第五章人体生物力学与施力特征

⼈机知识点整理第⼀章⼈机⼯程学概论1. 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。

2. ⼈机⼯程学名称：⼈类⼯效学、⼈间⼯学、⼈-机-环境系统⼯程、⼈体⼯程学、⼈类⼯程学、⼯程学⼼理学、宜⼈学、⼈的因素等。

3. ⼈机⼯程学的发展阶段：1）经验⼈机⼯程学【特点】：机械设计的主要着眼点在于⼒学、电学、热⼒学等⼯程技术⽅⾯的原理设计上，在⼈机关系上是以选择和培训操作者为主，使⼈适应于机器；2）科学⼈机⼯程学【特点】：重视⼯业与⼯程设计中“⼈的因素”，⼒求使机器适应于⼈；3）现代⼈机⼯程学【特点】：现代⼈机⼯程学着眼于机械装备的设计，使机器的操作不越出⼈类能⼒界限之外；密切与实际应⽤相结合，通过严密计划设定的⼴泛实验性研究，尽可能利⽤所掌握的基本原理，进⾏具体的机械装备设计；⼒求使实验⼼理学、⽣理学、功能解剖学等学科的专家与物理学、数学、⼯程学、⽅⾯的研究⼈员共同努⼒，密切合作。

4．现代⼈机⼯程学研究的⽅向是：把⼈-机-环境系统作为⼀个统⼀的整体来研究，以创造最适合于⼈操作的机械设备和作业环境，使⼈-机-环境系统相协调，从⽽获得系统的最⾼综合效能。

5.⼈机⼯程学科的研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法。

第⼆章⼈体测量与数据应⽤1.⼈体测量：是通过测量⼈体各部位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。

2.⼈机⼯程学范围内的⼈体形态测量数据主要有两类：⼈体构造尺⼨：是指静态尺⼨功能尺⼨：是指动态尺⼨3.⼈体测量主要⽅法：普通测量法、摄像法、三维数字化⼈体测量法。

4.⼈体测量基准⾯：⽮状⾯、正中⽮状⾯、冠状⾯、横断⾯、眼⽿平⾯5.百分位：百分位由百分⽐表⽰，称为“第⼏百分位”。

例如，50%称为第50百分位。

6.百分位数：百分位数是百分位对应的数值。

例如，⾝⾼分布的第5百分位数为1543，则表⽰有5%的⼈的⾝⾼将低于这个⾼度。

第四节缓冲动作的生物力学原理（赵焕彬、王海涛）一、动作形式延长力的作用时间以减小冲力作用，在运动技术中叫缓冲作用。

以延长力的作用时间减小冲力作用为目的动作称为缓冲动作。

例如，接高速来球，当手接球后屈肘回收，可延长手和球的作用时间，减小球对手的冲力作用，在篮球技术中要领称“迎、引、握”。

又如各种落地的缓冲动作，一般要求前脚掌先着地，并迅速过度到全脚掌，同时拌有屈膝、屈髋和伸踝动作，以延长脚与地面相互作用的时间，进而减小冲力可能对人体造成的的伤害。

上述动作是靠人体本身的动作来达到缓冲目的的，另外，还可以利用器械设备达到缓冲的目的。

如撑竿跳高和跳高用的海绵垫、跳远的沙坑等，都是为了延长着地时力的作用时间以减小冲力。

拳击运动员带的手套，可减缓击打时的冲击力值。

从缓冲动作的目的分析，有些缓冲动作是作为动作的结束部分，掌握人体平衡是其主要任务，如体操、武术、技巧、舞蹈等结束部分的动作。

另外，有相当一部分缓冲动作是为后续动作作准备，如跑及各种跃的缓冲动作只是整个支撑动作中的一步分。

支撑腿落地一直到瞪离地面瞬间，一般经历3个阶段即落地、缓冲及蹬伸阶段。

缓冲动作是落地的必然又为蹬伸做好准备，使下收各关节处于适宜的发力状态。

短跑中蹬伸是产生水平加速度的重要要阶段，缓冲动作就要从这个前提出发而与之相适应，包括缓冲开始的落地方式，最大缓冲角以及在最大缓冲时人体重心与支撑点的互相联系。

缓冲动作是体育技术动作的重要组成部分，很多项目中缓冲动作是不可或缺的。

有些缓冲动作的作为技术动作的结果部分，但相当一部分缓冲动作是后继动作的准备。

(一)作为结果部分的缓冲动作这类缓冲动作作为体育动作的结果部分，掌握Array人体平衡是其主要任务。

例如体操各种下法、跳高跳远的落地动作等，如图1。

落地缓冲动作分为三种类型，即链型缓冲、弹性缓冲、刚性缓冲。

链型缓冲：是指落地阶段前期和中期膝、踝、髋关节彻底放松屈曲，不产生内力，而在后期(各关节屈至极限) 承受冲击，肌肉进行向心收缩，肌肉受力小于肌肉收缩力。

人体力学介绍人体力学是研究人体力量、运动和力的行为的科学。

它涉及身体活动和力量的产生、传递和控制。

在人类学、生理学、运动科学和工程学等领域都有广泛的应用。

通过人体力学的研究，可以更好地理解人体结构和功能之间的关系，促进运动和生活方式的优化。

人体力学的重要性人体力学的研究对于许多领域都具有重要的意义。

在运动训练中，了解人体各部位的力量分配和协调可以帮助运动员优化动作，提高表现。

在医学领域，人体力学研究有助于理解和治疗各种运动系统疾病和损伤。

此外，在工程学领域，人体力学也被广泛应用于设计各种设备和工具，以提高工作效率和减少职业伤害。

人体力学的研究内容人体力学包括许多方面的研究内容，如： - 生物力学：研究人体各部位的结构和功能，以及它们在动作中承受的力量。

- 运动学：研究人体在空间中的运动，包括速度、加速度和轨迹。

- 力量学：研究人体产生和承受的力量，以及力量的传递和控制。

- 协调学：研究人体各关节和肌肉之间的协调性，以实现复杂的动作。

应用领域人体力学在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于： - 运动训练：通过人体力学分析和评估，帮助运动员改进动作技术，提高竞技表现。

- 临床医学：通过人体力学研究，理解人体运动系统的结构和功能，预防和治疗运动系统疾病和损伤。

- 人机工程学：通过人体力学研究，设计符合人体工程学原理的产品和工具，提高工作效率和减少职业伤害。

- 健康管理：通过人体力学知识，指导人们正确运动、合理饮食和科学生活，维护身体健康。

结语人体力学是一个综合性学科，它涉及生物力学、运动学、力量学和协调学等多方面的研究内容，对于运动训练、医学领域、工程学等应用领域都有重要意义。

通过深入研究人体力学，可以更好地理解人类的运动和生活行为，促进健康和生活质量的提升。

《工业设计工程基础》考试大纲一、产品设计工程知识1.融合——设计师与工程师的握手1.1 设计话语权1.2 工业设计的设计方法1.3 设计师的知识结构体系2.材料登场——被设计的材料2.1 产品设计常用材料集锦2.2 产品的外衣——材料解析2.3 喜新厌旧——新型材料的体验与运用2.4 典型成型工艺3.产品的骨骼一结构与机构设计3.1 产品结构大家族——产品结构形式集锦3.2 结构的本质——力的接力棒3.3 运动的载体——机构的组成3.4 通用零部件4.脱胎换骨——模具4.1 不装菜的篮子——模具的定义及功能4.2 从流动态到固定态的支架——模具设计的要点4.3 典型产品模具设计案例4.4 新技术在模具设计中的应用5.华丽面具——表面工程基础5.1 魔镜告诉我——美丽外表的必要性与重要性5.2 产品化妆间6.强大的内芯——声光电热常识6.1 无敌正能量——驱动产品的声光电热6.2 能源6.3 声学常识及声的利用6.4 光学常识及光的利用6.5 电学常识及电的利用6.6 热力学与传热学常识6.7 无形的能量场——空气动力学6.8 产品的造血机制——液压及气动装置6.9 超越与升级——新型能源二、人机工程学1.人机工程学概论2.人体测量与数据应用3.人体感知与信息处理4.人的心理与行为特征5.人体生物力学与施力特征6.人机的信息界面设计7.作业台椅与工具设计8.作业岗位与空间设计9.人与环境的界面设计10.人的可靠性与安全设计11.人机系统总体设计12.人机工程发展新趋势参考书：1.孙利等，《产品设计工程基础》，清华大学出版社,2014，ISBN：97873023716252.丁玉兰，《人机工程学》（第5版），北京理工大学出版社，2017，ISBN：9787568204194。

⼈机⼯程学复习提纲⼈机⼯程学复习提纲（2014.4）题型：⼀、填空：30分⼆、选择：20分三、判断：10分四、简答：25分五、综合：15分第1章⼈机⼯程学概论1、⼈机⼯程学概念。

⼈机⼯程学是研究⼈在某种⼯作环境中的解剖学、⽣理学和⼼理学等⽅⾯的各种因素；研究⼈和机器及环境的相互作⽤；研究在⼯作中、家庭⽣活中和休假时怎样统⼀考虑⼯作效率、⼈的健康、安全和舒适等问题的学科。

1.⼈的特性的研究；2.机器特性的研究；3.环境特性的研究；4.⼈—机关系的研究；5.⼈—环境关系的研究；6.机—环境关系的研究；7.⼈—机—环境系统性能的研究。

研究⽅法：观察分析法、实测法、实验法、模拟和模型实验法、计算机数值仿真法。

4、⼈机⼯程学的学科体系。

它是以⼈体科学中的⼈体解剖学、劳动⽣理学、⼈体测量学、⼈体⼒学和劳动⼼理学等学科为“⼀上肢”；以环境科学中的环境保护学、环境医学、环境卫⽣学、环境⼼理学和环境监测学等学科为“另⼀上肢”；⽽以管理科学为“⼀下肢”；以⼈⽂科学为“另⼀下肢”；⽽以⼯程科学中的⼯业设计、⼯业⼯程、⼯程设计、安全⼯程、系统⼯程以及管理⼯程等学科为“躯⼲”，形象地构成了本学科体系。

1.为⼯业设计中考虑“⼈的因素”提供⼈体尺度参考2.为⼯业设计中“物”的功能合理性提供科学依据3.为⼯业设计中考虑“环境因素”提供设计准则4.为进⾏⼈—机—环境系统设计提供理论依据5.为坚持以“⼈”为核⼼的设计思想提供⼯作程序第2章⼈体测量与数据应⽤1、⼈体测量学的概念。

通过测量⼈体各部位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。

2、⼈体测量数据的分类。

主要分为两类，即⼈体构造尺⼨和功能尺⼨的测量数据。

⼈体构造尺⼨是指静态尺⼨；⼈体功能尺⼨是指动态尺⼨，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、⼈体测量对产品设计的意义？（1）、通过测量⼈体各部位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。

人体工程学课程感悟学习人体工程学，让我深刻理解人体工程学与室内设计的重要关系，学习人体工程学的总结。

人体工程学是一门应用科学，主要研究人与机器与环境的关系，为人们更好地实现各种目标提供科学的理论和定量依据。

室内设计是通过处理室内家具、家具、室内物理环境、视觉环境等来满足人们生产生活需求的实践活动。

这两门学科相辅相成，没有一门学科就不会有舒适的生活环境。

事实上，随着当今社会经济的快速发展，室内设计市场也随着经济的浪潮而迅速上升。

虽然有很多好的影响，但也有很多作品由于时间紧迫，任务繁重，没有时间进行科学的深入研究和仔细审查，是许多设计成品不仅有很多缺陷，而且造成了巨大的社会资源浪费。

说到原因，问题在于缺乏对人体工程学的理解和应用。

由此可见，人体工程学对室内设计的重要性*和经济效应。

生活在现代社会，我们可以说大部分时间都在室内度过，比如生活、学习、工作、旅行等等。

因此，室内环境对用户的身心健康和活动质量尤为重要。

现代生活实现了室内功能的复杂性，也使室内设计成为一个系统工程。

室内设计面临着健康、舒适、高效、环保、经济等多重要求。

这些要求使室内设计感到合理。

我认为现代文明、现代科技和现代建筑促进了室内设计的更加*化和科学化，使人体工程学与室内设计的关系更加密切。

通过一些图片和数据，我们也可以看到人体工程学在室内设计中的重要性*：从这几张图我们就可以看到，人机工程学的应用和重要*，因为人体工程学所影响的是我们生活中的各个方面，休息、学习、工作、行动等等。

如果没有很好的运用人机工程学，我们的生活就会出现各种各样的问题。

人体工程学为室内设计提供了大量的、科学的、量化的依据。

可以说，目前室内设计所参考的资料都与人机工程学有关。

人体工程学对于室内设计是基础、是平台，但它对室内设计的影响也绝非这一点，还表现在以下一些方面：人体工程学在室内设计中的运用实实在在的改善了室内环境，提高了生活质量。

因为它提供了科学的依据，促进了艺术与科学的结合，有效地提高了室内设计的质量。

人机工程学1、人机工程学的定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。

因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。

2、发展史（阶段和时间）：第一阶段，经验人机工程学（20世纪初—二战前，美国学者F.W.泰罗首创新管理方法和理论）；第二阶段，科学人机工程学（二战期间---20世纪50年代末）；第三阶段，现代人机工程学（20世纪60年代）3、人机工程学研究的内容：1）人的特性研究；2）机器特性研究；3）环境的特性研究；4）人—机关系的研究；5）人—环境的研究；6）机—环境的研究；7）人—机—环境系统性能的研究；对于工业设计师：1）人体特性的研究（对象：在工业设计中与人体有关的问题）；2）工作场所和信息传递装置的设计（包括：工作空间设计、座位设计、工作台或操作台设计、作业场所的总体布置）；3）环境控制（照明、微小气候、噪声、振动）和安全保护设计；4）人机系统的总体设计；4、目前常用的研究方法有：1）观察分析法（瞬间操作分析法、知觉与运动信息、动作负荷、频率、危象、相关）；2）实测法；3）实验法；4）模拟和模型实验法；5）计算机数值仿真法；第二章人体测量与数据应用1、人体测量的基本术语：（1）、被测者姿势：1）立姿2）坐姿；（2）、测量基准面：1）矢状面；2）正中矢状面（将人体分成左、右对称两面）；3）冠状面（分成前、后两面）；4）横断面（分成上、下两面）；5）眼耳平面。

（3）测量方向：1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。

2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。

3)在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。

4）对于上肢，将挠骨侧称为挠侧（前臂大拇指一侧），将尺骨侧称为尺侧（前臂小指一侧）。