第五章操纵装置 第一节手足尺寸与人体关节活动 第二节人体的施力与运动输出特性 第三节操纵器的人机学原则 第四节操纵器的布置和控制台 第五节常用操纵器的人机学要素 第六节操纵与被操纵对象的互动协调关系 長春火孝 Page 2 021/1/28
Page 2 2021/1/28 第一节 手足尺寸与人体关节活动 第二节 人体的施力与运动输出特性 第三节 操纵器的人机学原则 第四节 操纵器的布置和控制台 第五节 常用操纵器的人机学要素 第六节 操纵与被操纵对象的互动协调关系 第五章 操纵装置
第一节手足尺寸与人体关节活动 、人体手足尺寸(GB/T10001988) 1.人体手足尺寸 表5-1人体手部尺寸 (单位:mm) 分组 男18~60岁 女(18~55岁) 分位数1510509595105099明 6.1手长 164170173183193196202154159161171180183189 6.2手宽 7376778287899167707176808284 图5-1人体手部尺寸 6.3食指长 6364697467957606166717276 6.4食指近位 指关节宽 17181819202121151561617181920 65食指远位 1415151617181913141415161617 指关节宽 長春火孝 Page 3 021/1/28
第一节 手足尺寸与人体关节活动 一、人体手足尺寸（GB/T 10000—1988） 1.人体手足尺寸 Page 3 2021/1/28 图5-1 人体手部尺寸 表5-1 人体手部尺寸 （单位：mm）
人体手足尺寸(GB/T10000-1988) 1.人体手足尺寸 表5-2人体足部尺寸 (单位:mm) 年龄分组 男(18~60岁) 女(18~55岁) 百分位数151050909599151050909599 7.1足长 223230234247260264272208213217229241244251 7.2足宽 8688909610210310778818388939598 图5-2人体足部尺寸 長春火孝 Page 4 021/1/28
一、人体手足尺寸（GB/T 10000—1988） 1.人体手足尺寸 Page 4 2021/1/28 表5-2 人体足部尺寸 （单位：mm） 图5-2 人体足部尺寸
、人体手足尺寸(GB/T1000-1988) 2手部控制部位的尺寸 口除手长、手宽外的其他手部尺寸称为手部控制部 位尺寸。 aGB/T16252-1996《成年人手部号型》中,以 手长和手宽两个参数回归方程的形式,给出了20 个手部控制部位尺寸的计算公式。 口其中长度类尺寸均以手长为回归方程的自变量; a宽度、圃度类尺寸均以手宽为回归方程的自变量。 長春火孝 Page 5 021/1/28
一、人体手足尺寸（GB/T 10000—1988） 2.手部控制部位的尺寸 除手长、手宽外的其他手部尺寸称为手部控制部 位尺寸。 GB/T 16252-1996《成年人手部号型》中，以 手长和手宽两个参数回归方程的形式，给出了20 个手部控制部位尺寸的计算公式。 其中长度类尺寸均以手长为回归方程的自变量； 宽度、围度类尺寸均以手宽为回归方程的自变量。 Page 5 2021/1/28
表 控制部位项目 男子 女子 回归方程 回归方程 掌长 Y=789+0.53X1Y=3.20+0.53X1 男 虎口食指叉距 Y=492+0,2x1y2=3.660.20X1 拇指长 Y=-496+032X1Y=279+0.32X 食指长 Y=0.85+0.38X1Y=-025+0.38X 女中指长 Y=504+044X1Y=3.52+044X 子 无名指长 Y=6.19+0.42X1Y=4.81+0.42X1 单手 小指长 Y=5.02+0.28X1Y=1112+0.37X 位部 尺侧半掌宽 Y=10.10+0.37X2Y=3467+0.02X2 控鱼际宽 Y=10.64+0.59X2Y=34.32+0.23X2 制 掌厚 Y=6.51+027X Y=9.23+0.21X 食指近位指关节宽 Y=689+0.14X2Y=1280+005X2 中指近位指关节宽 Y=8.65+0.12X Y=12.01+0.06X 位尺寸的回归方程 无名指近位指关节宽 Y=6.88+0.13X Y=11.09+0.05X 小指近位指关节宽 Y=6.96+0.10x Y=10.38+0.04X 掌围 Y=2930+212X2Y=12268+0.81X2 拇指关节围 Y=2601+048X2Y=40.08+025X2 食指近位指关节围 Y=22.58+0.49X2Y=40.82+0.21X2 中指近位指关节围 Y=2372+0.50X2Y=41.11+0.22X2 无名指近位指关书围Y=21.92+0.46X2Y=3679+0.22X2 小指近位指关节围 Y=1763+0.43X2Y=3436+0.17X2 長春火孝 Page 6 021/1/28
表5-3 男子、女子手部控制部位尺寸的回归方程 （单位：mm ） Page 6 2021/1/28 控制部位项目 男 子 女 子 回归方程 回归方程 掌长 Y= 7 .89 + 0 .53 X 1 Y= 3 .20 + 0 .53 X 1 虎口食指叉距 Y= 4 .92 + 0 .21 X 1 Y= 3 .66 + 0 .20 X 1 拇指长 Y= - 4 .96 + 0 .32 X 1 Y= - 2 .79 + 0 .32 X 1 食指长 Y= - 0 .85 + 0 .38 X 1 Y= - 0 .25 + 0 .38 X 1 中指长 Y= - 5 .04 + 0 .44 X 1 Y= - 3 .52 + 0 .44 X 1 无名指长 Y= - 6 .19 + 0 .42 X 1 Y= - 4 .81 + 0 .42 X 1 小指长 Y= 5 .02 + 0 .28 X 1 Y= -11 .12 + 0 .37 X 1 尺侧半掌宽 Y=10 .10 + 0 .37 X 2 Y=34 .67 + 0 .02 X 2 大鱼际宽 Y=10 .64 + 0 .59 X 2 Y=34 .32 + 0 .23 X 2 掌厚 Y= 6 .51 + 0 .27 X 2 Y= 9 .23 + 0 .21 X 2 食指近位指关节宽 Y= 6 .89 + 0 .14 X 2 Y=12 .80 + 0 .05 X 2 中指近位指关节宽 Y= 8 .65 + 0 .12 X 2 Y=12 .01 + 0 .06 X 2 无名指近位指关节宽 Y= 6 .88 + 0 .13 X 2 Y=11 .09 + 0 .05 X 2 小指近位指关节宽 Y= 6 .96 + 0 .10 X 2 Y=10 .38 + 0 .04 X 2 掌围 Y=29 .30 + 2 .12 X 2 Y=122 .68 + 0 .81 X 2 拇指关节围 Y=26 .01 + 0 .48 X 2 Y=40 .08 + 0 .25 X 2 食指近位指关节围 Y=22 .58 + 0 .49 X 2 Y=40 .82 + 0 .21 X 2 中指近位指关节围 Y=23 .72 + 0 .50 X 2 Y=41 .11 + 0 .22 X 2 无名指近位指关节围 Y=21 .92 + 0 .46 X 2 Y=36 .79 + 0 .22 X 2 小指近位指关节围 Y=17 .63 + 0 .43 X 2 Y=34 .36 + 0 .17 X 2
例试求:1、女子5百分位数的掌厚,2、男子95百分位数的掌厚, 3、男子95百分位数的掌围。 解: 1、由表5-3,女子掌厚的回归方程Y=923+021风2, 式中自变量X2—手宽 由表5-1:女子5百分位数的手宽为X2=70mm, 代入上式,即得到女子5百分位数的掌厚为: Y=923+021X2=923+(0.21×70)=24.14mm 2、同样方法计算男子95百分位数的掌厚 Y=651+027X2=651+(0.27×89)=30.54mm 3、同样方法计算男子95百分位数的掌围 Y=2930+212X2=[2930+(212×89)]mm=21798mm 長春火孝 Page 7 021/1/28
例 试求：1、女子5百分位数的掌厚， 2、男子95百分位数的掌厚， 3、男子95百分位数的掌围。 解： 1、由表5-3，女子掌厚的回归方程Y＝9.23＋0.21X2 ， 式中 自变量 X2——手宽 由表5-1：女子5百分位数的手宽为 X2 ＝70mm， 代入上式，即得到女子5百分位数的掌厚为 ： Y＝9.23＋0.21X2＝9.23＋（0.21×70）＝24.14mm 。 2、同样方法计算男子95百分位数的掌厚： Y＝6.51＋0.27X2＝6.51＋（0.27×89）＝30.54mm 。 3、同样方法计算男子95百分位数的掌围： Y＝29.30＋2.12X2＝[29.30＋（2.12×89）]mm＝217.98mm。 Page 7 2021/1/28
第一节手足尺寸与人体关节活动 二、人体关节的活动 1.手部关节活动范围 39 a分腕关节活动和指关节活动两种。 a腕关节活动有:掌侧屈、背侧屈,桡侧偏、尺侧偏。 背侧屈 指关节活动有:握拳或伸 开的伸屈活动,指间张开 正中 并拢的张合活动。 桡侧偏 中尺侧偏 掌侧屈 a)掌侧屈和背侧屈b)桡侧偏和尺侧偏 長x主火图53原关节的活动范固 Page 8 021/1/28
第一节 手足尺寸与人体关节活动 二、人体关节的活动 1．手部关节活动范围 分腕关节活动和指关节活动两种。 腕关节活动有： 掌侧屈、背侧屈，桡侧偏、尺侧偏。 Page 8 2021/1/28 a）掌侧屈和背侧屈 b）桡侧偏和尺侧偏 图5-3 腕关节的活动范围 指关节活动有：握拳或伸 开的伸屈活动，指间张开 并拢的张合活动
2.人体的其他关节活动 表5-4人体关节最大的和能舒适调节的范围 关节 活动方式 最大角度/°)最大活动范围/°)舒适调节范围/°) 低头、仰头 +40-350 +12~25 颈关节 头至躯干 左歪、右歪 左转、右转 +55~550 10 胸关节 前弯、后弯 +100~500 腰关节 躯千 左弯、右弯 +50~-500 00 0 左转、右转 +120~-15 髋关节 大腿至髋关节 前弯、后弯 0+85~+100② 外拐、里拐 +30~15 45 0 膝关节 小腿对大腿 前摆、后摆 0-95~-120/2 脚关节 脚至小上摆、下摆+10+55 55 +85~+95 髋关节 小腿关节 脚至躯千 外转、内转 110~-700 0~+15 脚关节 肩关节 外摆、内摆 +180~300 210 (锁骨) 上臂至躯干 上摆、下摆 +180~450 前摆、后摆 +140~-400 180 +40~+90 肘关节 下臂至上臂 弯曲、伸展 +145~0 145 +85~+110 腕关节 手至上臂 外摆、内摆 弯曲、伸展 肩关节,下臂 手至躯干 左弯、右弯 +130~-1200④ 30~60 ①得自给出关节活动的叠加值。②括号内为坐姿值。③括号内为身体前方的操作。④开始的姿势为手与躯干侧面平行。⑤ 拇指向下,全手对横轴的角度为12°。 長春火孝 Page 9 021/1/28
2. 人体的其他关节活动 Page 9 2021/1/28 表5-4 人体关节最大的和能舒适调节的范围 关节 身体部位 活动方式 最大角度/(°) 最大活动范围/(°) 舒适调节范围/(°) 颈关节 头至躯干 低头、仰头 左歪、右歪 左转、右转 +40~-35① +55~-55① +55~-55① 75 110 110 +12~-25 0 0 胸关节 腰关节 躯干 前弯、后弯 左弯、右弯 左转、右转 +100~-50① +50~-50① +50~-50① 150 100 100 0 0 0 髋关节 大腿至髋关节 前弯、后弯 外拐、里拐 +120~-15 +30~15 135 45 0(+85~+100)② 0 膝关节 小腿对大腿 前摆、后摆 0~-135 135 0(-95~-120)② 脚关节 脚至小腿 上摆、下摆 +110~+55 55 +85~+95 髋关节 小腿关节 脚关节 脚至躯干 外转、内转 +110~-70① 180 0~+15 肩关节 （锁骨） 上臂至躯干 外摆、内摆 上摆、下摆 前摆、后摆 +180~-30① +180~-45① +140~-40① 210 225 180 0 (+15~+35)③ +40~+90 肘关节 下臂至上臂 弯曲、伸展 +145~0 145 +85~+110 腕关节 手至上臂 外摆、内摆 弯曲、伸展 +30~-20 +75~-60 50 135 0⑤ 0 肩关节，下臂 手至躯干 左弯、右弯 +130~-120①④ 250 -30~-60 ①得自给出关节活动的叠加值。②括号内为坐姿值。③括号内为身体前方的操作。④开始的姿势为手与躯干侧面平行。⑤ 拇指向下，全手对横轴的角度为12°
人体各关节的活动 合答六 2 三阴文穴 長春火孝 Page 10 021/1/28
人体各关节的活动 Page 10 2021/1/28
第二节人体的施力与运动输出特性 、人体的肌力及其影响因素 1.人体主要部位的肌肉力量 a人体施力来源于肌肉收缩的力量,称为肌力。 表5-5身体主要部位肌肉能产生的力值 肌肉的部位 力/N 肌肉的部位 力/N 男女 男女 左370200 手臂肌肉 右390220 手臂伸直时的肌肉 左210170 右230180 左280130 左10080 肱二头肌 右290 拇指肌肉 右12090 左右一 280200 手臂弯曲时的肌肉 背部肌肉 290210(躯干屈伸的肌肉) 1220710 女性的肌力比男性低20%~30%。(20~30岁中等体力的男女青年的数据。) 右利者右手肌力比左手约高10%;左利者左手肌力比右手约高6%~7%。 ·工作操纵力主要是臂力、握力、指力、腿脚力,有时也用腰力、背力等 操纵力与施力的人体部位、施力方向和指向、体位姿势、施力位置、对 速度、频率、耐久性、准确性的要求等因素有关。 長春火孝 021/1/28
第二节 人体的施力与运动输出特性 一、人体的肌力及其影响因素 1．人体主要部位的肌肉力量 人体施力来源于肌肉收缩的力量，称为肌力。 Page 11 2021/1/28 （20～30岁中等体力的男女青年的数据。） 表5-5 身体主要部位肌肉能产生的力值 • 女性的肌力比男性低20﹪～30﹪。 右利者右手肌力比左手约高10﹪；左利者左手肌力比右手约高6﹪～7﹪。 • 工作操纵力主要是臂力、握力、指力、腿脚力，有时也用腰力、背力等 • 操纵力与施力的人体部位、施力方向和指向、体位姿势、施力位置、对 速度、频率、耐久性、准确性的要求等因素有关。 肌肉的部位 力／N 肌肉的部位 力／N 男 女 男 女 手臂肌肉 左 370 200 手臂伸直时的肌肉 左 210 170 右 390 220 右 230 180 肱二头肌 左 280 130 拇指肌肉 左 100 80 右 290 30 右 120 90 手臂弯曲时的肌肉 左 280 200 背部肌肉 （躯干屈伸的肌肉） 1220 710 右 290 210