第一篇：人機工程學課程設計——公共座椅匯總（寫寫幫推薦）

人機工程學課程設計

——公共座椅的設計

學 院：藝術與設計學院

班 級：工業設計 09-2 姓 名： 李 宇 飛

學 號： 0964122201 指導教師： 張 博

摘要

隨著我國經濟的迅速發展，公共設施也趨于完善，不僅是現代家具還是公共設施如座椅連廊的設計正趨于技術上先進、工藝上可行、經濟上合理、款式上美觀等方向發展。對他們的設計就是設計一種新的生活方式、休閑方式、娛樂方式。設計正在朝著由物質上的到精神上的轉變，現代公共設施正朝著由實用、結實向多功能、舒適、裝飾、休閑等方向發展。公共座椅首先是尺寸的確定，嚴格按照人機工程學來講，休息和休閑座椅的各部分都在向著最佳尺寸的方向去發展和設計。通過日常生活中我們的觀察和體驗，很明顯其中有些數據并不符合人機工程學尺寸要求，因為考慮到座椅的使用環境，其功能是為來往的人暫時性的休息提供方便，因此在設計上并沒有嚴格按照人機工程學尺寸來確定其所有尺寸。在色彩上，由于色彩對人的心理和生理產生影響，不同的消費群體對色彩的偏好(年齡差異，地域差異，性別差異等)均有所差異，具體使用環境以及設計形態的表達都是設計中色彩確定的影響因素。公共座椅的受眾人群較為寬泛，所以不能單純的去迎合某一特定人群而確定，因此需要根據具體的使用環境來具體確定。現代人的需求已不僅僅是停留在“實用”的層面上，人們更多追求的是具有豐富文化內涵和精神滿足，他們需要的是有時代特征的并能滿足自身心理訴求的產品。人機工學是設計中的應用原則與尺度考量，隨著現代生活方式的急速轉變，人們對于時尚的態度和對潮流的把握使得家具等設施的設計有了更多發展的空間和變通的余地。在設計中，我們應該把握好人機工學與設計的關系，建立起一種理性與感性相互融合、借鑒、協調的產品設計思想才是順應時勢與時俱進的正確應對法方法。

關鍵詞：公共設施 座椅 人機工程 使用環境

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目 錄

摘要...................................................錯誤！未定義書簽。目 錄...................................................................1 第一章 緒論.............................................................4 1.1 公共座椅的研究現狀..........................................4 1.2戶外公共座椅功能尺寸設計...................................4 第二章 公共座椅的基礎知識...............................................6 2.1公共座椅的分析...............................................6 2.1.1公共座椅的市場分類........................................6 2.1.2公共座椅的分析劃分........................................6 2.1.3公共座椅的發展歷史........................................7 第三章 產品分析.........................................................9 3.1 產品形態分析.................................................9 3.2 產品的色彩搭配分析..........................................9 3.3產品結構分析.................................................9 3.4產品功能分析.................................................9 3.5產品人機工程學分析..........................................9 第四章 產品設計說明....................................................15 4.1 尺寸圖.......................................................15 4.2 情景圖.......................................................16 4.3 效果圖.......................................................17 4.4爆炸圖.......................................................17 4.5軟件建模圖..................................................18 4.6 渲染圖.......................................................18 總結...................................................................20 參考文獻...............................................................21

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第一章 緒論

1.1公共座椅的研究現狀

現在的公共座椅為了在形態和情趣上尋求一種設計的新穎感，在創意上的突破已經使人們在潛意識中接受，但是對人機工程的的注重程度就更加需要在形態造型的基礎上尋求符合了。這是一款公共座椅的設計，形態上采用的是Q的形狀(側視圖)，首先是尺寸的確定，嚴格按照人機工程學來 講，休閑座椅的各部分最佳尺寸分別為:座高:380mm~450mm，座寬:380mm~480mm，座深:420mm~450mm，座面角度:15~20度，靠背高:46Omm~61Omm。如圖1.1

圖1.1 然而此款座椅最終確定的設計尺寸是:座高:420mm(在人機尺寸的指導下確定的),座深:400mm,靠背高:400mm。很明顯其中有些數據并不符合人機工程學尺寸要求，與其他的公共椅子相比，該木椅更貼近生活，形體流暢，造型優美，整體充滿了現代氣息，即充滿了現代感的同時又融入了古樸厚重、回歸自然的純樸氣息。

1.2戶外公共座椅功能尺寸設計

戶外公共座椅由于形式不同可以分為顯性座椅、隱性座椅兩類。顯性戶外座椅是指外觀形式具有傳統座椅形式特征的存在于戶外環境中可以提供人們休息的坐憩設施，如凳子、椅子，及亭、廊、花架、敞廳中可以提供游人倚坐的欄桿座椅等。隱性戶

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外座椅是指其外觀形式雖然不具備傳統座椅形式特征但同樣可以為人們提供休息的坐憩設施。如臺階、花壇、置石等。在戶外座椅尺寸設計時，顯性座椅尺寸設計在百分位數據的選擇和設計尺寸數據主要遵循最大滿足度的基本原則，選擇適合90％ ～95％人使用的設計尺度百分位數據。修正量的添加充分考慮鞋跟高度、著衣厚度、心理修正等一些客觀引起的修正，具體修正根據具體情況綜合考慮。隱性戶外座椅由于其雙重功能的特殊性，尺寸設計時在滿足其原始功能基礎上選擇滿足50％使用者需求人體數據，原因是可坐功能只是設計輔助功能。如果滿足度提高，游人長期逗留會影響其產品美觀和正常功能。最佳功能尺寸確立主要為城市公園這類不能為使用提供較多顯性座椅，場所使用者卻對座椅舒適度要求較高的情況下使用。在百分位數據選擇上建議選用適合90％的人使用百分位數據。

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第二章 公共座椅的基礎知識

2.1公共座椅的分析

座椅屬于家具類產品,公共座椅是指在公共場所所使用的座椅類家具,在家具的分類中經常被劃在辦公家具的大類別中。

2.1.1公共座椅的分類：

（1）劇院椅(在禮堂 劇院 電影院 會議廳使用)（2）等候椅(在機場 碼頭 醫院 車站及其他公共場所)（3）課桌椅(在學校教學桌椅)（4）餐臺椅(食堂 餐廳等公共場所)（5）體育場館椅

2.1.2公共座椅的分析

公共座椅的基本特征是適應多數人群的需求,美觀有韻律感,多數情況下要求集中使用,結實,耐用,能抵御一般人在無工具狀況時無意或有意的損壞。同時要求維護簡單和便于清理。特殊場所還要滿足專業要求的使用需求,如在電影原種要求無反光材料,歌劇院中要求聲學特性滿足現場需要,甚至與通風系統結合,與回憶電子設備結合等特殊需求。

2.2公共座椅的發展史

椅子，其實就是一個坐的物體。從人類原始的時候就有坐的的這個動作，隨著對工具的使用和意識的提高，一些年老的人為了在行動上的方便，選擇做的時候喜歡尋找一個比較高的臺階，這樣在站起來的時候會比較方便。后來隨著文明的發展，禮儀開始伴隨著社會的發展，“坐”并不是我們現在所說的坐了，但是在非正是場合的時候還是會有咱們現在的坐的這個動作。椅子的名稱始見于唐代，而椅子的形象則要上溯到漢魏時傳入北方的胡床。敦煌285窟壁畫就有兩人分坐在椅子上的圖象；257窟壁畫中有坐方凳和交叉腿長凳的婦女；龍門蓮花洞石雕中有坐圓凳婦女。這此圖象生動地再現了南北朝

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時期椅、凳在仕宦貴族家庭中的使用情況。盡管當時的坐具已具備了椅子、凳子的形狀，但因其時沒有椅、凳的稱謂，人們還習慣稱之為“胡床”，在寺廟內，常用于坐禪，故又稱禪床。唐代以后，椅子的使用逐漸增多，椅子的名稱也被廣泛使用，才從床的品類中分離出來。因此，論及椅、凳的起源，必須從漢魏時的胡床談起。

胡床在魏晉南北朝至隋唐時期使用較廣，有錢、有勢人家不僅居室必備，就是出行時還要由侍從扛著胡床跟隨左右以備臨時休息之用。胡床在當時家具品類中是等級較高的品種，通常只有家中男主人或貴客才有資格享用。在方人雅士中還多有褒詞及生動描述。胡床因其形態特點又有“交床”和“繩床”之稱。隋朝稱“交床”，是因為隋高祖意在忌“胡”字，器物涉“胡”字者，咸令改之。宋陶《清異錄》云：“胡床施轉關以交足，穿繃帶以容坐，轉縮須臾，重不數斤。相傳明皇行幸頻多，從臣扈駕，欲息無以寄身，遂創意如此，當時稱‘逍遙坐’”。胡床開始并無靠背，形如今天所見的馬扎兒。唐代始有靠背。這種逍遙坐很可能就是帶靠背的胡床。胡床最早出現于漢代，比唐明皇早幾百年，要說為唐明皇創意顯然不妥。所以這里所說的創意，應指增加了靠背。胡床在唐宋時期盛行，宋代尤甚，不過宋時稱胡床者漸少，而稱其為交椅的逐漸增多了。

帶靠背的胡床始自唐明皇，還可以從唐代的記載中得到印證，文中記有：“繩床十，內四椅子”。從這段記載可知在唐代貞元元年已有了椅子的名稱。這里所說的“繩床十，內四椅子”是指在十件繩床中有四件是可以倚靠的椅子，顯然是為了與另外六件無靠背繩床相區別。可見，椅子的名稱雖已出現，在日常生活中可是常見家具，但它還未完全從床概念中分離出來。

唐代以前的“椅”字還有一種解釋，作“車旁”講，即車的圍欄。其作用是人乘車時有所依靠。后來的椅子，其形式是在四足支撐的平臺上安裝圍欄，其制當是受車旁圍欄的啟發，并沿用其名而稱這種坐具為“椅子”了。從現存資料看，唐代已有相當講究的椅子了。如郎余令《歷代帝王像》中唐太宗所坐的椅子為四直腿，束腰，上側安托角牙，棱角處起線，這種裝飾在明清時期稱為“混面雙邊線”。坐面上在后部立四柱，中間兩柱稍高，上裝弧形橫梁，兩端長出部分雕成龍頭，扶手由后中柱通過邊柱向前兜轉搭在前立柱上。扶手與坐面中間空當嵌圈口花牙。扶手盡端亦雕成龍頭，與后背搭腦融為一體。坐面附軟墊、襯背。這在當時應是十分精制的椅子了。唐代盧楞枷《六尊者像》中描繪的椅子更具代表性，它用四支鈴杵代替四足，兩側有橫棖連接，扶手前柱和椅邊柱圓雕蓮花，扶手和搭腦上拱，兩端上翹并裝飾蓮花，蓮花下垂串珠流蘇，整體造型莊重華貴。鑲金墜玉的家具在當時寺院中體現了高僧的尊貴與神圣。

五代至宋，高型坐具空前普及，椅子的形式也多起來，出現靠背椅、扶手椅、圈椅 7

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等。同時根據尊卑等級的不同，椅子的形制、質料和功能也有所區別。

五代至兩宋元明清時期的家具大體保留著唐代遺風，只是高型家具較前更加普及了。這就是歷史發展的過程的一種發展，一直到現在，出現了各種各樣的不同公共場合的不同形狀不同風格的椅子。現在諸如廣場、公園、車站這樣的公共場所是有形的公共領域，公共領域指的是與私人領域相對應的、公民共享的空間。無論是廣場、圖書館這種公共場所的建設，還是公共秩序意識以及公益思想的強化，都屬于對公共領域的一種固化。可以說，隨著時代的進步，公共領域的建設也會更周全和完備，社會回報給公民的各種公共權利也更加齊全。而這一美好愿望的實現，則必須要從對公共領域這個概念的充分理解開始。當社會公民認識到自己與公共領域，必須在這個領域內共生共存并且共同獲得發展，建立了一定的秩序，然后國家政府投入了一定的人力物力建設一些方便人們休息的場所，所以把一只在室內使用的座椅以一種更加簡潔方便的形狀出現在人們可以隨便出入的場所。

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第三章 產品分析

3.1 產品形態分析

這個產品是一個由兩個同樣的該產品組合在一起拼成的造型，單個造型從側面看像是一條從上面飄下來的絲帶，柔美輕滑的下垂下來，當兩個組合在一起的時候，組合成一個類似五角星的形狀，配合上和煦的陽光，或冷艷月光，給人一種浪漫的感覺。

3.2 產品的色彩搭配分析

椅子的主題框架運用到紅色，紅色代表火、血、太陽、熱情、健康，喜慶等，用紅色的主題邊緣框架搭配上亮灰色的椅子面和高倍，形成鮮明的色彩對比，在視覺上有較強的沖擊力。由于色彩對人的心理和生理產生影響，不同的消費群體對色彩的偏好(年齡差異，地域差異，性別差異等)均有所差異，此款座椅的形態設計表達了一種時尚前的設計理念，因此亮麗的顏色能更好的論釋其內涵;公共座椅的受眾人群較為寬泛，所以不能單純的去迎合某一特定人群而確定，因此需要根據具體的使用環境來具體確定。另一種色彩搭配是用木頭的那種天然黃色，代表陽光、黃金、穗谷、光明、希望、明朗、富貴等，與其他的公共椅子相比，該木椅的優點是采用天然木材的色彩，更貼近生活，形體流暢，造型優美，整體充滿了現代感的同時又融入了古樸厚重、回歸自然的純樸氣息。

3.3產品結構分析

里特維德說：結構應服務于構件間的協調，以保證各個構件的獨立與完整。我從現有產品的造型出發在椅面的設計上通過曲折線表現產品的層次感,增加了產品的趣味性,減少了與人之間的距離感,使得產品從整體看更情切。椅子的側面通過線條的扭曲形成縱深的三維空間，一面下面需要三根長條支撐椅面，以使其能承受更大的壓力，靠背是一個面的彎曲，彎曲度要適應大多數人脊柱的彎曲程度。

3.4產品功能分析

木質長椅主要布置在延山丘的小路旁，容量為3～4人。經觀察發現，這些座椅通常被情侶占據，經過想坐的人，也只好放棄，再尋坐處。被訪者表示，這些座椅數目太少，雖然較舒適，但無法滿足要求。數量少是一方面，這些座椅的布置也有待考慮。大多數長椅都緊貼小路，不僅使過往行人感覺不便，而且使實用者也感覺沒有私密感。若布置到較遠離道路，就可同時解決問題。

3.5產品人機工程學分析

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3.5.1座椅設計主要依據

坐姿是人體較自然的姿勢，它有很多優點，當站立時，人體的足踝、膝部、臀部和脊椎等關節部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態；而坐著時，這些肌力便能得到放松，減少人體能耗，消除疲勞。

3.5.2坐姿生理學

1、脊柱結構

在坐姿狀態下，支持人體的主要結柱、骨盆、腿和腳等。正常的姿勢下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨時則后凹。在良好是坐姿狀態下，壓力適當的分布于各椎間盤上，肌肉組織上承受均勻的。當處于非自然姿勢時，椎間盤內壓力分布不正常，產生酸痛、疲勞等不適感。（圖5.3.1）

圖5.3.1

2、腰曲弧線

脊柱側面有四個生理彎曲，即頸曲、胸曲、腰曲和骶曲，其中與坐姿舒適性直接相關的是腰曲。人體正常腰曲弧線是松弛狀態下側臥的曲線，欲使坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于90度的角度，且要不軀干前有所支撐。

3、腿的位置

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（1）適當的座高應使大腿保持水平，小腿垂直，雙腳平放于地面。

（2）座面不能過高，否則小腿懸空時，大腿受椅面前緣壓迫，使坐者感到不適，長時間這樣坐著血液循環受阻，小腿麻木。因此，座高一般按低身材人群設計，座面前緣應比人體膝窩高度低3—5cm，且有半徑為2.5—5cm的弧度。

（3）座面亦不能太低，否則腿長的人骨盆后傾，正常的腰椎曲線被拉直，致使腰酸不適。

4、臀部位置

人體在坐姿狀態下，與座面緊密接觸的實際上只是臀部的兩塊坐骨結節，其上只有少量的肌肉，人體重的75％左右由約25cm2的坐骨周圍的部位來支承，這樣久坐足以產生壓力疲勞，導致臀部痛楚麻木感。

3.5.3座椅的尺寸

1、座高

座高指地面至就坐座面上坐骨支承部位的高度。舒適尺寸的座高應使大腿保持水平，小腿自然垂直，雙腳平放在地面上。戶外座椅座面過高時會造成小腿懸空，座面過高，11

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也會使大腿部受座面前緣的壓迫使血液循環流通不暢久坐可以導致小腿麻木。戶外座椅座面尺度太低會造成骨盆向后傾，腰椎曲線被拉直，時間長會腰酸不適。故座高一般按小腿加足高這項人體測量尺寸百分位數據低的的人群設計。在百分位數據選擇上，遵循環境設施百分位數據選擇表中在不涉及到健康安全的情況下，可選擇第50百分位數據。

2、座寬

座寬是指人就坐時水平面的寬窄，座寬應滿足使用者臀部就坐所需的尺度，并使就坐者能自如的調整坐姿，如果坐面座寬尺度太小會讓就坐著感到擁擠壓迫。43—45cm座寬必須能容納身材粗壯的人。座椅坐面座寬太大人在就坐時肘部必須向兩側伸展來尋求支承長時間會引起肩部疲勞。在人體測量部位選用上，由于人體測量項目中臀寬的測量項目尺寸女性大于男性，所以在選用測量項目時，要選用成年女子的臀寬測量尺寸，如果戶外座椅帶扶手，在人體測量尺寸選擇應該選擇成年男子坐姿兩肘肩寬，雙人座椅選擇成年男子最大肩寬人體尺寸。在百分位數據選擇上由于涉及到問距的問題，在不涉及到健康的情況下，選用成年女子臀寬測量尺寸的第90百分位，滿足度為90％，在涉及到安全和這樣選擇百分位數據的優點是尺度寬的人使用健康的問題選用成年女子臀寬測量尺寸的第99百分位，滿足度為99％，那么尺度小的人也適用。

3、座深：

休息用椅40—43cm，指椅面前緣至后緣的距離，這個尺寸不能太大。正確的座深應使靠背方便地支持腰椎部位，如座深大于身材矮小者的大腿長（臀部至膝窩距），座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣若要得到靠背的支持，則必須改變腰部正常曲線；否則，坐者必須向座緣處移動以避免壓迫膝窩，卻得不到靠背的支持，為適應絕大多數使用者，座深應按較小百分位的群體設計，這樣身材矮小者坐著舒適，身體高大的人只要小腿能得到穩定的支持，也不會在大腿部位引起壓力疲勞。坐深尺寸設計時要選用中國成年女子坐深這一人體測量尺寸，百分位選擇上建議選擇第l0百分位數據，具體尺寸設計時要充分考慮著衣修正、環境修正和座椅形式功能修正。（詳見表

2、表3）

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4、座面傾角：

休息椅10—20度，座面傾角指座面與水平面所夾角度。（詳見表3）

5、座面后傾的作用有兩點：

一是由于重力，軀干后移，使背部抵靠椅背，獲得支持，可以降低背肌靜壓。

二是防止坐者從座緣滑出座面。休息椅座面傾角大，有利于身心松弛，大座面傾角與靠背傾角構成較大的角度應該大些，方便休息時保持舒適的姿勢。因為人體背部處于自然形態時最舒適，此時腰椎部分前凸，座椅設計要從座面與靠背之間的角度和適當的腰椎支持來盡力保證。成年人腰椎部中心位置約在座位上方23—26cm處，腰椎支點應略高于此尺度，以支持背部重量。

6、靠背的人機尺寸：

靠背由肩靠和腰靠兩部份構成，其中腰靠最主要。靠背的最大高度可達48—63cm，最大寬度可達35—48cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(決定靠背高)和肩寬(決定靠背寬)有關，確定高度時還必須計入座椅的有效厚度。為了使背部下方骶骨和臀部有適當的后凸空間，座面上方與靠背下部之間應有凹入或留一開口部分，其高度至少為12.5—20cm。（1）使脊椎保持健康正確的曲率；（2）阻止骨盆向后傾斜；（3）尾骨和臀部最小化壓力；（4）為骨盆（坐骨關節）提供有效支撐；（5）減輕和限制腿窩肌 13

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肉壓力；（6）為骨盆和腳提供良好的支撐。（詳見圖3.5.2）

圖3.5.2

7、靠背角度 ：

靠背的角度一般情況為103一112度指座面與靠背的夾角，其目的與座面角度相似，從脊柱正常形態來看，該角為115度左右較為合適。實際應用中，休息椅105—108度。

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第四章 產品設計說明

通過設計這這個產品我了解到產品的制作流程到最終的實物是要進過精心的設計才能達到最好的效果。無論是從產品的創新,造型,材料,還是制作工藝上我們都要考慮好。通過這個課程設計我也了解到公共座椅的一些知識,提高了自己在這方面的認識度,學會從結構,人機,造型,色彩等多個方面對產品進行設計。這款椅子是公園休息椅，該產品的思路來源于對五星的形體變形，將五星從中間分開，然后將線條柔美化，改變了五星的邊線那種堅硬筆直的線條，變得情趣化自然化，這樣使人們在勞累的時候更容易接受這樣的輕松感。從椅面到靠背的流線型，根據大多數人的脊柱走向設計，包括靠背所傾斜的角度，人坐上去時使臀部包括后背能更廣泛的接觸到椅子，增大受力面，分配受力，這樣就不會再短時間內出現壓迫感麻木感，能在短時間內得到肌肉的放松和休息。

圖4.1尺寸圖

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圖4.2情景圖

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圖4.3效果圖

圖4.4爆炸圖

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4.5模型圖

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4.6渲染圖

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總結

通過學習工業產品造型設計這門課程我了解到產品的制作流程到最終的實物是要進過精心的設計才能達到最好的效果。無論是從產品的創新,造型,材料,還是制作工藝上我們都要考慮好。通過這個課程設計我也了解到公共座椅的一些知識,提高了自己在這方面的認識度,學會從結構,人機,造型,色彩等多個方面對產品進行設計。

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參考文獻

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[6] 楊瑋娣.人體工程學與室內設計[ M].北京: 中國水利水電出版社,2008.[7] 劉峰.人體工程學[ M].沈陽: 遼寧美術出版社, 2008.[8] GB／TIO000—1988中國成年人人體尺寸[s] [9] GB／T12985—1991在產品設計中應用人體尺寸百分位數的通則『S] [10] 王曉東，王述洋，王文興，等．人機工程學數據在產品設計中的應用[J]．林業勞動安全，2006，19(4)：23—25 四川

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第二篇：人機工程學課程設計

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現在是人工智能的時代，下面是人機工程學課程設計，歡迎參考！

人機工程學課程設計

安全人機工程學是從安全角度出發，討論人、機和人機相互關系的規律，運用系統工程的方法研究各要素之間的相互作用、相互影響以及它們之間的協調方式，通過設計使人一機系統的總體性能達到安全、準確、高效、舒適的目的。

機械系統過程的任何階段都必須有人參與，人始終起著主導作用，是最活躍、最難把握，同時也最容易受到傷害的。由于機械設計違反安全人機學原則導致的事故時有發生，據國外資料統計，生產中有58％一70％的事故是與忽視人的因素有關。因此，機械設計應考慮與人體有關的人體測量參數、人的感知特性、反應特性及人在勞動中的心理特征，以減少人為差錯，最大限度地減輕體力、腦力消耗及精神緊張感。

由于生理影響產生的危險。不利于健康的操作姿勢、用力過度或重復用力等體力消耗產生的疲勞所導致的危險。

由于心理-生理影響產生的危險。在對機器進行操作、監視或維護時，由于精神負擔過重、缺乏思想準備以及過度緊張等原因，造成心理負擔過重而導致的危險。

由于人的各種差錯產生的危險。受到環境不利因素的干擾或由于人-機配合、協調不當，使人產生各種錯覺而引起誤操作所造成的危險。

在機械設計中，根據安全人機學原則，通過減小操作者心理和生理的不利影響，協調好人、機的功能分配和相互作用來改善機器的操作性能和可靠性，從而減少機器使用各階段的差錯概率，以保障安全。機械設計時應考慮以下幾個方面：

合理分配人機功能。在機械的整體設計階段，要分析、比較人和機的各自特性，合理分配人機功能。在可能的條件下，盡量通過實現機械化、自動化，減少操作者干預或介入危險的機會。隨著微電子技術的發展，人機功能分配出現向機器轉移，人從直接勞動者向監控或監視轉變的趨勢，向安全化生產邁進。

適應人體特性。在確定機器的有關尺寸和運動時，應考慮人體測量參數、人的感知反應特性以及人在工作中的心理特征，避免干擾、緊張、生理或心理上的危險。

友好的人機界面設計。人機界面，即在機器上人、機進行信息交流和相互作用的界面。人、機相互作用的所有要素，如操縱器、信號裝置和顯示裝置，都應使操作者和機器之間的相互作用盡可能清楚、明確，信息溝通快捷、順暢。

作業空間的布置。這是指顯示裝置和操縱裝置的位置，以及確定合適的作業面。它對操作者的心理和行為可產生直接影響。作業空間布置應遵從重要性原則、使用順序原則、使用頻率原則、使用功能原則。其中，重要性原則是第一位的，首先應考慮對安全關系重大的、對實現系統目標有重要影響的操縱器和顯示器，即使使用頻率不高，也要將其布置在操作者操作和視野的最佳位置，這樣可以防止或減少因誤判斷、誤操作而引起的意外傷害事故。

顯示裝置、操縱裝置，以及與人的勞動姿勢有關的工作空間和操作行為等，是人機要求集中體現之處，應滿足人體測量參數、人體的結構特性和機能特性、生理和心理條件，合乎衛生要求。

第三篇：人機工程學課程設計

目錄

摘要.....................................................1 第一章階梯教室門窗、桌椅及相關設施的人機關系.............2 1.1安全人機工程學.....................................2 1.2 感覺系統中存在的人機關系.........................2 1.3神經系統中的人機關系...............................4 1.4運動系統..........................................5 1.5課桌椅色彩設計的人機關系...........................5 1.6學校課桌椅調查分析的背景...........................5 1.7安全人機工程學研究方向.............................6 第二章人體相關尺寸的收集.................................7 2.1高校桌椅設計的人體尺寸依據.........................7 2.2現有桌椅的功能尺寸測量.............................8 2.3坐姿人體尺寸......................................10 2.4立姿人體尺.......................................12 2.5人體相關水平尺寸..................................13 2.6人體活動空間相關尺寸..............................15 第三章階梯教室門窗的安全人機工程分析....................16 3.1階梯教室的門窗的安全人機工程分析..................16 3.1.1 教室內色調分析..............................16 3.1.2 教室內光照分析.............................17

3.1.3對門用安全人機工程學分析.........................20 3.1.4對窗戶用安全人機工程學分析......................21 3.2對階梯教室門窗的合理性改良和設計..................23 第四章階梯教室桌椅的安全人機工程分析....................24 4.1桌椅的安全人機工程分析............................24 4.1.1桌下抽屜與凈空高設計.........................25 4.1.2桌椅的水平間距設計...........................26 4.1.3座椅扶手設計.................................26 4.2對階梯教室桌椅合理性改良和設計....................27 第五章設計總結..........................................29 參考文獻................................................31

摘要

安全人機工程學作為一門集合各種學科的綜合學科，對安全起著至關重要的作用，其研究方法具有科學性、流程性。而基礎設施是我校學生與教職工生活學習中很普遍的直接或間接接觸的，更是我們安全生活的一種保障，跟人體也是息息相關的。因此，安全人機工程學在其中的應用也是顯得異常重要。用人機工程學的有關原理，探討了大學院校里教室中的設施（黑板、講臺、課桌、課椅）的布置和尺寸與人（教師、學生）的功能尺度相協調的關系，得出了一組合理的數據，從而達到減少教師和學生上課時的疲勞，提高教學效果的目的。

進入21世紀以來，隨著我國高校招生規模的不斷擴大和高校信息化進程的逐步加快，大學校園硬件建設高速度發展，各類先進設備不斷引入，提高了學生的學習效率，但同學們每天大量使用的課桌椅卻并不盡如人意。根據網上發布的一些統計資料，發現高校課桌椅的設計存在著許多問題，致學生的身體疲勞、視力下降、要不損傷、勁椎病等諸多現象增多，嚴重影響了學習效率及身體身體健康。因此健康舒適人性化的高校課桌椅審計問題亟待解決。

文章運用人機工程學的原理和方法，以“安全、舒適、高效、健康”的原則，結合設計心理學、統計學等知識，對高校課桌椅的使用現狀及設計存 在的主要問題進行分析，對青年大學生這一使用群體進行問卷調查和人體尺寸測量，就高校課桌椅設計對 青年大學生的生理、心理產生的影響進行分析，最后從設計參數、材料和結構、色

彩三方面介紹高校課桌 椅的人性化設計。

第一章階梯教室門窗、桌椅及相關設施的人機關系

1.1安全人機工程學

安全人機工程學是從安全的角度和著眼點出發來研究人與機的關系的一門學科，其立足點放在安全上面，對在活動過程中的人實行保護目的，主要闡述人與機保持什么樣的關系，才能保證人的安全。也就是說，在實現一定的生產效率的同時，如何最大限度地保障人的安全健康與舒適愉快。這主要是從活動者的生理、心理、生物力學的需要與可能等諸多因素，去著重研究人從事生產或其他活動過程中實現一定活動效率的同時最大限度地考慮外界因素的機理和預防與消除危害的標準與方法提供科學依據，從而達到實現安全衛生的目的，確保人類能在安全健康、舒適愉快的條件與環境中從事各項活動。

1.2 感覺系統中存在的人機關系

感覺是人腦對直接作用于感覺器官的客觀事物個別屬性的反應，感覺是人們了解外部世界的渠道，也是一切復雜心理活動的基礎和前提。人的感覺類型有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、皮膚感覺、本體感覺等。認得感覺器官接受內外環境的刺激，將其轉化為神經沖動，通過傳入神經，將其傳至大腦皮層感覺中樞，便產生了感覺。根據課題需

要，對于高校大學生使用課桌椅的狀態，主要介紹視野和視距、皮膚感覺和本體感覺三部分。

1）視野和視距視野是指人眼能觀察到的范圍，一般以角度表示。視野按眼球的工作狀態可分為：靜視野、注視野和動視野三類； 在人的三種視野中，注視野范圍最小，動視野范圍最大。

人機工程學中，一般以靜視野為依據設計有關不件，以減少人眼的疲勞。圖4—2為靜視野在水平、鉛垂兩個方向上的最佳值。圖4—3為人眼在垂直面的視野范圍，在垂直面的最大視野范圍大約為120度，人的自然視線低于標準視線，坐姿時最佳范圍15度，觀看最佳視區為30度范圍內。

視距是指人在控制系統中正常的觀察距離。觀察各種顯示儀表時，若視距過遠或過近，對認讀速度和準確性都不利，一般應根據觀察物體的大小和形狀在380~760mm之間選擇最佳視距。2）皮膚感覺

皮膚是人體上很重要的感覺器官，感受著與外界環境中與它接觸物體的刺激。對于高校桌椅設計，是指學生在使用過程中的觸壓、疼痛、光滑或粗糙等感覺。比如高校大學生在使用桌椅的過程中，身體受到刺激強化到某一程度，痛感就隨著刺激出現。

1.3神經系統中的人機關系

神經系統是人體最主要的機能調節系統，人體各器官、系統的活動，都是直接或間接的在神經的控制下進行的。大學生在使用教室或圖書館桌椅學習時，不論是讀寫或聽說的狀態都是通過神經的調節作

用，使其對外界環境的變化產生相應的反應，從而與周圍環境之間達到協調統一，保證人的操作活動得以正常進行。神經系統分為中樞神經系統和周圍神經系統。

1.4運動系統

運動系統是人體完成各動作和從事生產勞動的器官。由骨、關節和肌肉三部分組成。全身的骨關節連接構成骨骼。由于肌肉的收縮與舒張牽動骨，通過關節的活動而能產生各種運動。

1.5課桌椅色彩設計的人機關系

色彩三要素：色相、色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度、色彩的飽和程度。在高校桌椅設計中既要保證課桌椅單體色彩的美觀，對大學生產生的心理作用，還要保證各種色彩在教室環境內的協調性。總體來說課桌椅的設計要求色彩明朗、精神飽滿。因此，選取一些冷暖適中的色彩，并提高色彩的明度、降低色彩的飽和度就是折中的好辦法。這樣可以選取紅橙黃色或者藍青色等顏色。這樣既可以創造愉悅的氛圍，又不至于使學生過于興奮，達到輕松愉悅的環境氛圍。

1.6學校課桌椅調查分析的背景

教室是老師授課、學生學習知識的場所，作為學校最基礎的教學設施，教室里的任何組成設備，都與我們平時的學習生活息息相關，尤其是教室課桌椅，是否坐著舒適，是否有良好的活動空間，以及是

否有好的視線能看到黑板，對我們來說是有直接影響的。

學校綜合樓里的教室都是大型的階梯教室，大約有160個座位左右，能容下四個班的學生人數。但在平常的學習生活中，我發現學校的教室里還是存在不少不符合人因工程學原理的問題的，例如，就我們最常用的課桌椅而言，椅子坐上去會感覺腰部的不舒適（尤其是長時間就坐），同時感覺教室里座位間的間距比較小，人多的時候坐著就感覺很擁擠，沒有舒適的工作空間等等。所以我們小組成員決定對學校的教室進行一次實地考察，以綜合樓205教室為例，通過實地考察，發現教室里存在的一些問題，并測量一些數據，拍一些照片，通過上網查閱資料，根據收集到的數據進行分析，發現問題與不足，并利用人因工程學的知識提出合理的改進建議。

1.7安全人機工程學研究方向

在任何一個人類活動場所，總是包括人和機（此處的機是廣義的，即系統中除人之外、與人有關聯的其它因素）兩大部分。這兩種性質截然不同的要素——人與機，彼此之間存在著物質、能量和信息不停的交換（即輸入、輸出）和處理上的本質差異。而人機結合面起著人機間溝通的作用，各自發揮功能，提高系統的效率，保證系統的安全。因此，人機系統是一個有機的整體。

第二章人體相關尺寸的收集

2.1高校桌椅設計的人體尺寸依據

要想使高校桌椅產品最大限度地滿足大學生在健康、安全舒適上的需求，就必須在產品設計時充分考慮人們的生理、心理特征。而在人的生理特性中，最基本、最核心的是人體的尺寸數據，高校大學生的人體尺寸是校園桌椅產品尺寸的科學依據。在互聯網的各種搜索，發現眾多調查研究顯示：從1995年至現在，我國12歲至17歲青少年的身高體重明顯增加；男生身高增高69mm，體重增加5.5kg，女生身高增高55mm，體重增加4.5kg。由此可見，21世紀新一代的高校大學生人體尺寸將有更大的增幅，高校桌椅產品所依據的人體尺寸標準有待更新修改。

人體各項數據示意圖

2.2現有桌椅的功能尺寸測量

據國家標準GB/T3976-2002《學校課桌椅功能尺寸》的規定，結合本課題的需要，最終確定高等院校課桌椅的主要功能尺寸參數包括14項數據，其測量說明及測量結果如下：

桌面高（h1）：從地面到桌面前緣最高點的垂直距離； 桌下凈空高（h2）：從地面到桌面的前緣底部的垂直距離；

桌面深（t1）：桌面后緣到前緣的水平距離；桌面寬（b1）：桌面的水平寬度； 座面高（h4）：從地面到椅座面前緣最高點的垂直距離； 座面深（t4）：椅座后緣到前緣頂點的水平距離；

座面傾角a：椅座面水平面的夾角；靠背傾角β：桌面與水平面的夾角。

另外，還包括靠背點距座面高、靠背下緣距座面高（h5）、靠背上緣距座面高（h6）、桌椅高差（h1—h4）、桌椅水平距離（l）等

設計參數，如圖所示

我校桌椅的功能尺寸的實際測量結果

2.3坐姿人體尺寸

2.4立姿人體尺

2.5人體相關水平尺寸

2.6人體活動空間相關尺寸

第三章階梯教室門窗的安全人機工程分析

3.1階梯教室的門窗的安全人機工程分析 3.1.1 教室內色調分析

色彩對人的心理狀態有著不可忽視的影響。人們處于不同的顏色環境中，除了視覺辨別力受到影響、視野發生變化外，人的心理感覺也會有所變化，不同的顏色會產生不同的抽象概念和不同的感覺。

（1）冷暖感。如紅色、黃色和橙色給人以暖的心理感覺；藍色的衣服看上去涼爽。（2）興奮和壓抑感。如紅色、黃色等暖色調給人以興奮感，使人情緒高漲、精神振奮、易于激動；藍色等冷色調使人冷靜，抑制人的情緒。（3）輕松和壓抑感。明度高的顏色會使人感到輕松、自在、舒暢的感覺；明度低的顏色使人產生壓抑和不安的感覺。（4）軟硬感。明度高的顏色感覺軟；明度低的顏色感覺就硬等等。

每種顏色都具有特殊的心理作用，雖然個體之間的感覺存在著差異，但某些感覺特征卻是一致的，主要表現在對視覺工作能力和視覺疲勞的影響。單就引起眼睛疲勞而言，藍、紫色最甚，紅、橙色次之，黃綠、綠籃、綠、淡青等色引起視力疲勞最小。使用亮度過強的顏色，瞳孔收縮與擴大的差距過大，眼睛易疲勞，而且使精神不舒適。

根據顏色的效果，合理的選用顏色，在工作場所構成一個良好的

顏色環境，可以得到很好的效果，如：（1）增加明度，提高照明設備的利用效果；（2）注意力集中，減少差錯、事故和消耗，提高工作質量和工作效率；（3）發揮顏色對人心理和生理的作用，使精神愉快，減少疲勞；（4）改善勞動條件，使環境整潔，有美感。

該教室內各種色調分析：黑板為墨綠色，使人感覺安靜、柔和，且明度適中，不會引起人眼的刺激感或不適感；座椅和桌面為淡黃色的暖色調，使人感覺柔和、溫暖，且能給人帶來一定的興奮感，故而該設計的合理的。之所以不用淺藍等其他淺色因為淺黃色對眼睛的葉黃素水平沒什么影響，而藍光會造成眼睛的葉黃素水平降低。葉黃素有助于延緩眼睛的老化、退化、病變，減少眼疾的發生率，還可以保護視網膜免受光線的傷害。所以我們可以看到大多數的書桌寫字臺是以黃色為主；多媒體操作臺采用了棕褐色，給人一種嚴肅、莊重的感覺，有利于教師對課堂紀律的維持；地面為微黃色，其產生的生理效果與淡黃色類似；教室前面的臺階為青綠色，與地板的微黃色之間對比明顯，故而當老師邁上講臺時容易分辨，不易踢到臺階；墻壁為白色，能給人一種較為明快、輕松的感覺。

綜合評價：該教室的色調大多采用的都是非刺激性色調，總體上使人感覺良好，設計是很合理的。

3.1.2 教室內光照分析

a.采光與照明對心理狀態的影響。照明環境不但要使人看清對象，而且要給人舒適的感覺。研究表明，照明會影響人的情緒，影響

人的一般興奮性和積極性，從而也影響工作效率。一般認為，明亮的房間會使人愉快。應照明不足，學生在看書學習時會產生疲勞，引起心理上的變化，長時間持續會對學生在生理上造成一定影響。改善學習環境的照明條件，改進學習環境，可以改善視覺條件，節省工作時間，提高工作質量，保護視力，減輕疲勞，提高學習效率和學習興趣。

室內照明宜采用鑲嵌燈，可以保持天花板的平整，因而也就保持了室內原有的聲學特性；可以防止前排燈光對后排人員的影響；由于學生看投影的同時還需記錄，采用鑲嵌燈既可以照亮課桌，又不會過多地增加室內的亮度。

是否舒適愉快在很大程度上取決于光的數量、照明的均勻性、照明的穩定性、光色效果、亮度分布。

自然光源：太陽光透過北面墻的5個窗戶（高：2.46m，寬：2.52m，距地：0.94m）照射到教室，分布均勻，整個教室非常明亮。.人工光源：鑲嵌的熒光燈共有20盞，其中黑板上面安裝2展，可以在寫黑板時打開；其它18盞主要均勻分布在桌椅的正上方即教室的座位上方有3排，每排6展，全部打開時照明較為均勻。

夏季光照比較強烈，會對室內上課同學造成一定影響，故而在兩側窗戶上均安裝了淡青色窗簾，拉上即可將自然光的強度調節至合理的水平，同時淡青色給人一種清新、涼爽的感覺，該設計很合理。

20展鑲嵌燈基本上保證了教室的各個方位的照明，而交錯的光線也削弱了由于熒光燈本身性質而造成的閃光，使燈光柔和不刺眼，保證了視覺的舒適。由于黑色對光的反射作用不強，因此經常有看不

清黑板的現象，而黑板旁的兩盞燈，不僅起到了照明的作用，也提高了黑板的亮度增強了光線的反射，使同學能看到黑板。

b.眩光的影響。物體表面產生刺眼和耀眼的強烈光線叫眩光，它多來源于外界物體表面過于光亮、亮度對比過大或直接強光照射。眩光常常使眼睛無法適應，看不清事物，造成眼疲勞。

該教室中也受到眩光的影響。一是由于窗戶面積過大，幾乎占滿整面墻，因此在天氣晴好自然光強烈的時刻會不可避免的由直射太陽光造成的眩光，刺激眼睛；二是由于黑板的特殊照明產生由于反射造成的眩光。

為防止黑板的反射眩光，其表面應以耐磨無光澤的材料制成，該教室黑板沒有達到要求，最好換成磨砂質的玻璃黑板

3.1.3對門用安全人機工程學分析

門是進入教室的必經通道，因此門在房屋結構中是至關重要的一部分，所以門的設計合理性就更加的重要了，他的高度，長度，寬度，以及面積，都必須經過合理的計算，才能符合安全人機工程學的要求。

供人通行的門，高度一般不低于2m，再高也以不宜超過2.4m，否則有空洞感，門扇制作也需特別加強。如造型、通風、采光需要時，可在門上加腰窗，其高度從0.4m起，但也不宜過高。供車輛或設備通過的門，要根據具體情況決定，其高度宜較車輛或設備高出0.3～0.5m,以免車輛因顛簸或設備需要墊滾筒搬運時碰撞門框。至于各類車輛通行的凈空要求，要查閱相應的規范。

一般住宅分戶門0.9～1m，分室門0.8～0.9m，廚房門0.8m左右，衛生間門0.7～0.8m，由于考慮現代家具的搬入，現今多取上限尺寸。公共建筑的門寬一般單扇門1m，雙扇門1.2～1.8m，再寬就要考慮門扇的制作，雙扇門或多扇門的門扇寬以0.6～1.0m為宜。供安全疏散的太平門的寬度，要根據計算和規范（有關防火規范）規定設置。

3.1.4對窗戶用安全人機工程學分析

為了獲得更大的采光系數指，窗戶面積越大越有利，由于北半球的居民住健康和心理原因，希望得到足夠的日照，尤其是普通住宅的窗戶，最好面朝陽火，朝南開，直射陽光能量積聚，這樣會增加夏季的空調負荷，在冬季，無論南向窗或北向窗，大面積的窗戶又要增加采暖負荷，因此，窗戶的面積并不是越大越好。窗戶的大小可以直接影響建筑的采光、隔熱、隔聲等建筑室內的環境質量，最終影響人們在室內的生活質量。

3.2對階梯教室門窗的合理性改良和設計

在學校將近三年的時間里，我認為學校在門窗設計上還有很多不足的地方，先就門的問題來說，我總結為以下三點：

a． 門的大小設計不合理，過于小，在學生集中上課的時候會明顯的擁堵

b． 門的材料選擇不合理，應選用透明材質的，這樣更方便老師及學生對室內環境進行觀察

c． 改良設計：

a． b． c． 把門的面積加大 使用鋼化玻璃門

用更耐用的門鎖和把手，這樣能增加使用壽命 門的把手應采用更結實的材料

對窗戶的問題進行總結分析： a． b． 改良設計：

a． b． 窗戶不能完全打開，在夏季室內溫度會很高 窗戶外沒有防護欄，很容易發生危險

選用可開面積更大的窗戶 窗戶外圍設置防護措施

第四章階梯教室桌椅的安全人機工程分析

4.1桌椅的安全人機工程分析

本課題采用理論與實踐相結合的方法，首先運用人機工程學的基本原理和方法，對高校桌椅使用現狀進行人機學評價，提出現有產品存在的具體問題；然后對舊的國家標準GB10000—88《中國成年人人體尺寸》的數據進行了更新和補充，使人體尺寸在高校桌椅設計中應用更符合實際，更具科學性。本課題的結論：

1）對現有高校課桌椅設計進行人機工程學分析和評價，提出其中存在的桌椅高度、座椅靠背、桌椅傾

角、桌椅水平間距設計不合理的問題。

2）對高校桌椅使用人群進行生理、心理分析，全面研究人機系統中“人”的因素

3）運用人機工程學基本原理，對高校桌椅的解剖學、生物力學特性等因素進行深入分析。在此基礎上，將人體坐姿尺寸數據實際應用于高校桌椅產品設計中，全面分析高校桌椅功能尺寸的人體尺寸依據，并最終制定出一套科學合理的功能尺寸標準。

4.1.1桌下抽屜與凈空高設計

由于桌子凈空高不夠導致學生在桌子底下腳伸不開，而由于桌子的適合高度為700mm—720mm，為了保證課桌下部空間尺寸，則課桌抽屜尺寸小于100mm，這就導致抽屜無法完成收納學生物品的功能，形同虛設。

所以，為了解決桌下空間尺寸和抽屜功能的矛盾問題，并且抽屜設計位置不影響桌下腿部活動空間的位置。

解決此問題可以從以下三方面考慮： 1）使抽屜深度減小 2）將抽屜設置于下部空間 3）將抽屜設置于座椅下部閑置空間

4.1.2桌椅的水平間距設計

桌椅水平距離是桌近緣向下所引垂線與座椅前緣之間的水平距離。這個尺寸空間的設置直接影響大

學生使用桌椅時的坐姿，是一個決定性的重要因數。

這個問題主要出現在多媒體教室的固定式桌椅，由于室內空間有限，教室容量較大，桌椅大多固定于地面上，此時，就要嚴格科學的考慮學生的實際使用情況來設定桌椅的水平間距。

一般大腿厚的上限數值為設計依據，這樣可以使人較方便地進出。坐姿大腿厚的P90男=154mm，加入適當功能修正量10mm，所以一般以160—200mm為宜。

4.1.3座椅扶手設計

扶手設計的關鍵參數是它的高度，扶手不可設計的太高，太高的扶手將使肩膀高聳而成圓狀，使肩部與頸部的肌肉拉伸，產生僵硬痛苦；而太低的扶手則使手肘支撐不良，導致彎腰或使軀干斜向一側。高校座椅設計依據的人體尺寸百分位數位（P50男+P50女）/2，查閱的P50男=284.0mm，P50女=275mm，姿勢修正量為—44mm，則（P50男+P50女）/2=235.0mm。由于公用座椅的扶手的高度宜略小于這個數值，所以取230mm。

4.2對階梯教室桌椅合理性改良和設計

高校大學生使用的桌椅，介于工作座椅和休息用椅之間，就坐者有時要身體前傾低頭讀、寫、有時身體要后傾聽或說兩種狀態，持續時間較長，對舒適度有一定要求。再結合課堂這個特定環境，學生在使用課桌椅的整個過程中，對于舒適度而言，不是越舒適越好，只需保持基本的舒適度即可。尤其是教室課桌椅，學生在坐著上課的過程中，既要保證就坐的基本舒適、健康，又要保持學生聽課中一定的緊張度。如果不舒適，會使身疲勞，造成各種病癥，有損健康；如果過于舒適，又會使學生過渡放松，甚至混混欲睡，影響聽課效率。

據觀察我校一些課桌椅的設計使用情況，發現有以下幾點不符合安全人機工程學：

1）我校座椅沒有扶手：學生聽課累時沒地方放手，沒地方支撐，無法減少疲勞，不符合安全人機學的“舒適”原則。

2）我校座面傾角過小，學生直腰正常坐姿時看書較累，不能提高學習效率，不能滿足安全人機工程學的“高效”原則。

3）教室座椅靠背傾角過小，無法滿足學生靠背聽課卻可以不需要抬頭即可看到黑板的欲望，也不符合安全人機工程學的“舒適“原則。

4）教室座椅與桌子的水平間距距離較小，導致有一人在座時，別的人無法自由出入，也不符合安全人機工程學的“舒適”原則。

5）教室桌面邊角為尖銳形狀，不是圓滑形狀，不符合安全人機工程學的“安全”原則。6）教室桌椅色彩不符合安全人機工程學的美觀與舒適，易使學生產生疲勞現象。

改良設計：教室中的學生就是系統中的人，桌椅就是系統中的機，而人、機共處的學習條件就是系統中的環境，整個教室的 桌椅就是一個“人—機”系統，在設計整個教室的桌椅的時候，要整體考慮人、機、環境三要素及其相互關系和系統的整體效果，教室桌椅的設計要符合以下幾條原則：

（1）科學高效性原則 按照已掌握的科學原理辦事，運用國內外科技的最新成果，使各種相關設施的設計符合人的生理、心理特征，確保人、機、環境之間的關系協調，協作靈敏，效果顯著，并符合時代潮流。（2）安全可靠性原則 桌椅結構牢固，不會傾斜且不易損壞，表面光滑，沒有可能使學生致傷的利口，毛刺，尖物；所使用的材料、涂料等不含有危害人體健康的有害物質，如甲醛、苯、酚和放射性物質，或是已經經過處理，不會影響學生身體健康；所使用的桌椅各部件結合緊密，沒有松動、開裂、脫膠的現象，在規定的使用期限內，保證能夠正常使用，一般不會發生故障。（3）健康舒適原則，健康，是指設計和創造有利于人體健康的環境因素；舒適，是指作業者對工作有滿意感和舒適感，它也關系到工作效率和安全，是對工作優化的更高要求。

第五章設計總結

在這個課程設計上，我針對的對象主要是教學樓教室的設計，課程設計誠然是一門專業課，給我很多專業知識以及專業技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。課程設計是每一個合格的大學生的必經過程，也是一個重要的實踐性教學環節。本次課程設計，不僅培養了我正確的設計思想；同時也鍛煉了我綜合運用知識的能力。在本次設計中，能一絲不茍地對研究對象進行具體，深刻的認識，充分地利用人

機學的知識、按特定的功能與尺寸要求來進行設計，使我能更為全面深刻的認識和系統的掌握安全人機工程學的原理和內容，尤其是對現行的評價分析和設計改進提高了我對人機工程學知識的動手能力，培養了我對人機實際問題的獨立思考和解決的能力，形成了較為系統和科學的思維體系,為以后的專業工作和設計打下了良好的基礎。這次課程設計也使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，不會畫圖，處理數據不夠嫻熟，總之還是有很多需要改進的地方。

參考文獻

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第四篇：人機工程學課程設計論文

人 機 工 程 學 課 程 設 計 說 明 書

題目：“糖果休閑椅”課程設計說明

學 院 學生姓名 學 號 專 業 屆 別 指導教師 職 稱

二O一O年 十二 月

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摘要

家具與人們的生活息息相關,可以說自從有了人類的起居活動開始,就有了家具的雛形。遠古時期,家具只能在功能上簡單滿足人們的生活需求,而現代的家具除了要滿足功能上的需求外,更加注重使用者心理上的需求。隨著社會的發展,人口發生了巨大的變化，生活空間受到擠壓，大房子對于大多數人來說已不現實，家具再也不是簡單的功能需求品和填充空間的“道具”,造型設計簡約而混合多功能成為現在家具的發展趨勢，它也化身為人們生活中不可缺少的審美需求與個性的象征。如今,在競爭激烈的市場經濟中,現代家具要想使自身處于不敗之地,就必須不斷推陳出新,努力尋求設計上的創新與突破,來滿足人們日益變化的消費水平及使用心理。

[關鍵詞]設計創新 多功能 造型 人性化

目錄

人機工程學課程設計說明書

前言 1.混·和

1.1對于混·和的理解????????????????3 1.2混·和與設計作品????????????????3 2.現代家具的設計理念

2.1以人為本以自然為本???????????????3 2.2設計科學與技術?????????????????4 3.現代家具的發展趨勢

3.1消費者對家具的要求???????????????4 3.2現代家具的設計創新???????????????5 3.2.1功能創新???????????????????5 3.2.2色彩創新???????????????????5 3.2.3造型創新???????????????????6 3.2.4材料創新???????????????????6 3.2.5人機創新???????????????????6 4.產品說明

4.1產品外觀????????????????????7 4.2產品結構????????????????????7 4.3 產品材質????????????????????7 4.4 產品顏色????????????????????8 4.5 產品尺寸????????????????????8 4.6 產品功能????????????????????9 4.7 產品名稱????????????????????9 5.總結

5.1 總結??????????????????????10 6.參考文獻????????????????????10

糖果休閑椅設計說明

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對某家具市場的消費群體進行調查后所得出的數據顯示：經常光顧家具市場的人群中20-30歲的消費者占42%，31-40歲占22%，41－50歲占16%，50－60歲占10%。可以看出，年輕一代是家具消費的主流。因此，我想設計一款主要針對年輕一族的家具。

隨著人口的快速增長，人們面臨的住房壓力越來越大，房價也高到讓人怯步，大面積的房子對于剛剛進入社會的年輕人來說是可遇而不可求的，這種情況下，小戶型的房子或者租房便成為了首選。對于選擇小戶型房子的用戶來說，一件家具功能的多樣化和造型的簡約是非常重要的；而對于租房的用戶而言，自己添置家具，則會趨向于選擇易于搬動，方便換房攜帶的。由以上兩點出發，又考慮到年輕人的心理需求等多種因素，糖果休閑椅便誕生了。

1.混·和

1.1 對混·和的理解

我所理解的混·和，“混”是指將傳統家具在功能以及材質上相混合搭配，打破原先家具單一功能單一材質的現象，讓現代家具在各方面更加多元化：而“和”則是讓現代家具在功能上做個加法，將混雜在一起的各個功能整合為一個和諧的整體。“混·和”將多種家具的材質功能混在一起，取其精華合理搭配得到一個整體，作為一個和。混雜多樣，和N為一。

1.2 混·和與設計作品

我的設計作品-糖果椅，在材料方面用的是不銹鋼、復合板與防火板的結合；在功能上，把桌子、椅子融為了一體，節省了材料和空間，卻沒有忽略桌子本就擁有的收納的作用；而在使用人群上來看，又同時適用于成人與兒童，做到了多方面的混合。多種的功能集合在一個并不復雜的整體上，符合現在簡約大方的流行趨勢，同時也更加貼合主題。

2.現代家具的設計理念

2.1 以人為本以自然為本

以人為本的設計思想就是人性化設計思想，是指在滿足人們物質需求基礎上的強調精神與情感需求的設計思想。以人為本的設計思想起源于歐洲文藝復興時期的人道主義的思想體系，提倡關懷人，尊重人，以人為中心的世界觀。

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我所針對的主要消費群體是年輕一族，也就是20-30歲這一階段的年輕人，這個年齡的人群大多離開父母獨自在外闖蕩，沒有雄厚的經濟實力，住房空間較為狹小，同時這個年齡的人群普遍追求個性化，喜歡嘗試新穎的事物，但房間里老式的桌椅柜子占去了太多的空間···并且有小部分的人已經結婚生子，面對狹小的居住空間，能夠給孩子一個適合他的讀書寫字的地方嗎？

2.2 設計科學與技術

設計是門科學技術，也是一門藝術科學。將科學技術與藝術美結合起來，創造出科學與人文，技術與藝術相融合的統一體，是當代設計科學的一項重要任務，家具就是其中之一。家具是實用與審美，物質與精神，科學與藝術的統一體。它既是物質文化的主體，又是精神文化的載體。同時家具也是科學與藝術的結合體，是物質的文化藝術，是藝術化了的科學技術。材料科學與工藝技術是構成家具文化的基本成分，沒有這些，所謂的哲理，流派，風格，美感將無所依附。造型，色彩肌理，構件，裝飾圖案是家具文化的重要組成，離開了造型的裝飾藝術，家具也就失去了文化的意蘊，很難引起人們心靈的感受與精神的愉悅。因此家具設計中科學與藝術缺一不可，相輔相成。

3.現代家具的發展趨勢

家具與人們的生活息息相關，家具設計也是以方便人們的生活，滿足人各方面需求的為最終目標。當今社會，人們對物質.精神的需求以及審美都發生了不同的變化，家具的設計也要順應時代的要求。“美好生活源于簡單”成為家具設計者的箴言。所以，新的單件家具在設計上需要考慮周詳，既輕巧又能活動自如，不僅要耐用，而且要易于搬運又具多種功能，適合于任何的家居環境，配合未來的需求。

3.1 消費者對家具的要求

舒適實用：客廳家具的設計應注重“以人為本”的功能需求。

搬運方便：把家具作為擺設，放置后“巍然不動”甚至于“傳宗接代”已不能適應人們生活方式的變化了。

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客廳家具色彩：家具的色調與現代居室環境相協調，同時又能體現出主人的性情和愛好，將是未來客廳家具流行色調的個性化主題。

價格：現在家具市場上的“價格戰”越演越烈，但是，調查顯示，消費者對價格勢不是唯一的選擇目標（當然，這與消費層次有所關聯）。

環保：現在家具市場上，環保無毒的家具明顯更能得到消費者的青睞。家具用材：用“木材”制作家具是人們心目中永恒的追求，關鍵是怎樣把木材的品質發揮得淋漓盡致。另外，“玻璃”、“織物”和“皮革”等材料能體現家具產品的質感和親和力，也受到了人們的歡迎。

家具的使用年限：家具在人們的心目中并不要“傳綜接代”了。

家具設計：客廳家具的“時裝化”引起了業界的關注，而不趕時髦，追求個性是現代客廳的概念，是從“跟從型”消費轉向“理智型”消費的具體表現。越來越多的人懷念以前的優秀作品，是生活與藝術的追求，體現優質的生活品味。家具設計個性化已日益凸現。

3.2 現代家具的設計創新

3.2.1 功能創新

現代家具在功能方面的創新往往都伴隨著科學技術的發展,它需要深入到眾多的社會群體中調查體會,發現家具在使用過程中出現的問題，進而解決碰到的使用問題。這個過程需要長時間的累積社會生活經驗，對于我們而言是相當困難的。功能的創新不僅僅停留在這樣的層面,還要注意裝飾性和實用性來考慮。此外,為了適應不同的室內環境,集合多種實用功能的多功能型家具也將是未來家具功能創新的發展方向。

3.2.2 色彩創新

色彩的美是人最容易接受的，色彩作為人們最主要是視覺語言，對人們的選擇起至關重要的作用。色調干凈明快的家具設計給人以輕松愉快的感覺，色調清新淡雅的家居設計會給人安靜柔和的感覺，深沉的灰色調會給人穩重成熟的感覺而深色系的則會給人強烈的壓迫感。當代社會，每個人都有非常巨大的工作壓力，渴望回到家里有個溫暖舒適的環境可以放松身心，因此，色彩明快的家具成為了針對這類人群的首選，搭配出能夠舒緩壓力令人放松的色彩，是當前色彩方面創新發展的主流任務。

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3.2.3 造型創新

造型方面的創新,從根本上說是為了滿足時代的審美需求。現代家具的造型設計有區別與其他家具設計的造型,不只要考慮造型的形式美,更需要考慮功能的依附,色彩的配合,與人機的制約。脫離的這些因素家具的造型設計就好似空穴來風,脫離了設計的實際意義。那么,家具的造型創新設計應該怎么進行呢?我認為應該與我們生活中所常見的事物相結合，或者追求形態上的新穎。

我所設計的糖果椅，就是以生活中常用的折扇為雛形，參照人機上的數據給它合適的高度，就出現了它的基本形。3.2.4 材質創新

現代家具的材料可謂是五花八門。隨著經濟的發展,人們生活品位的提高,對家具材質的要求也不斷變化。首先要無毒,其次要環保，當然美觀也是必不可少的。多數人往往理解錯了環保的含義,認為木材是最為環保的材料。創新的本意是“以人為本、推陳出新”。木質家具固然美觀耐用, 對于單獨的家庭而言，這是無可厚非的，但是從地球這個大環境來看，一套實木的家具需要用多少棵樹木來換？這樣還能稱作是環保嗎？環保并不是環保自己,而誰又關心過那些淘汰之后的家具是怎樣處理的?我認為現代家具更應該多使用新材料,如今科技迅速發展，已經出現了多種可以代替實木的家具，例如多層板，就算有的并沒有完全擺脫木材，但至少可以大大減少木材的使用率，而比之木材在功能與外觀方面也是有過而無不及。

我所選擇制作糖果椅的基本材質就是膠合板，外貼防火板。3.2.5 人機創新

現代家具可謂品種繁多,只要人們覺得需要某種物品來解決一些生活上的不方便,那么在市面上很快就會出現類似的物品。巨大的經濟利益驅使著五花八門的家具作品問世。面對強大的市場競爭，家具設計者不斷完善著自己的作品以增加其競爭力，家具的功能性與舒適性都有很大提高，同時現代家居也需要按人體工程學的標準尺度來設計，使家具更加人性化。

4.產品說明

追求個性張揚的現代青年大多喜愛把家里布置成我行我素的感覺，營造出一個個性化的天地。因此，無論從色彩上還是造型上都會尋求簡潔明快、對比強烈的視覺效果。且不論這種感覺的起源是否來自于人類最基本的審美心理，但至少

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在這個已然五光十色的網絡時代中，年輕人的心注定將飛揚于簡潔明快的時尚風格中。在家具的選擇與布置上，每一位青年都會將目光流連于那些創意巧妙、明朗大方的現代主義作品上，只有在那種輕松的風格中才能尋找到屬于自己的那一份夢想與感覺。因此，大多數青年風格的家具作品都不會出現繁瑣臃腫的裝飾，它們的色彩應該是以中性為主，并搭配以其他反差強烈、突出的亮麗色調，形成總體和諧、細節醒目的特色。而在造型上則大膽拋棄一切有礙于主體線條的結構，利用巧妙的結構與精密的細節處理來彌補因造型簡潔而有可能帶來的空洞感。另外，生活在城市中，更多入喜歡在家中添點自然氣息，希望把緊張的工作壓力散發在自然感覺中。

4.1 產品外觀

我所做的家具是以折扇為雛形，利用層疊的的方法做出來的效果，最初的想法是做層面的疊加，塑造出一層層花瓣的效果，做的過程中發現那樣做出來的東西很不實用，經過查詢資料與計算，最終確定了現在的外形。

4.2 產品結構

產品從下向上依次為：小櫥子（可作為兒童椅）、成人椅、兩塊可旋轉的扇形板、一個抽屜（表面可作為第四層桌面）、最上面的三層旋轉桌面以及中心作為支撐的圓柱。小櫥子與成人椅之間有一部分看空閑，移動時作為把手，比較方便。同時由于兩者之間空隙過大，為防止只有一個支撐點扇形承受不住人的重量，在外側加了一個立面，兩個支撐點則可以分散部分力，是家具整體更為牢固，使用者也更為放心。

4.3 產品材質

產品材料方面，中間支撐的柱形我選擇的是空心的不銹鋼管，抽屜以及柜子的把手是金屬材質，其余的部分均為膠合板加防火板。

膠合板是由三層或多層一毫米左右的實木單板或薄板膠貼熱壓抑成，多見的有三夾板、五夾板、九夾板和十二夾板（俗稱三合板，五厘板，九厘板，十二厘板）。膠合板的布局強度好，安定性好。膠合板含膠量大，動工時要做好封邊治理，晝裁減渾濁。

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防火板以鋸末及粉碎的各種植物秸桿為填充料（任選其中一種即可），以幾種化工原料為改性材料，通過特種工藝混合制成。防火板具有強度高、幅面大、防火、防潮、防水性好等特點。其次，防火板的花色品種具有百余種，且原料為秸稈等，廢物利用，板材物美價廉，是可以取代各種木板的理想產品。

4.4 產品顏色

在高科技、流行文化大行其道的今天，年輕人要求在自己的生活空間里充分體現自己的個性與獨立意識，要求絕對的“我的地盤我做主”。他們偏好純粹、明亮的色彩，追求強烈的視覺沖擊力。

而彩色家具主要是為青少年以及青年設計的，因為針對的顧客群體是年輕人，簡約的風格自然是彩色家具的基調，線條的洗練、色調的純粹、空間格局區分很單

一、在設計中體現簡約主義，刪繁就簡是它的設計原則。

因此，結合以上兩點，我選擇了糖果色。“糖果色”讓人們回憶起兒時收藏的糖紙，充滿童趣，柔和的色調可以舒緩忙碌的一天帶來的疲憊與壓力，帶來溫馨舒適的感官享受。

4.5 產品尺寸

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當成人坐姿的時候，最適宜的桌面高度為660-760，最為舒適的座椅高度為381-457;幼兒坐姿，最適宜桌面高度為470左右，座椅高度為250左右。產品的尺寸均為按照人機工程學設計的。

4.6產品功能

糖果椅雖名為椅，但它的功能卻不止如此。它的最大特點就是構成的每塊板材都可以繞中軸360度旋轉，用戶可以按照自己的喜好跟需求旋轉不同的角度，滿足了當代青年追求個性化的心理需求。兩組桌面跟凳子的設計，可以同時滿足幼兒跟成人的需求，特別方便了媽媽輔導孩子功課，能夠隨時注意到孩子的同時又不用停下自己手里的事情。對于單身的青年，把兒童用的兩層木板展開作為桌面，可以放些雜物；也可以把它們疊起來，節約空間。并且它底下的小櫥子跟上邊的抽屜也可以收納一些物品。兩個凳子中間有較高的空隙部分，搬動的時候可以把椅子放倒單手提起，方便移動。

4.7產品名稱

此產品的名稱為糖果椅，“糖果”兩字取自選擇的色系，并且能夠讓人回憶起童年的趣事，容易被人記住。

5.總結

5.1 總結

“美好生活源于簡單”成為家具設計者的箴言。所以，現代單件家具在設計上需要考慮周詳，既輕巧又能活動自如，不僅要耐用，而且要易于搬運又具多種功能，適合于任何的家居環境，配合未來的需求。另一方面，家具的設計同時要適合不同個人的品味和不斷改變的要求。此外，這種實用及樸素的家具，更能為生活緊張的現代人建立屬于他們自己的安樂窩。它們就像衣服一樣成為使用者身體的延伸，得到使用者的喜愛。甚至可以說，它們已成為其使用者不可或缺的一部分。

6．參考文獻

參考文獻

[1]《馬克思主義美學基礎[M]》,北京；中國文聯出版社，2001 [2]《人機工程學》，趙江洪、譚浩，高等教育出版社，2006：

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第五篇：人機工程學駕駛室座椅設計

人機工程學的車內座椅設計

題 目： 基于人機工程學的車內座椅設計 班 級： 09鐵道車輛2班 姓 名： 屈難平學 號: 20097831 基于人機工程學的駕駛室座椅設計

摘 要

以人機工程學的理論為基礎,介紹了座椅設計中座高、座寬、座深、座面傾角、靠背高度靠背傾角等座椅靜態參數的選取原則,以某輕卡座椅為例,用Pro/E建立座椅的模型,導入Man-neQuinPRO10。2中進行人機分析,并結合實例對座椅的各靜態參數進行選取。

關 鍵 詞:人機工程學;輕卡座椅;舒適坐姿;建模分析

人機工程學是一門邊緣學科,主要研究工程技術如何與人體尺寸、生理及心理特征相適應。在

輕卡駕駛室座椅的設計中,主要研究如何使座椅符合人體尺寸的需求,給駕駛員帶來舒適感,降低駕駛疲勞度,提高駕駛的安全性,同時也能大大防止駕駛員由于不正確的駕駛姿勢而導致的脊椎變形,以及由此引發腰痛、腰肌勞損等職業病。1.舒適坐姿的生理特征

圖1所示為人體在各種不同姿勢下腰椎的彎曲形狀。曲線B表示人體松弛側臥時,脊柱呈自然彎曲狀態;曲線C是最接近人體脊柱自然彎曲狀態的坐姿;曲線F是當人體的軀干與大腿的夾角呈90°時的情形,此時脊柱嚴重變形,椎間盤上的壓力不能正常分布。因此,欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然彎曲形態,軀干與大腿之間必須有大約135°的夾角,并且座椅的設計應使坐者的腰部有適當的支撐,以使腰曲呈弧形自然彎曲狀態,腰背肌肉處于放松狀態人坐著時,大腿和上身的質量必須由座椅來支承。人體結構在骨盆下面有2塊圓骨,稱為坐骨結節,如圖2所示。這2塊小面積能夠支持大部分上身的質量。覆蓋在它們外面的皮膚能獲得豐富的動脈血液供應,就像腳底一樣。而在臀部的邊緣部分,血液循環則大不一樣,這部分靜脈較多(包含較少的氧)。當人坐著的時候,覆蓋著坐骨結節的皮膚能夠更好地經受持久的壓力。因此,座面上的臀部壓力分布在坐骨結節處最大,由此向外壓力逐漸減小,直至與座面前緣接觸的大腿下部,此處壓力為最小。座墊的柔軟程度要適當,坐骨部分的座墊應當是支承性的,它要承受加在座位上的大約60%的質量,而其余部分則應當比它更柔軟些,以便能夠把質量分布在更大的面積上。座椅靠背上的壓力分布中,肩胛骨和腰椎骨2個部位應最高,此即靠背設計中所謂的“兩點支承”準則。在靠背的兩點支承中,上支承點為肩胛骨提供憑靠,稱為肩靠,其位置處于第5-6節胸椎的高度；下支承點為腰曲部分提供憑靠,稱為腰靠,其位置處于第4-5節腰椎的高度。

圖1 人體在各種不同狀態下腰椎的彎曲形狀 圖2 股骨正常位置

腿的主動脈緊靠著大腿下表面和膝蓋的后面,在這個部位上,任何持續的壓力都會給人造成極端的不舒適和腫脹感覺,需要借助于適當減短座深、把座墊前緣修圓和采用較軟的泡沫塑料座墊等措施來防止這種情況發生。同時,還要使座面離地板的高度足夠低,以便使腳能踩著地板,讓人的這個重要部位感覺不到有任何壓力。坐骨下面的座面應當是近似水平的。圖2表示帶有股骨的骨盆部位的前視圖,從圖中可看出股骨在股節中從連接骨盆的球孔向外伸去。用平坦的座面,股骨的這一部分在坐骨平面之上,因此不承受過分的壓迫。但是,如果座面是斗形的(圖3),則彎曲的座面會使股骨趨于向上轉動(箭頭所示)而受載,造成髖部肌肉承受反常的壓迫,從而引起不舒適感。故需注意避免采用斗形座面。應當注意斗形的座面不論從什么觀點看,都是不適用的,因為它不能適應人體大小的整個系列,它還把身體質量平均地分配在整個臀部,而不是讓較多的質量集中在坐骨結節部位。

圖3 斗形座位將股骨推向上方

使股骨處于受載狀態,舒適的坐姿,應保證腰曲弧處于正常自然狀態,腰背肌肉處于松弛狀態,從上體通向大腿的血管不受壓迫,保持血液正常循環。因此,最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移,使上體略向后傾斜,體腿夾角保持在90°-115°。小腿向前伸,大腿與小腿、小腿與腳面之間也有合適的夾角,如圖4示,10°<θ1<20°;15°<θ2<35°;80°<θ3<90°;90°<θ4<115°;100°<θ5<120°;85°<θ6<95°。針對具體情況,在舒適范圍內選取合適的角度。

圖4 舒適坐姿的關節角度 輕卡座椅靜態參數的選取

1)座高。座高指地面至座面上坐骨支承處的高度。座椅高度應該使駕駛員大腿接近水平,小腿自然放置。如果座面過高,就會導致小腿懸空,使大腿肌肉受椅面前緣壓迫,腿部血液循環受阻,小腿麻木腫脹;座面過低會增加背部肌肉負荷。所以座高的設計先要考慮較小身材的操作者。

2)座寬。座寬應滿足臀部就坐所需的尺度,使人能自如地調整坐姿,座寬取值時應適當大于臀寬。通常以大身材女性的臀寬尺寸上限為設計依據,以滿足能容納身材粗壯者的需要。由于駕駛室空間的限制,座寬尺寸不能太大,以免影響變速操縱桿、停車制動桿等的尺寸和操作。

3)座深。座深是指椅面的前后距離。正確的設計應使臀部、腰部都得到支持,座面前緣與小腿間應留有適當的距離,保證小腿可自由活動。座深不宜太大,防止矮小身材的人坐上之后,座面前緣壓迫膝窩處的壓力敏感部位,迫使人前移,背部得不到靠背支持,產生極度不適。如果要得到靠背的支持,則必須改變腰部正常曲線,也會產生不舒適。為了滿足大多數人的需求,座深應按較小百分位的群體設計。這樣,身材矮小的人能夠坐著舒適,身體高大的人也只要小腿能得到穩定的支持,就不會在大腿部位引起壓力疲勞。

4)座面傾角。座面傾角是座面與水平面夾角。座面后傾可以起到2個作用:一是由于人體重力作用,使坐者軀干后移,使背部抵靠靠背,以獲得支持,從而使背肌得到放松,降低背部靜壓;二是防止坐者從座面前緣滑出座面,這對在常處于顛簸環境中的駕駛員尤為重要。但如果座面過分后傾,在進行駕駛操作時,脊椎因身體前屈而會被拉直,破壞正常的腰椎曲線,形成一種費力的姿勢,同時還會壓迫腹部,長期駕駛會造成生理上的傷害。因此傾角不能太大,一般為4°-8°。

5)靠背的高度。靠背的功用是保持脊柱具有一種輕松的姿勢。由于每個人的脊柱長度不同,身材也不完全相同,每個人的脊柱曲度變化存在著一定的差異,使靠背高度與其形狀之間出現了復雜的關系。靠背按其高度不同可分為低靠背、中靠背、高靠背及全靠背4類。低靠背為一點支承,只支承腰部;中靠背也是一點支承,支承在胸椎;高靠背為兩點支承,靠背下部支承于腰椎、上部支承于肩腳骨上;全靠背為三點支承,除支承于腰椎及肩胛骨之外還設有頭枕。靠背的尺寸主要與腰部、肩部、頭部的高度(決定靠背高)和寬度(決定靠背寬)有關,確定高度時還應計入座椅的有效厚度。6)靠背傾角。靠背傾角指坐面與靠背的夾角。從保持正常自然形態的脊柱、增加舒適感角度看,靠背傾角取115°左右較為合適。3 座椅Pro/E建模實例分析

用Pro/E建立座椅的模型,然后導入ManneQuinPRO10.2中進行人機分析。ManneQuinPRO10.2的主要功能是:能為產品作人性化設計和評估提供3D的人體模型,可以對此人體模型作多種姿勢變換,進行全方位的模擬驗證。在進行分析之前,了解坐姿的人體尺寸是非常重要的。坐姿人體尺寸包括11項,如圖5所示,表1列出了我國成年人的人體坐姿尺寸。

圖5 坐姿人體尺寸 表1 坐姿人體尺寸

下面結合實例對座椅的各靜態參數進行分析: 1)座高。為了滿足大身材駕駛員的需求,應該取P99男性的人體尺寸進行計算研究。前面已經提過,駕駛員操縱腳踏板時,小腿與大腿間的舒適夾角應為110°-120°,以120°為優,如圖6所示。根據圖

5、表2可知AB代表坐深,P99男性的坐深AB為510 mm;BC為小腿加足高加上鞋高修正量30mm,取P99男性的尺寸得出BC=463+30=493mm。根據公式:AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos120°,即AC2=5102+4932-2×510×493×cos120°=754 579,求得AC≈869 mm。實例中的輕卡駕駛室中DC為840 mm。根據勾股定理:AD2=AC2-CD2,即AD2=8692-8402=45 361。求得AD≈214mm就是舒適的座椅高度。實例的座椅的高度為200 mm,與214 mm的相差不大。用Pro/E建立如圖7所示的座椅三維模型,然后導入ManneQuin-PRO10。2中,采用P99男性的人體3D模型進行分析,可得知當人坐在高度為214 mm座椅上時,大腿與小腿夾角是120°,所以本例的輕卡座椅的高度是合理的。

2)座寬。根據P99的女性坐姿臀寬400 mm,再加上著裝功能修正量13 mm,座椅的座寬應為413 mm較佳。本例輕卡駕駛座椅的座寬尺寸為510 mm,大于413 mm。建模分析如圖8所示,座椅寬度大于P99的女性坐姿臀寬,因此,該輕卡的坐 寬是較為合理的,能滿足更大部分人群的使用。

3)座深。根據P5的女性人體坐深401 mm,再加上著裝修正量,座深應為415 mm左右。本例輕卡座椅的座深為460 mm,建模分析如圖9,看到小身材尺寸的女性的膝窩處的壓力敏感部位受到座面前緣的壓迫,所以建議縮小座深,改為415 mm左右。

圖6 小腿與大腿夾角

圖7 座椅高度分析驗證

圖8 座寬分析驗證

4)座面傾角。由圖9可知,該輕卡的座面傾角為5°。汽車駕駛座椅座面傾角一般為7°-12°,為了避免駕駛員因顛簸而滑出座椅,建議將座面傾角改為15°左右。

圖9 座深、座面傾角分析驗證

5)靠背高度。本例的座椅是三點支承的全靠背座椅。查詢GB/T14774─93《工作座椅一般人類工效學要求》可知,腰靠距座面的高度取165-210mm,腰靠圓弧半徑取為400-700 mm,推薦值為550 mm。如圖10所示,本例座椅的腰靠高度在170 mm左右,其表面為接近于平面的大圓弧。靠背高度為848 mm,表面弧度的設計與人體在正常狀態下的脊椎彎曲吻合度較大,因此其設計是較為合理的。

6)靠背傾角。本例的座椅靠背傾角調節范圍是:向后8°,向前7°。如圖10所示,靠背傾角為100°,向前調節后可達到93°,向后調節可達到107°,即本例的座椅靠背傾角范圍是93°-107°。查詢GB/T14774─93《工作座椅一般人類工效學要求》可知,靠背傾角取95°~115°。所以靠背傾角的度數也在合理的參數范圍之內。

圖10 座面傾角、靠背高度分析驗證

參考文獻

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