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1、安全人机工程学课程设计课题：学生用床设计学院：姓名：目录摘要1. 人机工程学概述 51.1人机工程学概述 .51.2人机工程学简史. 51.3人机工程学的目的. 62. 数据建立63. 现有组合式床铺人机系统分析83.1床 .83.1.1床面距离天花板高度 93.1.2床的长度分析 .93.1.3床的宽度 93.2 桌面作业面积的问题分析93.2.1 桌面水平作业区 .93.2.2 桌面高度的问题分析及改进103.2.3桌面光环境的问题分析及改进 .103.3椅子的问题分析及改进. 113.4扶梯的问题分析及改进. 123.5容膝空间的问题分析.134 结束语14摘要本文主要介绍了人机工程学的
2、定义、概述以及简短历史，通过对人机工 程学这门学科的了解，从而提高在对于产品的开发、使用时候能够按照人机工程 学原理进行分析的能力，并且提出合理化建议，这次以安徽工业大学宿舍的组合 床铺为例，根据人机工程学原理，对于床铺的高度、长度、宽度，书桌的高度， 书架高度、宽度，以及衣橱设计做了符合人机工程学的分析，本着以人为本的原 则，全面考虑大学生的生理、心理因素，考虑其型式及居住的空间能适合人的生 活方式，根据宿舍具体情况和同学们对于现在床铺设计的意见，对于现有床铺提 出合理的改造意见，在保障学生的身体健康的前提下，提高学生的工作学习效率。 关键词： 人机工程学 寝室床铺设计分析 学习空间分析 寝
3、室床铺改造前言现在的大学宿舍的组合床铺往往是上面是床铺，下面是书桌、书架以及 衣橱，并且配备一个凳子，本校也不例外。对于一般的组合床铺，学校根据自己 宿舍大小和设计的不同，从而会选择不同的床铺，床铺的设计者没有根据每个实 际环境进行具体的改进，对于学生生活习惯，工作方式没有具体了解，因此，在 设计的时候，很多不符合人机工程学的设计理念，不符合学生习惯的设计方法会 给同学在生活，学习以及工作中带来很大的不方便和困扰，从而大大降低了学生 的工作学习效率，有些不合理的设计甚至会影响学生们的身体健康。本次以本校宿舍的组合式床铺作为研究对象，进行一系列的人机工程学研 究、分析，并且在分析完成的基础上提出
4、合理化改进意见。1 人机工程学概述1.1 人机工程学概述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。是以人的生 理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机器、人与环境以及 机器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。1.2 人机工程学简史人机工程学在各个国家的命名和定义的不同，有些国家称之为工效学。工效学在人机环境系统的研究中，经历了人适应机、机适应人、人机相 互适应几个阶段，现在又已深入到人、机、环境三者协调的人机环境系统。 在系统内，从单纯研究个人生理和心理特点，发展到研究怎样改善人的社会性因
5、 素。随着市场竞争的加剧和生产水平的提高，工效学在机械产品的设计和制造中 的应用也更加广泛和深入。工效学是根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互 间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地工作，并取得满意的工作效果的 机械工程分支学科。1.3 人机工程学的目的人类工效学的目的有三个：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得 更安全；第三，使人工作得更舒适。这三个目的有时是相一致的。例如一种新机 器可能比旧机器的效率更高，更安全，更舒适。但是在许多情况下，这三个目标 是相矛盾的。一种更安全，更舒适的操作方法可能比旧方法效率要低些。某一新 机器可以使人工作的更舒适，但增加的效率
6、可以不足以补偿增加的投资。这个矛 盾的解决显然取决于人与机器的相对重要性，取决于人所处的时代，环境等。 综上，人机工程学在工程历史上扮演重要的的角色，不仅仅在提高人们的工作效 率方面起到了重大作用，还在人机系统安全舒适方面有了成熟的理论，为后来人 们设计人机系统提供了巨大的帮助。2 数据建立测量仪器：卷尺测量对象：宿舍组合床铺及其附属物品的长度、宽度及高度 测量目的：具体的数据来说明、分析宿舍组合床铺的不合理性，从而为下一 步改进措施提供有利的测量数据床高1720mm、长2000mm、宽900mm,床面距离天花板1500mm，护栏高度（距离 床板）230mm，蚊帐架高度1400mm.衣橱高17
7、00mm、宽500mm、内横层距顶450mm，椅子高 450mm、宽 260mm、长 360mm，长书架长860mm、距桌面450mm，桌子高710mm、宽640mm，短书架高280mm、 长 280mm，右边抽屉宽250mm、左边抽屉宽300，高130mm，容腿空间高580mm、宽630mm。中间楼梯四阶 长500mm,宽35mm 高240mm.人体百分位数尺寸百分位数，见表13、年龄分组百分位数/%男（18-60）女（18-55）- -数据 1项目- - -510509095991510 50 90 95 99坐高/mm836858 870 908 947 958 979789809 81
8、9 855 891 901 920身高/mm5991583 1604 1678 1754 1775 1856131484 1503 1570 1640 1659 1697坐姿肘高/mm214228 235 263 291298 31201215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚/mm 10311211613014615116C07113 117 130 146 151 160坐姿膝咼/mm441456 461 493 523 532 54910424 431 458 485 493 507小腿加足高/mm 372383 389 413 439 448 46331342 350
9、382 399 405 417坐深/mm407421429 457 486 494 51388401 408 433 461 469 485坐姿下肢长/mm892851 865 912 960 975 1005921937 99210461063 10826人体功能修正量，见表23。表 2 人体尺寸修正量表项目尺寸修正量修正原因肩宽100mm被子厚度坐姿高3mm裤厚膝咼33mm鞋高大腿厚13mm裤厚3现有组合式床铺进行人机系统分析对于现有的宿舍组合型床铺，在一定程度上设计符合了人机工程学的设计要 求，但是在一些细节性的问题上面，只有在长期使用过程中才会暴露出来根据宿舍现状，见图13.1床床是供
10、人休息的地方，其所占空间也是最大的，与人的关系甚为密切，因此， 对床位的合理设计是至关重要的。躺在床上，身体压力的分布状态是影响睡眠舒适性的主要因素。有试验表明： 标准硬度的床和过与柔软的床的身体压力分布显著不同。睡在标准硬度的床上肩 甲骨、腰、肘等感觉迟钝的地方受到很大压力，而感觉灵敏的地方则受压较小， 这种压力分布是合理的。睡在过于柔软的床上，大部分身体都要承受压力，使得 许多不该受压的部位受压，而应该受压的部位不受压，身体向中间挤压，让人感 到不舒服，翻身困难而且非常容易醒。因此，床的最理想弹性结构为，最上面一 层应该是柔软的物体，中间层应该较硬，下面一层由弹簧等材料构成。本学校寝 室床
11、结构为两层：上一层为被垫等柔软材料，下一层为木板。3.1.1床面距离天花板高度床铺净高度属于II型产品设计，只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上 限值进行设计，根据人体数据运用准则，应选用中国男子坐姿身高第95百分位为基本参数Sa,由表1知Sa=958mm，衣裤厚度（功能）修正量取3mm，人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为 100mm。则床面距离天花板最小净空间距和最佳净空间分别为：S =Sa + f = 961mmminS =Sa + f + p=1061opm本校床铺距天花板高度为1500m m，满足使用要求。3.1.2 床的长度分析床铺的长度为II型产品设计，只需要采用一个人体百分位
12、作为尺寸的上限 值和下限值的依据，对于床长设计应该使用大尺寸，由所测数据以及表1数据可 知，人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，床的长度2000mm，现有床铺长 度大于第九十九百分位数，即满足了百分之九十九的人使用，符合使用要求3.1.3 床的宽度床的宽度要依照人体的体宽尺寸设计。床铺的宽度也属于一般用途设计，根 据人体数据运用准则，应选用男子最大肩宽第99百分位数为基本参数Sa，查表 1取Sa=486mm，棉被厚度（功能修正量）取110mm，考虑到人在睡眠中会左右翻 动，因此取左右空间余裕量（心理修正量）为300mm，则床铺最佳宽度为：opm=Sa +f +0=896mm本校床铺宽度
13、为900mm基本满足使用要求。综上，在床铺的长度的尺寸上，本校现有组合式床铺满足人机工程学的设计。3.2 桌面作业面积的问题分析3.2.1 桌面水平作业区通过测量得知，桌面长860mm、距长书架450mm，桌子高710mm、宽640mm根据控制台的作业页面控制区域见图最大作业区视觉舒适区（半径 53. 5 cm ）视觉舒适区边界 （半径工6 cm）作业面边缘人的手眼协调区域宽度为 59.7-19=40.7cm,长度在人体正中矢状面左右各 7.6cm53.5cm，现有组合式床铺的桌面设计长860mm，宽640mm。符合要求。3.2.2桌面高度的问题分析及改进因为在II型产品设计中只需要采用一个人
14、体百分位作为尺寸的上限值和下 限值的依据，对于书桌的高度设计，应该采用大尺寸设计。对于一般书桌高度通 常为700-800mm。本校现有桌面高度为710mm,高度偏低，学生在学习时会不自觉 的弯腰，使得腰部压力较大，久坐时还会导致腰背痛，颈椎疲劳或劳损，视力下 降等疾病。因此这一尺寸不合理，需要加以改进。改进措施适当提高桌面高度3.2.3桌面光环境的问题分析及改进由于是组合式床铺，在设计时候下层是书桌，但是横向，平行于床长的设 计，桌子宽度为640mm小于床的宽度为900mm。所以在日常写作业时候，身体和 床会挡住宿舍的光源，这样不仅十分不利于学生们的学习生活，也十分不利于学 生的身体健康，长期在昏暗的光环境下看书会引起近视等生理疾病，是不良的工 作光环境。这也成为了改进的重点.桌面光环境如图改进措施：应重新对宿舍课桌进行设计，侧向设计让学生在学习时候没有挡 住宿舍总体光源，还在书桌上方的书架底部设计一个台灯，这样既保护了学生的 眼睛，也保障了学习光环境，良好的光环境能保障学习效率3.3椅子的问题分析及改进座面设计太平，人体在坐姿时腰部产生弯曲，久坐时腰部产生不适感。座面 设计也不符合人机
