高度。这说明人体测量数据存在着世代差异 性。
第三章
人体工程学2--人体测量学
舒适的坐姿 关节角度：
人体坐姿的体压分布：人坐在座面时，
人体的重量在椅背与椅面的压力分布。 座椅各部位的受力分布
结论： 1、躯干挺直或前倾的坐姿很容易 引起疲劳。 2、设置适当的靠背可使疲劳降低。 3、大于90°的靠背可防止盆骨的 旋转，增加坐姿稳定性，且使坐姿更 接近自然状态。
二、座椅设计原则
百分位表示设计的适应域。在人体工程学设计 中常用的是第5、第50、第95百分位。 第5百分位代表“小身材”，即只有5％的人群 的数值低于此下限； 第50百分位代表“适中身材”，即分别有50 ％的人群的数值高于或低于此值； 第95百分位代表“大身材”，即只有5％的人 群的数值高于此上限值；
2、影响人体测量数据差异的因素
• • • • • • 1、座椅的形式与尺度与其功能有关 2、座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定 3、身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担 4、座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小 5、坐者应方便地变换姿势，但必须防止滑脱。 6、椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度使其有助 于体重压力分布与坐骨结节区域
三、座椅设计分类
• • • • •
•
设计重点在于使人体得到最大的舒 适感，消除身体的紧张与疲劳。 1、休息用椅（躺椅、沙发、围椅等） 2、工作椅 3、多功能椅 四、座椅设计的几何参数：
座高、座深、座靠背、座宽、扶手高、 座面弹性等
• 1、座高：座面高度应使大腿保持水平， 小腿垂直，双脚平放在地面上。休息椅 小腿可向前伸展，以放松肌肉，也有助 于身体的稳定。 • 一般按小腿长加脚高与鞋高的第5百分位 的数值作为设计依据 • 休息椅：380～450㎜ • 工作椅：430～500㎜
人坐时坐垫及靠 背的弯曲情况 （㎜）
软、硬不同椅面坐 骨结节受力比较
人体工程学第二章人体测量及人体尺寸的运用
5．功能尺寸的确定
（1）功能尺寸的设定
功能尺寸的确定，既要保证产品性能又要考虑对人的适应 性。功能尺寸可分为两类：最小功能尺寸，最佳功能尺寸。 从人体工程学出发，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。
在设计成年男、女通用的产品时，根据上述I、Ⅱ、Ⅲ型产品 设计的准则，应选用男性的P99、P95或P90作为尺寸上限值的 依据；选用女性的P1、P5或P10作为尺寸下限值的依据。 3．人体尺寸百分位数应用于工程（设施）设计
（1）按活动和作业特征确定尺寸
①包容或被包容范围。
a．包容空间的设计
b．被包容空间（或被包容体）的设计
三、运用人体尺寸百分位数的原则 1．使用者群体的满足度 （1）以人为核心的设计类型
①专用结构； ②局部通用结构； ③通用结构。 （2）满足度
满足度是指所设计的工程或产品在尺寸上能适合特定使用 者群体中多少人的使用，常以百分率表示。 （3）使用者群体范围
使用者群体是指工程或产品的全部 使用人员。
图2-17 中国女子、男子身高分布图
动态人体尺寸分为四肢活动尺寸和身体移动尺寸两类：四肢 活动是指人体在原姿势下只活动上肢或下肢，而身躯位置没 有变化，其中又可分为手的动作和脚的动作两种；身体移动 包括姿势改换、行走和作业等。
动态人体尺寸测量是被测者处于动作状态下所进行的人体 尺寸测量。其重点是测量人在实施某种动作时的姿态特征。 动态人体测量具有连贯性和活动性。通常是对手、臂、腿、 躯干的移动范围，即各关节能达到的距离和能转动的角度进 行测量。
2．人体尺寸百分位数应用于产品设计 （1）I型产品尺寸设计
需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据， 称为I型产品尺寸设计，又称双限值设计。 I型产品尺寸设计时，对涉及人的健康、安全的产品，应选用 P99和P1作为尺寸上、下限值的依据，这时满足度为98％； 对这于时一满般足工度业为产9品0％，。选用P95和P5作为尺寸上、下限值的依据， （2）Ⅱ型产品尺寸设计 只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值或下限值的依 据，称为Ⅱ型产品尺寸设计，又称单限值设计。 ①ⅡA型产品尺寸设计——只需要一个人体尺寸百分位数作为尺 寸上限值的依据，称为ⅡA型产品尺寸设计，又称大尺寸设计。
《人体工程学》人体尺寸测量与设计应用
《人体工程学》人体尺寸测量与设计应用contents •人体工程学简介•人体尺寸测量•人体尺寸设计应用•人体工程学在日常生活中的应用•人体工程学的发展趋势与未来展望目录01人体工程学简介人体工程学是一门研究人与机器、环境的相互作用，以及如何改善这种相互作用的学科。
它强调从人的生理、心理特征出发，探讨人与机器、环境之间的适应性关系，以使机器和环境更加符合人的行为和认知规律。
人体工程学的定义1人体工程学的历史与发展23人体工程学起源于20世纪初，当时主要是为了解决航空航天领域中的一些人机交互问题。
20世纪中叶以后，人体工程学逐渐从军事、航空航天领域扩展到民用领域，并得到了广泛应用。
进入21世纪，随着人工智能、物联网等技术的不断发展，人体工程学在智能家居、智能交通等领域的应用也不断深化。
人体工程学的研究内容研究如何设计符合人体工程学原理的界面，包括色彩、字体、图标、布局等，以提高用户的使用体验和效率。
人机界面设计研究人体尺寸、体态和运动特征等，为机器和环境的设计提供数据支持。
人体测量学研究人与机器之间的交互方式，包括语音识别、手势识别、触摸屏等多种交互方式，以提高交互效率和用户体验。
人机交互研究如何设计出适应不同环境条件的机器和环境，包括高温、低温、噪音、高湿等各种环境因素。
环境适应性02人体尺寸测量人体尺寸测量是通过科学的方法，精确地测量人体各个部位的大小、形状和结构，以便了解人体的生理特征和活动能力。
定义人体工程学中的人体尺寸测量旨在为设计和制造提供符合人体生理特征的工程方法和理论依据，以提高工作效率、安全性和舒适性。
目的人体尺寸测量的定义与目的1 2 3通过使用测量工具（如皮尺、卡尺、量角器等）对人体进行直接测量，获取所需数据。
直接测量法通过摄影、录像或三维扫描等手段获取人体表面的轮廓数据，再利用计算机进行数据处理和分析。
间接测量法在人体运动过程中进行测量，以获取人体在各种姿势和活动状态下的数据。
人体工程学在产品设计中的应用
人体工程学在产品设计中的应用人体工程学是一门研究人体与产品之间关系的学科，它利用人体测量学、生物力学、人机工程学等相关知识，以及现代科技手段，通过合理的设计和改进，优化产品的人体适应性和用户体验。
在产品设计过程中，人体工程学的应用发挥着重要的作用。
本文将探讨人体工程学在产品设计中的应用，并以汽车座椅设计为例，详细介绍其具体实践。
1. 产品设计中的人体测量学人体测量学是人体工程学的基础，通过对人体尺寸、体态和运动范围等进行科学测量，为产品设计提供准确的数据支持。
在汽车座椅设计中，人体测量学可以帮助设计师确定司机和乘客的身体尺寸，包括身高、体重、臂长、腿长等。
这些数据可以用于确定座椅的高度、坡度、宽度和深度等参数，以确保座椅符合人体工程学原理，提供舒适的乘坐体验。
2. 产品设计中的生物力学生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，其在产品设计中主要用于分析人体在使用产品时的力学行为和姿势要求。
在汽车座椅设计中，生物力学可以帮助设计师确定座椅的角度、支撑点和曲面形状，以确保座椅能够提供合适的支撑和舒适度。
例如，根据生物力学原理，座椅的靠背倾斜角度应该使乘客的腰部和背部得到充分支撑，减轻长时间坐姿带来的不适。
3. 产品设计中的人机工程学人机工程学研究人机界面和交互设计，旨在提高产品使用的效率和便利性。
在汽车座椅设计中，人机工程学的应用主要体现在座椅控制面板的设计上。
合理的按钮布局、大小与位置的选择，能够减少用户的操作误差，提高使用的便捷性。
此外，人机工程学还涉及到座椅开关、警示灯等各种控制元件的设计，以确保用户能够快速、准确地操作座椅功能。
4. 汽车座椅设计实践以人体工程学为指导，汽车座椅设计需要综合考虑人体测量学、生物力学和人机工程学等多个因素。
在实践中，设计师通常会采用人体测量学的数据进行座椅框架的初步设计，将座椅的大小、形状与人体尺寸相结合。
随后，通过生物力学分析，进一步完善座椅的曲线和角度，以满足人体在坐姿时的支撑和舒适需求。
人体工程学 人体尺寸运用
不使人感到不舒服或拉
得过紧的限度为止，此
时从地面到横杆顶部的
垂直距离。
• 应用：
•
用于确定开关、控
制器、拉杆、把手、
书架以及衣帽架等的
最大高度。
• 注意： 穿鞋修正量。
• 百分点选择： 由于涉及到伸手够东西的问题，如采用高百分点的
数据就不能适应小个子人，所以设计出发点就应该基 于适应小个子人，这样同样也适应大个子人。 5%
11、膝腘高度 定义： 指人挺直身体坐着时，从地面
到膝盖背后（腿弯）的垂直距离。 • 应用：
确定坐椅面高度的关键尺寸， 尤其对于确定座椅前缘的最大高度 更为重要。 • 注意：
座垫弹性 • 百分位的选择
5%的数据 数据：
男：5%421mm 女：5%401mm
12、 臀部至膝腿部长度
• 定义： 由臀部最后面到小腿背面的水
• 定义： 指人直立，手侧向平伸握
住横杆，一直伸展到没有感 到不舒服或拉得过紧的位置， 这时从人体中线到横杆外侧 的水平距离。
• 应用： 确定侧向控制开关等装置
的位置，还可为建筑适合室 内设计师用于某些特定的场 所。例如 医院、实验室等。
• 注意： 如果涉及的活动需要使用专门的手动装置、手
套或其他某种特殊设备，弯腰这些都会延长使用 者的一般握手距离，对于这个延长量应该予以考 虑。
• 注意： 穿鞋修正量：男子大约需加25mm，女子
需加78mm。 这些数据应该与脖子的弯曲和旋转以及
视线角度资料结合使用，以确定不同状态、 不同头部角度的视觉范围。
• 百分点选择： 百分点选择将取决于关键因素的变化。如
果设计中问题是决定隔断或屏风的高度，以 保证隔断后面人的秘密性要求。95%或5%。 • 数据： 男：5%1474mm 95%1664mm 女：5%1371mm 95%1541mm
人体工程学的基本原理及应用案例
人体工程学的基本原理及应用案例人体工程学（Ergonomics）是一门研究人与工作环境之间相互关系的学科，旨在通过设计和改善工作环境，提高人的工作效率和舒适度。
本文将介绍人体工程学的基本原理，并结合实际案例分析其应用。
一、人体工程学的基本原理1. 人体结构和功能人体工程学首先要了解人体的结构和功能，包括骨骼、肌肉、神经系统等。
人体的结构和功能决定了人在不同姿势和运动状态下的舒适度和效能。
2. 劳动生理学劳动生理学研究人体在不同劳动强度下的生理反应。
人体工程学要考虑工作负荷对人体的影响，以确保工作在可接受的范围内，避免对身体健康造成损害。
3. 人机工程学人机工程学关注人与机器之间的交互作用。
它研究人机界面的设计，以及人在使用机器时的操作方式和反馈。
人机工程学的目标是提高机器的可用性和用户的满意度。
4. 人体测量学人体测量学用于研究人体各部位的尺寸、形状和强度等特征。
通过测量人体数据，可以为设计符合人体特征的工作环境和工具提供依据。
5. 力学和工程学原理力学和工程学原理应用于人体工程学中的设计和评估。
它们考虑人体在工作中的力学特性，以确保工作姿势和动作对身体没有不良影响。
二、人体工程学的应用案例1. 办公家具设计人体工程学在办公家具设计中有着广泛的应用。
例如，办公椅的设计应该具备调节高度、靠背倾斜和扶手高度等功能，以适应不同身高和体型的员工，保持正确的坐姿，避免腰椎和颈椎疼痛等问题。
2. 车辆驾驶舱设计人体工程学在车辆驾驶舱设计中起着重要作用。
合理的座椅设计、方向盘和踏板位置的设置，以及仪表板的布局，可以使驾驶员在长时间驾驶时减少疲劳和不适感，提高驾驶安全性。
3. 医疗设备设计医疗设备的设计必须考虑到医护人员的舒适度和工作效率。
例如，手术台、诊断仪器和床位的设计应该根据医护人员的工作需求和体力负荷来确定，以确保工作环境的安全和便利性。
4. 工业生产线布局人体工程学对工业生产线的布局和工具的设计有着重要影响。
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百分比对应的变换系数K
5%———1.645 10%———1.282 20%———0.842 25%———0.674 50%———0.000 75%———0.674 80%———0.842 90%———1.282 95%———1.645
（2）坐姿：
挺胸端坐在腓骨头高度的平面 上，头部以眼耳平面定位，平 视前方，膝弯曲大致成直角， 足平放在地面上，手轻放在大 腿上。被测者臀部和后背部靠 在同一铅垂面上
见图2—7。
(3)、人体测量的主要仪器
(1) 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。
选择测量数据时要注意根据设计内容和性质来选用合适的百分数据。以下 几点原则可以参考：
够得着的距离，一般选用第5百分位的尺寸 容得下的距离，一般选用第95百分位的尺
寸 常用高度，一般选用地95百分位的尺寸 可调节尺寸，若确定百分位大小有一定困
难，条件许可时，可增加一个调节尺寸
人体尺寸数据的应用
身高:M=1669(1560); S=56.3(50.7)
体重:M=57(50); S=6.9(6.8) 身高:M=1650(1549); S=57.1(49.1)
体重:M=56(49); S=6.9(6.5) 身高:M=1647(1546); S=56.7(53.9)
体重:M=55(50); S=6.8(6.9)
类型
静态尺寸 人体构造上的尺寸
动态尺寸
人体功能上的尺寸 （包括人在工作姿势下或 在某种操作活动状态下测 量的尺寸）
二、人体测量的基本术语
1、被测者姿势：
（1）立姿：
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，自然伸直，左、右足后 跟并拢，前端分开，使两足大 致呈45角，体重均匀分布于两 足。见图2—6位
统计学中，把所要研究的全体对 象的集合称为“总体”。人体尺寸
总 测量中，总体是按一定特征被划分 体 的人群。因此，设计产品时必须了
解总体的特性，并且对该总体命名，
例如，中国成年人、中国飞行员等。
统计学中，把从总体取出的许
样 本
多个体的全部称为“样本”。各种 人体尺寸手册中的数据就是来自这 些样本，因此，设计人员必须了解
（2）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。
(3)、人体测量 的主要仪器
（3）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。
(4)、人体测量中的主要统计函 数（术语）
总体、样本
均值、标准差
50%-99%之间的数值：P=M+（SK） 百分比变换系数。
百分位数
百分位表示设计的适应域。在人体工程学 设计中常用的是第5、第50、第95百分位。
第5百分位代表“小身材”，即只有5 ％的人群的数值低于此下限；
第50百分位代表“适中身材”，即分 别有50％的人群的数值高于或低于此值；
第95百分位代表“大身材”，即只有 5％的人群的数值高于此上限值；
人体尺寸的区域划分
东北、华北区 西北区 东南区
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、 山东、北京、天津、河北。 甘肃、青海、陕西、山西、西 藏、宁夏、河南、新疆。
安徽、江苏、上海、浙江。
华中区 华南区
湖南、湖北、江西。 广东、广西、福建。
西南区
贵州、四川、云南。
各地区身高、体重的M、S值
身高: M=1693（1586）；S=56.6(51.8)
S K1 N 1
（1）相同。
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 适应域可分为：对称适应
是相对设计而言的， 域、偏适应域。对称适应
对应统计学的置信区 域对称于均值；偏适应域
间的概念。
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”。例如，50%称为第50 百分位。
东北、华北区 体重: M=64（55）；S= 8.2(7.7)
身高: M=1684(1575); S=53.7(51.9)
西北区
体重: M=60(52); S=7.6(7.1)
东南区
身高:M=1686(1575); S=55.2(50.8) 体重:M=59(51); S=7.7(7.2)
华中区 华南区 西南区
应用人体尺寸数据的基本原理 A、由人身高决定的产品：门、船舱口、
通道、床、担架等，其尺寸应以第95百分 位数值为依据。即按“大尺寸”进行设计
B、由人体某些部分的尺寸决定的物体， 如取决于腿长的座的平面高度，其尺寸应以 第5百分位数值为依据。即按“小尺寸”进 行设计
C、可调尺寸：5－95之间的所有人使 用方便（调和设计）
人体工程学人体测量应用
一、人体测量的基本知识
1、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。（如图2—1）
一、人体测量学的基本知识
2、人体测量数据的种类：
样本的特点及其表达的总体。
描述一个分布，必须用两个重要
的统计量：均值和标准差。前者表示
分布的集中趋势；后者表示分布的离
中趋势。
均值的计算公式为：
均 值
N
为相加，N为测量
X k 次数，XK 为各单独
M K 1 测量值，M为均值。
N
标
标准差的计算公式为：
准 差
n XK M)2
S为标准差， 其他符号与
D、以第5－95百分位为界限值设计的产品， 当身体尺寸在界限值以外的人使用会危害其健 康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第 1百分位或第99百分位。如紧急出口、使用者 与紧急制动杆的距离等。
E、门铃、插座、电灯开关的安装高度以 及营业柜台高度等这类具有普遍性的场合，应 以第50百分位数值为依据。
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。在设计中，当需要得 到任一百分位数值时，则可按下式求出：
1%-50%之间的数值：P=M-（SK）
M为标准值；S 为标准差；K为