人体工程学重点复习资料

第一章

美国称为Human Engineering（人类工程学）、Human Factors（人体学）或Human Factors Engineering（人因工程学）；而西欧国家多称为Ergonomics（人类工效学），日本称为“人间工学”。

1950 年2 月16 日，英国海军部召开的会议上通过了人体工程学（Ergonomics）这一名称，正式宣告人体工程学作为一门独立学科的诞生。

1989 年我国正式成立了与IEA 相应的国家一级学术组织——中国人类工效学学会。

人体工程学发展的三个阶段：经验人体工程学、科学人体工程学（第二次世界大战期间1939~1945 年）、现代人体工程学（20 世纪60 年代）。

工业革命之后，著名的研究工作有：肌肉疲劳试验、铁锹作业试验、砌砖作业试验。

人体工程学的研究内容：人的生理和心理特性的研究、人-家具-环境系统研究

人体工程学的研究方法：自然观察法、实测法、调查研究法、计算机仿真系统、系统分析评价法。

家具和室内设计中人的因素：人体感知响应特性、人体的生物力学特性、人体对环境负荷的反应、人体尺寸、人体姿势。

家具和室内设计中的人体工程学问题：（1）家具和室内环境对人的影响（2）家具和室内环境的安全性（3）家具与室内环境的舒适性（4）人与家具作用界面（人-机界面）的优化设计（5）家具的功能设计对人的作业活动和工作效率的影响

第二章

人的感觉系统由神经系统和感觉器官组成。

感知包括感觉和知觉，感觉是对直接作用于人体感觉器官的一种直接反应，知觉是在感觉的基础上产生的，它是对感觉信息整合后的反映。

感觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反应。人的感觉包括视觉、听觉、味觉、嗅觉、肤觉和本体觉等。感觉可分为外部感觉和本体感觉两种类型。

知觉：是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。

人体的各种感觉器官都能对某一种特定的能量形式做出最敏感的反应。这种能够引起感觉器官有效反应的刺激，称为该感觉器官的适宜刺激。

感觉器官接受刺激后，如果刺激强度不变，则经过一段时间后，感觉会逐渐减小以致消失，这种现象称为“适应”。

同一感受器官接受不同刺激物的作用而使感受性发生变化的现象称为对比。几个刺激物先后作用于同一感受器时，将产生继时对比现象。例如，吃了糖以后接着吃带有酸味的食物，会觉得更酸。

余觉是指当刺激取消以后，感觉还可以存在一极短时间的现象。

人的知觉过程是一个有组织、有规律的心理活动过程。这些规律主要表现为知觉

的选择性、知觉的整体性、知觉的理解性和知觉的恒常性。

知觉的恒常性：1）大小恒常性2）形状恒常性3）明度恒常性4）颜色恒常性

客观事物不相符的错误知觉称为错觉。错视觉中又分为长度错觉、方位错觉、透视错觉、对比错觉等。

视觉的适宜刺激是光，人眼可以感觉到的光波波长大约是380-780mm，波长小于380mm的紫外线和大于780mm 的红外线都不能引起人的光感觉。

视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围。

人眼的适应性分为暗适应和明适应两种。眼睛向暗处的适应叫暗适应，向亮处的适应叫明适应。暗适应过程大约要30min 才能完成。暗适应过程大约1 min 后就趋于完成。

人的眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快，而且不易疲劳。

对于人来说,只有频率为20~20000Hz的振动，才能产生声音的感觉,低于20Hz 的声波称为次声；高于20000Hz 的声波称为超声。

一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应。

人体有触觉、温度觉和痛觉三种肤觉。

温度觉分为冷觉和热觉两种，这两种温度觉是由两种不同范围的温度感受器引起的。既不感觉冷，也不感觉热的温度，为生理零度。

刺激强度达到对皮肤组织有破坏作用时，即会引起痛觉。痛觉的感受器为自由神经末梢。

人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。

人对光、声和皮肤刺激的简单反应时间较短，而对气体、温度等刺激的简单反应时间较长。

同一性质的刺激，其刺激强度越大，则刺激给予神经系统的能量越大，而反应时间越短。

一般成年人，反应时间随着年龄的增长而延长。同年龄的成年男子的反应时间一般比女子短。

第三章

骨与骨之间的连结方式有直接连结与间接连结两大类，直接连结的相对骨面间无间隙，不活动或仅有少许活动；间接连结称为关节。

在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动力源，肌肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力（如自重、操纵力等）的作用点称为重点（阻力点）。

人体的活动，主要有下述三种骨杠杆的形式：①平衡杠杆②省力杠杆③速度杠杆

按其关节面的形态和运动形式，关节可分为下列三大类：①单轴关节：只有一个

运动轴，骨仅能沿该轴做一组运动。②双轴关节：有两个互为垂直的运动轴，可绕此二轴进行两组运动，也可作环转运动。可绕冠状轴作屈、伸运动，并绕矢状轴作收、展运动。③多轴关节：有三个互为垂直的运动轴，能作屈、伸、收、展及旋转等各种运动。

人体内有三种类型的肌肉：骨骼肌、平滑肌、心肌。骨骼肌的中间部位称为肌腹，主要由骨骼肌纤维构成，有收缩性。骨骼肌的两端称为肌腱，由致密结缔组织构成，无收缩性。

影响肌肉力量的因素很多，如遗传、营养、体重、年龄、性别、训练状况等等。女性的肌力比男性约低20%～35%；右手的肌力比左手约强10%；而习惯左手的人，其左手肌力比右手约强6%～7%。

前臂在自垂直朝上位置绕肘关节向下方转动大约70°位置上产生最大操纵力。

坐姿时的最大足蹬力通常在膝部弯曲160°位置上产生。

“疲劳”通常表示人容易感到疲惫致使工作效率下降或对工作失去兴趣的一种状态。疲劳可以分为以下几种类型：

（1）肌肉疲劳：由于肌肉负荷过多过重而引起的疲劳；

（2）慢性疲劳：由于长期疲惫累积导致的疲劳；

（3）局部疲劳：由于有机体的某一部位的超负荷劳动导致的疲劳；

（4）全身疲劳：由于整个有机体的超负荷劳动导致的疲劳；

（5）精神疲劳：从事脑力劳动、精神系统的某一部分过度紧张引起的疲劳；（6）生理节奏疲劳（昼夜疲劳）：生理节奏疲劳是昼夜节奏的一部分，并促使睡眠产生。

反应时间：从感觉器官接受外界刺激到运动器官开始执行操作运动所经历的时间。影响反应时间的因素有：刺激的性质、刺激的强度、刺激的多少、刺激与背景的对比度强弱、执行动作的运动器官、人的年龄和性别、人的心理准备情况、人

的疲劳程度。

第四章

根据测量方式可以将人体测量分为静态人体测量和动态人体测量两类。前者通常是用来获取人体在立姿和坐姿时的尺寸，而后者则是用来获取人在工作姿势下或在某种操作活动状态下的尺寸范围。

只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合要求的情况下，测量结果才是有效的。

测量基准面即人体的平面定位是根据三个互为垂直的轴来决定的，包括一个铅垂轴和两个水平轴。

①矢状面通过铅垂轴和纵轴的平面及与其平行的所有平面都称为矢状面；

②正中矢状面将人体分成左右对称的两部分的矢状面；

③冠状面通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。冠状面将人体分成前、后两部分；

④水平面与矢状面和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

成上、下两部分；

⑤眼耳平面通过左、右耳屏点和右眼眶下点的水平面，称为法兰克福平面。

测量人体尺寸的方法通常分为接触性测量和非接触性测量两种。前者主要使用各种测量尺，如卷尺、马丁尺、皮脂厚度计、测高仪等，后者有摄像法、激光扫描法等。

影响人体测量数据的因素：地区与种族、年代、年龄、性别、职业

百分位数表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。设计中最常用的是P5、P50、P95 三种百分位数。

人体尺寸数据的选用原则：Ⅰ型产品尺寸设计，需要两个人体百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据，故这类产品尺寸设计又称双限值设计。Ⅱ型产品尺寸设计只需要一个百分位数作为尺寸上限或下限值的依据，故称之为单限值设计。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，故又称为平均尺寸设计。（注意：理解应用课本50 的例子）

第五章

根据家具、人、物之间的关系以及密切程度，家具可分为人体类家具、准人体类家具和建筑类家具三类。

椅子的基本构造是由座面、靠背、扶手、底座四部分组成。

正常的姿势下，从侧面观察成年人脊柱的自然弯曲弧形呈“S”状，有颈、胸、腰、骶四个弯曲部位，其中颈曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。颈椎支撑头部，胸椎与肋骨构成胸腔，腰椎、骶骨和椎间盘承担人体坐姿的主要负荷，其中，以颈椎、腰椎部位活动最为频繁。

腰部背部的压力分布应是肩胛骨和腰椎两个部位最高，这就是在靠背设计中所强调的“两点支撑”。靠背的两点支撑中，上支撑点为肩胛骨提供凭靠，称为肩靠，其位置相当于第5-6节胸椎之间的高度；下支撑点为腰曲部分提供凭靠，称为腰靠，其位置相当于第3-5 节腰椎之间的高度。

根据对坐姿体压分布的分析可知，平直的座面形状比凹形座面或异形座面（如座面上铣出臀部的形状）更具有舒适性。

设计靠背时通常是以正确姿势，即脊柱处于自然伸展状态的姿势为依据。脊柱曲度处于自然状态时，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷，人体舒适度最佳。

这要求，座椅的靠背与座面的夹角在95°～115°之间。

当脊柱曲度处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常。另外，一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力（拉或压）的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。以上两点是人体产生腰部酸痛、颈、背疲劳等不适感的主要原因。

对于座椅而言，主要是在座面、腰靠、背靠等支撑部位设置软垫。软垫有两个重要作用，一是使支撑点与支撑点周围部分产生的压力分布比较均匀；二是使身体

坐姿稳定。

座椅各部分尺寸相关人体尺度测量项目，参考尺寸等（76-78 页）。

第六章

床宽的最小界限应是700mm。比这宽度再窄时，翻身次数和睡眠深度都会明显减少，影响睡眠质量。床宽小于500mm 时，翻身次数减少约30%，睡眠深度受到明显影响。床宽尺寸可以用如下的公式加以计算：W=2.5～3w。

单床屏的床面最长为2100mm，双床屏的床面最长为2120mm；单人床的床面最宽为1200mm，单人床和双人床的划分以床面宽1350mm 为界。

医用诊疗床的宽度可低至500mm，高度可高至900mm。

床垫与人的体形最优匹配使脊柱曲线接近于自然状态，肌肉才会得到最大程度上的放松。

使体压得到合理的分布，床垫构造与弹性材料，一般以采用不同材料搭配而成，从上至下即分为：上面料层、上铺垫层、弹簧层、下铺垫层、下面料层。

袋簧自身的排列来看，可以形成平行排列和蜂窝结构排列两种构造模式。其中蜂窝结构的强度更大。

人体平躺时身体各部位重量分布为臀部40％、背部15％、头部10％、脚部10％、腰部25％。

分区弹簧床垫是一种较理想的床垫，每个区域的弹性依据身体各个部位重量精确计算。从三区分到五区，现在已经分到七区，甚至九分区。

记忆海绵又称慢回弹海绵，零压力海绵。它能根据温度、压力改变硬度及形状，有效地把人体压力化解为零压，抵消反弹力，从而为人体提供最平均、真实的支撑。

乳胶海绵是泡孔结构为全部连孔或绝大部分连孔，少部份不连孔的多孔性橡胶材料。乳胶垫一般使用模具发泡成型。

床高指床面距地面的垂直高度。和平时座椅的高度一样，一般为400～500 ㎜，但是由于使用环境和使用者的不同，床的高度还有很大差异。床屏的设计高度为920～1020 ㎜。

第七章

依据人体的姿势特征以及人-桌界面关系，可将人体的操作活动空间划分为不同的区域，即工作区域。工作区域是桌类家具功能尺寸设计的主要依据，主要包括平面工作区域、垂直面工作区域和立体面工作区域。平面工作区域是桌台类家具幅面设计的主要依据。

操作者坐姿作业时，上肢在水平面上移动形成的轨迹所包括的区域称为水平面工作区域。

水平面工作区域可分为最大工作区域和正常工作区域。

木质及其它一些天然材料仍是桌台类家具制造的首选材料。是因为，桌台家具属

于准人体类家具，直接与人体相接触，形成触觉。木材和其它一些天然材料可以使人体获得比较舒适的触感。

人体皮肤与材料相接触时，界面间温度的变化会刺激人的肤觉器官，使人感到温暖或凉冷，我们称之为冷暖感。

冷暖感与材料的导热性有着密切的关系。导热系数小的材料，其触觉特性呈温暖感；导热系数大的材料，触觉特性呈凉冷感。

冷暖感不仅与材料的导热性质有关，还与材料的微观构造以及表面材料的厚度有着密切的关系。一般，表面光滑的材料比表面粗糙的材料略感冷凉。

涂饰会改变材料表面的热学性质，如玻璃、塑料、金属等材料就是这样，但对于木材则不然，涂饰并不能影响木材表面的冷暖感。

桌类家具的主要功能部件主要包括桌面、抽屉、屏风，此外，桌下空间是腿部活动的一个主要功能空间，影响着使用舒适性。

桌面高度即工作面高度减去工件的高度。在进行桌面高度设计时，应以提高工作效率和使操作者保持正确姿势，减少疲劳为原则。

桌面高度不仅与人的肘高有关，还与桌类家具的用途（即作业性质）有关，一般来讲，桌面高度在肘高以下50～100mm 比较合适。在精密作业时，桌面高度必须增加。

桌子最重要的尺寸是差尺（即桌面与座面的高度差），而不是地面到桌面的总高度。人体工程学中，桌面高度等于坐骨结节点到桌面的距离（差尺）与该点到地面的距离（座高）之

和。

常见桌类家具高度为中餐桌750～780mm，西餐桌680～720mm，书桌720mm，打字桌更矮一些。

桌面的宽度以人体手臂的侧展长为设计依据，桌面的深度以人体手臂的前展长为设计依据，

桌面的最小宽度应在500~600mm。对于圆桌来讲，应以人均占桌宽来确定桌面的直径，其最小直径应保证人均占桌宽至少在500~600mm，比较舒适的范围在600~750mm。

从人性化的角度来讲，可视化作业应采用倾斜桌面，当桌面倾斜度在12°~24°时，与水平桌面相比，使用者的躯干移动次数明显减少，疲劳程度降低，不舒适感减轻。

工作台面高度还与作业性质有着密切的关系。（1）对于精密作业，如绘画等，作业面高度应上升至肘高以上50~100mm，以适应人眼观察的距离。同时，给肘关节一定的支撑，从而减轻背部肌肉的静态负荷。（2）对于一般性作业，如果台面上需要放置工具、材料等，台面高度应降低至肘高以下100~150mm。（3）对于重负荷性作业，如需要借助于身体的重量来进行操作，则工作台面高度应降低至肘高以下150~400mm。

为了适应人在使用时紧靠台面着力的动作，需要在工作台底部留有置足的凹进位置，即容

足空间。容足空间高度通常为80mm，深度以50～100mm 为宜。

显示器中心与眼睛的最小距离要在630mm 以上；距离太小眼睛易疲劳，太远会降低屏幕

识读性。

第八章

柜类家具尺寸的设计主要考虑女性的要求。一般视点高度无论男女都为接近头顶部约15cm 处。在确定柜类产品的深度时，除了物的尺度与存放方式外，还要考虑人的视线范围。

由于人的视线范围与搁板的间隔距离有关，搁板之间的距离越大，能见度越好，但空间浪费较多；搁板之间距离越小，则能见度越差。

根据储存物品的开放程度，将储物形式分为封闭式、开放式和综合式三种。

储物空间的分隔，必须根据其用途来确定，大致可按体积、重量、使用频率来考虑。在高度上可分为三大部分：由地面至600mm 高的空间内，用来放置具有时间性和季节性的大型用品。由600—1800mm 高的空间内，一般都放置常用的和美观整齐的物体。由1800—2400mm 高的空间内，放置冬夏季衣服及不常用的物品等。

柜类家具的主要功能部件有：搁板、抽屉和门。

搁板的高度是由人存放和取物的最佳高度决定，搁板间的间隔则由物品的大小，主要是由其高度加适当的活动空间决定。

抽屉的位置在900mm 以下。站立、坐和弯腰动作状态下，抽屉深度以420mm 左右比较适宜；下蹲和下跪动作状态下，抽屉深度以330mm 左右比较适宜。

衣柜的开门方式主要取决于内容物的要求，门的高度和门外空间。

门把手位置要设置在最省力的位置，最省力的位置也就是能发出最大操作力的位置。一般靠面板边缘。上面的尽量靠下，在下面的尽量靠上。距离地面高度为1100mm～1250mm 时人使用较为舒适。

衣柜的高度是根据服装的长度来确定的，应满足大衣自然挂于其中的长度。一般1800～1900mm；柜体的深度，一般不小于500mm。