人体的人机学参数2ppt安全人机工程学湖南工学院

第二节人体测量数据的应用人体参数的数据能否直接用？选高个子、矮个子还是中等？遵循什么准则？如何应用？步骤？第一页，共43页。第二节人体测量数据的应用二、人体测量数据的运用准则一、人体尺寸运用中的问题三、人体测量数据应用步骤四、人体尺寸在工程设计中的应用第二页，共43页。第二节人体测量数据的应用一、人体尺寸运用中的问题问题：1、人体尺寸能直接用吗？解决：1、应用人体尺寸时引用尺寸修正量2、根据产品功能分类选择所依据人体尺寸数据，再确定采用的百分位数。2、设计以身材高大、中等或矮小为设计依据吗？第三页，共43页。1、尺寸修正量着装修正量功能修正量姿势修正量尺寸修正量操作修正量心理修正量功能修正量是为保证实现产品功能，对作为产品设计依据的人体尺寸所作的尺寸修正量。心理修正量是为了消除空间压抑感、恐惧感，或为了美观等心理因素而加的尺寸修正量。第四页，共43页。（1）着装修正量正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值项目尺寸修正量/mm修正原因站姿高25~38鞋高坐姿高3裤厚站姿眼高36鞋高坐姿眼高3裤厚肩宽13衣胸宽8衣胸厚18衣腹厚23衣立姿臀宽坐姿臂宽1313衣肩一肘8手臂弯曲时，肩肘部衣物压紧大腿厚13膝高33第五页，共43页。（2）姿势修正量正常工作，全身取自然放松姿势引起的人体尺寸变化；立姿时的身高、眼高-10mm；坐姿时的坐高、眼高-44mm（3）操作修正量实现产品功能所需修正量；应以上肢前展长为依据，而上肢前展长是后背至中指尖点的距离，因而对操作不同功能的控制器应作不同的修正，如对按按钮开关可-12mm；对推滑板推钮、搬动搬钮开关则-25mm；取卡片、票证-20mm功能修正量随产品不同而异，通常为正值，但有时也可能为负值。通常用实验方法求得，也可通过统计数据获得。第六页，共43页。（4）心理修正量为了克服人们心理上产生的“空间压抑感、”“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸附加一项增量；如很高平台的护栏高度，驾驶室、工作室等内空间；心理修正量可用实验方法求得,一般是通过被试者主观评价的平分结果进行统计分析求得心理修正量。与地域、民族习惯、文化修养等有关，可根据需要和条件许可两个因素研究确定。第七页，共43页。产品的最小功能尺寸：Smin=Sa+△f式中：Smin——最小功能尺寸；Sa——第a百分位人体尺寸数据；△f——功能修正量。涉及人体尺寸的设计,都要考虑实际活动中人的姿势、动态操作、衣着等需要的设计裕度，所有这些设计裕度总计为功能修正量△f第八页，共43页。考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸：Sopm——Sa+△f+△p式中：Sopm——最佳功能尺寸；Sa———第a百分位人体尺寸数据；△f——功能修正量；△p——心理修正量。第九页，共43页。2、人体尺寸百分位数的选择设计的产品该以什么样的人体尺寸为标准，是以大个子、小个子、还是中等个子尺寸为设计依据，这个问题涉及到人体尺寸百分位数的选择。人体尺寸百分位数的选择首先根据产品功能进行分类，再确定采用的百分位数。（1）产品尺寸设计的分类A、Ⅰ型产品尺寸设计B、Ⅱ型产品尺寸设计C、Ⅲ型产品尺寸设计第十页，共43页。A、Ⅰ型产品尺寸设计（又称“双限值设计”）需要一个大百分位数的人体尺寸和一个小的百分位数的人体尺寸分别作为产品尺寸设计的上限值和下限值的依据；如座椅的高低、显示器的仰角、自行车车座等。第十一页，共43页。B、Ⅱ型产品尺寸设计（又称“单限值设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸设计上限值或下限值的依据；Ⅱ型产品又分为：ⅡA型产品（又称“大尺寸设计”）和ⅡB型产品（又称“小尺寸设计”）；ⅡA型产品：只要能适合身材高大者的需要，就肯定也能适合身材矮小者需要。如床的长度、门的高度、防护栏杆的高度等。只需要按大个子的人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。ⅡB型产品：只要能适合身材矮小者的需要，就肯定也能适合身材高大者需要。如过街天桥防护栏杆的间距、浴室上层衣柜、书架上层高度。只需要按小个子的人体尺寸作为产品尺寸设计的依据。第十二页，共43页。C、Ⅲ型产品尺寸设计（“平均尺寸设计”）只需要第50百分位数的人体尺寸作为产品尺寸设计的依据；产品尺寸与使用者身材大小关系不大，或虽有一些关系，但要分别予以适应时有其他方面种种不适宜的地方。如公共设施中休闲场所的椅凳高度，门上手把、锁孔离地面的高度等。第十三页，共43页。产品类型产品类型定义说明I型产品尺寸设计需要两个百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据属双限值设计Ⅱ型产品尺寸设计只需要一个百分位数作为尺寸上限值或下限值的依据属单限值设计ⅡA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属大尺寸设计ⅡB型产品尺寸设计只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限值的依据属小尺寸设计Ⅲ型产品尺寸设计只需要第50百分位数作为产品尺寸设计的依据平均尺寸设计人体尺寸百分位数选择第十四页，共43页。（2）选择人体尺寸百分位数大百分位数人体尺寸该用P90、P95、P99中的哪一个？大百分位数人体尺寸该用P10、P5、P1中的哪一个？与“满足度（产品尺寸所适合的使用人群占总使用人群的百分比）”有关，与产品的重要程度有关；并非满足度越大越好，可能带来其他方面的不合理。如：火车卧铺程度满足1.90m大个子需要，礼堂座位满足大胖子宽松就座等显然不合理。间距类设计选第95百分位数据；净空高度类设计选第99百分位数据；可及距离类设计选低百分位数据；座面高度类设计选低百分位数据；柜台类设计以肘部高度数据选第5-95百分位；第十五页，共43页。人体尺寸百分位数选择设计类型产品重要程度百分位和的选择适应度I型涉及人的安全、健康的一般用途选用户x99和为尺寸上、下限值的依据选用x99和x5作为尺寸上、下限值的依据98%90%IIA型涉及人的安全、健康的一般用途选用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99%或95%90%IIB型涉及人的安全、健康的一般用途选用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99%或95%90%III型产品一般用途选用户x50作为产品尺寸设计的依据通用成年男女通用产品一般用途选用男性的x99，x95或x90为尺寸上限值依据选用女性的x1、x5或x10为尺寸下限值的依据通用第十六页，共43页。一般产品：大百分位数选P95或酌情选P90小百分位数选P5或酌情选P10涉及人的健康、安全的产品：大百分位数选P99或酌情选P95小百分位数选P1或酌情选P5成年男女通用产品：大百分位数选P90、P95、P99小百分位数选P10、P5、P1型产品选用男50百分位数、女50百分位数人体尺寸的平均值（P50男+P50女）/2第十七页，共43页。二、人体测量数据的选用原则1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则对有些不可调节的设计，应该根据具体要求选用最大或最小的人体参数。例如门或通道的最小高度应该选用高百分位身高数据；而抓握物体的可及距离、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，应以低百分位的数据。第十八页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则对与健康或疲劳有关的设计，设计优先采用可调性准则设计。例如汽车座椅的高度、倾角。二、人体测量数据的选用原则第十九页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则只能用一种中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50百分位数作为适用的人体尺寸。例如：门把手、锤子的手柄、办公室座椅。二、人体测量数据的选用原则第二十页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则在选用人体尺寸和体形时，首先应搞清该尺寸的适用范围，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，设计出的产品适用性较差。二、人体测量数据的选用原则第二十一页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则人体测量数据应用应注意人体尺寸的变化。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20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快。二、人体测量数据的选用原则第二十二页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计中用到的尺寸应该考虑设计裕度，在人体尺寸上加适当的修正量，叫产品的最小功能尺寸。为了克服人心理上的空间压抑感、高度恐惧感、以及求奇、求美心理，在产品最小功能尺寸上还要加心理修正量，称最佳功能尺寸。二、人体测量数据的选用原则第二十三页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计要遵循国家标准、国际标准。二、人体测量数据的选用原则第二十四页，共43页。1、最大最小原则2、可调性原则3、平均准则4、地域性原则5、数据更新原则6、功能修正与最小心理空间相结合的原则7、标准化原则8、姿势与身材关联原则9、根据用途合理选择百分位和适用度准则设计时要考虑姿势，如座姿的宽度要比立姿大。二、人体测量数据的选用原则第二十五页，共43页。三、人体测量数据应用步骤1、确定产品功能：设计对象类型和适应度；2、选择百分位数（根据适应度选择百分位）A、人体参数选择B、性别C、百分位选择3、尺寸修正4、确定产品的功能尺寸产品的最小功能尺寸Smin=Sα+△f产品的最佳功能尺寸Sopm=Sα+△f+△p第二十六页，共43页。例1：立姿工作空间与人体尺寸百分位数选择工作台高度：固定式平均肘高为准可调式95th男性~5th女性肘高水平作业区域：正常——手肘为圆心握拳，手臂长为半径形成的扇形（女5th男95th）最大作业区——肩关节为圆心握拳垂直作业抬举工作舒适高度：上限女5th肩高为基准下限男95th膝高为基准第二十七页，共43页。四、人体尺度在设计中的应用1、运用人体数据是设计合理与否的关键数据测量定义必须熟悉适用条件百分位选择第二十八页，共43页。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，即人体主要尺寸的设计极限应根据第5至95百分位数的值确定。必须适应或允许身体某些部分通过的空间尺寸（如通道、出入口、防触及危险部位的安全距离等），应以第95百分位的值作为适用的人体尺寸。有限度的或受身体延伸所限制的空间尺寸（如抓握物体的可及距离、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5百分位的值作为适用的人体尺寸。2、人体测量数据选用的注意事项第二十九页，共43页。可调整的尺寸应以第5百分位至第95百分位的人体尺寸范围作为适用的人体尺寸；只能用一种中等尺寸供群体使用时（如墙壁上的开关高度、门上把手尺寸等），应以第50百分位数作为适用的人体尺寸搞清该尺寸的适用范围，如适用的国家、地区、民族、年龄、性别、职业等，否则盲目选用，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。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20年来世界各国人体的身高平均每10年增加1cm，我国的人体身高增加更快，所以收集选用人体尺寸资料时应注意这种现象第三十页，共43页。例1设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度第三十一页，共43页。解：车船卧铺上下铺净空高度属于一般用途设计，应该选第99百分位参数，查表得S99=979mm；考虑衣裤厚度，功能修正量取25mm；考虑人头部无压迫感，心理修正量取115mm；所以最小功能尺寸Smin=Sα+△f=979+25=1004mm最佳功能尺寸Sopm=Sα+△f+△p=1119mm例1：设计适用于中国人的车船卧铺上下铺净空高度第三十二页，共43页。坐姿人体尺寸(单位：mm)第三十三页，共43页。解：固定座椅面高属于一般用途设计，应该选第5百分位参数，查表得小腿加足高S5=383mm；考虑鞋厚，功能修正量取25mm；考虑裤厚，功能修正量取3mm；故总功能修正量取28mm；所以最小功能尺寸Smin=Sα+△f=383+28=411mm例2：设计适用于中国男人的固定座椅面高第三十四页，共43页。例3：身高在设计中的应用为了简化设计，各种工作面的高度、通道、家具、操纵台的高度常根据身高确定；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，并建立设计对象的高度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。第三十五页，共43页。代号定义设备高与身高之比1举手达到的高度4/32可随意取放东西的搁板高度（上限值）7/63倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为5～15º）8/74楼梯顶棚高度（最小值，地面倾斜度为20～35º）1/15遮挡住立姿视线的隔板高度（下限值）33/346直立姿势眼高11/127抽屉高度（上限值）10/118桌椅高差3/179工作用椅子的椅面至靠背点的距离3/2010能发挥最大拉力的高度3/511人体重心高度5/912坐高（坐姿）6/1113采取直立姿势时工作面的高度6/1114椅子扶手高度2/1315洗脸盆高度4/916办公桌高度（不包括鞋）7/17设备和用具的高度与身高的关系第三十六页，共43页。以身高为基准的设备和用具尺寸概算图第三十七页，共43页。例4：设计计算公共汽车顶棚扶手横杆高度分析：汽车顶棚扶手横杆与人存在着人机关系，其相关的人体尺寸如下：从功能上看有：横杆直径与手部尺寸、横杆高度与双臂功能上举高数据等有关从横杆的空间布局来看：横杆高度与人的头部高度要保证横杆的能够具有其功能，需设计合理的横杆直径与横杆高度，不能过大，以保证大部分人能够抓握住。要保证横杆不对人造成碰头伤害，横杆的高度不能过低第三十八页，共43页。设计：该产品设计属于ⅡB型男女通用产品。从功能角度设计横杆的高度：既然能保证大部分女子抓握住横杆，也能满足男子要求。因此是小尺寸设计Smin≤S10女+Δf Smin——横杆中心的高度S10女——女子举手功能高的第10百分位数，查表为1766mmΔf——女子穿鞋修正量，为20mm代入后得：Smin≤1786mm即横杆低于这个数。第三十九页，共43页。从安全角度来讲，保证横杆不伤害人的头部，属于ⅡA型男女通用的大尺寸设计。选用男子身高人体尺寸进行设计，取男子身高的第99百分位数。 Smax≥S88男+Δf+R Smax——横杆中心的高度S88男——男子身高的第99百分位数，查表得1814mmΔf——男子的穿鞋修正量，取为25mmR——横杆的半径，取为15mm代入上式，Smax≥1814+25+15=1854（mm），即横杆高于这个数。第四十页，共43页。这两个结果互不相容：Smin≤1786mmSmax≥1854mm因此可通过设计来解决问题，采用在横杆上每隔半米左右挂手环，这样还可以把横杆再高一些，确保更多高个子的安全。手环还可以比1785再略低一些，让更多小个子也抓得着。第四十一页，共43页。*例5：机械安全防止上肢触及危险区的安全距离4．2上伸可及第四十二页，共43页。*机械安全防止上肢触及危险区的安全距离4．2上伸可及4．2．1如果危险区有低风险，那么危险区的高度A应为2500mm或更高。4．2．2如果危险区有高风险(见4．1．2)，则：——危险区的高度A应为2700mm或更高；——或是采用其他安全措施。第四十三页，共43页。