人体测量学在老年人自行车设计中的应用大学论文文档格式.docx

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老年人随着年龄的增大，身体机能不断的下降。

他们的视力、听力、体力都出现了大幅度的下滑。

尤其是体力，老年人的体力已经无法维持其进行长时间的步行。

如果长时间步行到话，就会出现浑身酸痛的现象。

老年人绝大部分已经退休在家。

他们的日常生活无非是出去买菜购物。

通常情况下，如果地点离家较近的话，老年人在外出进行购物买菜等活动的时候，他们通常选择步行。

但是，菜市场和超市不可能在每个老年人的家周围。

大部分菜市场和超市离老年人的家还是比较远的。

所以老年人就不能步行去购物买菜了。

因为老年人的体力不好，所以大家可能会以为汽车比较符合老年人外出。

但是大部分老年人是没有能力来购买汽车的。

这只是一个比较次要的原因。

最重要的是，老年人的视力、听力都不是很好。

然而汽车的速度太快，在驾驶的过程中容易出现危险。

还有就是老年人外出一般只是短途的，而且也不经常外出。

所以汽车也不符合老年人的需要。

综合老年人的身体特点以及行为特点，老年人在进行外出购物时选择自行车是比较合适的。

因为自行车既环保而且还可以锻炼身体。

所以在城市里自行车成为老年人外出购物的最主要方式。

自行车对于老年人来说，只是用来外出购物的工具。

老年人通常情况下时间非常的充足。

在路上或者在超市里，我们见到的老年人都是不慌不忙，做事井井有条。

所以他们在外出购物时，没必要追求速度。

自行车的速度对老年人来说基本上已经不重要了。

他们更多的希望自行车的速度能够尽可能的慢一点。

因为自行车的速度慢了，安全性也就提升了。

这也是受他们的体力，精力所限而造成的。

随着年龄的增长，老年人也经历了很多的风风雨雨。

他们现在喜欢的是平淡的生活，而不像年轻人那样喜欢刺激，喜欢速度。

他们追求的就是稳定、安全、舒适。

老年人的视力，反映能力都大不如前，所以在设计自行车的时候就必须尽可能地设计的更加安全。

舒适性对于老年人自行车来说也是非常重要的。

老年人经过大半辈子的工作，他们的身体已经无法经受折腾。

现在的很多老年人的身体都或多或少的有着一些毛病，如关节痛，偏头痛等。

如果自行车的设计不合理的话，这只能加重他们的疼痛。

因此老年人自行车的设计要充分考虑老年人的身体尺寸，设计一个满足其身体要求的自行车。

这就要求我们通过人体测量学来测量老年人的各个部位的尺寸。

通过这些尺寸来设计一款适合老年人骑的自行车。

只有这样才能够满足人机工程学中舒适性的要求。

目前市场上销售的自行车基本上都是为中青年人设计的，例如赛车、轻便车。

这些自行车在设计过程中，通常会将提升速度这一因素放在一个比较重要的位置。

所以这些自行车速度一般都比较快。

老年人老年人由于代谢机能的降低，身体各部位产生相对的萎缩，最明显的是表现在身高上的衰减。

从30岁到90岁之间，男性身高平均降低2.25％，女性平均降低为2.5％[2]。

一般老年人在70岁时身高会比年轻时降低2.5％～3％，女性的缩减有时最大可达6％[3]。

而且，现在的老年人在年轻的时候处于战乱或者刚建国的时期，那时候我国的经济水平比较低。

他们吃的条件很差。

所以他们在身高上是无法跟现在的中青年人相比的。

因此，老年人的各个部位的尺寸都不及现代的中青年人。

所以专门为中青年人设计的自行车在尺寸上肯定不适合当前的老年人。

如果让当前的老年人骑专门为中年人设计的自行车的话，势必会导致老年人感到非常的不舒服。

所以本文是根据老年人的身体尺寸来设计一款老年人自行车。

2人机工程学及人体测量学

2.1人机工程学的发展

当今世界，各国的经济迅速发展，人们生活水平不断提高。

人们对生活质量的要求逐步提高。

在这种形势下，人机工程学应运而生。

人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。

该学科在发展过程中，融合了一些其他学科的内容，使其成为一个系统的综合性的学科。

人机工程学是一门注重应用的学科。

该学科的主要目的就是要提高机械及其环境的舒适性和效率。

当今社会人们的竞争越来越激烈，因此他们也就越来越重视效率。

只有提高效率才能够提高效益。

所以人机工程学也越来越受到人们的重视。

虽然现在世界上各个国家都对人机工程学进行了一定的研究。

但是，由于各个国家的科学和工艺基础不同，所以各个国家的研究重点也不同。

例如，美国侧重工程和人际关系；

法国侧重劳动生理学；

前苏联注重工程心理学；

保加利亚注重人体测量；

捷克、印度等则注重劳动卫生学[4]。

人机工程学的发展主要分为三个阶段。

在20世纪初期到第二次世界大战之前，被成为是经验人机工程学的发展阶段。

在第二次世界大战期间是科学人机工程学的发展阶段。

从60年代至今是现代人机工程学的发展阶段。

2.2人机工程学的研究内容和方法

人机工程学的的研究方向是通过揭示人、机、环境之间相互关系的规律，以达到人机系统性能的最优化。

这样可以使得人在对机器进行操作时可以更加省力，更加有效。

这就是人机工程学的终极目标。

人机工程学的研究内容主要包括以下几个方面[4]：

（1）人体特性的研究

主要是研究一些与人有关的问题。

研究的目的是解决机械、工具、以及各种用具如何才能使其与操作人员的身体条件相适应，以达到人机系统的最优化。

（2）人机系统的总体设计

在设计过程中，不仅要使得机械的零部件要适应操作的要求。

在进行总体设计时，要将其有机的配合起来，从而使这个整体能够适应操作人员的操作要求。

要在人和机器的分工中注意取长补短，充分利用机器的不知疲倦以及速度快等特点来充分发挥人的聪明。

人机工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法和手段，也采用了一些系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且人机工程学也建立了一些自己独特的研究方法。

在对产品进行人机工程学设计的时候，首先要研究产品的用户。

对用户的行为特点以及身体特点进行观察和研究；

其次是分析现有产品的出现的问题；

然后是对产品用户的身体尺寸进行调查研究；

最后是设计出适合用户使用的产品。

目前常用的研究方法有[4]：

（1）观察法

对要进行设计的人机系统的工作状态进行观察。

例如在设计老年人自行车时，要对老年人骑自行车的状态进行观察。

从观察的的现象中发现问题，进而解决问题。

（2）实测法

实测法主要是借助仪器设备进行实际测量的方法。

这种方法主要是测量人体的尺寸，例如人体的静态尺寸和动态尺寸。

这种方法是一个比较重要的方法。

因为在设计人机系统的时候，都是让机器适应人的尺寸。

所以实测法是是人机工程学中比较重要的方法。

（3）实验法

实验法是当实测法受到限制或者在现实生活中不容易进行实测法时进行的一种方法。

（4）调查研究法

对要设计的产品的使用用户进行身体特征和行为特征的调查。

通过他们的身体特征来设计产品的各部分的尺寸。

通过用户的行为特征来设计产品的功能特性。

调查研究对于人机工程学来说是一种非常重要的方法。

2.3人体测量学的研究方法以及应用

人体测量学是一门新兴学科，它是通过测量人体各部分尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工业设计和工程设计提供人体测量数据。

人机工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸的测量数据。

人体构造上的尺寸是指静态尺寸；

人体功能上的尺寸是指动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸[3]。

各种机械、设备、设施和工具等设计对象在适合于人的使用方面，首先涉及到问题就是如何使其适合于人的形态和功能范围的限度。

当今社会的人们对产品的宜人性越来越看重。

因此在设计产品时就必须通过人体测量学来获取人体尺寸。

然后通过人体尺寸来设计能够让使用者安全、健康舒适的操作，从而有利于减少人体疲劳和提高人机系统的效率。

在设计老年人自行车时所涉及的人体尺寸都需要应用大量的人体构造和功能尺寸的测量数据。

GB3975-83《人体测量术语》和GB5703-85《人体测量方法》规定了人机工程学使用的人体测量术语和人体测量方法，适用于成年人和青少年借助人体测量仪器进行测量[5]。

人体测量术语主要包括基本姿势、测量基准面、测量方向。

人体测量学通常采用的仪器主要有：

人体测高仪、人体测量用直角规、人体测量用弯角规、人体测量用三角平行规、坐高椅、量足仪、角度仪、角度计、软卷尺、描骨器、以及医用台秤等。

我国对前四种测量仪器已经制定了标准。

测量应在呼气与吸气的中间进行。

其次序为从头向下到脚；

从身体的前面，经过侧面，再到后面。

测量时只许轻触测点，不可紧压皮肤，以免影响测值的准确性。

一般只测量左侧，特殊目的除外。

测量项目应根据实际需要确定。

如确定车座尺寸，则需测定大腿的长度以及小腿的长度和足高。

设计不同的东西需要测量的尺寸不同。

只有在熟悉人体测量基本知识之后，才能选择和应用。

因此在设计自行车的各部分的尺寸时就要充分考虑到绝大部分人的身高尺寸。

在设计自行车时主要用的尺寸有两个：

（1）人体尺寸，

（2）人体活动空间。

而这些数据则主要通过人体测量学来获得。

首先要先分析使用自行车的人群的特征。

然后通过问卷调查的方式统计自行车用户的人体主要尺寸-身高，体重，上臂长，前臂长，大腿长，小腿长。

人在骑自行车时是坐着的，因而也要对自行车用户的坐姿人体尺寸（坐姿，坐姿眼高，坐姿肘高，坐姿膝高，坐姿下肢长）进行测量统计。

在设计自行车的高度以及车座到车蹬的距离尽可能的满足用户的要求（一些特殊用途的自行车除外）。

在设计人机系统时，要充分考虑人体的尺寸，使得自行车的尺寸能够适合绝大部分操作人员的操作。

在具体的设计中选择百分位的原则：

（1）由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸应以95百分位的数值为依据，能满足大个的需要，小个子自然没问题。

（2）由人体某一部分决定的物体，如臂长、腿长决定的座平面高度和手所能触及的范围等，其尺寸应以第5百分位为依据，小个子够得着，大个子就没问题。

（3）特殊情况下，如果以第5百分位或第95百分位为限值会造成界限以外的人员使用时不仅不舒适，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应扩大至第1百分位和第99百分位，如紧急出口的直径应以99百分位为准，栏杆间距应以第1百分位为准。

（4）目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，应以第50百分位为依据，这适用于门铃、插座和电灯开关。

然而在设计某种装置或设施中，特别是那些由于合理的原因不适宜于按极值（最小或最大）设计或者提供一个调节幅度时，可以使用“平均”值。

在设计自行车时，一般不适用极值（最大和最小）的时候，会用到“平均值”，即第50百分位的尺寸数据，普通自行车的高度如果按50百分位的尺寸设计可能比按侏儒或巨人的尺寸设计更合适。

一般情况下，我们经常采用第5和第95百分位的原因是，它们概括了90%的大多数人的人体尺寸范围，能适应大多数人的需要。

但是，一些特殊用途的自行车则要特殊设置，例如专门给侏儒或巨人设计的自行车就不能用平均值或者5%和95%等数据了。

这时就应该用极值来进行设计。

人机系统设计的主目的就是尽可能消除疲劳，提高效率。

2.4人机工程学及产品设计

人机