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1、1课程：工业设计人机工程专业：过程装备与控制工程2008 级学号： 0804310140姓名：何朝升指导老师：李小平关键词 ：宿舍桌子，椅（凳）子，宜人，人机工程摘要 ：宿舍作为大学生生活的主要场所，其内部的家具设备在很大程度上影响着学生一天学习生活的质量。设计优良的椅子，搭配合理的桌椅能够更好地发挥桌椅的功能。人坐在上面感到舒适，不用经常变换姿势，易于集中学习和工作的注意力。1.1 引言大学生们在一天清醒的十五六个小时里，有相当长的一段时间坐在椅子上度过，这说明大学生活中椅子的重要性，同时也侧面说明对椅子作深入研究的必要性。1.2 坐姿理论的探究坐姿是一种人体的自然姿势。它有很多的优点, 可
2、免除肌力疲劳, 减少人体的耗能 , 比立姿更有利于血液的循环, 也有助于操作者采取更为稳定的姿势, 以进行各种精巧精细动作的任务, 而且它也是操作足踏式控制装置的较佳姿势。虽然如此, 坐姿在某些方面也有其缺点存在, 其中最重要的是它限制了人体的活动性, 尤其是在需要错误 ! 未指定书签。/ 62用手或手臂进行较大的出力或从事具有旋转动作时, 坐姿较立姿不方便。此外, 长期的坐姿对人体健康也有许多的不利, 脊柱的不正常弯曲、人体主要支撑面上的压力等将产生不舒适感当人坐在座椅上时, 支撑人体处于固定形势的主要结构是脊柱、骨盆和腿足等。从座椅的设计观点而言, 腰椎和骶椎两部位最为重要承受着坐姿时人体
3、的大部分体重负荷。故良好的坐姿, 其必要条件是能产生最适当的压力分布于各脊椎骨之间的椎间盘上, 以及最适当最均匀的静负荷量于所附着的肌肉组织上。1.3 座椅的功能尺寸座椅的合理功能尺寸和形态，就坐者的目的要求而异。大学宿舍的桌椅主要供学生学习休息用，属于工作用椅，就做者主要要求是胸腹前的桌面进行视觉作业，需以上身前倾的姿势进行伏案读写、绘图等操作或作业。1.3.1 工作椅座高工作椅座面前缘高度（简称座高）的设计要求：a大腿基本水平，小腿垂直放在地面上，使小腿重量获得支撑；b腘窝不受压；c 臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得“弹性支撑” 。正确的座高应使就坐者大腿保持水平，小腿垂直，双腿平放在地
4、面上。不同的椅其设计原则互不相同，就工作用椅而言，人体通常需以较直立式姿势且双腿平放于地面的姿势就坐，其座高宜比休息用椅稍高，且座高宜设定为可调整式的，以适应多数人使用。研究指出， 符合上述要求的工作倚高为：比人体尺寸中 “小腿加足高”低 1015mm。查得中国成年男女“小腿加足高”50 百分位数分别为P 50 男 =413mm,P50女 =382mm加上穿鞋修正量（男25mm,女 20mm） , 穿裤修正量（-6mm），就可以算出适合中国中等身材男子、女子的座高值（按比“小腿加足高”低10mm计算）：适合 50百分位数身高男子的座高：413mm+(25-6)mm-10mm=422mm适合 5
5、0百分位数身高女子的座高：382mm+(20-6)mm-10mm=386mm查得男子 95百分位数和女子5百分位的小腿加足高数值：错误 ! 未指定书签。/ 63PP95男=448mm5女 =342mm从而算出：适合 95百分位数身高男子的座高：448mm+(25-6)mm-10mm=457mm适合 5百分位数身高男子的座高：342mm+(20-6)mm-10mm=346mm把以上两个数据四舍五入为圆整的数值，就得到一个工作椅的基础数据，即中国男女通用工作椅座高的调节范围350460mm。关于宿舍用椅座高的讨论我校是华南地区的一所地方性高校，生源多来自区内各市县，而华南地区 （ 1860岁）男子
6、的平均身高1650mm，（ 1855岁）女子平均身高1549mm均比北方成年人的身高矮，从而小腿加足高数值也相应比北方的小。再者，从脊椎体型、体压等几方面，一般而言工作椅椅高比适宜值一些，问题不太大; 而座高过高，在解剖生理方面起的不利影响较为明显。因此我校座椅高度不妨制作矮一些，既能满足多数人的需求，又不影响整场学习生活。特别是宿舍方面，平时都感觉需要向下弯腰才能进行学习，时间不长就得伸懒腰，极大的影响学习效率。1.4 靠背改善坐姿的腰椎处境，维持正常姿势是有靠背来完成的。由于工作性质不同，人的坐姿也不一样，因而靠背的设计较之只起支撑作用的坐面不仅重要的多，而且复杂得多。然而，遗憾的是我们身
7、边使用的各类椅子，无论是学校的课椅，家里的沙发，还是办公室的藤椅、 靠背椅， 往往都忽视了这一点。 坐在这些椅子上， 如果姿势正确，靠背就不起作用，而以人体将就靠背，因支撑位置不对坐姿不正确，感觉很不舒适。与靠背相比，坐面的功能只是支撑人体，作用比较单纯。人体工程学认为：坐姿比站姿不合理，椅子比桌子重要，靠背比坐面重要。人的舒适度对靠背的设计精良度要求也很高。为此，人机学研究人员做过下列试验。将靠背好的椅子和靠背不良的椅子，在相同条件下，分别和同一桌子配合，然后就使用该套桌椅的人的是十六种不同姿势，测定其脊柱竖肌（ FT肌）和腹直肌（ RA 肌）的活动变化，有如下结果：靠背支撑良好的椅子，无论
8、何种姿势肌肉活动都很小。而支撑不良的椅子，除少错误 ! 未指定书签。/ 64数有限的姿势外，肌肉活动都很强，并且这种状态在维持了三至四小时之后，和最初坐下时， 几乎毫无差别。可以认为， 上述结论在工作的全部时间里，大致上都能使用。1.4.1 靠背高度桌椅的设计必须提供正确的腰部曲度，使脊柱出于自然均衡状态。人体上半身的支撑及所处的坐姿都是有腰椎的变化曲度所造成的，为了合理而舒适的坐姿，腰椎支撑非常重要。为了配合坐姿时人体向后突出的骶骨和臀部柔软部位，同时又要使腰部能坚实的配合在靠背上，在座垫正上方的出的靠背必须有一开口区域或向后倾斜退缩，其高度至少12.520cm 。低靠背也称为腰靠，低靠背的
9、特点是支撑于作业者最疲劳的腰部，给予作业者休息和反力的支持，同时不妨碍转身及上肢作前后左右运动。靠背的高度可视椅子不同功能而定。最基本活动姿态所用的椅子可以不设靠背;一般工作用椅仅需要在腰部第一节脊椎骨后增加支撑物，靠背不宜过高，通常不超过肩部。1.4.2 靠背倾角休息用椅由于靠背长度增加，故其倾角也随之增大;工作用椅则应当减小倾斜度，以增加活动范围，提高工作效率。为了探求椅子的最佳支撑条件，日本的研究者选择了 200种单点及双点的支撑条件，对人在该支撑条件下的肌肉活动进行了测定( 靠背倾角在90 120 范围内变动，支撑点在一定范围内移动) 。研究表明的最佳支撑条件如图及表所示。错误 ! 未
10、指定书签。/ 65根据日本人机工程学者小原二郎等人的研究，工作用椅一般选择低靠背，一点支撑，支撑中心位置在第三、四腰椎骨，其靠背倾角（指靠背与水平面之间的夹角） 93、座面倾角0。1.4.3 靠背讨论目前我校绝大部分宿舍内没有配套有椅子，主要还是四方凳子。一方面，学生在凳子上学习时间长就会感觉到腰部有酸痛感，影响学习效率。另一方面，在凳子上的坐姿也不符合人体解剖学原理和人的基本动作，一坐久自然就会想到向后靠，但是没有靠背，从而腰部会感到更酸痛。2.1 桌椅关系如上图，座椅的高度应是坐面骨节点（座位基准点）垂直向上到桌面的距离（也叫高差），与该点到地面的距离（座高）之和。从功能上看，桌子最重要的
11、尺寸是高差，而不是地面到桌面的总高度。这是因为人使用桌子主要是为了工作、或书写、或阅读、或操作，当骨节点的位置确定后，该点和肘的位置关系，变成了确定桌面高度的重要依据。采用从地面到桌面的总高度定桌面高的方法往往就忽略了这点。过去人们不知道人机工程的设计方法，不了解它的重要性，因而不管在学校，或者在办公室都大量使用着桌面过高的桌子。在文学家的笔下似乎“伏案写作”变成了天经地义合乎情理了。在确定办公桌和课桌的高差时，曾经有人做过如下实验。首先让受试者坐在测试错误 ! 未指定书签。/ 66椅上，以三分之一座高作为高差起始点，将桌面按每隔三厘米的间距分成上下五个等级，然后就每种情况下的作业效率、疲惫部
12、位、使用感觉、姿势、视距、肌电图等进行调查和测试，其结果如下：当着重提高读书书写效率时，高差为三分之一座高减二至三厘米；对于阅读及长时间缓慢的作业，高差为三分之一座高; 对于学生用桌，其高差以介于这两者间的三分之一座高减一厘米适当。即学生课桌桌面高度公式：桌面高度 =椅高 +高差 =椅高 +1/3 （座高 -1 厘米）当然，进行设计是还应考虑使用者的实际比如穿鞋、椅子有坐垫等情况。按上述方法求出的桌椅的实际高度：椅高40 厘米 , 桌面高 70厘米。此尺寸与国家标准凳高44厘米，桌面高78厘米相差较大，后者普遍偏高。限于条件，我们过去习惯使用过高的桌椅，满足于伏案工作，而没有注意他的弊端，甚至
13、今天，我们还有一些桌椅生产者将桌椅做的偏高。这种不良倾向应该改变。2.2 桌椅讨论我校学生宿舍的桌椅一般有两种，其一：凳高44厘米，桌高76厘米 ; 其二：凳高43厘米，桌高80 厘米。在一定意义上，他们的配合都有些许不合理，坐在凳子上面，非弯腰不能学习。3小结与建议桌椅的设计看似简单，但要制作出一套令人满意的桌椅，绝非易事。其中包括多种学科和多项技术以及一些其其他因素。因此，桌椅类的设计还待进一步讨论和研究。根据以上讨论，鉴于经济等方面的原因，我校学生宿舍内的凳子应该换成有靠背的椅子，还有座高应该降低一些。参考文献阮宝湘，邵祥华编著. 工业设计人机工程. 北京：机械工业出版社，2005曹琦等编 . 人机工程设计. 峨眉：西南交通大学出版社，1988郑祥光，邱时灿. 生活中的人体工程学. 成都：四川科技出版社，1985杨志敏，张亚池，张宝双. 人机工效学在桌椅类设计中的应用.北京：北京林业大学陆剑雄，张福昌，申利民. 坐姿与座椅设计的人机工程学探讨
