第二章 人体测量

第二章
人体测量
Anthropometry
一、人体测量的基本知识
主 要 内 容
二、人体测量的基本术语
三、常用的人体测量数据 四、人体尺寸的应用
一、人体测量的基本知识
Foudamentals of Anthropometry
1、定义： 人体测量是指借助人体测量仪器，按照人体 测量方法,通过测量人体各部位尺寸包括人体各 部位尺寸、重量、体积、动作的幅度等，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
注意：例中被排除的10%的人，是10%的矮小者还
是高大者或者大小各排除5%即取中间值，取决于
排除后对使用者的影响和经济效果。
• 当需要得到某项人体测量尺寸X1所处的 百分率P时，可按下列步骤及公式求得：Z= （X1-M）/S
• 然后根据Z值查表得小p的值，再按下列公式求 百分率P；
• 以下列例题说明：
贵州、四川、云南。
各地区身高、体重的M、S值
东北、华北区
西北区 东南区 华中区 华南区 西南区
身高: M=1693（1586）；S=56.6(51.8) 体重: M=64（55）；S= 8.2(7.7) 身高: M=1684(1575); S=53.7(51.9) 体重: M=60(52); S=7.6(7.1) 身高:M=1686(1575); S=55.2(50.8) 体重:M=59(51); S=7.7(7.2) 身高:M=1669(1560); S=56.3(50.7) 体重:M=57(50); S=6.9(6.8)
1%-50%之间的数值：X=M-（SDK） 50%-99%之间的数值： X=M+（SDK） M为标准值；S为标准差；K为百分比变换系数。
人体尺寸的区域划分
东北、华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区
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。 湖南、湖北、江西。 广东、广西、福建。
（2）坐姿：
挺胸坐在被调节到腓 骨头高度的平面上，头部 以眼耳平面定位，眼睛平 视前方，左右大腿大致平 行，膝弯曲大致成直角， 足平放在地面上，手轻放 在大腿上。
4、支承面和衣着
立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平
面应是水平的、稳固的、不可压缩的。
5、基本测点及测量项目
（GB3975—83）
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)
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
例1设计适用于90%华北男性使用的产品，试问应按 怎样的身高范围设计该产品尺寸？ • 解：由表查知华北男性身高平均值 • M=1693mm，标准差S=56.6mm.要求产品适用于 90%的人，故以第5百分位和第95百分位确定尺 寸的界限值，由表查得变换系数K=1.645； • 即第5百分位数为：XP5=1693-（56.6*1.645） =1600mm • 第95百分位数为：XP95=1693+（56.6*1.645） =1786mm • 结论：按身高1600-1786mm设计产品尺寸，将适 应用于90%的华北男性。 • 讨论：平均值是作为设计的基本尺寸，而标准 差是作为设计的调整量的。
n 2
标准差的计算公式为：
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
适应域可分为：对称适应域、 域”，适应域是相对设 偏适应域。对称适应域对称于 计而言的，对应统计学 均值；偏适应域通常是整个分 的臵信区间的概念。 布的某一边。
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。
试确定适合中国男人使用的固定
座椅座面高度
（三）人体身高在设计中的应用
进行机械设计时，为了使用方便，对 需要经常使用的设计尺寸，根据百分位 数给出的数值，进行修正和标准化后得 出的计算比例系数，称为传递系数。 以身高为基准的设备和用具的尺寸＝ 人体测量值×传递系数
可随意取放东西的搁板高度（上限值） 7/6 使用方便的隔板高度（上限值）6/7 使用方便的隔板高度（下限值）3/8
“小”身材
5% “中”身材
百分位
50% 百分位由百分比表示，称为 “大”身材 50%称 “第几百分位”。例如， 为第50百分位。 95% 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。
百分位数
在设计中，当需要得到任一百分位数值时， 则可按下式求出：
一、人体测量学的基本知识
2、人体测量数据的种类：
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）
3. 人体测量的主要方法
耗时耗力 数据精确度较差 成本低
普通测量法
适用于功能尺寸的测量 精确度较高
摄影法，见图2-2
可以实现大规模人体 三维数字测量法，见图2-3测量 精确度高 成本高
• 仰卧活动空 间
五、人体尺寸的应用
Application of Human Body Dimensions
• (一）主要人体尺寸的应用原则之一 • 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。 • 3、平均尺寸原则：设计中采用平均尺寸计算。（多 数专家不主张按平均尺寸设计）
例2已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的
西北男性超过其高度？ • 解：由表查得西北男性身高平均值M=1684mm， 标准差S=53.7mm那么
• Z=（1720-1684）/53.7=0.670
• 再根据Z=0.670查表得p=0.749
• 结论：身高在1720mm以下的西北男性为74.9%，
（GB3975—85测量方法）
头部测点

测 点
测 （16个） 量 躯干和四肢部 项 目 位测点
（22个）
头部测量项目
（12项）
躯干和四肢 部位测量项 目（69项）
6、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。
（一）人体作业空间设计之一
• 立姿活动空间：
• 立姿时人的活动空间 不仅取决于身体的尺 寸，而且也取决于保 持身体平衡的微小平 衡动作和肌肉松弛、 脚的站立平面不变时， 为保持平衡必须限制 上身和手臂能达到的 活动空间。
（二）人体作业空间设计之二
»坐姿活动空间
（二）人体作业空间设计之三
• 单腿跪姿的 活动空间
例1：试设计适用于中国人使用的 车船卧铺上下铺净空高度
解： 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计，根据 人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99百分位 数为基本参数Xα 。 查坐姿人体尺寸表2.4，Xα ＝979mm。 衣裤厚度(功能)修正量一般取25-38mm，这儿取 25mm。 人头顶无压迫感最小高度(心理修正量)为115mm。 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为: Xmin= Xα ＋Δ f＝979十25＝1004mm Xopm= Xα ＋Δ f＋Δ p＝979十25十115=1119mm
和工程设计提供人体测量数据。
人体动作等级
等 枢轴 级 1 指节 2 手腕 身体动作部位 手指 手和手指 说明 手动作中等级最低、速度最快的运动 上臂和前臂保持不动，仅手指和手腕产 生动作
手指、手腕和前臂的动作，即肘部以下 3 肘 前臂、手和手指 的运动。是一种不易引起疲劳的有效动 作 上臂、前臂、手 手指、手腕、前臂及上臂的动作，即肩 4 肩 和手指 以下的运动 手指、手腕、前臂、上臂及肩的动作。 躯干、上臂、前 5 躯体 该动作速度最慢、耗费体力最多，并产 臂、手和手指 生身体姿势的变化
（二） 人体尺寸的应用方法
1. 确定所设计产品的类型，参阅表2-7产品尺寸设计分类
2. 选择人体尺寸的分位数，参阅表2-8人体尺寸百分位数的 选择
3. 确定功能修正量，参阅表2-9正常人着装身材尺寸修正值
4. 确定心理修正量 5. 产品功能尺寸的确定 姿势修正量 着装修正量
• 最小功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量 • 最佳功能尺寸＝人体尺寸的百分位数＋功能修正量＋心理 修正量
年 代
在使用人体测量数据时，要考虑其测量年代，然后 加以适当修正。 一组数据：欧洲居民每隔10年身高增加1—1.4cm;美
国城市男性青年在1973—1986年的13年间身高增加
2.3cm;日本男性青年在1934—1965年的31年间身高 增加5.2cm、体重增加4kg、胸围增加3.1cm;我国原 广州中山医学院男性在1956—1979年的23年间身高 增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。
地区与种族
注意点： 由于不同国家、不同地区、不同种 族的人体尺寸的差异，即使是同一国 家，不同地区的人体尺寸也有差异。 因此，在设计中考虑产品的多民族的 通用性。
职 业
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。
四、动态人体尺寸设计
7、人体测量中的主要统计函数 （术语）