人体工学及产品设计实例
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2.3 常用人体测量数据应用

2.3.1 确定产品的类型及等级

在涉及人体尺寸的产品设计中,设定产品功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数,而人体尺寸百分位数的选用与所设计产品的类型密切相关。在GB/T 12985—1991标准中,依据产品使用者人体尺寸的设计上限值(最大值)和下限值(最小值)对产品尺寸设计进行了分类,凡涉及人体尺寸的产品设计,首先应按该分类方法确认所设计的对象是属于Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ型中的哪一类型。

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,为双限值设计,如行李箱可调节把手高度、可调高度的工作坐椅等。Ⅱ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,为单限值设计,其中,ⅡA型为大尺寸设计,如担架的长度,ⅡB型为小尺寸设计,如固定尺寸的座椅高度。Ⅲ型产品尺寸设计,为P50平均尺寸设计,如柜台高度、电灯开关高度等。

2.3.2 选择人体尺寸的百分位数

在确认所设计的产品类型及其等级之后,选择人体尺寸百分位数的依据就是满足度,即所设计的产品在尺寸上能满足多少人使用,通常以百分率表示,即适合使用它的用户与目标用户总体的比。产品类型、等级、满意度与百分位数的关系见表2-12。

表2-12 产品类型、等级、满意度与百分位数的关系

在设计时虽然满足某一满足度指标,但用一种尺寸规格的产品却无法达到这一要求,因此,可考虑采用产品尺寸系列化和产品尺寸可调节性设计解决。表中给出的满足度指标是通常选用的指标,在有特殊要求的情况下,其满足度指标可灵活确定。应根据所设计产品使用者总体的人体尺寸差异性、制造该产品技术的可行性和经济的合理性等因素进行综合优选来确定满足度。

具体设计中常用人体尺寸应用原则及百分位选择,如下。

①身高 用于确定通道和门的最小高度,一般门和门框高度都适用于99%以上的人,为确定净空高度,所以应该选用高百分位数据,身高一般是不穿鞋测量的,因此在使用时应给予适当补偿,如图2-31所示。

图2-31 根据身高等人体尺寸设计的公共电话亭

②立姿眼高 可用于确定在剧院、礼堂、教室等场所人的视线;布置广告和其他展品;确定开畅式大办公室内隔断的高度,其取决于关键因素的变化,如隔断高度设计如果是保证私密性要求,那么隔断高度就与较高人的眼睛高度有关(第95百分位或更高),反之,假如设计是允许人看到隔断里面,则应选择较矮人的眼睛高度(第5百分位或更低),由于这个尺寸是光脚测量的,所以还要加上鞋的高度,男子约2.5cm,女子约7.6cm,如图2-32所示。

图2-32 根据立姿眼高等人体尺寸设计的敞开式办公室隔断

③坐姿眼高 当视线是设计的中心时,确定视线和最佳视区要用到这个尺寸。电脑屏幕的放置位置,如果有可调节性,就能适应从第5百分位到95百分位或更大范围。比如近视矫正仪,座椅的倾斜、座垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时的活动都是要考虑的因素,如图2-33所示。

图2-33 根据坐姿眼高等人体尺寸设计的视力检测仪

④肘部高度 用于确定柜台、梳妆台、吧台、厨房案台、工作台以及其他站着使用的工作表面的舒适高度,最舒适的高度是低于人肘部高度7.6cm,另外休息平面的高度大约应该低于肘部高度2.5~3.8cm,考虑到第5百分位的女性肘部高度较低,范围应为88.9~111.8cm,一般台案设计为85cm,如图2-34所示。

图2-34 根据肘部高度等人体尺寸设计的梳妆台

⑤挺直坐高 用于确定座椅上方障碍物的允许高度。在布置双层床时,或搞创新的节约空间设计,如利用阁楼下面的空间吃饭和工作都和这个尺寸有关。确定汽车座位置、高度也要用到这个尺寸,由于涉及间距问题,采用第95百分位的数据是比较合适的。座椅的倾斜、座椅软垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时活动都是要考虑的,如图2-35所示。

图2-35 根据挺直坐高等人体尺寸确定的汽车内部空间

⑥肩宽 可用于确定环绕桌子的座椅间距,也可用于确定公用和专用空间的通道间距。由于涉及间距问题,应使用第95百分位的数据,还要考虑衣服的厚度和躯干与肩的活动,如图2-36所示。

图2-36 根据肩宽等人体尺寸确定的会议室座椅间距

⑦腿弯高度 是确定座椅面高度的关键尺寸,尤其对于确定座椅前缘的最大高度,应选用第5百分位的数据,因为如果座椅太高,大腿会受到压力感到不舒服,还要考虑坐垫弹性,如图2-37所示。

图2-37 根据腿弯高度等人体尺寸确定工作座椅高度

⑧臀部至腿弯长度 这个尺寸用于座椅的设计中,尤其适用于确定腿的位置、长凳和靠背椅等前面的垂直面以及椅面长度,应该选用第5百分位的数据,这样能适应最多的使用者,还要考虑椅面的倾斜度,如图2-38所示。

图2-38 根据臀部至腿弯长度等人体尺寸确定驾驶室座椅尺寸

2.3.3 确定修正量

修正量包括功能修正量和心理修正量。

(1)功能修正量

为了确保实现产品的功能所需的修正量总计为功能修正量,它包括着装修正量和姿势修正量。

①着装修正量 有关人体尺寸标准中所列的数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的,测量时不穿鞋或着穿着纸拖鞋,而设计中所涉及的人体尺度应该是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。在产品尺寸设计中应考虑由于穿鞋引起的高度变化量和穿着衣服引起的围度、厚度变化量,给衣服、鞋、帽留下适当余地,即增加适当的着装修正量。坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm,胸厚加10mm,臀膝距加20mm;穿鞋修正量:身高、眼高、肩高、肘高对男子加25m,对女子加20mm。

②姿势修正量 在人体测量时要求躯干采取挺直姿势,但人在正常作业时,躯干采取自然放松的姿势,因此要考虑由于姿势的不同所引起的变化量。立姿时的身高、眼高等减10mm;坐姿时的坐高、眼高减44mm。在确定各种操纵器的布置位置时,应以上肢前展长为依据,但上肢前展长是后背至中指尖点的距离,因此对按按钮、推滑板推钮、搬动搬钮开关的不同操作功能应作如下的修正:按减12mm、推和搬拨减25mm。如在设计鞋时,为防止行走时足趾受“顶痛”,鞋的内底长应比足长长一些,所长出的部分称为放余量,即功能修正量。各种鞋的放余量如下。

男前透空塑料凉鞋+9mm、男橡筋布鞋+10mm、男皮便鞋+14mm、男解放鞋(胶鞋)+14mm,功能修正量通常为正值,但有时也可能为负值。例如针织弹力裤的腰围功能修正量应取负值。

(2)心理修正量

为了消除空间压抑感、恐惧感或为了追求美观等心理的需要,在人体基本功能尺寸的基础上加入合适的心理修正量,例如在护栏高度设计时,对于3000~5000mm高的工作平台,虽然栏杆高度只需略超过人体重心高度就不会发生因重心问题而导致的跌落事故,但对于高度更高的平台来说,操作者会因为恐惧心理而产生种种不适,如手掌心和腋下出冷汗、患恐高症的人甚至会晕倒等,因此只有将栏杆高度进一步加高才能克服上述心理障碍,这项附加的加高量便属于“心理修正量”。

2.3.4 确定产品功能尺寸

产品设计中功能尺寸的确定如下。

最小功能尺寸=人体尺寸的百分位数+功能修正量。如在船舱的最低层高设计中,男子身高P95为1775mm(16~35岁组),鞋跟高修正量为25mm,保证行走时头部不碰到船舱顶,其高度最小安全余量为90mm。所以,船的最低层高=1775+(25+90)=1890mm。

最佳功能尺寸=人体尺寸的百分位数+功能修正量+心理修正量。如上述给出了各种鞋的功能修正量,但鞋类很重视款式美观,这样小的放余量使鞋的造型较不美观,因此,还需加上心理修正量,即超长度,于是鞋品种便出现了形形色色美观的造型。

①素头皮鞋 放余量+14mm,超长度+2mm。

②三节头皮鞋 放余量+14mm,超长度+11mm。

③网球鞋(胶鞋) 放余量+14mm,超长度+2mm。