第二章人体测量及数据应用
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人机工程学(第5版)第2章人体测量与数据应用
• ２.２.３标准差
• 由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量 纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值 的波动情况。
• 所以，方差的平方根SＤ称为标准差。对于均值为x的n个样本测量值 ：x１，x２，…，xn，其标准差SＤ的一般计算式为：
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２.２ 人体测量中的主要统计函数
• 用上式计算方差，其效率不高，因为它要用数据作两次计算，即首先 用数据算出x，再用数据去算出S２。推荐一个在数学上与上式等价， 计算起来又比较有效的公式，即：
• 如果测量值xi全部靠近均值x，则优先选用这个等价的计算式来计算 方差。
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２.２ 人体测量中的主要统计函数
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２.１ 人体测量的基本知识
• ２.１.４人体测量的常用仪器
• 在人体尺寸参数的测量中，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。我国对人体尺寸测 量专用仪器已制定了标准，而通用的人体测量仪器可采用一般的人体 测量的有关仪器。《人体测量仪器》（ＧＢ／Ｔ５７０４—２００８ ）是人体测量仪器的技术标准。
面。
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２.１ 人体测量的基本知识
• 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。 • 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。 • ③在四肢上，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。 • ④对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧。 • ⑤对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。
• 由方差的计算公式可知，方差的量纲是测量值量纲的平方，为使其量 纲和均值相一致，则取其均方根差值，即标准差来说明测量值对均值 的波动情况。
• 所以，方差的平方根SＤ称为标准差。对于均值为x的n个样本测量值 ：x１，x２，…，xn，其标准差SＤ的一般计算式为：
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２.２ 人体测量中的主要统计函数
• 用上式计算方差，其效率不高，因为它要用数据作两次计算，即首先 用数据算出x，再用数据去算出S２。推荐一个在数学上与上式等价， 计算起来又比较有效的公式，即：
• 如果测量值xi全部靠近均值x，则优先选用这个等价的计算式来计算 方差。
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２.２ 人体测量中的主要统计函数
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２.１ 人体测量的基本知识
• ２.１.４人体测量的常用仪器
• 在人体尺寸参数的测量中，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。我国对人体尺寸测 量专用仪器已制定了标准，而通用的人体测量仪器可采用一般的人体 测量的有关仪器。《人体测量仪器》（ＧＢ／Ｔ５７０４—２００８ ）是人体测量仪器的技术标准。
面。
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２.１ 人体测量的基本知识
• 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。 • 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。 • ③在四肢上，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。 • ④对于上肢，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧。 • ⑤对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。
第2章 人体测量与数据运用
1．均值
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为平均值，简称均值。均值 是描述测量数据位置特征的值，可用来衡量一定条件下的测量水平和概括地表现测 量数据的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2，……xn，其均值为：
2．方差
描述测量数据在中心位置（均值）上下波动程度差异的值叫均方差，通常称为方差。 方差表明样本的测量值是变量，既趋向均值而又在一定范围内波动。对于均值为x的n个 样本测量值：X1，X2，……Xn，其方差S2的定义为：
X＝ ±（SD×K） 当求1％～50％之间的数据时，式中取“一”号；
当求50％～99％之间的数据时，式中取“＋”号。
式中K为变换系数，设计中常用的百分比值与变换系数K的关系见下表：
百分比（%）
0.5 1.0 2.5 5 10 15 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 25 30 50
K
2.576 2.326 1.960 1.645 1.282 1.036 0.842 0.674 0.524 0.000
公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威 （Vitruvian）从建筑学的角度对人体尺寸进 行了较完整的论述，并且发现人体基本上以肚 脐为中心。
一个男性挺直身体、两手侧向平伸的长度恰好 就是其高度，双足和双手的指尖正好在以肚脐 为中心的圆周上。
按照维特鲁威的描述，文艺复兴时期的达芬奇 （Da－Vinci）创作了著名的人体比例图 。
4、人体水平尺寸
百分位数
男（18-60岁）
单位：mm 女（18-60岁）
测量项目
1 5 10 50 90 95 99 1 5 10 50 90 95 99
4.1 胸宽
242 253 259 280 307 315 331 219 233 239 260 289 299 319
第2章人体测量与数据应用
在日常工作和生活中可以看到大量这样的例子。
设计机器、工具、工作环境使之符合人的尺寸，
是人因工程学的一个基本的内容。因此，我们应
当首先了解人的基本尺寸。
测量人体尺寸的一门学科叫人体测量学。
一、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
二、人体测量的基本术语
（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。
2、测量基准面 人体基准面的定位是由
三个互为垂直的轴（铅垂
轴、纵轴和横轴）来决定
的。人体测量中设定的轴
线和基准面。 矢状面；正中矢状面； 冠状面；水平面； 眼耳平面。
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。
二、人体测量的基本术语
1、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。
Xi’an Jiaotong UNIVERSITY School of management
静态测量
结构化的人体测量数据（续）
15) 膝盖的高度（Knee height） 16) 腿弯部的高度（Popliteal height） 与桌子下面的空间有关 从地面到膝盖底下弯角的垂直距离，与椅子的 最大的可接受的高度有关 17) 肩宽（Shoulder breadth：bideltoid） 肩部的最大水平宽度，与肩部的水平空间有关 18) 肩宽（Shoulder breadth: biacromial） 指人体肩关节之间的距离，与服装设计有关 19) 臀宽（Hip breadth） 设计座位的宽度 20) 胸部厚度（Chest depth） 从垂直的背部到前胸的最大水平距离，与座位 的靠背和障碍物之间的空间设计有关 21) 腹部厚度（Abdominal depth） 在标准的坐姿中，从垂直的背部到腹部的最大 水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间 设计有关 22) 肩-肘的长度（Shoulder-elbow length）在标准的坐姿中，从肩峰到肘下部的距离 23) 肘-指尖的长度 在标准的坐姿中，从肘后到中指尖的距离 （Elbow-fingertip length） 涉及前臂延伸的区域，用来定义正常的工作 24)上肢的长度（Upper limb length ） 在肘和腕都伸直的状态下从肩峰到指尖的距离 25) 手心的长度（Shoulder-grip length） 手臂伸直，从肩峰到手中所握物体中心的距 离， 表示上肢的功能长度，用来确定使人感 到方便的伸展区域
第2章_人体测量与数据应用
2.3.2 我国成年人人体尺寸
1.人在工作位置上的活动空间尺度，人体立姿、坐 姿、跪姿、卧姿的活动空间见图2-11，图2-12， 图2-13，图2-14
2.常用的功能尺寸，GB/T13547-92国家标准提供的 立、坐、跪、卧、爬等常取姿势的主要功能尺寸， 参阅表2-8
2.4 人体测量数据的应用
表2-3 部分国家及地区人体身高平均值H及标准差SD(单位:mm)
序号 国别 性别
男
1
美国 女
男
2 前苏联 男
男
3
日本
女
男
4
英国
男
5
法国
男 女
6
德国
男
H
175.5(市民) 161.8(市民) 177.8(城市青年1986年资料) 177.5(1986年资料)
165.1(市民) 154.4(市民) 169.3(城市青年1986年资料)
2.3 常用的人体测量数据
2.3.1 我国成年人人体结构尺寸 参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标
准，主要包括： 1. 人体主要尺寸 2. 立姿人体尺寸，见图2-8 3. 坐姿人体尺寸，见图2-9 4. 人体水平尺寸，见图2-10 5. 各大区域人体尺寸的均值和标准差 6. 我国香港地区成年人人体尺寸 各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。
第2章 人体测量与数据应用
第1章 链 接 第3章 链 接
2.1 人体测量的基本知识
2.1.1概述 人体测量学：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，使设计更适于
人，见图2-1。 测量数据： 1、人体构造尺寸（静态尺寸） 2、功能尺寸（动态尺寸）
人机工程学 第2章
百分位是人体尺寸所占群 体的百分比，称为“第几 百分位”。例如，50% 称为第50百分位。 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
百分位数
人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸等 级，最常用的是第5、第50、第95三种百分位数。 其中： 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。
1.4 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”， 适应域是相对设计而言的，对应统计学的置信 区间的概念。 适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称 适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布 的某一边。
在一般统计中，人体尺寸可近似符合正态分布
p ( x)
2.5 职业
第三节
人体尺寸数据应用
1、确定所设计产品的类型 根据国家标准《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的 通则》（GB/T 12985-91），将产品按所用百分位数的 不同分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三类。
人 体 测 量 基 准 面 和 基 准 轴
2.3 基本测点及测量项目
在国标GB 3975—83中规定了人机工程 学使用的有关人体测量参数的测点及测 量项目，其中包括： 头部测点16个和测量项目12项； 躯干和四肢部位的测点共22个，其测量 项目共69项， 其中分为：立姿40项；坐姿22项，手和 足部6项以及体重1项。
百分位
百分位数
人体测量的数据常以百分位数表示人体尺寸等 级，最常用的是第5、第50、第95三种百分位数。 其中： 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。
1.4 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”， 适应域是相对设计而言的，对应统计学的置信 区间的概念。 适应域可分为：对称适应域、偏适应域。对称 适应域对称于均值；偏适应域通常是整个分布 的某一边。
在一般统计中，人体尺寸可近似符合正态分布
p ( x)
2.5 职业
第三节
人体尺寸数据应用
1、确定所设计产品的类型 根据国家标准《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的 通则》（GB/T 12985-91），将产品按所用百分位数的 不同分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三类。
人 体 测 量 基 准 面 和 基 准 轴
2.3 基本测点及测量项目
在国标GB 3975—83中规定了人机工程 学使用的有关人体测量参数的测点及测 量项目，其中包括： 头部测点16个和测量项目12项； 躯干和四肢部位的测点共22个，其测量 项目共69项， 其中分为：立姿40项；坐姿22项，手和 足部6项以及体重1项。
2人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第二节 常用人体测量数据
(1)、立姿的活动空间 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，驰、脚的站平面不变时，为保持平衡必 须限制上身和手臂能达到的活动空间。在此条件下，立姿活动空间的人 体尺度如图1-11所示。
第二章
人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第二节 常用人体测量数据
三、人体尺寸的差异： 影响个体和群体的差异有以下几个方面： 1、不同的种族，由于遗传等诸多因素的影响，人体尺寸的差异非常 明显，如越南人的平均身高为1605MM，比利时人则为1799MM，高差幅 度多达194MM，这足以说明人体测量数据存在较大的种族差异性； 2、在过去百余年中。人们身高增长是一个特别值得关注的问题，欧 洲居民预计每十年身高增长10MM_14MM，近十年的调查表明51%的高于 或等于1753MM，而1960——1962年仅有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； 3、性别、年龄和职业差异性，一般来说，女人比男人娇小； 4、由于不同生活习惯和地理环境影响，人体测量数据也存在着较大 的地区差异性。
项目
坐高 坐姿颈椎点高 坐姿眼高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐姿大腿厚 坐姿膝高 小腿加足高 坐深 臀膝距 坐姿下肢长
836 858 870 908 947 958 979 599 615 624 657 691 701 719 729 749 761 798 836 847 868 539 557 566 598 631 641 659 214 228 235 263 291 298 312 103 112 116 130 146 151 160 441 456 464 493 523 532 549 372 383 389 413 439 448 463 407 421 429 457 486 494 510 499 515 524 554 585 595 613
第二节 常用人体测量数据
(1)、立姿的活动空间 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，驰、脚的站平面不变时，为保持平衡必 须限制上身和手臂能达到的活动空间。在此条件下，立姿活动空间的人 体尺度如图1-11所示。
第二章
人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第二节 常用人体测量数据
三、人体尺寸的差异： 影响个体和群体的差异有以下几个方面： 1、不同的种族，由于遗传等诸多因素的影响，人体尺寸的差异非常 明显，如越南人的平均身高为1605MM，比利时人则为1799MM，高差幅 度多达194MM，这足以说明人体测量数据存在较大的种族差异性； 2、在过去百余年中。人们身高增长是一个特别值得关注的问题，欧 洲居民预计每十年身高增长10MM_14MM，近十年的调查表明51%的高于 或等于1753MM，而1960——1962年仅有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； 3、性别、年龄和职业差异性，一般来说，女人比男人娇小； 4、由于不同生活习惯和地理环境影响，人体测量数据也存在着较大 的地区差异性。
项目
坐高 坐姿颈椎点高 坐姿眼高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐姿大腿厚 坐姿膝高 小腿加足高 坐深 臀膝距 坐姿下肢长
836 858 870 908 947 958 979 599 615 624 657 691 701 719 729 749 761 798 836 847 868 539 557 566 598 631 641 659 214 228 235 263 291 298 312 103 112 116 130 146 151 160 441 456 464 493 523 532 549 372 383 389 413 439 448 463 407 421 429 457 486 494 510 499 515 524 554 585 595 613
人机工程学—第二章 人体测量及数据应用3
坐姿两肘间宽 坐姿臀宽 肩宽 上肢最大前伸长 坐姿眼高 两臂展开宽 座面至中指指尖 举高
Ergonomics
S8=0.256H S9=0.203H S10=0.229H S11=0.462H S12=0.454H S13=0.032H S14=0.795H
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人 体 各 部 分 的 活 动 范 围
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人 体 上 部 及 上 肢 固 定 姿 势 活 动 角 度 范 围
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
2.3 常用的人体测量数据
一、我国成年人人体结构尺寸
参阅GB10000－88我国成年人人体尺寸国家标准，主要包括：
❖ 1. 人体主要尺寸
❖ 2. 立姿人体尺寸，见图2-8
人体头部尺寸
❖ 3. 坐姿人体尺寸，见图2-9 ❖ 4. 人体水平尺寸，见图2-10
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application D、仰卧的活动空间
图2-14 仰卧的活动空间
人机工程学
Ergonomics
第二章 人体测量及数据应用
Anthropometry and Application
人机工程学
第二章人体测量及数据应用
第二章人体测量
主要内容
引例 基本概念 测量要点（人体尺寸项目是重点） 人体测量数据的应用（重点） 结束
【视频】我国开展人体功能数据采集研究 【思考】为什么说人体测量参数是一切设计的基础？
2/13
引例
基本资料 2002年教育部一项专项调查显示 年教育部一项专项调查显示： （1）2002年教育部一项专项调查显示：
人体测量数据的应用
最大最小原则 可调性原则
DXRACER WE 量
几 个 原 则
平均性准则 使用最新人体数据准则 地域性原则 姿势与身材相关联准则 功能修正量与最小心理空间相结合准则
X min = X a + ∆f
∆f
最小功能尺寸 X min 最佳功能尺寸 X opm
X opm = X a + ∆f + ∆p
量 ∆p 量
10/13
【人体测量数据的应用计算例子】
试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。 解：①车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。 ②根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99 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 查表11查表11-3（ Page251）：Xα＝979mm ）：X ）： ③衣裤厚度(功能)修正量（∆f）取25mm 衣裤厚度(功能)修正量（∆f） ④人头顶无压迫感最小心理高度（∆p）为115mm 人头顶无压迫感最小心理高度（∆p） 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为： 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为： Xmin= Xα＋∆f＝979十25＝1004mm ∆f＝979十25＝ Xopm= Xα＋∆f＋∆p＝979十25十115=1119mm ∆f＋∆p＝979十25十
主要内容
引例 基本概念 测量要点（人体尺寸项目是重点） 人体测量数据的应用（重点） 结束
【视频】我国开展人体功能数据采集研究 【思考】为什么说人体测量参数是一切设计的基础？
2/13
引例
基本资料 2002年教育部一项专项调查显示 年教育部一项专项调查显示： （1）2002年教育部一项专项调查显示：
人体测量数据的应用
最大最小原则 可调性原则
DXRACER WE 量
几 个 原 则
平均性准则 使用最新人体数据准则 地域性原则 姿势与身材相关联准则 功能修正量与最小心理空间相结合准则
X min = X a + ∆f
∆f
最小功能尺寸 X min 最佳功能尺寸 X opm
X opm = X a + ∆f + ∆p
量 ∆p 量
10/13
【人体测量数据的应用计算例子】
试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。 试设计适用于中国人使用的车船卧铺上下铺净空高度。 解：①车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。 车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计。 ②根据人体数据运用准则应选用中国男子坐姿高第99 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 查表11查表11-3（ Page251）：Xα＝979mm ）：X ）： ③衣裤厚度(功能)修正量（∆f）取25mm 衣裤厚度(功能)修正量（∆f） ④人头顶无压迫感最小心理高度（∆p）为115mm 人头顶无压迫感最小心理高度（∆p） 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为： 则卧铺上下铺最小净间距和最佳净间距分别为： Xmin= Xα＋∆f＝979十25＝1004mm ∆f＝979十25＝ Xopm= Xα＋∆f＋∆p＝979十25十115=1119mm ∆f＋∆p＝979十25十
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均值为：
XX1X2n Xn1 ni n1Xi
2.方差
描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度 差异的值叫均方差，通常称为方差。
S 2 n 1 1 x 1 x 2 x 2 x 2 x n x 2 n 1 1 n n 1 x n x 2
（4）在上肢上，将挠骨侧称为挠侧， 将尺骨侧称为尺侧。
（5）在下肢上，将胫骨侧称为胫侧， 将腓骨侧称为腓侧。
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
头部测点
测 （16个） 点
躯干和四肢部位测点
（22个）
头部测量项目
测 量
（12项）
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法，对人体身 体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
2.人体测量学：是指测量人体各部分尺寸或比例来研究人体的形态特 征的方法。
形态测量
人体体形尺寸 体积 重量 表面积
人体测量 数据的种类
生理测量
人体出力范围 人体感觉反应
人体疲劳
运动测量
人体的活动过程 和活动范围的大小
例如：人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁
身高的增长，在22岁之前呈上升趋势，30岁以后呈下 降趋势。
成年人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、 臀围、
由于食物结构的改变，体育活动的开展，卫 生知识的普及，当代年轻人的身材比老一辈要 高。
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。
（2）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平面。正中矢状平面将人体分 成左、右对称的两个部分。
（3）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 两个部分。
（4）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、下两个部分。
需要求该尺寸 所处的x 百i 分率 P时，可按下列步骤
求得：
①计算出正态分布表中的 z值 z(xi x)/
②根据Z查正态分布表求出概率数值p ③计算百分率P。P＝0.5+p
例2：若一名男性职工的身高为1700mm，求有百分之多 少的男性职工超过他的身高？
已知： xi 170m 0 m x168.285mm 8.18m 3 m
求： xi 170m0 m 所处的百分率Ｐ 解：①计算ｚ：
z(xix)(17801 .8 1063.28)58 0.144
②查正态分布表：
表2 正态分布表
Z = 0.144
z
0
1
2
3
4
5
0.0 0.0000 0.0040 0.0080 0.0120 0.0130 0.0199 0.1 0.0398 0.0438 0.0478 0.0517 0.0557 0.0597 0.2 0.0793 0.0832 0.0871 0.0910 0.0948 0.0987 0.3 0.1179 0.1217 0.1255 0.1293 0.1331 0.1368
P95（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。
5.百分率的计算
在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百分位 数的数据，而往往以均值u和标准差σ来表示。虽然人 体尺寸并不完全是正态分布，但通常仍可使用正态分布 曲线来计算。因此，在人机工程学中可以根据均值u和 标准差σ来计算:
同样，中国人比较含蓄已经成为外国人对中国人的典型描述， 针对中国文化的这一特点，在设计时，线形不宜过于强硬，尽 量随和、流畅、圆润、稳重.
2. 地区因素 一个国家由于地区不同，人体数据也有所差异。
我国身材较高的地区为河北、山东、辽宁、吉林等 省；中等身材的地区为浙江、江苏、湖北等省；较 矮身材的地区为四川、云南、贵州、等省。
人机工程学
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人体测量学是人机工程学的重要组成部分。进行产品设计时，为使人 与产品相互协调，必须对产品同人相关的各种装置作适合于人体形态、 生理以及心理特点的设计，让人在使用过程中，处于舒适的状态以及 方便地使用产品。因此设计师应了解人体测量学，生物力学方面的基 本知识，并熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质、应用方 法和使用条件。
求某百分位数值
求数据所属的百分率
1）求某一百分位数的人体尺寸
当已知某项人体测量尺寸的均值为 ，x
标准差为 ，需要求任一百分位的人体测
量尺寸x时，可用下式计算：
xi x(k)
求1－50％之间的数据，式中取“－”号； 求50－99％之间的数据，式中取“＋”号。
表1 百分位数与变换系数k之间的关系
百分比{%} 1 5 10 50
百分位数Pk是一种位置指标、一个界值。一个 百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分， 有K%的测量值等于和小于它，有（100-K）%大于 它。
P5（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；
P50（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％；
k 2.326 1.645 1.282 0.000
百分比{%} 80 90 95 99
k 0.842 1.282 1.645 2.326
例1：已知某一男性职工人群，其身高尺寸的均值
x16标8.2准85m 差m
81.83mm
求
P
和
5
P的95 人体测量尺寸。
解：已知 x168.285mm 81.83mm 求 P5 、 P95 的人体尺寸
z0.14 p0.0557 z0.15 p0.0597
0 .050 9 .07 557 插值计算 pxi 17 00 .0 055710 40 .057
③计算百分率P P=0.5+0.057＝0.557 答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在 1700mm以下的有55.7％
例2：已知某一职工人群，其身高尺寸的均值
3.标准差 SD()
它是方差的平方根，表明一系列测量值对均值的
波动情况
1
SD
n11in1
xi2
22 nx
SD(小) 反映正态分布曲线陡，数据集中 SD(大) 反映正态分布曲线缓，数据分散
4.百分位数
人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体尺 寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%三 种百分位数来表示。
1.人体主要尺寸：GB10000－88给出身高、体重、上臂 长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸数据。
2.立姿人体尺寸：该标准提供成年人立姿人体尺寸有眼高 、肩高、肘高、等六项人体尺寸数据。
动作范围 动作过程 形体变化 皮肤变化
静态尺寸
形态数据类型
形形态态数数据据类类型型
动态尺寸
人体的构造尺寸
人体的功能尺寸
人在工作姿势下或在某种操作 活动状态下测量的尺寸
二、测量方法
1. 普通测量法 2.摄影法，见图2-2 3.三维数学测量法，见图2-3
图2-2 摄影测量法
图2-3 3D全身人体扫描系统
设计要考虑地区因素及地区适应性。
3. 性别因素
对于大多数人体尺寸（平均身高），男性比女性高 100mm左右；
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；
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。
4.年龄因素
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。
三、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素
每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果 设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设计的飞机，美国男子的适应范围将为 90％，对法国人将为80％，对日本人将为43％。泰国人为24 ％。设计时要考虑民族因素和多民族的适应性。
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4.0kg，胸围增加 3.1cm（日本政府非常重视下一代的发展，在学校每天都有政府提供的牛奶和牛
初乳，日本颁布了《学校午餐法》，目前，日本中小学生营养午餐的普及率高达
按照统计规律，任何一个测量项目（如身高）都有 一个概率分布和累计概率。累计概率从0—100%,有若 干个百分比值。
均值
方差
标准差
百分位数
1.均值
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为 平均值，简称均值。均值是描述测量数据位置特征的值， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据
的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn，其
虽然人体的尺寸是千变万化的，但也有一定的分布规 律，人体尺寸不完全遵循正态分布规律，但近似于正态 分布，通常可借助正态分布曲线的概率分配来计算。以 人体测量尺寸为横坐标，将各值出现的频数为纵坐标， 可做出相对频数正态分布曲线图。
根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分 析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。
P 5 1. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 6 5 m 4 5m 3 P 9 1 5. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 8 8 5 m 6 2m 2
XX1X2n Xn1 ni n1Xi
2.方差
描述测量数据在中心位置(均值)上波动程度 差异的值叫均方差，通常称为方差。
S 2 n 1 1 x 1 x 2 x 2 x 2 x n x 2 n 1 1 n n 1 x n x 2
（4）在上肢上，将挠骨侧称为挠侧， 将尺骨侧称为尺侧。
（5）在下肢上，将胫骨侧称为胫侧， 将腓骨侧称为腓侧。
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
头部测点
测 （16个） 点
躯干和四肢部位测点
（22个）
头部测量项目
测 量
（12项）
一、概念
1. 人体测量：指借助人体测量仪器，按照人体测量方法，对人体身 体各方面数据特征（主要是尺寸）的度量。
2.人体测量学：是指测量人体各部分尺寸或比例来研究人体的形态特 征的方法。
形态测量
人体体形尺寸 体积 重量 表面积
人体测量 数据的种类
生理测量
人体出力范围 人体感觉反应
人体疲劳
运动测量
人体的活动过程 和活动范围的大小
例如：人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁
身高的增长，在22岁之前呈上升趋势，30岁以后呈下 降趋势。
成年人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、腹围、 臀围、
由于食物结构的改变，体育活动的开展，卫 生知识的普及，当代年轻人的身材比老一辈要 高。
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。
（2）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平面。正中矢状平面将人体分 成左、右对称的两个部分。
（3）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 两个部分。
（4）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、下两个部分。
需要求该尺寸 所处的x 百i 分率 P时，可按下列步骤
求得：
①计算出正态分布表中的 z值 z(xi x)/
②根据Z查正态分布表求出概率数值p ③计算百分率P。P＝0.5+p
例2：若一名男性职工的身高为1700mm，求有百分之多 少的男性职工超过他的身高？
已知： xi 170m 0 m x168.285mm 8.18m 3 m
求： xi 170m0 m 所处的百分率Ｐ 解：①计算ｚ：
z(xix)(17801 .8 1063.28)58 0.144
②查正态分布表：
表2 正态分布表
Z = 0.144
z
0
1
2
3
4
5
0.0 0.0000 0.0040 0.0080 0.0120 0.0130 0.0199 0.1 0.0398 0.0438 0.0478 0.0517 0.0557 0.0597 0.2 0.0793 0.0832 0.0871 0.0910 0.0948 0.0987 0.3 0.1179 0.1217 0.1255 0.1293 0.1331 0.1368
P95（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。
5.百分率的计算
在一般的统计方法中，并不一一罗列出所有百分位 数的数据，而往往以均值u和标准差σ来表示。虽然人 体尺寸并不完全是正态分布，但通常仍可使用正态分布 曲线来计算。因此，在人机工程学中可以根据均值u和 标准差σ来计算:
同样，中国人比较含蓄已经成为外国人对中国人的典型描述， 针对中国文化的这一特点，在设计时，线形不宜过于强硬，尽 量随和、流畅、圆润、稳重.
2. 地区因素 一个国家由于地区不同，人体数据也有所差异。
我国身材较高的地区为河北、山东、辽宁、吉林等 省；中等身材的地区为浙江、江苏、湖北等省；较 矮身材的地区为四川、云南、贵州、等省。
人机工程学
第二章 人体测量及数据应用
第二章 人体测量及数据应用
第一节 人体测量简介 第二节 人体测量的数据处理 第三节 常用人体测量数据 第四节 人体各部分结构参数的计算 第五节 人体测量数据的应用
第一节 人体测量简介
人体测量学是人机工程学的重要组成部分。进行产品设计时，为使人 与产品相互协调，必须对产品同人相关的各种装置作适合于人体形态、 生理以及心理特点的设计，让人在使用过程中，处于舒适的状态以及 方便地使用产品。因此设计师应了解人体测量学，生物力学方面的基 本知识，并熟悉有关设计所必需的人体测量基本数据的性质、应用方 法和使用条件。
求某百分位数值
求数据所属的百分率
1）求某一百分位数的人体尺寸
当已知某项人体测量尺寸的均值为 ，x
标准差为 ，需要求任一百分位的人体测
量尺寸x时，可用下式计算：
xi x(k)
求1－50％之间的数据，式中取“－”号； 求50－99％之间的数据，式中取“＋”号。
表1 百分位数与变换系数k之间的关系
百分比{%} 1 5 10 50
百分位数Pk是一种位置指标、一个界值。一个 百分位数将群体或样本的全部测量值分成两部分， 有K%的测量值等于和小于它，有（100-K）%大于 它。
P5（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；
P50（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％；
k 2.326 1.645 1.282 0.000
百分比{%} 80 90 95 99
k 0.842 1.282 1.645 2.326
例1：已知某一男性职工人群，其身高尺寸的均值
x16标8.2准85m 差m
81.83mm
求
P
和
5
P的95 人体测量尺寸。
解：已知 x168.285mm 81.83mm 求 P5 、 P95 的人体尺寸
z0.14 p0.0557 z0.15 p0.0597
0 .050 9 .07 557 插值计算 pxi 17 00 .0 055710 40 .057
③计算百分率P P=0.5+0.057＝0.557 答：身高在1700mm以上的有44.3％，身高在 1700mm以下的有55.7％
例2：已知某一职工人群，其身高尺寸的均值
3.标准差 SD()
它是方差的平方根，表明一系列测量值对均值的
波动情况
1
SD
n11in1
xi2
22 nx
SD(小) 反映正态分布曲线陡，数据集中 SD(大) 反映正态分布曲线缓，数据分散
4.百分位数
人体测量的数据常以百分位数Pk来表示人体尺 寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95%三 种百分位数来表示。
1.人体主要尺寸：GB10000－88给出身高、体重、上臂 长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸数据。
2.立姿人体尺寸：该标准提供成年人立姿人体尺寸有眼高 、肩高、肘高、等六项人体尺寸数据。
动作范围 动作过程 形体变化 皮肤变化
静态尺寸
形态数据类型
形形态态数数据据类类型型
动态尺寸
人体的构造尺寸
人体的功能尺寸
人在工作姿势下或在某种操作 活动状态下测量的尺寸
二、测量方法
1. 普通测量法 2.摄影法，见图2-2 3.三维数学测量法，见图2-3
图2-2 摄影测量法
图2-3 3D全身人体扫描系统
设计要考虑地区因素及地区适应性。
3. 性别因素
对于大多数人体尺寸（平均身高），男性比女性高 100mm左右；
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；
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。
4.年龄因素
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。
三、人体（尺寸）差异因素
地区因素
1/4
性别因素
1/2
年龄因素
3/4
民族因素 E
F 时代因素
人体（尺寸）差异因素
1.民族因素
每个民族都有自己的人体数据，不能套用其他民族的测量结果 设计本民族的机具。
例如：美国按男子身高设计的飞机，美国男子的适应范围将为 90％，对法国人将为80％，对日本人将为43％。泰国人为24 ％。设计时要考虑民族因素和多民族的适应性。
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4.0kg，胸围增加 3.1cm（日本政府非常重视下一代的发展，在学校每天都有政府提供的牛奶和牛
初乳，日本颁布了《学校午餐法》，目前，日本中小学生营养午餐的普及率高达
按照统计规律，任何一个测量项目（如身高）都有 一个概率分布和累计概率。累计概率从0—100%,有若 干个百分比值。
均值
方差
标准差
百分位数
1.均值
表示样本的测量数据集中地趋向某一个值，该值称为 平均值，简称均值。均值是描述测量数据位置特征的值， 可用来衡量一定条件下的测量水平和概括的表现测量数据
的集中情况。对于有n个样本的测量值：x1，x2,...xn，其
虽然人体的尺寸是千变万化的，但也有一定的分布规 律，人体尺寸不完全遵循正态分布规律，但近似于正态 分布，通常可借助正态分布曲线的概率分配来计算。以 人体测量尺寸为横坐标，将各值出现的频数为纵坐标， 可做出相对频数正态分布曲线图。
根据概率论与数理统计理论对测量数据进行统计分 析，从而获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。
P 5 1. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 6 5 m 4 5m 3 P 9 1 5. 2 6 8 5 . 8 8 1 1 . 6 8 3 1 4. 8 8 5 m 6 2m 2