胯關節(jié)能量收集裝置的設計【說明書+CAD+UG+仿真】,說明書+CAD+UG+仿真,胯關節(jié)能量收集裝置的設計【說明書+CAD+UG+仿真】,關節(jié),能量,收集,搜集,采集,裝置,設計,說明書,仿單,cad,ug,仿真 第四章第四章 人體參數(shù)人體參數(shù)主講：1第二章第二章 人體參數(shù)人體參數(shù)內內 容容第一節(jié)第一節(jié) 人體尺寸測量人體尺寸測量 第二節(jié)第二節(jié) 人體的人機學參數(shù)計算人體的人機學參數(shù)計算第三節(jié)第三節(jié) 人體測量數(shù)據(jù)的應用人體測量數(shù)據(jù)的應用2第一節(jié)第一節(jié) 人體尺寸測量人體尺寸測量l人體測量學是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體測量數(shù)據(jù)。l本節(jié)主要介紹人體測量的基礎知識。應該掌握“測量基準面”、“靜態(tài)測量”和“動態(tài)測量”等一些基本概念。3一、人體尺寸測量的基礎一、人體尺寸測量的基礎l人機工程學使用的成年人和青少年的人體測量術語由國標 GB/T 5703-1999GB/T 5703-1999規(guī)定。l該標準還規(guī)定，只有在被測者姿勢、測量基準面、測量方向、測點等符合下列5項要求的前提下，測量數(shù)據(jù)才有效。41被測者姿勢的要求l1）立姿l2）坐姿指被測者挺胸直立，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向體側，手指輕貼大腿側面，自然伸直膝部，左、右足后跟并攏，前端分開，使兩足大致呈45o夾角，體重均勻分布于兩足。51被測者姿勢的要求l1）立姿l2）坐姿指被測者挺胸坐在被調節(jié)到腓骨頭高度的平面上，頭部以眼耳平面定位，眼睛平視前方，左、右大腿大致平行，膝彎屈大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。62測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面72測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面通過鉛垂軸和縱軸的平面及與其平行的所有平面都稱為矢狀面。82測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面在矢狀面中，把通過人體正中線的矢狀面稱為正中矢狀面。正中矢狀面將人體分為左右對稱的兩部分。92測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面通過鉛垂軸和橫軸的平面及與其平行的所有平面都稱為冠狀面。冠狀面將人體分成前后兩部分。102測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面與矢狀面和冠狀面同時垂直的所有平面都稱為水平面。水平面將人體分成上下兩部分。112測量基準面的要求l人體測量基準面的定位是由三個互為垂直的軸（鉛垂軸、縱軸、橫軸）定的。l1）矢狀面l2）正中矢狀面l3）冠狀面l4）水平面l5）眼耳平面通過左、右耳屏點及右眼眶下點的水平面稱為眼耳平面。123測量方向的要求l1）頭側端，足側端。l2）內側，外側。l3）近位，遠位。l4）撓側，尺側。l5）脛側，腓側。在人體上、下方向上，將上方稱為頭側端，將下方稱為足側端。133測量方向的要求l1）頭側端，足側端。l2）內側，外側。l3）近位，遠位。l4）撓側，尺側。l5）脛側，腓側。在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內側，將遠離正中矢狀面的方向稱為外側。143測量方向的要求l1）頭側端，足側端。l2）內側，外側。l3）近位，遠位。l4）撓側，尺側。l5）脛側，腓側。在四肢上，將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠離四肢附著部位的稱為遠位。153測量方向的要求l1）頭側端，足側端。l2）內側，外側。l3）近位，遠位。l4）撓側，尺側。l5）脛側，腓側。在上肢上，將撓骨側稱為撓側，將尺骨側稱為尺側。163測量方向的要求l1）頭側端，足側端。l2）內側，外側。l3）近位，遠位。l4）撓側，尺側。l5）脛側，腓側。在下肢上，將脛骨側稱為脛側，將腓骨側稱為腓側。174支承面和衣著的要求l立姿時站立的地面或平臺以及坐姿時的椅平面應該是水平、穩(wěn)固、不可壓縮的。l要求被測量者裸體或穿著盡量少的內衣測量。185基本測點及測量項目l頭部測點16個和測量項目12項；軀干和四肢部位的測點共22個，其測量項目共69項，其中分為：立姿40項，坐姿22項；手和足部6項及體重1項。l此外，測量時，必須按照標準規(guī)定的測量儀器和方法進行測量，其測量結果方為有效。19二、人體測量的主要儀器l(1)、直腳規(guī)l(2)、彎腳規(guī)l(3)、人體測高儀由固定直腳、活動直腳、主尺和尺框等組成。固定直腳與活動直腳的一端扁平呈鴨嘴形，主要用于測量活體；另一端尖銳，主要用于測量骨骼。直腳規(guī)可測量200毫米范圍以內的直線距離。20二、人體測量的主要儀器l(1)、直腳規(guī)l(2)、彎腳規(guī)l(3)、人體測高儀由左彎腳、右彎腳、主尺和尺框構成?？捎糜跍y量活體和骨骼。彎腳規(guī)可測量300毫米范圍以內的直線距離。21二、人體測量的主要儀器l(1)、直腳規(guī)l(2)、彎腳規(guī)l(3)、人體測高儀又稱為馬丁測高儀。由主尺桿5、固定尺座2、活動尺座3、底座6、兩支直尺1和兩支彎尺4構成。主尺桿由34節(jié)金屬管相互套接而成，測量范圍是02000毫米?？蓽y量身高、坐高和體部的各種高度。22二、人體測量的主要儀器l(1)、直腳規(guī)l(2)、彎腳規(guī)l(3)、人體測高儀當它的第一節(jié)金屬管的固定尺座與活動尺座各插一支直尺時，可作為大型活動直腳規(guī)使用?？蓽y活體的肩寬、胸寬等，也可測骨骼的股骨體長等。23二、人體測量的主要儀器l(1)、直腳規(guī)l(2)、彎腳規(guī)l(3)、人體測高儀在活動尺座和固定尺座各插一支彎腳時，可作為大型彎腳規(guī)使用，用于測量胸部矢狀徑等。24三、常用統(tǒng)計函數(shù)常用統(tǒng)計函數(shù)l在人體測量中，有兩個重要的統(tǒng)計量：均值和標準差。前者表示分布的集中趨勢；后者表示分布的離中趨勢。251均值l表示樣本的測量數(shù)據(jù)集中地趨向某一個值，該值稱為平均值，簡稱均值。l對有n個樣本的測量值：x1，x2，xn，其均值為：262方差l描述測量數(shù)據(jù)在中心位置（均值）上下波動程度差異的值叫均方差，通常稱為方差。l對于均值為的n個樣本測量值：x1，x2，xn，其方差S2的定義為：273標準差l由方差的計算公式可知，方差的量綱是測量值量綱的平方，為使其量綱和均值相一致，則取其均方根差值，即標準差來說明測量值對均值的波動情況。所以方差的平方根S稱為標準差。284抽樣誤差l抽樣誤差又稱為標準誤差，即全部樣本均值的標準差。抽樣誤差數(shù)值大，表明樣本均值與總體均值的差別大，反之說明其差別小，即均值的可靠性高。l當樣本數(shù)據(jù)列的標準差為S，樣本容量為n時，則抽樣誤差的計算式為：295百分位數(shù)l人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)來表示人體尺寸等級，最常用有：l第5%百分位數(shù)l第50%百分位數(shù)l第95%百分位數(shù)第5百分位數(shù)是代表“小”身材，是指有5%的人群身材尺寸小于此值，95%的人群身材尺寸大于此值。305百分位數(shù)l人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)來表示人體尺寸等級，最常用有：l第5%百分位數(shù)l第50%百分位數(shù)l第95%百分位數(shù)第50百分位數(shù)表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸的各為50%。315百分位數(shù)l人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)來表示人體尺寸等級，最常用有：l第5%百分位數(shù)l第50%百分位數(shù)l第95%百分位數(shù)第95百分位數(shù)代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，5%的人群身材尺寸大于此值。其它百分位數(shù)的含義可以此類推。32求百分位數(shù)值l當已知某項人體測量尺寸的均值為，標準差為S，求某一百分位的人體測量尺寸xa時，可用下式計算：l當求150%之間的數(shù)據(jù)時，式中取“”號；當求5099%之間的數(shù)據(jù)時，式中取“+號。式中K為變換系數(shù)，設計中常用百分比值與換算系數(shù)K的關系見表。33百分比（%）K百分比（%）K0.52.576700.5241.02.326750.6742.51.960800.84251.645851.036101.282901.282151.036951.645200.84297.51.960250.67499.02.326300.52499.52.57634四、常用人體測量數(shù)據(jù)1、我國成年人的人體結構尺寸l人體測量數(shù)據(jù)的種類分兩類：人體結構尺寸指靜態(tài)尺寸；人體功能尺寸指動態(tài)尺寸。l靜態(tài)測量是指被測者在確定的靜止狀態(tài)下，如立姿或坐姿，利用人體測量儀器進行的測量。具體測量時，應首先確定測點的位置和所需要測量的項目以及正確的測量方法?？蓞⒖紘H GB3975-83 GB3975-83 人體測量術語和 GB5703-85 GB5703-85 人體測量方法。351.1人體主要尺寸l包括：身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長。身高上臂長前臂長大腿長小腿長36測量項目男性女性均值標準差均值標準差身高167859.93157052.12體重596.66526.06上臂長31314.5528413.33前臂長23712.7321312.12大腿長46522.4243821.82小腿長36918.7934418.79人體主要尺寸371.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。眼高381.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。肩高391.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。肘高401.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。手功能高411.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。會陰高421.2立姿人體尺寸l包括：眼高、肩高、肘高、手功能高、會陰高、脛骨點高。脛骨點高43測量項目男性女性均值標準差均值標準差立姿眼高156859.99145450.30立姿肩高136752.12127146.06立姿肘高102442.4296036.97手功能高74136.9770437.37立姿會陰高79037.5873336.36立姿脛骨點高44421.2141020.00立姿人體尺寸441.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐高451.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿頸椎點高461.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿眼高471.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿肩高481.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿肘高491.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿大腿厚501.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。坐姿膝高511.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。小腿加足高521.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。531.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。541.3坐姿人體尺寸l包括：坐高、坐姿頸椎點高、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、坐姿下肢長。55測量項目男性女性均值標準差均值標準差坐高90830.3085527.88坐姿眼高79839.7073926.67坐姿肩高59824.8555623.03坐姿肘高26321.2125121.82坐姿大腿厚13010.9113010.30坐姿膝高49322.4245820.61小腿加足高41318.1838224.24坐深45721.8243319.39臀膝距55423.6452920.61坐姿下肢長99243.0391236.97坐姿人體尺寸56測量項目男性女性均值標準差均值標準差胸寬28016.3626013.36胸厚21215.7519917.58肩寬37518.7935118.29臀寬30614.5531716.36坐姿臀寬32115.7634420.61坐姿兩肘間寬42230.9140433.94胸圍86746.0682548.48腰圍73551.5277268.48臀圍87542.4290046.06頭圍56014.5554615.77頭全高22310.302169.701.4人體水平尺寸57項目東北華北西北地區(qū)東南地區(qū)華中地區(qū)華南地區(qū)西南地區(qū)均值標準差均值標準差均值標準差均值標準差均值標準差均值標準差男體重648.2607.6597.7576.9566.9556.8身高169356.6168453.7168655.2166956.3165057.1164756.7胸圍88855.588051.586552.085349.285148.985548.3女體重557.7527.1517.2506.8496.5506.9身高158651.8157551.9157550.8156050.7154949.7154653.9胸圍84866.483755.983159.882055.881957.680958.81.5各區(qū)域的體重、身高、胸圍582我國成年人的人體功能尺寸l動態(tài)測量是在人體從事某種活動的情況下，對運動著的人體進行的測量。l通常包括人體動作范圍的測量，如手、腳和四肢活動范圍的大小和活動方向。l人體某部位移動過程的測量。如運動的軌跡以及運動關節(jié)角度大小等。592.1肢體活動范圍l指頭、肩胛骨、臂、手、腿、小腿、足等部位的活動角度范圍。602.1.1手臂的活動角度范圍612.1.2各個關節(jié)的活動角度范圍622.2人體上部及上肢固定姿勢活動角人體上部及上肢固定姿勢活動角度范圍度范圍632.3不同姿勢手能及的空間范圍l指成年男子立姿、坐姿、單腿跪姿、仰臥時上身及手的可及范圍。64立姿上身及手的可及范圍65坐姿上身及手的可及范圍66跪姿上身及手的可及范圍67仰臥上身及手的可及范圍683常用人體功能尺寸測量區(qū)域測量項目男（18-60歲）女（18-55歲）p5p50p95p5p50p95立姿雙手上舉高197121082245184519682089手功能舉高186920032138174118601976手平展寬157916911802145715591659雙臂平展寬137414831593124813441438雙肘平展寬816875936756811869坐姿手前伸長416447478383413442手功能伸長310343376277306333上肢前伸長777834892712764818上肢功能長673730789607657707雙手上舉高124913391426117312511328693常用人體功能尺寸測量區(qū)域測量項目男（18-60歲）女（18-55歲）p5p50p95p5p50p95跪姿體長592626661553587624體高119012601330113711961258仰臥體長200021272257186719822102體高364372383359369384爬姿體長124713151384118312391296體高76179883669473878370五、手腳作業(yè)域測量l作業(yè)域：人在工作各種作業(yè)環(huán)境中在某種姿態(tài)下，肢體所能觸及的空間范圍。711手的測量l手的測量數(shù)據(jù)是設計手操縱器的依據(jù)。l手的測量包括手掌、手指的長度、寬度、厚度及腕關節(jié)的掌屈、背屈、內旋、外旋和以中指為基準的半徑側或撓側偏移的角度。721.1手的水平作業(yè)域731.2手的豎直作業(yè)域(5%,單臂,雙臂)74坐姿抓握作業(yè)域坐姿抓握作業(yè)域(5%)75身高與摸高的關系身高與摸高的關系762腳的測量l腳的測量數(shù)據(jù)包括腳掌、腳趾的長度、寬度、厚度以及關節(jié)背屈、側轉等活動的角度。l腳的測量數(shù)據(jù)是設計腳踏板、腳控制器的長度、寬度和傾斜角的主要依據(jù)。773腳作業(yè)空間l腳作業(yè)空間參數(shù)是布置腳操縱裝置的依據(jù)。和手比，腳的操縱力大、但精度低，活動范圍小。78第二節(jié)人體的人機學參數(shù)計算l本節(jié)主要介紹了人體的主要參數(shù)的計算。了解人體靜態(tài)尺寸以及人體一些常用生理參數(shù)的基本計算方法。79一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)1=(Li/H)100%Li人體第i部分測量值,cm;H身高,cm.80一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)2=(Li/Hp)100%Li人體第i部分測量值,cm;Hp軀干長,cm.81一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)3=(wx+wy)/H100%wx胸圍,cm;wy腰圍,cm;H身高,cm.82一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)4=1000(W)1/3/HW體重,N;H身高,cm.83一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)5=W/H3W體重,N;H身高,cm.84一靜態(tài)尺寸計算1人體體部指數(shù)l第1標準指數(shù)l第2標準指數(shù)l體形指數(shù)l李氏體重指數(shù)l羅氏體重指數(shù)l體質指數(shù)6=H-wxmax+WW體重,N;wxmax最大胸圍,cm;H身高,cm.852用身高計算人體各部分尺寸(1)立姿靜態(tài)尺寸862用身高計算人體各部分尺寸(1)坐姿靜態(tài)尺寸參數(shù)名稱計算公式參數(shù)名稱計算公式座高膝高坐姿臀高肘關節(jié)至椅面高臀部至小腿長大腿厚0.523H0.311H0.249H0.135H0.280H0.086H臀寬肩寬手前舉水平距離坐姿眼高兩手平舉直線距離座面至肩上舉高度0.203H0.229H0.462H0.454H1.03H0.795H873用體重計算人體體積表面積l(1)人體體積計算l(2)人體密度l(3)人體表面積計算lStevenson公式lBubois公式l賴氏算法已知體重W（kg）后可用下式計算人體體積：V1.015W-4.937（L）883用體重計算人體體積表面積l(1)人體體積計算l(2)人體密度l(3)人體表面積計算lStevenson公式lBubois公式l賴氏算法a=W/V（kg/L）893用體重計算人體體積表面積l(1)人體體積計算l(2)人體密度l(3)人體表面積計算lStevenson公式lBubois公式l賴氏算法S=0.0061H+0.0128W-0.1529（m2）式中“H”用cm計算，“W”用kg計算。903用體重計算人體體積表面積l(1)人體體積計算l(2)人體密度l(3)人體表面積計算lStevenson公式lBubois公式l賴氏算法S=KRW0.425H0.725式中式中“KR”為人種常數(shù)，為人種常數(shù)，中國人取中國人取72.46.913用體重計算人體體積表面積l(1)人體體積計算l(2)人體密度l(3)人體表面積計算lStevenson公式lBubois公式l賴氏算法S=0.0235H0.42246W0.051456924用身高、體重求其他人機學參數(shù)名稱名稱人體各部分長度手掌長L1=0.109H人體各部分重心位置手掌重心位置O1=0.505L1前臂長L2=0.157H前臂重心位置O2=0.430L2上臂長L3=0.1172H上臂重心位置O3=0.436L3大腿長L4=0.232H大腿重心位置O4=0.433L4小腿長L5=0.247H小腿重心位置O5=0.433L5軀干長L6=0.300H軀干重心位置O6=0.660L6人體各部分旋轉半徑手掌旋轉半徑R1=0.587L1人體各部分重量手掌重量W1=0.006W前臂旋轉半徑R2=0.526L2前臂重量W2=0.018W上臂旋轉半徑R3=0.542L3上臂重量W3=0.0357W大腿旋轉半徑R4=0.540L4大腿重量W4=0.0949W小腿旋轉半徑R5=0.528L5小腿重量W5=0.042W軀干旋轉半徑R6=0.830L6軀干重量W6=0.5804W人體各部分體積手掌體積V1=0.00566V人體各部分轉動慣量手掌轉動慣量I1=W1R12前臂體積V2=0.01702V前臂轉動慣量I2=W2R22上臂體積V3=0.03495V上臂轉動慣量I3=W3R32大腿體積V4=0.0924V大腿轉動慣量I4=W4R42小腿體積V5=0.04083V小腿轉動慣量I5=W5R52軀干體積V6=0.6132V軀干轉動慣量I6=W6R6293二人體生理學參數(shù)l人在活動時，會產生一系列的生理變化，進而導致心率、耗氧量、肌電圖、腦電圖、頻閃值等一系列生理指標值發(fā)生改變。通過測定人的有關生理學參數(shù)，可科學地推斷人從事某種活動或操作所承受的生理負荷，并據(jù)此合理安排勞動定額、勞動節(jié)奏，從而提高工效和操作安全性。941 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量體內單位時間所需要的氧氣量叫需氧量；成年人安靜時每分鐘的需氧量為0.2-0.3L/min。951 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量單位時間內人體通過循環(huán)、呼吸系統(tǒng)所能夠攝入的氧氣量稱攝氧量。961 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量人體單位時間內所消耗的氧氣量叫耗氧量。一般耗氧量和攝氧量大致相等。971 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量人在繁重體力勞動時，循環(huán)、呼吸系統(tǒng)的功能經(jīng)12min達到極限攝氧能力，這時，單位時間內的攝氧量叫最大攝氧量。981 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量人在繁重體力勞動時，單位時間內的耗氧量叫最大耗氧量。此時最大耗氧量近似等于最大攝氧量。最大可達安靜休息時的30倍，達到3一6Lmin。991 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量l總需氧量勞動及勞動結束后恢復期所需氧量之和稱為總需氧量?？傂柩趿浚篤o2z=Vo2lVo2h一Vo2j(t1+th)式中Vo2z勞動時的總需氧量，mL/min;Vo2l作業(yè)期攝氧量，mL/min；Vo2h恢復期攝氧量，mL/min；Vo2j安靜時平均需氧量，一般為25OmL/min；t1作業(yè)時間，min；th恢復時間，min。1001 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量最大耗氧量決定于年齡（AG）、性別、海拔、訓練、強度、持續(xù)時間等。Vo2max=(56.592-0.398AG)10-3(L/（kgmin）)1011 最大耗氧量Vo2max1)耗氧量和攝氧量l需氧量l攝氧量l耗氧量l最大攝氧量l最大耗氧量根據(jù)最大耗氧量，可計算出最大能量消耗率EmaxEmax=354.3Vo2maxW/100其中體重W單位N;Vo2max單位mL/Nmin.1021 最大耗氧量Vo2max2)氧債和勞動負荷l氧債l常量負荷l高量負荷l超量負荷勞動開始，呼吸循環(huán)機能跟不上氧需，致使肌肉缺氧，這時供氧量與需氧量的差叫氧債。1031 最大耗氧量Vo2max2)氧債和勞動負荷l氧債l常量負荷l高量負荷l超量負荷非繁重勞動時，需氧量小于最大攝氧量。此時，只有作業(yè)開始2-3min內，呼吸、循環(huán)系統(tǒng)暫時略欠氧債。其后轉人穩(wěn)定狀態(tài)，這是人體可以持久作業(yè)的最理想的狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)結束后，歸還所欠氧債，見圖。1041 最大耗氧量Vo2max2)氧債和勞動負荷l氧債l常量負荷l高量負荷l超量負荷勞動強度較大，需氧量已接近或等于最大攝氧量的負荷。此時，氧債也是在需氧量上升期間出現(xiàn)，到達最大攝氧量后，便維持穩(wěn)定狀態(tài)，見圖。1051 最大耗氧量Vo2max2)氧債和勞動負荷l氧債l常量負荷l高量負荷l超量負荷勞動強度過大，需氧量超過最大攝氧量，人體一直在缺氧狀態(tài)下，形成較大氧虧，處于“假穩(wěn)定狀態(tài)”下的負荷，見圖。超量負荷時，當心肺功能的惰性逐漸克服后，每分鐘需氧量仍高于最大攝氧量，運動強度的持續(xù)，局限在氧債能力范圍內，活動不能持久。勞動結束后，人體還要繼續(xù)維持較高的氧需以補償欠下的氧債。1061 最大耗氧量Vo2max2)氧債和勞動負荷l氧債l常量負荷l高量負荷l超量負荷據(jù)研究，體內要透支1L氧，大約要以7g乳酸作代價，直到氧債能力衰竭為止。氧債能力，一般人約為10L，訓練有素的運動員可達15-20L。氧債能力衰竭，血液中的乳酸量會急劇上升，pH值迅速下降，這對肌肉、心臟、腎臟以及神經(jīng)中樞都很不利。1072 最大心跳速率l心率l最大心率單位時間內心室跳動的次數(shù)稱為心率（Heartrate,縮寫為HR)。在安靜時，正常男子、女子的心率約75次/min。青年人中，當以50的最大攝氧量工作時，男子心率一般比女子低，分別約為130次min和140次min。1082 最大心跳速率l心率l最大心率當人達到最大負荷時心臟每分鐘的跳動次數(shù)稱為最大心率(HRmax),最大心率幾乎無性別差異，都隨著年齡(A)的增加而下降，可用一下式近似計算：HRmax=209.2-0.74AG(次/min)式中HRmax最大心率，次min；A年齡，歲。1093 搏出量與最大心臟輸出l搏出量l心輸出量心臟每次搏動從左心室注人主動脈的血液量稱搏出量。1103 搏出量與最大心臟輸出l搏出量l心輸出量單位時間內從左心室射出血量Q叫心輸出量。最大攝氧量與最大心輸出量關系：Qmax=6.55+4.35Vo2max(L/min)式中Qmax最大心輸出量，L/min;Vo2max最大攝氧量，L/(Nmin)。1114 肌電圖l肌電圖l放電頻率和振幅l應用肌纖維細胞收縮時產生生物電位一一動作電位，肌肉收縮時產生的動作電位可通過電極引導出來，再放大、記錄即得到肌電圖(Electromyogram,簡稱EMG)。1124 肌電圖l肌電圖l放電頻率和振幅l應用肌肉從輕微收縮增加到最大收縮時，放電頻率可從5次s增加到50次s。動作電位振幅(mV)的大小反映了參加收縮的肌纖維數(shù)量的多少。因此，通過肌電圖可以測定肌肉收縮的強度。1134 肌電圖l肌電圖l放電頻率和振幅l應用肌電圖在安全人機工程學上的應用主要是作業(yè)設計、作業(yè)姿勢、機械和工具設計的人性化、合理化和最優(yōu)化研究。在工業(yè)座椅、家用沙發(fā)和床等尺度的研究中，肌電圖是一個實用的評價指標。一個具有良好人機工程學設計的工業(yè)座椅能有效地減少人體不必要的能量消耗，提高工作效率；一個舒適的坐姿或者臥姿可使全身肌肉放松，這種放松程度，可通過測量肌電圖來評價。1145 呼吸量的測定l人體的活動時，新陳代謝率增高，氧氣的消耗量與二氧化碳的呼出量都隨著活動量而增多：l呼吸頻率由平靜時的每分12-18次增加到每分40-50次；l呼出量由平靜時的500mL上升到2000mL上；l通氣量由平靜時的6-8L上升到100L以上。1156 脈搏數(shù)的測定l主要是測定與疲勞程度有關的剛結束作業(yè)的脈搏數(shù)、脈搏積及回復到安靜時脈搏數(shù)所用的時間。l脈搏積=脈搏數(shù)（最高最低血壓差）1001167 發(fā)汗的測定l發(fā)汗是機體散熱維持恒定體溫的有效途徑，發(fā)汗量是高溫下勞動或重體力勞動機體喪失水分程度的標志。發(fā)出大量汗水可造成脫水，因此對發(fā)汗量及汗液化學成分等應進行測定，可以防止高溫中暑等疾病。l在安靜狀態(tài)下，當環(huán)境溫度達到281時便開始發(fā)汗。l如果空氣濕度高且穿衣較多時，氣溫達到25時即可引起發(fā)汗。l勞動時，氣溫在20以下，也會發(fā)汗甚至發(fā)出較多的汗量。勞動強度越大，發(fā)汗量越顯著。1178 血液成分變化的測定l一般采用生物化學的測定方法，測量內容主要是與疲勞關系密切的pH值、血糖量、血紅蛋白量、乳酸含量等。1189 腦電圖l腦電圖l應用腦電圖(Electroencephalogram,EEG)也是人體生物體電現(xiàn)象之一。人無論是處于睡眠還是覺醒狀態(tài)，都有來自大腦皮層的動作電位（腦電波）。在頭部表皮上通過電極和高感度的低頻放大器可測得這種生物電現(xiàn)象。1199 腦電圖l腦電圖l應用利用腦電波的頻率和幅值可評價人大腦的覺醒狀態(tài)。在人機工程學研究領域內，常利用腦電波研究環(huán)境與人的關系，如噪聲、室溫、床類用具尺度及質地等對睡眠深度的影響。在作業(yè)領域，它與事故的發(fā)生和防止有密切的關系。1209 腦電圖l波l波l波l波l波正常人安靜閉眼時出現(xiàn)a波(8-13Hz)。1219 腦電圖l波l波l波l波l波正常人睜眼并且注意力集中時波減少，波(14-25Hz)增多。1229 腦電圖l波l波l波l波l波25Hz以上叫波。波和波以上頻率的波統(tǒng)稱快波。1239 腦電圖l波l波l波l波l波人在打噸或睡眠中出現(xiàn)波(4-7Hz)和波(0.5-3.5Hz）。波和比波頻率低的波統(tǒng)稱慢波。成人如果在覺醒時出現(xiàn)慢波則可診斷為大腦異常。1249 腦電圖l日本橋本把大腦意識狀態(tài)劃分為l階段0l階段Il階段IIl階段IIIl階段IV失去知覺、睡眠的狀態(tài)，無意識，無反應能力。主要腦波是波。1259 腦電圖l日本橋本把大腦意識狀態(tài)劃分為l階段0l階段Il階段IIl階段IIIl階段IV過度疲勞、單調作業(yè)、飲酒等狀態(tài)，知覺能力的下降，發(fā)呆、發(fā)愣、不能注意。主要腦波為波。1269 腦電圖l日本橋本把大腦意識狀態(tài)劃分為l階段0l階段Il階段IIl階段IIIl階段IV休息、習慣上的作業(yè)的狀態(tài)，意識處于正常放松狀態(tài)，這時無預測能力和創(chuàng)造力。主要腦波為波。1279 腦電圖l日本橋本把大腦意識狀態(tài)劃分為l階段0l階段Il階段IIl階段IIIl階段IV積極活動狀態(tài)，這時大腦清醒，注意力集中，富有主動性。主要腦波為波。事故潛在性最小。1289 腦電圖l日本橋本把大腦意識狀態(tài)劃分為l階段0l階段Il階段IIl階段IIIl階段IV過度緊張和興奮的狀態(tài)，這時注意力集中一點，一旦有緊張情況大腦將馬上進人停止狀態(tài)。腦波狀態(tài)是和更快頻率的腦波。事故潛在性最大。129第三節(jié)人體測量數(shù)據(jù)的應用l本節(jié)主要介紹了人體測量數(shù)據(jù)的處理方法。掌握五種常用的統(tǒng)計函數(shù)與人體測量數(shù)據(jù)的修正原則和選用原則。130一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則對有些不可調節(jié)的設計，應該根據(jù)具體要求選用最大或最小的人體參數(shù)。例如門或通道的最小高度應該選用高百分位身高數(shù)據(jù)；而抓握物體的可及距離、控制器的位移、顯示器與測試點位置、安全防護罩上的空隙等，應以低百分位的數(shù)據(jù)。131一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則對與健康或疲勞有關的設計，設計優(yōu)先采用可調性準則設計。例如汽車座椅的高度、傾角。132一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則只能用一種中等尺寸供群體使用時（如墻壁上的開關高度、門上把手尺寸等），應以第50百分位數(shù)作為適用的人體尺寸。例如：門把手、錘子的手柄、辦公室座椅。133一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則在選用人體尺寸和體形時，首先應搞清該尺寸的適用范圍，如適用的國家、地區(qū)、民族、年齡、性別、職業(yè)及社會階層等，否則，盲目選用，設計出的產品適用性較差。134一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則人體測量數(shù)據(jù)應用應注意人體尺寸的變化。一方面從事某種工作的勞動人群的身材有變化時，其最佳適應尺寸也應隨之改變；另一方面，世界各國人體身高有增加的趨勢，近20年來世界各國人體的身高平均每10年增加1cm，我國的人體身高增加更快。135一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則設計中用到的尺寸應該考慮設計裕度，在人體尺寸上加適當?shù)男拚?，叫產品的最小功能尺寸。為了克服人心理上的空間壓抑感、高度恐懼感、以及求奇、求美心理，在產品最小功能尺寸上還要加心理修正量，稱最佳功能尺寸。136功能修正與最小心理空間相結合的原則最小功能尺寸Smin=S+f式中Smin產品的最小功能尺寸；S第百分位人體尺寸；f功能修正量。涉及人體尺寸的設計,都要考慮實際活動中人的姿勢、動態(tài)操作、衣著等需要的設計裕度，所有這些設計裕度總計為功能修正量f。137功能修正與最小心理空間相結合的原則最佳功能尺寸Sopm=S+f+p式中Sopm最佳功能尺寸；S第百分位人體尺寸；f功能修正量;p心理修正量(實驗求得)。138一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則設計要遵循國家標準、國際標準。139一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則設計時要考慮姿勢，如座姿的寬度要比立姿大。140一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則一、人體測量數(shù)據(jù)的選用原則l1、最大最小原則l2、可調性原則l3、平均準則l4、地域性原則l5、數(shù)據(jù)更新原則l6、功能修正與最小心理空間相結合的原則l7、標準化原則l8、姿勢與身材關聯(lián)原則l9、根據(jù)用途合理選擇百分位和適用度準則設計適合多少人使用叫適應度。（1）間距類設計選第95百分位數(shù)據(jù)；（2）凈空高度類設計選第99百分位數(shù)據(jù)；（3）可及距離類設計選低百分位數(shù)據(jù)；（4）座面高度類設計選低百分位數(shù)據(jù)；（5）隔斷秘密類設計選高百分位；監(jiān)視隔斷類設計、隔離欄設計選低百分位；（6）柜臺類設計以肘部高度數(shù)據(jù)選第5-95百分位；141二、人體尺度在設計中的應用方法l1、確定設計對象的類型和適應度，確定設計對象屬于那一類型以及適應度；l2、根據(jù)適應度選擇百分位（特殊設計其適應度另行規(guī)定）；設計類型產品重要程度百分位的選擇適應度I型（可調）安全健康x99-x198%一般用途x95-x590%IA型（最大）安全健康X99或x9099-95%一般用途x9090%IIB型（最?。┌踩】礨1或x599-95%一般用途x1090%III型（平均）一般用途x50通用成年用品一般用途高低通用142二、人體尺度在設計中的應用方法l3、根據(jù)設計裕度確定功能修正量（參照課本表2-12），為了心理感受，可以根據(jù)實驗確定心理修正量；l4、確定產品的功能尺寸。產品的最小功能尺寸Smin=S+f產品的最佳功能尺寸Sopm=S+f+p143例例1 1l設計適用于中國人的車船臥鋪上下鋪凈空高設計適用于中國人的車船臥鋪上下鋪凈空高度度144l解：解：車船臥鋪上下鋪凈空高度屬于一般用途設計，應該選第99百分位參數(shù)，查表得S99=979mm；l考慮衣褲厚度，功能修正量取25mm；l考慮人頭部無壓迫感，心理修正量取115mm；l所以最小功能尺寸Smin=S+f=979+25=1004mm最佳功能尺寸Sopm=S+f+p=1119mm例例1設計適用于中國人的車船臥鋪上下設計適用于中國人的車船臥鋪上下鋪凈空高度鋪凈空高度145例例2 2l設計適用于中國男人的固定座椅面高設計適用于中國男人的固定座椅面高146l解：解：固定座椅面高屬于一般用途設計，應該選第5百分位參數(shù)，查表得小腿加足高S5=383mm；l考慮鞋厚，功能修正量取25mm；考慮褲厚，功能修正量取3mm；故總功能修正量取28mm；l所以最小功能尺寸Smin=S+f=383+28=411mm例例2設計適用于中國男人的固定座設計適用于中國男人的固定座椅面高椅面高147四、身高在設計中的應用l為了簡化設計，各種工作面的高度、通道、家具、操縱臺的高度常根據(jù)身高確定（具體見課本表2-15）。148l例1設計適用于90%華北男性使用的可調性產品，試問應按怎樣的身高范圍設計該產品尺寸？l解：由表查知華北男性身高平均值lM=1693mm，標準差S=56.6mm.要求產品適用于90%的人，故以第5百分位和第95百分位確定尺寸的界限值，由表查得變換系數(shù)K=1.645；l即第5百分位數(shù)為：P=1693-（56.6*1.645）=1600mml第95百分位數(shù)為：P=1693+（56.6*1.645）=1786mml結論：按身高1600-1786mm設計可調性產品尺寸，將適應用于90%的華北男性。149