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人体测量与数值应用讲座

作者：本站发布机构：本站发布日期：2018-11-24

在设计和改善人——机——环境系统过程中，为了使各种与人体尺寸有关的设计对象能符合人的生理特点，让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在设计中充分考虑人体各部外观形态特征及人体的各种尺寸，其中包括人体高度、人体各部分长度、厚度及活动位移范围等。对于这些参数的测量，叫做人体测量。

　　1人体测量的基本知识

　　1.1人体测量的基本术语

　　GB3975–83《人体测量术语》和GB5703–85《人体测量方法》规定了人机工程学使用的人体测量术语和人体测量方法，适用于成年人和青少年借助人体测量仪器（GB5704.1–4–85）进行的测量。

　　1、基本姿势

　　人体测量的主要姿势是直立姿势和坐姿。

　　（1）直立姿势（简称立姿）是指被测者挺胸直立，头部以眼耳平面（通过左右耳屏点及右眼眶下点的水平面）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，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45º夹角，体重均匀分布于两足。

　　为确保直立姿势正确，被测者应使足后跟、臀部和后背部与同一铅垂面相接触。

　　（2）坐姿是指被测者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，膝大致屈成直角，足平放地面上，手轻放在大腿上。

　　为确保坐姿正确，被测者的臀部、后背部亦应同时靠在同一铅垂面上。

　　2、测量基准面

　　人体测量的基准面主要有矢状面、冠状面和水平面。他们是由互相垂直的三个轴（铅垂轴、纵轴和横轴）来定位的。人体测量中设定的轴线和基准面如图1所示。

　　（1）矢状面通过铅垂轴和纵轴的平面及其平行的所有平面都称为矢状面。

　　（2）正中矢状平面在矢状面中，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）冠状面通过垂直轴和横轴的平面及其平行所有平面都称为冠状面，冠状面将人体分为前、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。水平面将人体分为上、下两个部分。

　　3、测量方向

　　（1）在人体的上下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。

　　（2）在人体的左右方向上，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，将挠骨侧称为挠侧，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。

　　1、支撑面和衣着

　　人体测量时，立姿时站立的地面或平台以及坐姿的椅平面应是水平的、稳固的和不可压缩的。

　　要求被测者裸体或穿着尽量少的内衣；测量值的读数精度，线性测量项目为1mm，体重为0.5kg。

　　3.1.2人体尺寸测量的分类与方法

　　1、人体测量的分类

　　（1）静态人体尺寸测量

　　静态人体尺寸测量是指被测者静止地站着或坐着进行的一种测量方式。静态测量的人体尺寸用以设计工作区间的大小。

　　（2）动态人体尺寸测量

　　动态人体尺寸测量是指被测者处于动作状态下所进行的测量，重点是测量人在执行某种动作时的形态特征。动态人体测量通常是对手、上肢、下肢和脚所及的范围以及各关节能达到的距离和能转动的角度进行测量。

　　2、人体测量方法

　　人体测量通常采用的仪器主要有：人体测高仪、人体测量用直角规、人体测量用弯角规、人体测量用三角平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺、描骨器以及医用台秤等。我国对前四种测量仪器已制定了标准（GB5704–85）。

　　测量应在呼气与吸气的中间进行。其次序为从头向下到脚；从身体的前面，经过侧面，再到后面。测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测值的准确性。

　　3、人体测量数据的统计处理

　　由于群体中个体与个体之间存在着差异，一般来说，某一个体的测量尺寸不能作为设计的依据。为使产品适合于一个群体的使用，设计中需要的是一个群体的测量尺寸。通常是通过测量群体中较少量个体的尺寸，经数据处理后而获得较为精确的所需群体尺寸。

　　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，如通过均值、方差、标准差、抽样误差等的计算，来获得所需群体尺寸的统计规律和特征参数。

　　人体测量的数据常以百分位数P_k作为一种位置指标、一个界值。一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，有K%的测量值等于和小于它，有（100－K）%的测量值大于它。在设计中最常用的是P₅、P₅₀、P₉₅三种百分位数。

　　2 常用人体测量数据

　　人体尺寸因国家、地区、民族、性别、年龄和生活状况的不同而不同。一般来说，欧美人身材较高，东方人稍低。我国地域辽阔，不同地区的人体尺寸差异较大。在全国性抽样测定时，将全国分为6个区域，即东北及华北区、西北区、东南区、华中区、华南区以及西南区。

　　国家技术监督局与1988年发布了GB10000－88《中国成年人人体尺寸》的国家标准。适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设备更新和劳动安全保护。本标准共列出47项人体尺寸基础数据，并按性别分别列表。现将其中的人体的主要测量项目及尺寸摘录于表2。

表2 我国成年人人体主要尺寸（mm）及体重（kg）

图序	标号	测量项目	男性（18－60）			女性（18－55）
图序	标号	测量项目	5%	50%	95%	5%	50%	95%
2-5a	1	身高	1 583	1 678	1 775	1 484	1 570	1659
	2	眼高	1 474	1 568	1 664	1 371	1 454	1 541
	3	上臂长	289	313	338	262	284	308
	4	前臂长	216	237	258	193	213	234
	5	大腿长	428	465	505	402	438	476
	6	小腿长	338	369	403	313	344	376
	7	足宽	88	96	103	81	88	95
	8	头最大宽	145	154	164	141	149	158
	9	头全高	206	223	241	200	216	232
	10	最大肩宽	398	431	469	363	397	438
2-5b	11	头最大长	173	184	195	165	176	187
	12	头围	526	560	586	520	546	573
	13	胸厚	186	212	245	170	199	239
	14	肩高	1 281	1 367	1 455	1 195	1 271	1 350
	15	胸围	791	867	970	745	825	949
	16	轴高	954	1 024	1 096	899	960	1 023
	17	臀围	805	875	970	824	900	1 000
	18	会阴高	728	790	856	673	732	792
	19	手功能高	680	741	801	650	704	757
	20	胫骨点高	409	444	481	377	410	444
	21	足长	230	247	264	213	229	244
2-5c	22	坐高	858	908	958	809	855	901
	23	坐姿肩高	557	598	641	518	556	594
	24	坐姿肘高	228	263	298	215	251	284
	25	小腿加足高	383	413	448	342	382	405
	26	坐姿大腿厚	112	130	151	113	130	151
	27	手长	170	183	196	159	171	183
	28	手宽	76	82	89	70	76	82
	29	坐姿眼高	749	798	847	695	739	783
	30	坐深	421	457	494	401	433	469
	31	臀膝距	515	554	595	495	529	570
	32	坐姿膝高	456	493	532	424	458	493
	33	坐姿下肢长	921	992	1 063	851	912	975
2-5d	34	坐姿两肘肩宽	371	422	489	348	404	478
2-5d	35	坐姿臀宽	805	875	970	825	900	1 000
其他	36	体重	48	59	75	42	52	66

　　选用GB10000－88中所列人体尺寸数据时，应注意以下几点：

　　（1）表列数值均为裸体测量的结果，在用于设计时，应根据各地区不同的着衣量而增加余量。

　　（2）立姿时要求自然挺胸直立，坐姿时要求端坐。如果用于其它立、坐姿的设计（例如放松的坐姿），要进行适当的修正。

　　（3）由于我国地域辽阔，不同地区间人体尺寸差异较大。

　　3人体主要参数计算

　　根据人体某个特征尺寸，能计算出去他各部位尺寸。这对于设计和应用是十分方便的。经过统计发现，各部位尺寸都与身高成一定比例关系。虽然不同的国家和地区身高与各部位尺寸之比有差距，但差别较小。人体生理参数计算关系如下：

　　1、人体各部分尺寸与身高的相关计算

　　根据GB10000－88《中国成年人人体尺寸》给定的人体尺寸数据的均值，推算出我国成年人人体各部分尺寸与身高H的比例关系如图2所示。

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