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人因工程第十一章ppt课件.ppt

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第十一章 人体测量 Ch3 Measuring of the Human Body第一节 人体测量简介第二节 静态测量第三节 动态测量第四节 典型标准第五节 人体测量的应用第一节 人体测量简介 人体测量是指对人类身体各方面特征数据的度量,特别是人体的尺寸、形状和耐力及这些数据在设计中的应用。人体测量通过对测量人体各部分的尺寸,来确定人体和群体在人体尺寸上的共性及特性,为工业设计和工程设计提供依据。第一节 人体测量简介一、人体测量(Anthropometry)人因工程学范畴内的人体测量数据可分为:人体构造尺寸——静态尺寸人体功能尺寸——动态尺寸 人体测量有关标准GB3975—83《人体测量术语》GB5703—854《人体测量方法》GB5704.1~4 —85《人体测量仪器》第一节 人体测量简介二、人体尺寸与工作台设计人体测量的统计结果称为人体尺寸。在应用人体结构尺寸来设计产品或设备时,应先确定使用对象并收集相应的统计数据,然后根据人体尺寸来确定设备或产品的尺寸。 第一节 人体测量简介二、人体尺寸与工作台设计应用人体测量设计工作台时,应遵循以下步骤:分析任务,确定与工作有关的功能要求;设立调查表,找出与工作台有关的其他问题;确定使用者和相应的数据;确定适应人群所占的比例;确定基本的人体测量指标;…………第一节 人体测量简介三、人体测量的方法被测者的姿势直立姿势(立姿)坐姿测量基准面矢状面正中矢状面冠状面水平面眼耳平面图3-1 人体测量基准面和基准轴第一节 人体测量简介三、人体测量的方法测量方向在人体上、下方向:分头侧端,足侧端在人体左、右方向:分内侧,外侧在四肢上:分近位,远位上肢:挠侧,尺侧下肢:胫侧,腓侧支承面和衣着第一节 人体测量简介四、人体测量的主要仪器人体测高仪人体测量用直脚规人体测量用弯脚规图3-2 人体测量用弯脚规第二节 静态测量静态人体测量可采取不同的姿势,主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。静态测量数据是动态测量的基础,是人机系统不可缺少的参数。制作衣服时人体尺寸的测量是常见的人体静态测量方法。第二节 静态测量一、结构化的人体测量数据人体测量数据是指人体不同部位的尺寸 。1986年,Pheasant—人体测量数据图(36种)身高、眼高、肩高、坐高、坐眼高……肘高——决定工作台的高度指节高度——作为栏杆和手柄的参考指尖的高度——与手指操作控件有关………图3-3 立姿人体尺寸图3-4 坐姿人体尺寸第二节 静态测量二、数据的统计含义由于人体之间存在差异,某一个体的测量尺寸不能作为设计的依据。通常选择测量群体中具有代表性的样本,并对其测量结果进行统计处理获得所需的数据。人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级。最常用的是第5%、第50%、第95%三种百分位数表示。百分位数第5%、第50%、第95%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。第二节 静态测量二、数据的统计含义在人体测量中所得到的测量值,都是离散的随机变量,因而可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。 第二节 静态测量二、数据的统计含义均值方差S2标准差S抽样误差 X第二节 静态测量二、数据的统计含义人体尺寸虽然并不完全遵循正态分布规律,但近似于正态分布。根据统计学原理,选取足够大的样本估计人的人体测量尺寸,则样本的均数符合正态分布,样本本身的数据也符合正态分布。进行数据处理时应注意下述问题:①样本的大小,取决于数据估计所要求的精度;②样本的随机性,要使数据估计具有代表性,样本的选取必须随机;③根据数据要求精度进行数据分组,统计各组频数。④依测得数据大小,统计累计频数;⑤将累计频数换算成累计频率,计算百分位数;⑥求平均值和标准差;⑦根据样本的平均数、标准差估计总体的区间;⑧求两种测量数据的相关系数和关系式。第二节 静态测量二、数据的统计含义(1)平均值。它是指测量值分布最集中区,此值可反映测量值本质与特征,是衡量一定条件下的测量水平,但不能作为设计的依据,否则只能满足50%的人使用。用表示。(2)标准差。它表明一系列变数距平均值的分布状态或离散程度。用σ表示。标准差常用于确定某一范围的界限。在正态分布数据中M± σ    范围界限为68.27%M± 2σ   范围界限为95.55%M± 3σ   范围界限为99.73%第二节 静态测量二、数据的统计含义(3)百分比值。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,当从0到横坐标某一值的曲线面积占整个面积的5%时,该坐标值称为5%百分比值;当占10%时称为10%百分比值;占50%时称为50%百分比值等。工程上常用百分比值的范围表示设计范围,百分比值的范围越宽,设计时的范围越大,通用性越广。 1%~50%间百分比值 Py=M- σK50%~99%间百分比值 Py=M+ σK表11-1 百分比变换系数百分比(%)K百分比(%)K0.51.02.551015202530502.5762.3261.9601.6451.2821.0380.8630.6740.5240.00070758085909597.59999.50.5240.6740.8421.0361.2821.6451.9602.3262.576例如,身高的平均值是1670㎜,σ=64㎜,求5%和95%的百分比值的尺寸。查表11-1:5%时K=1.645,95%时K=1.645,5%百分比值的尺寸 Py=1670-64×1.645≈1564.7, 95%百分比值的尺寸 Py=1670+64×1.645≈1775.3第二节 静态测量三、人体着装结构尺寸实际应用中,一般用特定的人体结构尺寸均值Mx加上平均的衣物修正值My获得人体着装结构尺寸M(x+y) M(x+y)= Mx + My 表3-1 由于着衣人体尺寸增大的调整值(建议值)单位:mm第二节 静态测量五、影响人体测量数据的因素人体的结构尺寸随着区域、民族、性别、年龄和生活状况等因素的不同而有所差异。民族因素:不能套用其他民族的测量结果性别、年龄因素:男女之间,不同年龄段之间职业因素:脑力劳动与体力劳动,运动员与非运动员,特殊岗位(如消防队员、模特、警察等)。 第三节 动态测量活动空间要完成一项非常简单的任务人体也需要某些部位运动,这就要求有足够的空间,即活动空间。人在劳动或运动时,人体空间位置与尺寸时刻在变化,这种变化就是动态变化。动态测量就是测定人体动态变化时的数值。活动空间的分配依赖于许多因素,如使用的人群、任。省略部分。广,能正确操作。作业空间设计的人体因素四、人的行为特征前面讨论的是人进行正常作业所必须的物理空间。实际上,人对作业空间的要求还受社会和心理因素的影响。一般地说,人的心理空间要求大于操作空间要求。当心理空间要求受到限制时,会产生不愉快的消极反应或回避反应。因此,在作业空间设计时,不能不考虑人的心理空间要求。作业空间设计的人体因素四、人的行为特征个人心理空间个人心理空间是指围绕一个人并按其心理尺寸所要求的空间。空间的大小,可从人与人交往时彼此保持的物理距离来衡量。在作业空间布置时,要满足人与人之间保持一定社会距离的需要。通常120~210cm是一起工作的接近间距,但不能保证相互不受干扰。只有达到210~360cm,才能排除干扰。作业空间设计的人体因素四、人的行为特征个人心理空间个人空间还具有方向性。当干扰者接近作业者时,若无视线的影响,作业者的个人空间后面宽于前面;若存在正面视线交错时,则前面宽于后面。实验表明,受人直视或从背后接近被试者所造成的不安感,大于可视而非直视条件下的接近。因此,有必要通过工作场所的布局设计,使工作岗位具有足够的、相对独立的个人空间,并预先对外来参观人员的通行区域作出恰当的规划。作业空间设计的人体因素四、人的行为特征人的捷径反应和躲避行为日常牛活中,人往往会有捷径反应,如:伸手取物往往直接伸向物品;穿越空地走斜线等。反映在作业中,为了贪方便、图省事,往往抱着侥幸心理,冒险采取捷径行为。如厂房内,若车间的安全通道与厂房主干道或出口不是直线相连或非常不便于进出时,作业者往往会直接从有限高度的设备或货物堆上翻越而过,极易引起事故。作业空间设计的人体因素四、人的行为特征人的捷径反应和躲避行为当发生危险时,人类有一些共同的躲避行为。如:发生火灾时,采取离灾难最近的出门方向、顺着墙按左转方向、沿着进来的路线或走惯的路线进行躲避行为;当人体面临正前方飞来的危险时,为了不被击中,约一半以上的人向左右方向躲避;人的躲避行为还带有从众性。显然这些因素在作业空间总体布局、通道、机器与堆放物品的排列布置等部分设计时,都是需要考虑的。作业空间设计一、坐姿作业空间设计坐姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围、坐椅及人体活动余隙等的尺寸设计。坐姿——工作面工作面高度:坐姿工作面高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。人在操作时,最好能使上臂自然下垂,前臂接近水平或稍微下倾地放在工作面上。—般把工作面高度设计成略低于肘部(坐面高度加坐姿肘高)50一100mm。坐姿——工作面(二)工作面宽度:工作面宽度视作业功能要求而定。若单供肘靠之用,最小宽度为100mm,最佳宽度为200mm;仅当写字面用,最小宽度为305mm,最佳宽度为405mm;作办公桌用,最佳宽度为910m;为保证大腿容隙,工作面板厚度一般不超过50mm。坐姿——作业范围作业范围:当操作者以站姿或坐姿进行作业时,手和脚在水平面和垂直面内所能触及的最大轨迹范围,叫做“作业范围”。作业范围可分为水平作业范围、垂直作业范围和立体作业范围。静态和动态的人体测量尺寸是设计作业范围的重要依据。坐姿作业时,操作者上肢运动范围被限制在工作台面以上的空间范围内。操作者的上肢最大可及范围是一个立体空间。坐姿——容隙空间在设计坐姿用上作台时,必须根据脚可达到区在工作台下部布置容胳容脚空间,以保证作业者在作业过程中,腿脚都能有方便的姿势。坐姿——椅面高度以及活动余隙坐姿作业离不开坐椅,工作坐椅需占用的空间,不仅包括坐椅本身的几何尺寸,还包括了人体活动需要改变坐椅位置等余隙要求。作业空间设计立姿作业空间设计立姿作业空间设计主要包括工作面、作业范围和工作活动余隙等的设计。立姿——工作面立姿工作面高度不仅与身高有关,还与作业时施力的大小、视力要求和操作范围等很多因素有关。立姿——作业范围立姿作业的水平面作业范围与坐姿时相同;垂直作业范围也分为正常作业范围和最大作业范围,并分为正面和侧面两个方向。立姿作业的立体空间是立姿作业水平面作业范闲与垂直面作业范围在三维空间的结合。舒适的作业范围介于肩及肘之间的空间范围内,此时手臂活动路线最短。作业空间设计坐立姿作业空间的设计特点是:工作台高度既适宜于立姿作业又适合于坐姿作业,这时工作台高度应按立姿作业设计;为了使工作台高度适合于坐姿操作,需要提高坐椅高度,该高度恰好使作业者半坐在椅面上,一条腿刚好落地为宜;由于坐立交替作业空间的特殊性,坐椅应设计得高度可调,并可移动,椅面设计略小些;为了防止坐姿操作时两腿悬空面压迫静脉血管,一般在坐椅前设置搁脚板。座椅设计一、坐位设计的重要性坐、立、躺(卧)是人在工作和休息时的三种基本姿势。研究坐姿和坐位设计的人因工程学问题,对提高人们的生活、工作质量具有重要意义。坐姿在很大程度上受坐位制约。人只有坐在一个设计合理的坐位上,才能保持正确的坐姿。一个设计不当的坐位,不仅达不到省力、舒适和提高工效的日的,而且还会使人脊柱的椎间盘遭受过大压力,引起腰部背部疲劳,严重的形成椎间盘突出症。座椅设计二、坐位设计的生物力学原理坐姿对脊柱形态的影响。当人侧卧、躯干与大腿成适度弯曲状时,脊椎形状最接近自然状态。欲使坐姿能形成几乎正常的脊住形态,躯干与大腿之间必须有约135°的角度,且在腰椎部有支承。肌肉活动度。设置适当的靠背可使疲劳降低;大于90°的靠背可防止骨盆的旋转,增加坐姿稳定性,且使坐姿更接近自然状态。座椅设计二、坐位设计的生物力学原理坐姿时的体重压力分布坐姿时,身体重量的大部分(约75%)经过臀部坐骨隆起部分及其附着的肌肉压在坐位面上;臀部局部受压过重或受压时间过长时,都会阻滞受压部分的微血管血液循环,影响神经末梢,引起麻木或疼痛感。因此,人不宜长时日采取一种坐姿。座椅设计三、坐椅的设计要求坐椅的基本类型专用工作椅;多用坐椅;休息椅。座椅设计三、坐椅的设计要求坐椅设计的一般原则坐椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。坐椅设计应尽可能位就坐者保持自然的或接近自然的姿势,并且要使坐用者必要时可以在坐位上不时变换自己的坐姿。坐椅设计应符合人体生物力学原理。坐椅要尽可能设计得使坐用者活动方便,操作省力,体感舒适。坐椅要设计得牢固、稳定,防止坐者倾翻、滑倒。座椅设计三、坐椅的设计要求坐椅主要部分的设计要求椅面高度:不宜超过40cm;深度与宽度:深度35~40cm,宽度大于40(50)cm坐位面倾角。休息椅一般后倾20°左右;多用椅一般后倾5°~15°左右;办公椅一般后倾3°左右。靠背:尺寸、角度、形状扶手坐垫和靠垫虚拟车间与虚拟工厂所谓虚拟工厂与虚拟车间,就是利用计算机、仿真、系统建模、图像生成与显示等技术,在人因学原理的基础上,进行虚拟现实研究,分析真实厂房或将要建成工厂的生产情况及厂房建设情况,从而反映该厂的规划全貌,并为真实设计提供参考数据。作业空间的设计评价作业空间的设计评价,是指在作业空间的设计过程中或设计完成以后,对设计方案进行比较、评定,由此确定各方案的价值,判断其优劣,以筛选出最佳的设计方案。设计评价方法:经验评价法数学分析法试验评价法
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