人体工程学教案.doc

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1、课程名称: 人体工程学授课班级： 课程类型： 理论课实践课总学时：32学分：2使用教材：1、刘昱初、程正渭著人体工程学与室内设计中国电力出版社 2008出版2、刘峰、朱宁嘉编人体工程学设计与应用辽宁美术出版社 2007出版教学方法、手段：讲授、讨论、练习考核方式：考试主要参考书目：1、张月主编室内人体工程学（第二版）中国建筑工业出版社 2005出版2、张绮曼 郑曙暘 主编室内设计资料集中国建筑工业出版社 1991出版3、刘盛璜 编著人体工程学与室内设计授课日期：2012.02.14/2012.02.17标题: 人体工程学简介：人体工程学；人体工程学发展的历史；人体工程学的定义；人体工程学研究的

2、主要内容；人体工程学的研究方法；人体工程学与室内设计。教学目的与要求：了解人体工程学及其发展的历史；理解人体工程学研究的主要内容；人体工程学的研究方法；掌握人体工学与室内设计。授课时数：2课时教学重点、难点：人体工程学研究的主要内容教学内容及过程:1.1诸论引例：鲁智深要打造一条100斤的禅杖，铁匠却对他说。铁匠最关心什么，器物必须与人的体能相适应。器物要和人（使用者）的各种因素相适宜。这就是现代人体工程学基本理论的简洁表述。人体工程学基本思想的萌芽在人类历史上源远流长。因为这是人们自发的思维倾向，本能的行为方式。猛张飞身高八尺，惯使一条“丈八蛇矛”，18/8=2.25，蛇矛是张飞身高的2.2

3、5倍，张飞能耍的开吗？请看小人书上是怎么画的。所谓人的因素，不限于人体尺寸、体能、肢力等人体生理方面，还涉及到人的感知、认知、情感、精神、心理、社会等更多、更深的方面。在工业设计的所有领域-产品设计、视觉传达设计、环境设计中都很重要。日常生活中人机学问题：例1 大沙发豪华气派，坐着却腰疼。因为大沙发座面进深大，无论怎么后靠，腰椎后面总是空着，使脊柱腰椎段向后的弯曲度加大，形成了不正常的腰椎形态，不符合坐姿解剖学要求。这就是产品设计中的解剖学问题。例2 一些“上档次”的宾馆里，单人床常配有两个同样的枕头。本意是让习惯低枕头的人用一个枕头，习惯高枕头的人两个枕头叠起来用。但这真是一个愚不可及的“高

4、招”、“损招”!一般人们对枕头高度要求的差别，哪有一倍之多呢?其结果是：用一个枕头绝大多数人嫌低，而两个摞起来绝大多数人又嫌高，很少有人能获得“正常待遇”。其实只要采用一个稍许高一点的“主枕头”、再配一个较薄的“附枕头”，岂不就能满足多数人的需要了吗?并不难解决。问题出在哪里?缺乏“产品应与生理条件相适应”的考究。例3 旧式旅客列车的窗户。例4 车厢外表面为墨绿色的旧式旅客列车，其硬座车厢窗户的高度，正与坐着乘客的胸、肩、头部齐平。打开窗户，行驶中每小时风速达六、七十或七、八十千米，即使最闷热的夏季，迎风被吹的乘客也经不住多久，而背风一侧乘客却依然热不可挡。其实改进一点也不难，把窗户提升到比站

5、立者身高略高一点即可，而且这样做也并不增加生产成本。现在的新式客车已经这么改了，即使多个窗户同时打开，风也不会直吹乘客，却能在车厢上部形成新鲜空气的“顺流”，效果甚佳。例5 公共卫生间为什么总有人做不到“便后冲水”？例6 公共卫生间里水箱拉绳边上贴着醒目的提示“便后冲水”，但是不冲水的现象司空见惯。公众素质有待提高固然是一方面，但另一方面，水箱拉绳把手不干净是人人皆知、也人人腻味的，可见拉绳水箱本身就存在宜人性的问题，应该从设计角度来寻求解决办法。现在大城市的公厕里脚踏钮(或脚踏杆)冲水正在推广，效果显然可见。 例7 楼道里“人走关灯”的标语与彻夜长明的灯互相嘲笑。“节约用电人走关灯”的条子随

6、处可见，人走楼空后楼道里的照明灯还是彻夜长明。这种大家都熟悉的现象，也需要从设计的角度来寻找原因和改进措施。开关都安置在楼道照明灯的就近位置，关了灯，楼道一抹黑，怎么下楼、拐弯、出门呢?现在声光控延时开关价格已相当便宜，用声光控延时开关，人来灯亮，人走灯灭，可解决问题。另外，也可以从合理安排开关位置方面寻找解决办法。例8 不少学校的图书馆阅览室里，座位安排在长条形桌案相对着的两侧。师生们低头阅读或伏案书写时倒也无事。但阅读中也难免要停下来略事思索，于是把头抬了起来，倘若正巧此时对座的那位也抬起了头，不经意间互相目光交接，双方都觉得尴尬。这就是设计心理学方面的问题。 例9 深色发亮的小药片塑料袋

7、，说明文字很小，颜色与塑料袋颜色的对比又弱；存款单居然是白纸上印着橙黄色的字。例10 2003年春夏之交SARS肆虐流行，北京室应时推出了“带耳朵的垃圾箱”。同，媒体迅即报道“受到欢迎,有一定效果云云”，这经得起时间的考验吗？例11 大学生生活环境中的人机学问题比比皆是：床柜桌椅、寝室水房、浴室餐厅、超市网吧、实习工厂、银行邮局、学具文具、电脑手机、实验室、图书馆、运动场、公交车，无处不在。在日常生活中发现和思考人机学问题的深广度，是检验本课程学习效果的标准之一。1.2人体工程学定义人体工程学是40年代后期发展起来的一门技术科学。叙述人体工程学的定义可有各种不同的表达方法，所以其名称较多。按其

8、来源说，其名称有应用实验心理学，应用心理物理学，工业心理技术学，心理工艺学，工程心理学，生物工艺学；按其研究目的来说，其名称有人类工效学，人机工程学，机械设备利用学，人机控制学等。目前世界上普遍采用的人类工效学（日本称人间工学，美国称人的因素）。Ergonomics一词在1857年由波兰教授雅斯莱鲍夫斯基提出的，它来源于希腊文，其中Ergos是工作，nomes是规律，整个词是工作之意。在我国应用的名称有人类工效学，工效学，人类工程学，人体工程学，人机工程学，工程心理学。考虑到室内设计的特点，因此我们沿用了人体工程学名称，并简称“人体工程学是研究人与工程系统及其环境相关的科学”。1.3人体工程学

9、研究目的我国关于人类工效学的研究起步较晚，目前正处在发展阶段。1989年成立了中国人类工效学学会，下设安全与环境等专业学会，1991年1月成为国际人类工效学协会的正式成员。1.4人体工程学的研究内容早期的人体工程学主要研究人和工程机械的关系，即人-机关系。其内容有人体结构尺寸和功能尺寸、操纵装置、控制盘的视觉显示，这就涉及到生理学、人体解剖学和人体测量学等；继而研究人和环境的相互作用，即人-环境关系，这又涉及到心理学、环境心理学等。至今，人体工程学的研究内容仍在发展，并不统一。由于各学科的研究领域不同，故差异较大，但概括起来，主要有下列几个方面：（1） 生理学 研究人的感觉系统、血液循环系统、

10、运动系统等基本知识。（2） 心理学 研究感觉、知觉、注意、警觉、拥挤、领域、私密性、向光性等概念。（3） 环境心理学 研究人和环境的交互作用，刺激与效应，信息的传递与反馈，环境行为特殊和规律等知识。（4） 人体测量学 研究人体特征，人体结构尺寸和功能尺寸及其在工程设计中的应用等知识。由此可见，凡是涉及与人有关的事和物，也就会涉及到人体工程学问题。随着人体工程学与有关学科的结合，也就出现了许多的相关的学科，如研究工业产品装潢设计，便产生了技术美学；研究机械产品设计，产生了人机工效学；研究医疗器械，产生了医学工效学；研究人事管理，产生人际关系学；研究交通管理，产生安全工效学；研究建筑设计，产生建筑

11、工效学等等。1.5人体工程学的发展历程1.5.1对劳动工效的苛刻追求人机学的孕育美国工程师F。W泰勒(Frederick W。Toylor，1856-1915，图l-5)开创的“时间与动作研究”（Time And Motion Study）包括泰勒的 “铁锹作业实验”，和吉尔布雷斯夫妇的“砌砖作业实验”等多项研究。 “铁锹作业实验”是用种大小不同的铁锹，交给工人使用，比较他们在每个班次8h里的工作效率。结果表明工效有明显差距。这其实是关于体能合理利用的最早科学验。另一个专题是对比各种不同的操作方法、操作动作的工作效率；这就是关于合理作业姿势的最早科学研究。 砌砖作业实验是用当时问世不久的连续拍

12、摄的摄影机，把建筑工人的砌砖作业过程拍摄下来，进行详细分解分析，精简掉所有非必要动作，并规定严格的操作程序和操作动作路线，让工人像机器一样刻板“规范”地连续作业，他们合著的疲劳研究(1919年出版)更被认为是美国“人的因素”方面研究的先驱。1914年，美国哈佛大学心理学教授闵斯特伯格(Minsterberg)，把心理学与泰勒等人的上述研究综合起来，出版了心理学与工业效率一书。l915年英国成立了军火工人保健委员会，研究生产工人的疲劳问题；l919年此组织更名为“工业保健研究部”，展开有关工效问题的广泛研究，内容包括作业姿势、负担限度、男女工体能、工间休息、工作场所光照、环境温湿度以及工作中播放

13、音乐的效果等等。但这一时期研究的核心是最大限度地开挖人的操作效率。从对待人机关系这个基本方面考察，总体来看是要求人适应于机器，即以机器为中心进行设计；研究的主要目的是选拔与培训操作人员。在基本学术理论上与现代人机学是南辕北辙，存在对立的。因此，应该把这段时期看作人机学的孕育期。 20世纪的两次世界大战期间，制空权是交战各国必争的焦点之一。飞行员在高空复杂多变的气象条件下控制飞行，本来就不轻松。驾驶战斗机与敌机格斗，还要高度警觉地搜索、识别、跟踪和攻击敌机，躲避与摆脱对方的威胁，短短几十秒内，在警视窗外敌情的同时，要巡视、认读各种仪表，立即做出判断，完成多个飞行与作战操作，更是不易。 1.5.2

14、二战中尖锐的军械问题人机学的诞生第二次世界大战，随着科技进步， 飞机逐渐实现了飞得更快更高、机动性更优的技术升级。与之相应，机舱内的仪表和操作件(开关、按钮、旋钮、操纵杆等)的数量，也急剧增多了。例如，一战时期英国SE。5A战斗机上只有7个仪表，到二战时期的“喷火”战斗机上增加到了19个。一战时期美国“斯佩德”战斗机上的控制器不到10个，到二战时期P-51上增加到了25个。这就使得经过严格选拔、培训的“优秀飞行员”也照顾不过来，致使意外事故、意外伤亡频频发生。出现在飞机上的问题擦亮了人们的眼睛，再去考察其他的兵器和民用产品，才发现从复杂机器到简单工具，类似的问题原来程度不同地普遍地存在着。例如

15、，二战中入侵前苏联的德国军队的枪械问题，也是一个典型的事例。俄罗斯冬季极冷，枪械必须戴上手套使用。但德军的枪械扳机孔较小；在天寒地冻的俄罗斯广袤大地上，戴了手套手指伸不进扳机孔，不戴手套手指立即冻僵，甚至能被冰冷的金属粘住。这说明，器物不但要与人的生理条件相适应，而且还必须顾及环境的因素。 针对前面这些问题，有的国家开始聘请生理医学专家、心理学家来参与设计。仪表还是那么多，改进它们的显示方式、尺寸、读值标注方法、指针刻度和底板的色彩搭配、重新布置它们的位置和顺序，使之与人的视觉特性相符合，结果就提高了认读速度、降低了误读率。操作件也还是那么多，改进它们的形状、大小、操作方式(扳拧、旋转或按压)

16、、操作方向、操作力、操作距离及安置的顺序与位置，使之与人手足的解剖特性、运动特性相适应，结果就提高了操作速度、减少了操作失误。这些做法并不需要增加多少经费投入，却收到了事半功倍的显著效果。1.5.3现代人体工程学的诞生从第二次世界大战到战后初期，上述正反两方面的现实，使各国科技界加深了这样的认识：器物设计必须与人的解剖学、生理学、心理学条件相适应。这就是现代人机工程学产生的背景。 与人机学的孕育期对比，学科思想至此完成了一次重大的转变：从以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计应适合人的因素。直到20世纪五六十年代，在设计和工程方面，人机学的研究和应用还主要局限于军事工业和装备(但在劳动和

17、生产管理方面的研究和应用，不局限于军事部门。)。从那时以后，迅速地延伸到民用品等广阔的领域，主要有：家具、家用电器、室内设计、医疗器械、汽车与民航客机、飞船宇航员生活舱、计算机设备与软件、生产设备与工具、事故与灾害分析，消费者伤害的诉讼分析等等。 人机学的应用，除了上一段中所列的种种方面会继续下去以外，以下方面可能形成热点：计算机的人机界面；永久太空站的生活工作环境；弱势群体(残疾人、老年人)的医疗和便利设施；海陆空交通安全保障；生理与心理保健产品与设施等等。人机学以提高人们的生活质量为目的，今后无疑将任重而道远。 反思200年以来，尤其是近半个多世纪工业文明的负面后果，可持续发展的理念成为当

18、代文明的强音，影响了当代很多学科的思想。可以认为，由于可持续发展理论的渗透，现今人机学的学科思想也正经历着又一次新的演进。可持续发展理论下的设计观有节能设计、再生设计(可回收利用)、生态设计等等。总的说是要求保护生态环境、人与自然保持持久和谐，设计伦理回归到中国古代“天人合一”的理念。人机学此前的观念是：要求人、机、环境三者和谐统一。吸取可持续发展理念以后，可以表述为：要求人、机、环境、未来四者和谐统一。即由原先的三维(人、机、环境) 和谐统一，加上一维(时间、未来)，演进为四维的和谐统一。思考题(作业):以下产品（沙发，电脑）中的哪些部分属于人机工程设计的对象，哪些部分不属于？授课日期：20

19、12.02.21/2012.02.24标题: 第二章 人体测量学与人体尺寸；人体测量学；人体尺寸人体尺寸的差异教学目的与要求：了解人体测量学与人体尺寸授课时数：2课时教学重点：人体尺寸教学难点：人体测量学教学内容及过程:2.1绪论早在公元前一世纪罗马建筑师维特鲁威就已从建筑学的角度对人体尺度作了较全面的论述，他从人体各部位的关系中，发现人体基本上以肚脐为中心。一个站立的男人，双手侧向平伸的长度恰好就是其高度，双足趾和双手脂尖恰好在以肚脐为中心的圆周上。按照他对人体尺度的描述，在文艺复兴时期，达芬奇创作了著名的人体比例图。2.2人体生理学知识2.2.1人体感觉系统人类能认识世界，改造环境，首先是

20、依靠人的感觉系统，由此才可能实现人和环境的交互作用。人的感觉系统是由神经系统和感觉器官组成。了解神经系统，才能知道心理活动发生的过程；了解其感觉器官，才能懂得刺激与效应发生的生理基础。与环境直接作用的主要感官是眼、耳、鼻、口、皮肤及由此产生的视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉，即“五觉”，另外还有平衡系统产生的运动觉。（一） 神经系统神经系统是人体生命活动的调节中枢。可分为中枢神经系统和周围神经系统。前者包括脑和脊髓，是神经系统的高级部分，其中脑又分为大脑、小脑、间脑和脑干四个部分。后者是由脑干发出的12对脑神经和脊髓发现的31对脊神经组成。大脑分为左右两个半球，依靠底面的胼胝体相连。半球上布满了沟

21、回，表面一层称大脑皮层，是神经细胞最密集的地方。大脑皮各个区管理各种不同的功能，又分为各个小区，主要有视小区、听小区、嗅小区、语言区、躯体感受区和躯体运动区。大脑对人体的管理是一种交叉倒置关系。即左半大脑支配右半身运动，右半大脑控制左半身运动；大脑上部管理人体下半身，而下半个大脑正好相反。人的大脑，左半球偏重于语言功能，右半球侧重于有关空间概念的功能。设计主要是空间形象思维，因此，应加强左手功能的锻炼，对学习增强空间思维能力是十分有益的。颅 形额顶结节与顶面轮廓线情况最宽大的位置其它特征椭圆形额顶结节平缓；轮廓线圆钝中 部长 颅球形额顶结节平缓；轮廓线圆钝中 部短 颅卵圆形额顶结节平缓；轮廓线

22、圆钝后3/1前小后大楔形额顶结节平缓后3/1枕部弯度较缓五角形额顶结节外突；轮廓线转曲后3/1菱形顶结节外突；轮廓线转曲中部稍后额部较窄（二） 视觉的生理基础眼睛是人体最精密、最灵敏的感觉器，外部环境80%的信息是通过眼睛来感知的。眼晴是由眼球、眼眶、结膜、泪器、眼外肌等组成。宇宙中交织着各种以起伏波传递的辐射，如宇宙射线、Y射线、X射线、紫外线、红外线、无线电波等，只有一定波长范围内的一种磁辐射才能被肉眼感知，称为可见光。对于波长在780nm的光线，人的感觉是红色。对于波长在380nm的光线，人的感觉是紫色。波长大于780nm的磁辐射波称为红外线。波长小于380nm的磁辐射波称为紫外线。视觉

23、特征：1. 眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且轻松，一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体2. 视线的变化习惯从左到右，从上到下和顺时针运动3. 人眼对水平方向尺寸和比例的估计比垂直方向的要准确得多4. 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，接下来是右上限、左下限，而右下限最差5. 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受6. 人眼在远处辨认前方的多种颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，白天对555nm的黄绿光最敏感视 野：1. 当人的头部和眼球不动时，人眼能察觉到的空间范围即视野，通常以角度来表示2. 人眼在垂直方向3和水平方向3的范围内看到的物体

24、，其映像落在视网膜黄斑中央凹上。上下、左右视野均只有1.5左右，这就是最佳视区。3. 在垂直面内水平视线以下30和水平面内零线左、右两侧各15范围内，获得的物像最清晰，是良好视野范围。4. 在垂直面内水平视线以上25、以下35，在水平面内零线左、右各35的视野范围为有效视野范围视 距：视距是人在操作系统中正常的观察距离，一般应根据观察目标的大小和形状以及工作要求确定视距。1. 通常，观察目标在560mm处最为适宜，小于380mm时会引起目眩，超过760mm时细节看不清楚。2. 观察时头部转动角度，左、右均不宜超过45 ，上下均不宜超过30 。当视线转移时，约97%时间的视觉是不真实的，所以应避

25、免在转移视线中进行观察。工作要求工作举例视 距/ mm固定视野直径 / mm备注最精细的工作安装手表120-250200-400完全坐着，部分依靠辅助设备精细工作安装收音机300-320400-600坐或站中等粗活在印刷机旁工作500以下800坐或站粗活包装500-1500800-2500多为站远看开汽车1500以上2500以上坐或站（三） 听觉的生理基础耳朵分为外耳、中耳和内耳三部分。外耳由耳廓和外耳道组成。耳廓有收集场波的作用，外耳道是声音传入中耳的通道。中耳包括鼓膜、鼓室和听小骨。鼓膜在外耳道的末端，是一片椭圆形的薄膜，厚约0.1mm。当外面的声音传入时即产生振动，把声音变成多种振动的“

26、密码”传向后面鼓室。鼓室是一个能使声音变得柔和而动听的小腔，腔内有三块听小骨，即锤骨、镫骨和砧骨。听小鼓能把鼓膜的振动波传给内耳，在传导过程中，能将声音信号放大十多倍，使人能听到轻微的声音。内耳由耳蜗、前庭和半规管组成，耳蜗上有2.4万根听神经纤维，把这种冲动传到大脑皮层的听觉中枢，形成听觉。（四） 嗅觉的生理基础人的鼻子是由外鼻、鼻腔和副鼻窦三部分组成。鼻腔被鼻中隔分成左右两半，内衬粘膜。在鼻腔的外侧壁上有上、中、下三个鼻甲，在上鼻甲以上和鼻中隔上部的嗅粘膜内有嗅细胞。嗅细胞的一端有一条纤毛状的突起，另一端则是一条神经纤维。嗅神经细胞发出的神经纤维逐渐聚集，变成嗅神经，通过鼻腔顶部的筛骨后，

27、组成嗅球与大脑的嗅觉中枢直接联系。一般人可辨出约二百种不同的气味。鼻子闻一种气味持续时间过长，由于嗅觉中枢的“疲劳”，反而感觉不到原有的气味。2.2.2血液循环系统家具尺度是否科学，室山体界面材料是否合理，室内气流组织好坏，都会影响人体血液循环，影响健康。人的血液循环系统由心脏和血管组成，整个血液循环系统可以分成三个部分。左心室里含有大量氧气的血液，经过主动脉、中动脉、小动脉，不断分支流到全身的毛细血管中，将氧气和养料供给各个组织，收回废物和二氧化碳，后又经过小静脉、中静脉和大静脉返回右心房和右心室。这种循环要经过全身，故称“体循环”，又叫“大循环”。返回右心室的充满二氧化碳的血液从这里出发，

28、经过肺动脉在肺部的毛细血管里放出二氧化碳，吸收新鲜氧气，然后又通过肺静脉返回左心房和左心室。这种循环称作“肺循环”，又叫“小循环”。血液在大循环里流一圈只要2025S的时间，在小循环里流一圈只要45S。血液在毛细血管里的流动循环称作“微循环”。因为毛细血管是完成运输任务的所在地，所以又叫“末梢循环”。人体中的毛细血管有一千亿到一千六百亿根，它对人的健康有着极其重要的作用。当我们使用的家具，如果尺度不合理，比如椅面太高，脚够不着地，坐久了，则会影响下肢的血液循环，造成腿脚麻木。人体的血液循环是抗重力循环，头和脚是“散热器”，如果室内地面材料的蓄热系数太小，如水泥或石材地面，生活久了，对人的下肢血

29、液循环也是不利的。2.2.3人体运动系统和人体力学（一）运动系统人体的运动系统由骨骼、关节和肌肉组成。1。人体中有206块骨头，占人体重量的60%.骨骼连接方式有两种，一是通过韧带和软骨的直接连接，其活动性很小，或不能活动，比如颅顶骨；另一种是通过关节的间接连接，连接处运动灵活，如上肢骨和肩胛骨的连接。2。肌肉是人体运动系统的动力。人的全身有639块肌肉，占体重的40%。3。关节和韧带人体类似一个“钢筋混凝土空间结构”，骨骼好比“钢筋”，肌肉好比“混凝土”。它们的共同作用，不仅支撑了人体各个器官，还承担了外来的负荷。而各种力的传递就是通过关节或韧带来实现的。（二）人体力学1。力的传递2。运动和

30、疲劳与室内设计相关的主要是与运动有关的局部尺寸，如楼梯的踏步高度和宽度，煤气灶和洗盆的高度，生产流水线各种装配件的位置等。2.2.4人体经络系统经络中的经，是人体气血运行的直行主干线，络是由经分出来的遍布全身的大小支脉。人体内主要有十二条经脉和任督二脉，合成十四经脉。十二条经脉中，每条都属于一个脏腑器官，所以他们各以所属脏腑器官命名，其中有六条通到手，称手六经，六条通到足，称足六经。任脉在腹下中，督脉在背正中。经脉畅通，则气血调和，能够营养全身，有利生长发育，保障身体健康。如果经脉不畅通，气血活动失调，就可能发生疾病。2.3人体尺寸人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。2.3.1构造

31、尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。在室内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。2.3.2功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题

32、很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子：在使用功能尺寸时强调的是在完成人体的活动时，人体各个部分是不可分的，不是独立工作的，而是协调动作。例如手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。而功能是由手来完成的。再如人所能通过的最小通道并不等于肩宽，因为人在向前运动中必须依赖肢体的运动。有一种翻墙的军事训练，二米高的墙站在地面上是很难翻过去的，但是如果借助于助跑跳跃就

33、可轻易做到，人跳高的能力根据日本的资料，18岁为55厘米。从这里可以看出人可以通过运动能力扩大自己的活动范围，因此在考虑人体尺寸时只参照人的结构尺寸是不行的，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。2.3.3人体测量的基本术语（一）被测者姿势被测者姿势立 姿：被测者挺胸宜立，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，自然伸直腿部，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45。夹角，体重均匀分布于两足。坐 姿：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

34、睛平视前方。左、右大腿大致平行，膝弯屈大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。（二）测量基准面基本测点及测量项目A. 三 轴B. 矢状面C. 正中矢状面D. 冠状面E. 水平面F. 眼耳平面（三）测量方向A。上方&下方在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。B。内侧&外侧在人体左、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。C。近位&远位在四肢上。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。D。桡侧&尺侧在上肢上，将桡骨侧称为桡侧，将尺骨侧称为尺侧在下肢上，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧E。胫侧&腓侧（四）支撑面和衣着立姿时

35、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。 要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣(例如只穿内裤和汗背心)测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。 无论何种姿势，身体都必须保持左右对称，由于呼吸而使测量值有变化的测量项目应在呼吸平静时进行测量。（五）测量值的读数精度线性测量项目为1mm，体重为0.5KG。授课日期：2012.02.28/2012.03.02标题: 第二章 人体测量学与人体尺寸；人体测量学；人体尺寸人体尺寸的差异教学目的与要求：了解人体测量学与人体尺寸授课时数：2课时教学重点：人体尺寸教学难点：人体测量学教学内容及过程:3.

36、1人体测量中的主要统计函数（一） 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池表现测量数据的集中情况。（二） 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。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。（三） 标准差方差的平方根S就是标准差（四） 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

37、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。人体各部分结构参数的计算:对于设计中所需的人体数据，当无条件测量时，或宜接测量有困难时，或者是为了简化人体测量的过程时，可根据人体的身高、体重等基础测量数据，利用经验公式计算出所需的其他各部分数据。1. 以身高计算各部分尺寸2. 由体重计算体积和表面积3. 由体重、身高、体积计算生物力学参数我国成年男女足底到膝盖的距离：男=0.265 H， 女=0.261H 我国标准人的尺度：男=170cm， 女=160cm我国标准人的体重男=62kg， 女=

38、52kg（PPT6）32人体尺寸的差异3.2.1种族的差异不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。3.2.2世代的差异我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。欧洲的居民预计每十年身高增加10到14毫米。因此，若使用三、四十年前的数据会导致相应的错误。美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，二战入伍的人的身体尺寸超过了一战。美国卫生福利和教育部门在1971

39、年1974年所作的研究表明：大多数女性和男性的身高比1960年1962年国家健康调查的结果要高。最近的调查表明百分之五十一的男性高于或等于175.3厘米，而6062年只有百分之三十八的男性达到这个高度。认识这种缓慢变化与各种设备的设计、生产和发展周期之间的关系之重要性，并作出预测是极为重要的。3.2.3年龄差异年龄造成的差异也应注意，体形随着年龄变化最为明显的时期是青少年期。人体尺寸的增长过程，妇女在十八岁结束，男子在二十岁结束，男子到三十岁才最终停止生长。（见图）此后，人体尺寸随年龄的增加而缩减，而体重、宽度及围长的尺寸却随年龄的增长而增加。一般来说青年人比老年人身高高一些，老年人比青年人体

40、重大一些。在进行某项设计时必须经常判断与年龄的关系，是否适用于不同的年龄。对工作空间的设计应尽量使其适应于2065岁的人。对美国人的研究发现，4565的人与20岁的人时：身高减4厘米、体重加6公斤（男）10公斤（女）。历来关于儿童的人体尺寸是很少的，而这些资料对于设计儿童用具、设计幼儿园、学校是非常重要的。考虑到安全和舒适的因素则更是如此。儿童以外伤亡与设计不当有很大的关系。例如，据说只要头部能钻过的间隔，身体就可以过去，猫、狗是如此，儿童的头部比较大，所以也是如此。按此考虑，栏杆的间距应必须阻止儿童头部的钻过，以5岁幼儿头部的最小尺寸为例，它约为14厘米，如果以它为平均值，为了使大部分儿童的

41、头部不能钻过，多少要窄一些，最多不超过11厘米。另一方面针对老年人的尺寸数据资料也相对较少，由于人类社会生活条件的改善，人的寿命增加，现在世界上进入人口老龄化的国家越来越多，如美国的65岁以上的人口有二千万，接近总人口的十分之一，而且每年都在增加。所以设计中涉及老年人的各种问题不能不引起我们的重视，应有老年人的人体尺寸，在没有的情况下，至少有两个问题应引起我们的注意：（1） 无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮。（2） 伸设计人员在考虑老年人的使用功能时，务必对上述特征给予充分的考虑。家庭用具的设计，首先应当考虑到老年人的要求。因为家庭用具一般不必讲究工作效率，而首先需要考虑的是使用方便，在使用

42、方便方面则年轻人可以迁就一些老年人。所以家庭用具;尤其是厨房用具，柜橱和卫生设备的设计，照顾老年人的使用是很重要的。在老年人中，老年妇女尤其需要照顾，她们使用合适了，其他人的使用一般不致发生困难，（虽然也许并不十分舒适）反之，倘若只考虑年青人使用方便舒适，则老年妇女有时使用起来会有相当大的困难。3.2.4性别差异3岁10岁这一年龄阶段男女的差别极小同一数值对两性均适用，两性身体尺寸的明显差别从10岁开始。一般妇女的身高比男子低10厘米左右，但不能象常常作的那样，把女子按较矮的男子来处理，调查表明，妇女与身高相同的男子相比，身体比例是不同的，妇女臀部较宽、肩窄，躯干较男子为长，四肢较短。在设计中

43、应注意这种差别。根据经验，在腿的长度起作用的地方，考虑妇女的尺寸非常重要。此外还有许多其他的差异：象地域性的差异，如寒冷地区的人平均身高均高于热带地区，平原地区的平均身高高于山区。再有职业差异(见图），篮球运动员与普通人；社会的发达程度也是一种重要的差别，发达程度高，营养好，平均身高就高。了解了这些差异，在设计中就应充分注意它对设计中的各种问题的影响及影响的程度，并且要注意手中数据的特点，在设计中加以修正，不可盲目的采用未经细致分析的数据。3.2.5障碍差异在各个国家里，残疾人都占一定比例，全世界的残疾人约有四亿。美国卫生、教育和福利部门估计1970年美国残疾人口达6900万。（一）乘轮椅患者

44、。没有大范围乘轮椅患者的人体测量数据，进行这方面的研究工作是很困难的，因为患者的类型不同，有四肢瘫痪或部分肢体瘫痪，程度不一样，肌肉机能障碍程度和由于乘轮椅对四肢的活动带来的影响等种种因素使得调研工作很难进行。但在设计中又要全面考虑这些因素，因此首先假定坐轮椅对四肢的活动没有影响，活动的程度接近正常人，而后，重要的是决定适当的手臂能够得到的距离各种间距及其他一些尺寸，这要将人和轮椅一并考虑因此对轮椅本身应有一些解剖知识。下图1、下图2 下图3给出了轮椅的基本尺寸和与之有关的尺寸。图4和图5乘轮椅的人体尺寸，应提出的是大多数乘轮椅的人活动时不能保持身体挺直，相应地，人体各部分也不是水平或垂直的

45、Henman L Kam又lz博士从几何学的角度测定，在假想姿势中，脚髁保持90，腿就随椅子坡度抬起，与垂直线夹角15，膝掴处为105，靠背大约向后倾斜l0，褪与背部形成100角。如果身体保持这种相对关系，整个椅子向后倾斜5，因此椅子面与水平线呈5角腿与垂直面之间20夹角背部与垂直面15夹角。如果使用者可以挺直坐着，尽管椅子靠背倾斜，标准的手臂够得到的距离数据完全可以满足要求。如果背部处于一种倾斜状态，与垂直线夹角15则手订够得者的距离尺寸必须依此修改，因为这个尺寸的标准数据是在背部挺直和椅子面保持水平的情况下得出来的。（二）能走动的走疾人。对于能走动的残疾人，必须考虑他们是使用拐杖、手杖、助

46、步车、支架还是甚至用狗帮助行走这些东西是这些病人功能需要的一部分。所以为了作好设计，除应知到一些人体测量数据之外，还应把这些工具当作一个整体来考虑。另外，关于残疾人的设计问题有一专门的学科进行研究，称为无障碍设计。在国外已经形成相当系统的体系。人体的各种尺寸虽然差别很大，却有着一定的变化范围和相关联系。如腿长的人往往上肢较长，肩较宽，而身体较短，胸部较平；相反腿短的人，上肢也短，而身体较长，胸部较厚，成年人的身高与其站立时两手平伸手指间的距离相等。我国通过对青年男子的人体测量，发现他们的平均身高大约为170.09cm，头的高度约为22.92cm，这两项之比是1:7.54。女子的身高与头高的比例

47、也基本相同。将头的高度当作有关基本尺度单位，则身高为7.5个头高，肩宽是2个头高，上肢是3个头高，下肢是4个头高，这些人体尺寸的相互关系在人类学上称为人体尺寸的相关定律。如两岁孩童的身高约为4个头高，6岁时是5个头高，10岁时是6个头高，16岁时是7个头高，25岁时是7.5个头高。而欧美青年男子的身高约为8个头高。授课日期：2012.03.06/2012.03.09标题: 第三章 人体工程学在室内设计中的作用；人体与室内空间；人体知觉、感觉、心理与室内环境。教学目的与要求：了解人体知觉、感觉和心理在室内设计中的作用。授课时数：2课时教学重点：人体尺寸教学难点：人体心理学教学内容及过程:4.1 人体工程学在室内设计中的介绍人体工程学和环境心理学都是近数十年发展起来的新兴综合性学科。过