人机工程学课程设计——公共座椅汇总（写写帮推荐）

第一篇：人机工程学课程设计——公共座椅汇总（写写帮推荐）

人机工程学课程设计

——公共座椅的设计

学 院：艺术与设计学院

班 级：工业设计 09-2 姓 名： 李 宇 飞

学 号： 0964122201 指导教师： 张 博

摘要

随着我国经济的迅速发展，公共设施也趋于完善，不仅是现代家具还是公共设施如座椅连廊的设计正趋于技术上先进、工艺上可行、经济上合理、款式上美观等方向发展。对他们的设计就是设计一种新的生活方式、休闲方式、娱乐方式。设计正在朝着由物质上的到精神上的转变，现代公共设施正朝着由实用、结实向多功能、舒适、装饰、休闲等方向发展。公共座椅首先是尺寸的确定，严格按照人机工程学来讲，休息和休闲座椅的各部分都在向着最佳尺寸的方向去发展和设计。通过日常生活中我们的观察和体验，很明显其中有些数据并不符合人机工程学尺寸要求，因为考虑到座椅的使用环境，其功能是为来往的人暂时性的休息提供方便，因此在设计上并没有严格按照人机工程学尺寸来确定其所有尺寸。在色彩上，由于色彩对人的心理和生理产生影响，不同的消费群体对色彩的偏好(年龄差异，地域差异，性别差异等)均有所差异，具体使用环境以及设计形态的表达都是设计中色彩确定的影响因素。公共座椅的受众人群较为宽泛，所以不能单纯的去迎合某一特定人群而确定，因此需要根据具体的使用环境来具体确定。现代人的需求已不仅仅是停留在“实用”的层面上，人们更多追求的是具有丰富文化内涵和精神满足，他们需要的是有时代特征的并能满足自身心理诉求的产品。人机工学是设计中的应用原则与尺度考量，随着现代生活方式的急速转变，人们对于时尚的态度和对潮流的把握使得家具等设施的设计有了更多发展的空间和变通的余地。在设计中，我们应该把握好人机工学与设计的关系，建立起一种理性与感性相互融合、借鉴、协调的产品设计思想才是顺应时势与时俱进的正确应对法方法。

关键词：公共设施 座椅 人机工程 使用环境

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目 录

摘要...................................................错误！未定义书签。目 录...................................................................1 第一章 绪论.............................................................4 1.1 公共座椅的研究现状..........................................4 1.2户外公共座椅功能尺寸设计...................................4 第二章 公共座椅的基础知识...............................................6 2.1公共座椅的分析...............................................6 2.1.1公共座椅的市场分类........................................6 2.1.2公共座椅的分析划分........................................6 2.1.3公共座椅的发展历史........................................7 第三章 产品分析.........................................................9 3.1 产品形态分析.................................................9 3.2 产品的色彩搭配分析..........................................9 3.3产品结构分析.................................................9 3.4产品功能分析.................................................9 3.5产品人机工程学分析..........................................9 第四章 产品设计说明....................................................15 4.1 尺寸图.......................................................15 4.2 情景图.......................................................16 4.3 效果图.......................................................17 4.4爆炸图.......................................................17 4.5软件建模图..................................................18 4.6 渲染图.......................................................18 总结...................................................................20 参考文献...............................................................21

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第一章 绪论

1.1公共座椅的研究现状

现在的公共座椅为了在形态和情趣上寻求一种设计的新颖感，在创意上的突破已经使人们在潜意识中接受，但是对人机工程的的注重程度就更加需要在形态造型的基础上寻求符合了。这是一款公共座椅的设计，形态上采用的是Q的形状(侧视图)，首先是尺寸的确定，严格按照人机工程学来 讲，休闲座椅的各部分最佳尺寸分别为:座高:380mm~450mm，座宽:380mm~480mm，座深:420mm~450mm，座面角度:15~20度，靠背高:46Omm~61Omm。如图1.1

图1.1 然而此款座椅最终确定的设计尺寸是:座高:420mm(在人机尺寸的指导下确定的),座深:400mm,靠背高:400mm。很明显其中有些数据并不符合人机工程学尺寸要求，与其他的公共椅子相比，该木椅更贴近生活，形体流畅，造型优美，整体充满了现代气息，即充满了现代感的同时又融入了古朴厚重、回归自然的纯朴气息。

1.2户外公共座椅功能尺寸设计

户外公共座椅由于形式不同可以分为显性座椅、隐性座椅两类。显性户外座椅是指外观形式具有传统座椅形式特征的存在于户外环境中可以提供人们休息的坐憩设施，如凳子、椅子，及亭、廊、花架、敞厅中可以提供游人倚坐的栏杆座椅等。隐性户

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外座椅是指其外观形式虽然不具备传统座椅形式特征但同样可以为人们提供休息的坐憩设施。如台阶、花坛、置石等。在户外座椅尺寸设计时，显性座椅尺寸设计在百分位数据的选择和设计尺寸数据主要遵循最大满足度的基本原则，选择适合90％ ～95％人使用的设计尺度百分位数据。修正量的添加充分考虑鞋跟高度、着衣厚度、心理修正等一些客观引起的修正，具体修正根据具体情况综合考虑。隐性户外座椅由于其双重功能的特殊性，尺寸设计时在满足其原始功能基础上选择满足50％使用者需求人体数据，原因是可坐功能只是设计辅助功能。如果满足度提高，游人长期逗留会影响其产品美观和正常功能。最佳功能尺寸确立主要为城市公园这类不能为使用提供较多显性座椅，场所使用者却对座椅舒适度要求较高的情况下使用。在百分位数据选择上建议选用适合90％的人使用百分位数据。

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第二章 公共座椅的基础知识

2.1公共座椅的分析

座椅属于家具类产品,公共座椅是指在公共场所所使用的座椅类家具,在家具的分类中经常被划在办公家具的大类别中。

2.1.1公共座椅的分类：

（1）剧院椅(在礼堂 剧院 电影院 会议厅使用)（2）等候椅(在机场 码头 医院 车站及其他公共场所)（3）课桌椅(在学校教学桌椅)（4）餐台椅(食堂 餐厅等公共场所)（5）体育场馆椅

2.1.2公共座椅的分析

公共座椅的基本特征是适应多数人群的需求,美观有韵律感,多数情况下要求集中使用,结实,耐用,能抵御一般人在无工具状况时无意或有意的损坏。同时要求维护简单和便于清理。特殊场所还要满足专业要求的使用需求,如在电影原种要求无反光材料,歌剧院中要求声学特性满足现场需要,甚至与通风系统结合,与回忆电子设备结合等特殊需求。

2.2公共座椅的发展史

椅子，其实就是一个坐的物体。从人类原始的时候就有坐的的这个动作，随着对工具的使用和意识的提高，一些年老的人为了在行动上的方便，选择做的时候喜欢寻找一个比较高的台阶，这样在站起来的时候会比较方便。后来随着文明的发展，礼仪开始伴随着社会的发展，“坐”并不是我们现在所说的坐了，但是在非正是场合的时候还是会有咱们现在的坐的这个动作。椅子的名称始见于唐代，而椅子的形象则要上溯到汉魏时传入北方的胡床。敦煌285窟壁画就有两人分坐在椅子上的图象；257窟壁画中有坐方凳和交叉腿长凳的妇女；龙门莲花洞石雕中有坐圆凳妇女。这此图象生动地再现了南北朝

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时期椅、凳在仕宦贵族家庭中的使用情况。尽管当时的坐具已具备了椅子、凳子的形状，但因其时没有椅、凳的称谓，人们还习惯称之为“胡床”，在寺庙内，常用于坐禅，故又称禅床。唐代以后，椅子的使用逐渐增多，椅子的名称也被广泛使用，才从床的品类中分离出来。因此，论及椅、凳的起源，必须从汉魏时的胡床谈起。

胡床在魏晋南北朝至隋唐时期使用较广，有钱、有势人家不仅居室必备，就是出行时还要由侍从扛着胡床跟随左右以备临时休息之用。胡床在当时家具品类中是等级较高的品种，通常只有家中男主人或贵客才有资格享用。在方人雅士中还多有褒词及生动描述。胡床因其形态特点又有“交床”和“绳床”之称。隋朝称“交床”，是因为隋高祖意在忌“胡”字，器物涉“胡”字者，咸令改之。宋陶《清异录》云：“胡床施转关以交足，穿绷带以容坐，转缩须臾，重不数斤。相传明皇行幸频多，从臣扈驾，欲息无以寄身，遂创意如此，当时称‘逍遥坐’”。胡床开始并无靠背，形如今天所见的马扎儿。唐代始有靠背。这种逍遥坐很可能就是带靠背的胡床。胡床最早出现于汉代，比唐明皇早几百年，要说为唐明皇创意显然不妥。所以这里所说的创意，应指增加了靠背。胡床在唐宋时期盛行，宋代尤甚，不过宋时称胡床者渐少，而称其为交椅的逐渐增多了。

带靠背的胡床始自唐明皇，还可以从唐代的记载中得到印证，文中记有：“绳床十，内四椅子”。从这段记载可知在唐代贞元元年已有了椅子的名称。这里所说的“绳床十，内四椅子”是指在十件绳床中有四件是可以倚靠的椅子，显然是为了与另外六件无靠背绳床相区别。可见，椅子的名称虽已出现，在日常生活中可是常见家具，但它还未完全从床概念中分离出来。

唐代以前的“椅”字还有一种解释，作“车旁”讲，即车的围栏。其作用是人乘车时有所依靠。后来的椅子，其形式是在四足支撑的平台上安装围栏，其制当是受车旁围栏的启发，并沿用其名而称这种坐具为“椅子”了。从现存资料看，唐代已有相当讲究的椅子了。如郎余令《历代帝王像》中唐太宗所坐的椅子为四直腿，束腰，上侧安托角牙，棱角处起线，这种装饰在明清时期称为“混面双边线”。坐面上在后部立四柱，中间两柱稍高，上装弧形横梁，两端长出部分雕成龙头，扶手由后中柱通过边柱向前兜转搭在前立柱上。扶手与坐面中间空当嵌圈口花牙。扶手尽端亦雕成龙头，与后背搭脑融为一体。坐面附软垫、衬背。这在当时应是十分精制的椅子了。唐代卢楞枷《六尊者像》中描绘的椅子更具代表性，它用四支铃杵代替四足，两侧有横枨连接，扶手前柱和椅边柱圆雕莲花，扶手和搭脑上拱，两端上翘并装饰莲花，莲花下垂串珠流苏，整体造型庄重华贵。镶金坠玉的家具在当时寺院中体现了高僧的尊贵与神圣。

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

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等。同时根据尊卑等级的不同，椅子的形制、质料和功能也有所区别。

五代至两宋元明清时期的家具大体保留着唐代遗风，只是高型家具较前更加普及了。这就是历史发展的过程的一种发展，一直到现在，出现了各种各样的不同公共场合的不同形状不同风格的椅子。现在诸如广场、公园、车站这样的公共场所是有形的公共领域，公共领域指的是与私人领域相对应的、公民共享的空间。无论是广场、图书馆这种公共场所的建设，还是公共秩序意识以及公益思想的强化，都属于对公共领域的一种固化。可以说，随着时代的进步，公共领域的建设也会更周全和完备，社会回报给公民的各种公共权利也更加齐全。而这一美好愿望的实现，则必须要从对公共领域这个概念的充分理解开始。当社会公民认识到自己与公共领域，必须在这个领域内共生共存并且共同获得发展，建立了一定的秩序，然后国家政府投入了一定的人力物力建设一些方便人们休息的场所，所以把一只在室内使用的座椅以一种更加简洁方便的形状出现在人们可以随便出入的场所。

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第三章 产品分析

3.1 产品形态分析

这个产品是一个由两个同样的该产品组合在一起拼成的造型，单个造型从侧面看像是一条从上面飘下来的丝带，柔美轻滑的下垂下来，当两个组合在一起的时候，组合成一个类似五角星的形状，配合上和煦的阳光，或冷艳月光，给人一种浪漫的感觉。

3.2 产品的色彩搭配分析

椅子的主题框架运用到红色，红色代表火、血、太阳、热情、健康，喜庆等，用红色的主题边缘框架搭配上亮灰色的椅子面和高倍，形成鲜明的色彩对比，在视觉上有较强的冲击力。由于色彩对人的心理和生理产生影响，不同的消费群体对色彩的偏好(年龄差异，地域差异，性别差异等)均有所差异，此款座椅的形态设计表达了一种时尚前的设计理念，因此亮丽的颜色能更好的论释其内涵;公共座椅的受众人群较为宽泛，所以不能单纯的去迎合某一特定人群而确定，因此需要根据具体的使用环境来具体确定。另一种色彩搭配是用木头的那种天然黄色，代表阳光、黄金、穗谷、光明、希望、明朗、富贵等，与其他的公共椅子相比，该木椅的优点是采用天然木材的色彩，更贴近生活，形体流畅，造型优美，整体充满了现代感的同时又融入了古朴厚重、回归自然的纯朴气息。

3.3产品结构分析

里特维德说：结构应服务于构件间的协调，以保证各个构件的独立与完整。我从现有产品的造型出发在椅面的设计上通过曲折线表现产品的层次感,增加了产品的趣味性,减少了与人之间的距离感,使得产品从整体看更情切。椅子的侧面通过线条的扭曲形成纵深的三维空间，一面下面需要三根长条支撑椅面，以使其能承受更大的压力，靠背是一个面的弯曲，弯曲度要适应大多数人脊柱的弯曲程度。

3.4产品功能分析

木质长椅主要布置在延山丘的小路旁，容量为3～4人。经观察发现，这些座椅通常被情侣占据，经过想坐的人，也只好放弃，再寻坐处。被访者表示，这些座椅数目太少，虽然较舒适，但无法满足要求。数量少是一方面，这些座椅的布置也有待考虑。大多数长椅都紧贴小路，不仅使过往行人感觉不便，而且使实用者也感觉没有私密感。若布置到较远离道路，就可同时解决问题。

3.5产品人机工程学分析

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3.5.1座椅设计主要依据

坐姿是人体较自然的姿势，它有很多优点，当站立时，人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态；而坐着时，这些肌力便能得到放松，减少人体能耗，消除疲劳。

3.5.2坐姿生理学

1、脊柱结构

在坐姿状态下，支持人体的主要结柱、骨盆、腿和脚等。正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好是坐姿状态下，压力适当的分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常，产生酸痛、疲劳等不适感。（图5.3.1）

图5.3.1

2、腰曲弧线

脊柱侧面有四个生理弯曲，即颈曲、胸曲、腰曲和骶曲，其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。人体正常腰曲弧线是松弛状态下侧卧的曲线，欲使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线，躯干与大腿之间必须有大于90度的角度，且要不躯干前有所支撑。

3、腿的位置

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（1）适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。

（2）座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木。因此，座高一般按低身材人群设计，座面前缘应比人体膝窝高度低3—5cm，且有半径为2.5—5cm的弧度。

（3）座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。

4、臀部位置

人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重的75％左右由约25cm2的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。

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。舒适尺寸的座高应使大腿保持水平，小腿自然垂直，双脚平放在地面上。户外座椅座面过高时会造成小腿悬空，座面过高，11

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也会使大腿部受座面前缘的压迫使血液循环流通不畅久坐可以导致小腿麻木。户外座椅座面尺度太低会造成骨盆向后倾，腰椎曲线被拉直，时间长会腰酸不适。故座高一般按小腿加足高这项人体测量尺寸百分位数据低的的人群设计。在百分位数据选择上，遵循环境设施百分位数据选择表中在不涉及到健康安全的情况下，可选择第50百分位数据。

2、座宽

座宽是指人就坐时水平面的宽窄，座宽应满足使用者臀部就坐所需的尺度，并使就坐者能自如的调整坐姿，如果坐面座宽尺度太小会让就坐着感到拥挤压迫。43—45cm座宽必须能容纳身材粗壮的人。座椅坐面座宽太大人在就坐时肘部必须向两侧伸展来寻求支承长时间会引起肩部疲劳。在人体测量部位选用上，由于人体测量项目中臀宽的测量项目尺寸女性大于男性，所以在选用测量项目时，要选用成年女子的臀宽测量尺寸，如果户外座椅带扶手，在人体测量尺寸选择应该选择成年男子坐姿两肘肩宽，双人座椅选择成年男子最大肩宽人体尺寸。在百分位数据选择上由于涉及到问距的问题，在不涉及到健康的情况下，选用成年女子臀宽测量尺寸的第90百分位，满足度为90％，在涉及到安全和这样选择百分位数据的优点是尺度宽的人使用健康的问题选用成年女子臀宽测量尺寸的第99百分位，满足度为99％，那么尺度小的人也适用。

3、座深：

休息用椅40—43cm，指椅面前缘至后缘的距离，这个尺寸不能太大。正确的座深应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长（臀部至膝窝距），座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则，坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持，为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。坐深尺寸设计时要选用中国成年女子坐深这一人体测量尺寸，百分位选择上建议选择第l0百分位数据，具体尺寸设计时要充分考虑着衣修正、环境修正和座椅形式功能修正。（详见表

2、表3）

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4、座面倾角：

休息椅10—20度，座面倾角指座面与水平面所夹角度。（详见表3）

5、座面后倾的作用有两点：

一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持，可以降低背肌静压。

二是防止坐者从座缘滑出座面。休息椅座面倾角大，有利于身心松弛，大座面倾角与靠背倾角构成较大的角度应该大些，方便休息时保持舒适的姿势。因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰椎部分前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方23—26cm处，腰椎支点应略高于此尺度，以支持背部重量。

6、靠背的人机尺寸：

靠背由肩靠和腰靠两部份构成，其中腰靠最主要。靠背的最大高度可达48—63cm，最大宽度可达35—48cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关，确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为12.5—20cm。（1）使脊椎保持健康正确的曲率；（2）阻止骨盆向后倾斜；（3）尾骨和臀部最小化压力；（4）为骨盆（坐骨关节）提供有效支撑；（5）减轻和限制腿窝肌 13

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肉压力；（6）为骨盆和脚提供良好的支撑。（详见图3.5.2）

图3.5.2

7、靠背角度 ：

靠背的角度一般情况为103一112度指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相似，从脊柱正常形态来看，该角为115度左右较为合适。实际应用中，休息椅105—108度。

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第四章 产品设计说明

通过设计这这个产品我了解到产品的制作流程到最终的实物是要进过精心的设计才能达到最好的效果。无论是从产品的创新,造型,材料,还是制作工艺上我们都要考虑好。通过这个课程设计我也了解到公共座椅的一些知识,提高了自己在这方面的认识度,学会从结构,人机,造型,色彩等多个方面对产品进行设计。这款椅子是公园休息椅，该产品的思路来源于对五星的形体变形，将五星从中间分开，然后将线条柔美化，改变了五星的边线那种坚硬笔直的线条，变得情趣化自然化，这样使人们在劳累的时候更容易接受这样的轻松感。从椅面到靠背的流线型，根据大多数人的脊柱走向设计，包括靠背所倾斜的角度，人坐上去时使臀部包括后背能更广泛的接触到椅子，增大受力面，分配受力，这样就不会再短时间内出现压迫感麻木感，能在短时间内得到肌肉的放松和休息。

图4.1尺寸图

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图4.2情景图

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图4.3效果图

图4.4爆炸图

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4.5模型图

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4.6渲染图

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总结

通过学习工业产品造型设计这门课程我了解到产品的制作流程到最终的实物是要进过精心的设计才能达到最好的效果。无论是从产品的创新,造型,材料,还是制作工艺上我们都要考虑好。通过这个课程设计我也了解到公共座椅的一些知识,提高了自己在这方面的认识度,学会从结构,人机,造型,色彩等多个方面对产品进行设计。

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参考文献

[1] 赵江红．人机工程学[M]．北京：高等教育出版社，2006：36 [2] GB／TIO000—1988中国成年人人体尺寸[s] [4] GB／T12985—1991在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则『S] [5] 丁玉兰.人机工程学 北京理工大学出版社

[6] 杨玮娣.人体工程学与室内设计[ M].北京: 中国水利水电出版社,2008.[7] 刘峰.人体工程学[ M].沈阳: 辽宁美术出版社, 2008.[8] GB／TIO000—1988中国成年人人体尺寸[s] [9] GB／T12985—1991在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则『S] [10] 王晓东，王述洋，王文兴，等．人机工程学数据在产品设计中的应用[J]．林业劳动安全，2006，19(4)：23—25 四川

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第二篇：人机工程学课程设计

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现在是人工智能的时代，下面是人机工程学课程设计，欢迎参考！

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安全人机工程学是从安全角度出发，讨论人、机和人机相互关系的规律，运用系统工程的方法研究各要素之间的相互作用、相互影响以及它们之间的协调方式，通过设计使人一机系统的总体性能达到安全、准确、高效、舒适的目的。

机械系统过程的任何阶段都必须有人参与，人始终起着主导作用，是最活跃、最难把握，同时也最容易受到伤害的。由于机械设计违反安全人机学原则导致的事故时有发生，据国外资料统计，生产中有58％一70％的事故是与忽视人的因素有关。因此，机械设计应考虑与人体有关的人体测量参数、人的感知特性、反应特性及人在劳动中的心理特征，以减少人为差错，最大限度地减轻体力、脑力消耗及精神紧张感。

由于生理影响产生的危险。不利于健康的操作姿势、用力过度或重复用力等体力消耗产生的疲劳所导致的危险。

由于心理-生理影响产生的危险。在对机器进行操作、监视或维护时，由于精神负担过重、缺乏思想准备以及过度紧张等原因，造成心理负担过重而导致的危险。

由于人的各种差错产生的危险。受到环境不利因素的干扰或由于人-机配合、协调不当，使人产生各种错觉而引起误操作所造成的危险。

在机械设计中，根据安全人机学原则，通过减小操作者心理和生理的不利影响，协调好人、机的功能分配和相互作用来改善机器的操作性能和可靠性，从而减少机器使用各阶段的差错概率，以保障安全。机械设计时应考虑以下几个方面：

合理分配人机功能。在机械的整体设计阶段，要分析、比较人和机的各自特性，合理分配人机功能。在可能的条件下，尽量通过实现机械化、自动化，减少操作者干预或介入危险的机会。随着微电子技术的发展，人机功能分配出现向机器转移，人从直接劳动者向监控或监视转变的趋势，向安全化生产迈进。

适应人体特性。在确定机器的有关尺寸和运动时，应考虑人体测量参数、人的感知反应特性以及人在工作中的心理特征，避免干扰、紧张、生理或心理上的危险。

友好的人机界面设计。人机界面，即在机器上人、机进行信息交流和相互作用的界面。人、机相互作用的所有要素，如操纵器、信号装置和显示装置，都应使操作者和机器之间的相互作用尽可能清楚、明确，信息沟通快捷、顺畅。

作业空间的布置。这是指显示装置和操纵装置的位置，以及确定合适的作业面。它对操作者的心理和行为可产生直接影响。作业空间布置应遵从重要性原则、使用顺序原则、使用频率原则、使用功能原则。其中，重要性原则是第一位的，首先应考虑对安全关系重大的、对实现系统目标有重要影响的操纵器和显示器，即使使用频率不高，也要将其布置在操作者操作和视野的最佳位置，这样可以防止或减少因误判断、误操作而引起的意外伤害事故。

显示装置、操纵装置，以及与人的劳动姿势有关的工作空间和操作行为等，是人机要求集中体现之处，应满足人体测量参数、人体的结构特性和机能特性、生理和心理条件，合乎卫生要求。

第三篇：人机工程学课程设计

目录

摘要.....................................................1 第一章阶梯教室门窗、桌椅及相关设施的人机关系.............2 1.1安全人机工程学.....................................2 1.2 感觉系统中存在的人机关系.........................2 1.3神经系统中的人机关系...............................4 1.4运动系统..........................................5 1.5课桌椅色彩设计的人机关系...........................5 1.6学校课桌椅调查分析的背景...........................5 1.7安全人机工程学研究方向.............................6 第二章人体相关尺寸的收集.................................7 2.1高校桌椅设计的人体尺寸依据.........................7 2.2现有桌椅的功能尺寸测量.............................8 2.3坐姿人体尺寸......................................10 2.4立姿人体尺.......................................12 2.5人体相关水平尺寸..................................13 2.6人体活动空间相关尺寸..............................15 第三章阶梯教室门窗的安全人机工程分析....................16 3.1阶梯教室的门窗的安全人机工程分析..................16 3.1.1 教室内色调分析..............................16 3.1.2 教室内光照分析.............................17

3.1.3对门用安全人机工程学分析.........................20 3.1.4对窗户用安全人机工程学分析......................21 3.2对阶梯教室门窗的合理性改良和设计..................23 第四章阶梯教室桌椅的安全人机工程分析....................24 4.1桌椅的安全人机工程分析............................24 4.1.1桌下抽屉与净空高设计.........................25 4.1.2桌椅的水平间距设计...........................26 4.1.3座椅扶手设计.................................26 4.2对阶梯教室桌椅合理性改良和设计....................27 第五章设计总结..........................................29 参考文献................................................31

摘要

安全人机工程学作为一门集合各种学科的综合学科，对安全起着至关重要的作用，其研究方法具有科学性、流程性。而基础设施是我校学生与教职工生活学习中很普遍的直接或间接接触的，更是我们安全生活的一种保障，跟人体也是息息相关的。因此，安全人机工程学在其中的应用也是显得异常重要。用人机工程学的有关原理，探讨了大学院校里教室中的设施（黑板、讲台、课桌、课椅）的布置和尺寸与人（教师、学生）的功能尺度相协调的关系，得出了一组合理的数据，从而达到减少教师和学生上课时的疲劳，提高教学效果的目的。

进入21世纪以来，随着我国高校招生规模的不断扩大和高校信息化进程的逐步加快，大学校园硬件建设高速度发展，各类先进设备不断引入，提高了学生的学习效率，但同学们每天大量使用的课桌椅却并不尽如人意。根据网上发布的一些统计资料，发现高校课桌椅的设计存在着许多问题，致学生的身体疲劳、视力下降、要不损伤、劲椎病等诸多现象增多，严重影响了学习效率及身体身体健康。因此健康舒适人性化的高校课桌椅审计问题亟待解决。

文章运用人机工程学的原理和方法，以“安全、舒适、高效、健康”的原则，结合设计心理学、统计学等知识，对高校课桌椅的使用现状及设计存 在的主要问题进行分析，对青年大学生这一使用群体进行问卷调查和人体尺寸测量，就高校课桌椅设计对 青年大学生的生理、心理产生的影响进行分析，最后从设计参数、材料和结构、色

彩三方面介绍高校课桌 椅的人性化设计。

第一章阶梯教室门窗、桌椅及相关设施的人机关系

1.1安全人机工程学

安全人机工程学是从安全的角度和着眼点出发来研究人与机的关系的一门学科，其立足点放在安全上面，对在活动过程中的人实行保护目的，主要阐述人与机保持什么样的关系，才能保证人的安全。也就是说，在实现一定的生产效率的同时，如何最大限度地保障人的安全健康与舒适愉快。这主要是从活动者的生理、心理、生物力学的需要与可能等诸多因素，去着重研究人从事生产或其他活动过程中实现一定活动效率的同时最大限度地考虑外界因素的机理和预防与消除危害的标准与方法提供科学依据，从而达到实现安全卫生的目的，确保人类能在安全健康、舒适愉快的条件与环境中从事各项活动。

1.2 感觉系统中存在的人机关系

感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反应，感觉是人们了解外部世界的渠道，也是一切复杂心理活动的基础和前提。人的感觉类型有视觉、听觉、嗅觉、味觉、皮肤感觉、本体感觉等。认得感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮层感觉中枢，便产生了感觉。根据课题需

要，对于高校大学生使用课桌椅的状态，主要介绍视野和视距、皮肤感觉和本体感觉三部分。

1）视野和视距视野是指人眼能观察到的范围，一般以角度表示。视野按眼球的工作状态可分为：静视野、注视野和动视野三类； 在人的三种视野中，注视野范围最小，动视野范围最大。

人机工程学中，一般以静视野为依据设计有关不件，以减少人眼的疲劳。图4—2为静视野在水平、铅垂两个方向上的最佳值。图4—3为人眼在垂直面的视野范围，在垂直面的最大视野范围大约为120度，人的自然视线低于标准视线，坐姿时最佳范围15度，观看最佳视区为30度范围内。

视距是指人在控制系统中正常的观察距离。观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认读速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的大小和形状在380~760mm之间选择最佳视距。2）皮肤感觉

皮肤是人体上很重要的感觉器官，感受着与外界环境中与它接触物体的刺激。对于高校桌椅设计，是指学生在使用过程中的触压、疼痛、光滑或粗糙等感觉。比如高校大学生在使用桌椅的过程中，身体受到刺激强化到某一程度，痛感就随着刺激出现。

1.3神经系统中的人机关系

神经系统是人体最主要的机能调节系统，人体各器官、系统的活动，都是直接或间接的在神经的控制下进行的。大学生在使用教室或图书馆桌椅学习时，不论是读写或听说的状态都是通过神经的调节作

用，使其对外界环境的变化产生相应的反应，从而与周围环境之间达到协调统一，保证人的操作活动得以正常进行。神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统。

1.4运动系统

运动系统是人体完成各动作和从事生产劳动的器官。由骨、关节和肌肉三部分组成。全身的骨关节连接构成骨骼。由于肌肉的收缩与舒张牵动骨，通过关节的活动而能产生各种运动。

1.5课桌椅色彩设计的人机关系

色彩三要素：色相、色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度、色彩的饱和程度。在高校桌椅设计中既要保证课桌椅单体色彩的美观，对大学生产生的心理作用，还要保证各种色彩在教室环境内的协调性。总体来说课桌椅的设计要求色彩明朗、精神饱满。因此，选取一些冷暖适中的色彩，并提高色彩的明度、降低色彩的饱和度就是折中的好办法。这样可以选取红橙黄色或者蓝青色等颜色。这样既可以创造愉悦的氛围，又不至于使学生过于兴奋，达到轻松愉悦的环境氛围。

1.6学校课桌椅调查分析的背景

教室是老师授课、学生学习知识的场所，作为学校最基础的教学设施，教室里的任何组成设备，都与我们平时的学习生活息息相关，尤其是教室课桌椅，是否坐着舒适，是否有良好的活动空间，以及是

否有好的视线能看到黑板，对我们来说是有直接影响的。

学校综合楼里的教室都是大型的阶梯教室，大约有160个座位左右，能容下四个班的学生人数。但在平常的学习生活中，我发现学校的教室里还是存在不少不符合人因工程学原理的问题的，例如，就我们最常用的课桌椅而言，椅子坐上去会感觉腰部的不舒适（尤其是长时间就坐），同时感觉教室里座位间的间距比较小，人多的时候坐着就感觉很拥挤，没有舒适的工作空间等等。所以我们小组成员决定对学校的教室进行一次实地考察，以综合楼205教室为例，通过实地考察，发现教室里存在的一些问题，并测量一些数据，拍一些照片，通过上网查阅资料，根据收集到的数据进行分析，发现问题与不足，并利用人因工程学的知识提出合理的改进建议。

1.7安全人机工程学研究方向

在任何一个人类活动场所，总是包括人和机（此处的机是广义的，即系统中除人之外、与人有关联的其它因素）两大部分。这两种性质截然不同的要素——人与机，彼此之间存在着物质、能量和信息不停的交换（即输入、输出）和处理上的本质差异。而人机结合面起着人机间沟通的作用，各自发挥功能，提高系统的效率，保证系统的安全。因此，人机系统是一个有机的整体。

第二章人体相关尺寸的收集

2.1高校桌椅设计的人体尺寸依据

要想使高校桌椅产品最大限度地满足大学生在健康、安全舒适上的需求，就必须在产品设计时充分考虑人们的生理、心理特征。而在人的生理特性中，最基本、最核心的是人体的尺寸数据，高校大学生的人体尺寸是校园桌椅产品尺寸的科学依据。在互联网的各种搜索，发现众多调查研究显示：从1995年至现在，我国12岁至17岁青少年的身高体重明显增加；男生身高增高69mm，体重增加5.5kg，女生身高增高55mm，体重增加4.5kg。由此可见，21世纪新一代的高校大学生人体尺寸将有更大的增幅，高校桌椅产品所依据的人体尺寸标准有待更新修改。

人体各项数据示意图

2.2现有桌椅的功能尺寸测量

据国家标准GB/T3976-2002《学校课桌椅功能尺寸》的规定，结合本课题的需要，最终确定高等院校课桌椅的主要功能尺寸参数包括14项数据，其测量说明及测量结果如下：

桌面高（h1）：从地面到桌面前缘最高点的垂直距离； 桌下净空高（h2）：从地面到桌面的前缘底部的垂直距离；

桌面深（t1）：桌面后缘到前缘的水平距离；桌面宽（b1）：桌面的水平宽度； 座面高（h4）：从地面到椅座面前缘最高点的垂直距离； 座面深（t4）：椅座后缘到前缘顶点的水平距离；

座面倾角a：椅座面水平面的夹角；靠背倾角β：桌面与水平面的夹角。

另外，还包括靠背点距座面高、靠背下缘距座面高（h5）、靠背上缘距座面高（h6）、桌椅高差（h1—h4）、桌椅水平距离（l）等

设计参数，如图所示

我校桌椅的功能尺寸的实际测量结果

2.3坐姿人体尺寸

2.4立姿人体尺

2.5人体相关水平尺寸

2.6人体活动空间相关尺寸

第三章阶梯教室门窗的安全人机工程分析

3.1阶梯教室的门窗的安全人机工程分析 3.1.1 教室内色调分析

色彩对人的心理状态有着不可忽视的影响。人们处于不同的颜色环境中，除了视觉辨别力受到影响、视野发生变化外，人的心理感觉也会有所变化，不同的颜色会产生不同的抽象概念和不同的感觉。

（1）冷暖感。如红色、黄色和橙色给人以暖的心理感觉；蓝色的衣服看上去凉爽。（2）兴奋和压抑感。如红色、黄色等暖色调给人以兴奋感，使人情绪高涨、精神振奋、易于激动；蓝色等冷色调使人冷静，抑制人的情绪。（3）轻松和压抑感。明度高的颜色会使人感到轻松、自在、舒畅的感觉；明度低的颜色使人产生压抑和不安的感觉。（4）软硬感。明度高的颜色感觉软；明度低的颜色感觉就硬等等。

每种颜色都具有特殊的心理作用，虽然个体之间的感觉存在着差异，但某些感觉特征却是一致的，主要表现在对视觉工作能力和视觉疲劳的影响。单就引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色次之，黄绿、绿篮、绿、淡青等色引起视力疲劳最小。使用亮度过强的颜色，瞳孔收缩与扩大的差距过大，眼睛易疲劳，而且使精神不舒适。

根据颜色的效果，合理的选用颜色，在工作场所构成一个良好的

颜色环境，可以得到很好的效果，如：（1）增加明度，提高照明设备的利用效果；（2）注意力集中，减少差错、事故和消耗，提高工作质量和工作效率；（3）发挥颜色对人心理和生理的作用，使精神愉快，减少疲劳；（4）改善劳动条件，使环境整洁，有美感。

该教室内各种色调分析：黑板为墨绿色，使人感觉安静、柔和，且明度适中，不会引起人眼的刺激感或不适感；座椅和桌面为淡黄色的暖色调，使人感觉柔和、温暖，且能给人带来一定的兴奋感，故而该设计的合理的。之所以不用浅蓝等其他浅色因为浅黄色对眼睛的叶黄素水平没什么影响，而蓝光会造成眼睛的叶黄素水平降低。叶黄素有助于延缓眼睛的老化、退化、病变，减少眼疾的发生率，还可以保护视网膜免受光线的伤害。所以我们可以看到大多数的书桌写字台是以黄色为主；多媒体操作台采用了棕褐色，给人一种严肃、庄重的感觉，有利于教师对课堂纪律的维持；地面为微黄色，其产生的生理效果与淡黄色类似；教室前面的台阶为青绿色，与地板的微黄色之间对比明显，故而当老师迈上讲台时容易分辨，不易踢到台阶；墙壁为白色，能给人一种较为明快、轻松的感觉。

综合评价：该教室的色调大多采用的都是非刺激性色调，总体上使人感觉良好，设计是很合理的。

3.1.2 教室内光照分析

a.采光与照明对心理状态的影响。照明环境不但要使人看清对象，而且要给人舒适的感觉。研究表明，照明会影响人的情绪，影响

人的一般兴奋性和积极性，从而也影响工作效率。一般认为，明亮的房间会使人愉快。应照明不足，学生在看书学习时会产生疲劳，引起心理上的变化，长时间持续会对学生在生理上造成一定影响。改善学习环境的照明条件，改进学习环境，可以改善视觉条件，节省工作时间，提高工作质量，保护视力，减轻疲劳，提高学习效率和学习兴趣。

室内照明宜采用镶嵌灯，可以保持天花板的平整，因而也就保持了室内原有的声学特性；可以防止前排灯光对后排人员的影响；由于学生看投影的同时还需记录，采用镶嵌灯既可以照亮课桌，又不会过多地增加室内的亮度。

是否舒适愉快在很大程度上取决于光的数量、照明的均匀性、照明的稳定性、光色效果、亮度分布。

自然光源：太阳光透过北面墙的5个窗户（高：2.46m，宽：2.52m，距地：0.94m）照射到教室，分布均匀，整个教室非常明亮。.人工光源：镶嵌的荧光灯共有20盏，其中黑板上面安装2展，可以在写黑板时打开；其它18盏主要均匀分布在桌椅的正上方即教室的座位上方有3排，每排6展，全部打开时照明较为均匀。

夏季光照比较强烈，会对室内上课同学造成一定影响，故而在两侧窗户上均安装了淡青色窗帘，拉上即可将自然光的强度调节至合理的水平，同时淡青色给人一种清新、凉爽的感觉，该设计很合理。

20展镶嵌灯基本上保证了教室的各个方位的照明，而交错的光线也削弱了由于荧光灯本身性质而造成的闪光，使灯光柔和不刺眼，保证了视觉的舒适。由于黑色对光的反射作用不强，因此经常有看不

清黑板的现象，而黑板旁的两盏灯，不仅起到了照明的作用，也提高了黑板的亮度增强了光线的反射，使同学能看到黑板。

b.眩光的影响。物体表面产生刺眼和耀眼的强烈光线叫眩光，它多来源于外界物体表面过于光亮、亮度对比过大或直接强光照射。眩光常常使眼睛无法适应，看不清事物，造成眼疲劳。

该教室中也受到眩光的影响。一是由于窗户面积过大，几乎占满整面墙，因此在天气晴好自然光强烈的时刻会不可避免的由直射太阳光造成的眩光，刺激眼睛；二是由于黑板的特殊照明产生由于反射造成的眩光。

为防止黑板的反射眩光，其表面应以耐磨无光泽的材料制成，该教室黑板没有达到要求，最好换成磨砂质的玻璃黑板

3.1.3对门用安全人机工程学分析

门是进入教室的必经通道，因此门在房屋结构中是至关重要的一部分，所以门的设计合理性就更加的重要了，他的高度，长度，宽度，以及面积，都必须经过合理的计算，才能符合安全人机工程学的要求。

供人通行的门，高度一般不低于2m，再高也以不宜超过2.4m，否则有空洞感，门扇制作也需特别加强。如造型、通风、采光需要时，可在门上加腰窗，其高度从0.4m起，但也不宜过高。供车辆或设备通过的门，要根据具体情况决定，其高度宜较车辆或设备高出0.3～0.5m,以免车辆因颠簸或设备需要垫滚筒搬运时碰撞门框。至于各类车辆通行的净空要求，要查阅相应的规范。

一般住宅分户门0.9～1m，分室门0.8～0.9m，厨房门0.8m左右，卫生间门0.7～0.8m，由于考虑现代家具的搬入，现今多取上限尺寸。公共建筑的门宽一般单扇门1m，双扇门1.2～1.8m，再宽就要考虑门扇的制作，双扇门或多扇门的门扇宽以0.6～1.0m为宜。供安全疏散的太平门的宽度，要根据计算和规范（有关防火规范）规定设置。

3.1.4对窗户用安全人机工程学分析

为了获得更大的采光系数指，窗户面积越大越有利，由于北半球的居民住健康和心理原因，希望得到足够的日照，尤其是普通住宅的窗户，最好面朝阳火，朝南开，直射阳光能量积聚，这样会增加夏季的空调负荷，在冬季，无论南向窗或北向窗，大面积的窗户又要增加采暖负荷，因此，窗户的面积并不是越大越好。窗户的大小可以直接影响建筑的采光、隔热、隔声等建筑室内的环境质量，最终影响人们在室内的生活质量。

3.2对阶梯教室门窗的合理性改良和设计

在学校将近三年的时间里，我认为学校在门窗设计上还有很多不足的地方，先就门的问题来说，我总结为以下三点：

a． 门的大小设计不合理，过于小，在学生集中上课的时候会明显的拥堵

b． 门的材料选择不合理，应选用透明材质的，这样更方便老师及学生对室内环境进行观察

c． 改良设计：

a． b． c． 把门的面积加大 使用钢化玻璃门

用更耐用的门锁和把手，这样能增加使用寿命 门的把手应采用更结实的材料

对窗户的问题进行总结分析： a． b． 改良设计：

a． b． 窗户不能完全打开，在夏季室内温度会很高 窗户外没有防护栏，很容易发生危险

选用可开面积更大的窗户 窗户外围设置防护措施

第四章阶梯教室桌椅的安全人机工程分析

4.1桌椅的安全人机工程分析

本课题采用理论与实践相结合的方法，首先运用人机工程学的基本原理和方法，对高校桌椅使用现状进行人机学评价，提出现有产品存在的具体问题；然后对旧的国家标准GB10000—88《中国成年人人体尺寸》的数据进行了更新和补充，使人体尺寸在高校桌椅设计中应用更符合实际，更具科学性。本课题的结论：

1）对现有高校课桌椅设计进行人机工程学分析和评价，提出其中存在的桌椅高度、座椅靠背、桌椅倾

角、桌椅水平间距设计不合理的问题。

2）对高校桌椅使用人群进行生理、心理分析，全面研究人机系统中“人”的因素

3）运用人机工程学基本原理，对高校桌椅的解剖学、生物力学特性等因素进行深入分析。在此基础上，将人体坐姿尺寸数据实际应用于高校桌椅产品设计中，全面分析高校桌椅功能尺寸的人体尺寸依据，并最终制定出一套科学合理的功能尺寸标准。

4.1.1桌下抽屉与净空高设计

由于桌子净空高不够导致学生在桌子底下脚伸不开，而由于桌子的适合高度为700mm—720mm，为了保证课桌下部空间尺寸，则课桌抽屉尺寸小于100mm，这就导致抽屉无法完成收纳学生物品的功能，形同虚设。

所以，为了解决桌下空间尺寸和抽屉功能的矛盾问题，并且抽屉设计位置不影响桌下腿部活动空间的位置。

解决此问题可以从以下三方面考虑： 1）使抽屉深度减小 2）将抽屉设置于下部空间 3）将抽屉设置于座椅下部闲置空间

4.1.2桌椅的水平间距设计

桌椅水平距离是桌近缘向下所引垂线与座椅前缘之间的水平距离。这个尺寸空间的设置直接影响大

学生使用桌椅时的坐姿，是一个决定性的重要因数。

这个问题主要出现在多媒体教室的固定式桌椅，由于室内空间有限，教室容量较大，桌椅大多固定于地面上，此时，就要严格科学的考虑学生的实际使用情况来设定桌椅的水平间距。

一般大腿厚的上限数值为设计依据，这样可以使人较方便地进出。坐姿大腿厚的P90男=154mm，加入适当功能修正量10mm，所以一般以160—200mm为宜。

4.1.3座椅扶手设计

扶手设计的关键参数是它的高度，扶手不可设计的太高，太高的扶手将使肩膀高耸而成圆状，使肩部与颈部的肌肉拉伸，产生僵硬痛苦；而太低的扶手则使手肘支撑不良，导致弯腰或使躯干斜向一侧。高校座椅设计依据的人体尺寸百分位数位（P50男+P50女）/2，查阅的P50男=284.0mm，P50女=275mm，姿势修正量为—44mm，则（P50男+P50女）/2=235.0mm。由于公用座椅的扶手的高度宜略小于这个数值，所以取230mm。

4.2对阶梯教室桌椅合理性改良和设计

高校大学生使用的桌椅，介于工作座椅和休息用椅之间，就坐者有时要身体前倾低头读、写、有时身体要后倾听或说两种状态，持续时间较长，对舒适度有一定要求。再结合课堂这个特定环境，学生在使用课桌椅的整个过程中，对于舒适度而言，不是越舒适越好，只需保持基本的舒适度即可。尤其是教室课桌椅，学生在坐着上课的过程中，既要保证就坐的基本舒适、健康，又要保持学生听课中一定的紧张度。如果不舒适，会使身疲劳，造成各种病症，有损健康；如果过于舒适，又会使学生过渡放松，甚至混混欲睡，影响听课效率。

据观察我校一些课桌椅的设计使用情况，发现有以下几点不符合安全人机工程学：

1）我校座椅没有扶手：学生听课累时没地方放手，没地方支撑，无法减少疲劳，不符合安全人机学的“舒适”原则。

2）我校座面倾角过小，学生直腰正常坐姿时看书较累，不能提高学习效率，不能满足安全人机工程学的“高效”原则。

3）教室座椅靠背倾角过小，无法满足学生靠背听课却可以不需要抬头即可看到黑板的欲望，也不符合安全人机工程学的“舒适“原则。

4）教室座椅与桌子的水平间距距离较小，导致有一人在座时，别的人无法自由出入，也不符合安全人机工程学的“舒适”原则。

5）教室桌面边角为尖锐形状，不是圆滑形状，不符合安全人机工程学的“安全”原则。6）教室桌椅色彩不符合安全人机工程学的美观与舒适，易使学生产生疲劳现象。

改良设计：教室中的学生就是系统中的人，桌椅就是系统中的机，而人、机共处的学习条件就是系统中的环境，整个教室的 桌椅就是一个“人—机”系统，在设计整个教室的桌椅的时候，要整体考虑人、机、环境三要素及其相互关系和系统的整体效果，教室桌椅的设计要符合以下几条原则：

（1）科学高效性原则 按照已掌握的科学原理办事，运用国内外科技的最新成果，使各种相关设施的设计符合人的生理、心理特征，确保人、机、环境之间的关系协调，协作灵敏，效果显著，并符合时代潮流。（2）安全可靠性原则 桌椅结构牢固，不会倾斜且不易损坏，表面光滑，没有可能使学生致伤的利口，毛刺，尖物；所使用的材料、涂料等不含有危害人体健康的有害物质，如甲醛、苯、酚和放射性物质，或是已经经过处理，不会影响学生身体健康；所使用的桌椅各部件结合紧密，没有松动、开裂、脱胶的现象，在规定的使用期限内，保证能够正常使用，一般不会发生故障。（3）健康舒适原则，健康，是指设计和创造有利于人体健康的环境因素；舒适，是指作业者对工作有满意感和舒适感，它也关系到工作效率和安全，是对工作优化的更高要求。

第五章设计总结

在这个课程设计上，我针对的对象主要是教学楼教室的设计，课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。课程设计是每一个合格的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。本次课程设计，不仅培养了我正确的设计思想；同时也锻炼了我综合运用知识的能力。在本次设计中，能一丝不苟地对研究对象进行具体，深刻的认识，充分地利用人

机学的知识、按特定的功能与尺寸要求来进行设计，使我能更为全面深刻的认识和系统的掌握安全人机工程学的原理和内容，尤其是对现行的评价分析和设计改进提高了我对人机工程学知识的动手能力，培养了我对人机实际问题的独立思考和解决的能力，形成了较为系统和科学的思维体系,为以后的专业工作和设计打下了良好的基础。这次课程设计也使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，不会画图，处理数据不够娴熟，总之还是有很多需要改进的地方。

参考文献

[1]GB/T3976—2002《学校课桌椅功能尺寸》[M]，北京，中国标准出版社，2002

[2]GB10000—88《中国成年人人体尺寸》[M]，北京，中国标准出版社，1989

[3]张力,廖可兵编著.安全人机工程学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2002.6

[4] 汪安圣，心理学及其在工业中的应用[M]，机械工业出版社，1987

[5] 黄国松，色彩设计学[M]，北京，中国纺织出版社，2001 [6] 刘宝顺，产品结构设计[M]，中国建筑工业出版社，2005 [7] 李亦雯雯，产品设计原理[M]，化学工业出版社，2003

第四篇：人机工程学课程设计论文

人 机 工 程 学 课 程 设 计 说 明 书

题目：“糖果休闲椅”课程设计说明

学 院 学生姓名 学 号 专 业 届 别 指导教师 职 称

二O一O年 十二 月

人机工程学课程设计说明书

摘要

家具与人们的生活息息相关,可以说自从有了人类的起居活动开始,就有了家具的雏形。远古时期,家具只能在功能上简单满足人们的生活需求,而现代的家具除了要满足功能上的需求外,更加注重使用者心理上的需求。随着社会的发展,人口发生了巨大的变化，生活空间受到挤压，大房子对于大多数人来说已不现实，家具再也不是简单的功能需求品和填充空间的“道具”,造型设计简约而混合多功能成为现在家具的发展趋势，它也化身为人们生活中不可缺少的审美需求与个性的象征。如今,在竞争激烈的市场经济中,现代家具要想使自身处于不败之地,就必须不断推陈出新,努力寻求设计上的创新与突破,来满足人们日益变化的消费水平及使用心理。

[关键词]设计创新 多功能 造型 人性化

目录

人机工程学课程设计说明书

前言 1.混·和

1.1对于混·和的理解„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2混·和与设计作品„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.现代家具的设计理念

2.1以人为本以自然为本„„„„„„„„„„„„„„„3 2.2设计科学与技术„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.现代家具的发展趋势

3.1消费者对家具的要求„„„„„„„„„„„„„„„4 3.2现代家具的设计创新„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.1功能创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.2色彩创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.3造型创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.2.4材料创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.2.5人机创新„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4.产品说明

4.1产品外观„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 4.2产品结构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 4.3 产品材质„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 4.4 产品颜色„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.5 产品尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.6 产品功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.7 产品名称„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 5.总结

5.1 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 6.参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

糖果休闲椅设计说明

人机工程学课程设计说明书

对某家具市场的消费群体进行调查后所得出的数据显示：经常光顾家具市场的人群中20-30岁的消费者占42%，31-40岁占22%，41－50岁占16%，50－60岁占10%。可以看出，年轻一代是家具消费的主流。因此，我想设计一款主要针对年轻一族的家具。

随着人口的快速增长，人们面临的住房压力越来越大，房价也高到让人怯步，大面积的房子对于刚刚进入社会的年轻人来说是可遇而不可求的，这种情况下，小户型的房子或者租房便成为了首选。对于选择小户型房子的用户来说，一件家具功能的多样化和造型的简约是非常重要的；而对于租房的用户而言，自己添置家具，则会趋向于选择易于搬动，方便换房携带的。由以上两点出发，又考虑到年轻人的心理需求等多种因素，糖果休闲椅便诞生了。

1.混·和

1.1 对混·和的理解

我所理解的混·和，“混”是指将传统家具在功能以及材质上相混合搭配，打破原先家具单一功能单一材质的现象，让现代家具在各方面更加多元化：而“和”则是让现代家具在功能上做个加法，将混杂在一起的各个功能整合为一个和谐的整体。“混·和”将多种家具的材质功能混在一起，取其精华合理搭配得到一个整体，作为一个和。混杂多样，和N为一。

1.2 混·和与设计作品

我的设计作品-糖果椅，在材料方面用的是不锈钢、复合板与防火板的结合；在功能上，把桌子、椅子融为了一体，节省了材料和空间，却没有忽略桌子本就拥有的收纳的作用；而在使用人群上来看，又同时适用于成人与儿童，做到了多方面的混合。多种的功能集合在一个并不复杂的整体上，符合现在简约大方的流行趋势，同时也更加贴合主题。

2.现代家具的设计理念

2.1 以人为本以自然为本

以人为本的设计思想就是人性化设计思想，是指在满足人们物质需求基础上的强调精神与情感需求的设计思想。以人为本的设计思想起源于欧洲文艺复兴时期的人道主义的思想体系，提倡关怀人，尊重人，以人为中心的世界观。

人机工程学课程设计说明书

我所针对的主要消费群体是年轻一族，也就是20-30岁这一阶段的年轻人，这个年龄的人群大多离开父母独自在外闯荡，没有雄厚的经济实力，住房空间较为狭小，同时这个年龄的人群普遍追求个性化，喜欢尝试新颖的事物，但房间里老式的桌椅柜子占去了太多的空间···并且有小部分的人已经结婚生子，面对狭小的居住空间，能够给孩子一个适合他的读书写字的地方吗？

2.2 设计科学与技术

设计是门科学技术，也是一门艺术科学。将科学技术与艺术美结合起来，创造出科学与人文，技术与艺术相融合的统一体，是当代设计科学的一项重要任务，家具就是其中之一。家具是实用与审美，物质与精神，科学与艺术的统一体。它既是物质文化的主体，又是精神文化的载体。同时家具也是科学与艺术的结合体，是物质的文化艺术，是艺术化了的科学技术。材料科学与工艺技术是构成家具文化的基本成分，没有这些，所谓的哲理，流派，风格，美感将无所依附。造型，色彩肌理，构件，装饰图案是家具文化的重要组成，离开了造型的装饰艺术，家具也就失去了文化的意蕴，很难引起人们心灵的感受与精神的愉悦。因此家具设计中科学与艺术缺一不可，相辅相成。

3.现代家具的发展趋势

家具与人们的生活息息相关，家具设计也是以方便人们的生活，满足人各方面需求的为最终目标。当今社会，人们对物质.精神的需求以及审美都发生了不同的变化，家具的设计也要顺应时代的要求。“美好生活源于简单”成为家具设计者的箴言。所以，新的单件家具在设计上需要考虑周详，既轻巧又能活动自如，不仅要耐用，而且要易于搬运又具多种功能，适合于任何的家居环境，配合未来的需求。

3.1 消费者对家具的要求

舒适实用：客厅家具的设计应注重“以人为本”的功能需求。

搬运方便：把家具作为摆设，放置后“巍然不动”甚至于“传宗接代”已不能适应人们生活方式的变化了。

人机工程学课程设计说明书

客厅家具色彩：家具的色调与现代居室环境相协调，同时又能体现出主人的性情和爱好，将是未来客厅家具流行色调的个性化主题。

价格：现在家具市场上的“价格战”越演越烈，但是，调查显示，消费者对价格势不是唯一的选择目标（当然，这与消费层次有所关联）。

环保：现在家具市场上，环保无毒的家具明显更能得到消费者的青睐。家具用材：用“木材”制作家具是人们心目中永恒的追求，关键是怎样把木材的品质发挥得淋漓尽致。另外，“玻璃”、“织物”和“皮革”等材料能体现家具产品的质感和亲和力，也受到了人们的欢迎。

家具的使用年限：家具在人们的心目中并不要“传综接代”了。

家具设计：客厅家具的“时装化”引起了业界的关注，而不赶时髦，追求个性是现代客厅的概念，是从“跟从型”消费转向“理智型”消费的具体表现。越来越多的人怀念以前的优秀作品，是生活与艺术的追求，体现优质的生活品味。家具设计个性化已日益凸现。

3.2 现代家具的设计创新

3.2.1 功能创新

现代家具在功能方面的创新往往都伴随着科学技术的发展,它需要深入到众多的社会群体中调查体会,发现家具在使用过程中出现的问题，进而解决碰到的使用问题。这个过程需要长时间的累积社会生活经验，对于我们而言是相当困难的。功能的创新不仅仅停留在这样的层面,还要注意装饰性和实用性来考虑。此外,为了适应不同的室内环境,集合多种实用功能的多功能型家具也将是未来家具功能创新的发展方向。

3.2.2 色彩创新

色彩的美是人最容易接受的，色彩作为人们最主要是视觉语言，对人们的选择起至关重要的作用。色调干净明快的家具设计给人以轻松愉快的感觉，色调清新淡雅的家居设计会给人安静柔和的感觉，深沉的灰色调会给人稳重成熟的感觉而深色系的则会给人强烈的压迫感。当代社会，每个人都有非常巨大的工作压力，渴望回到家里有个温暖舒适的环境可以放松身心，因此，色彩明快的家具成为了针对这类人群的首选，搭配出能够舒缓压力令人放松的色彩，是当前色彩方面创新发展的主流任务。

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3.2.3 造型创新

造型方面的创新,从根本上说是为了满足时代的审美需求。现代家具的造型设计有区别与其他家具设计的造型,不只要考虑造型的形式美,更需要考虑功能的依附,色彩的配合,与人机的制约。脱离的这些因素家具的造型设计就好似空穴来风,脱离了设计的实际意义。那么,家具的造型创新设计应该怎么进行呢?我认为应该与我们生活中所常见的事物相结合，或者追求形态上的新颖。

我所设计的糖果椅，就是以生活中常用的折扇为雏形，参照人机上的数据给它合适的高度，就出现了它的基本形。3.2.4 材质创新

现代家具的材料可谓是五花八门。随着经济的发展,人们生活品位的提高,对家具材质的要求也不断变化。首先要无毒,其次要环保，当然美观也是必不可少的。多数人往往理解错了环保的含义,认为木材是最为环保的材料。创新的本意是“以人为本、推陈出新”。木质家具固然美观耐用, 对于单独的家庭而言，这是无可厚非的，但是从地球这个大环境来看，一套实木的家具需要用多少棵树木来换？这样还能称作是环保吗？环保并不是环保自己,而谁又关心过那些淘汰之后的家具是怎样处理的?我认为现代家具更应该多使用新材料,如今科技迅速发展，已经出现了多种可以代替实木的家具，例如多层板，就算有的并没有完全摆脱木材，但至少可以大大减少木材的使用率，而比之木材在功能与外观方面也是有过而无不及。

我所选择制作糖果椅的基本材质就是胶合板，外贴防火板。3.2.5 人机创新

现代家具可谓品种繁多,只要人们觉得需要某种物品来解决一些生活上的不方便,那么在市面上很快就会出现类似的物品。巨大的经济利益驱使着五花八门的家具作品问世。面对强大的市场竞争，家具设计者不断完善着自己的作品以增加其竞争力，家具的功能性与舒适性都有很大提高，同时现代家居也需要按人体工程学的标准尺度来设计，使家具更加人性化。

4.产品说明

追求个性张扬的现代青年大多喜爱把家里布置成我行我素的感觉，营造出一个个性化的天地。因此，无论从色彩上还是造型上都会寻求简洁明快、对比强烈的视觉效果。且不论这种感觉的起源是否来自于人类最基本的审美心理，但至少

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在这个已然五光十色的网络时代中，年轻人的心注定将飞扬于简洁明快的时尚风格中。在家具的选择与布置上，每一位青年都会将目光流连于那些创意巧妙、明朗大方的现代主义作品上，只有在那种轻松的风格中才能寻找到属于自己的那一份梦想与感觉。因此，大多数青年风格的家具作品都不会出现繁琐臃肿的装饰，它们的色彩应该是以中性为主，并搭配以其他反差强烈、突出的亮丽色调，形成总体和谐、细节醒目的特色。而在造型上则大胆抛弃一切有碍于主体线条的结构，利用巧妙的结构与精密的细节处理来弥补因造型简洁而有可能带来的空洞感。另外，生活在城市中，更多入喜欢在家中添点自然气息，希望把紧张的工作压力散发在自然感觉中。

4.1 产品外观

我所做的家具是以折扇为雏形，利用层叠的的方法做出来的效果，最初的想法是做层面的叠加，塑造出一层层花瓣的效果，做的过程中发现那样做出来的东西很不实用，经过查询资料与计算，最终确定了现在的外形。

4.2 产品结构

产品从下向上依次为：小橱子（可作为儿童椅）、成人椅、两块可旋转的扇形板、一个抽屉（表面可作为第四层桌面）、最上面的三层旋转桌面以及中心作为支撑的圆柱。小橱子与成人椅之间有一部分看空闲，移动时作为把手，比较方便。同时由于两者之间空隙过大，为防止只有一个支撑点扇形承受不住人的重量，在外侧加了一个立面，两个支撑点则可以分散部分力，是家具整体更为牢固，使用者也更为放心。

4.3 产品材质

产品材料方面，中间支撑的柱形我选择的是空心的不锈钢管，抽屉以及柜子的把手是金属材质，其余的部分均为胶合板加防火板。

胶合板是由三层或多层一毫米左右的实木单板或薄板胶贴热压抑成，多见的有三夹板、五夹板、九夹板和十二夹板（俗称三合板，五厘板，九厘板，十二厘板）。胶合板的布局强度好，安定性好。胶合板含胶量大，动工时要做好封边治理，昼裁减浑浊。

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防火板以锯末及粉碎的各种植物秸杆为填充料（任选其中一种即可），以几种化工原料为改性材料，通过特种工艺混合制成。防火板具有强度高、幅面大、防火、防潮、防水性好等特点。其次，防火板的花色品种具有百余种，且原料为秸秆等，废物利用，板材物美价廉，是可以取代各种木板的理想产品。

4.4 产品颜色

在高科技、流行文化大行其道的今天，年轻人要求在自己的生活空间里充分体现自己的个性与独立意识，要求绝对的“我的地盘我做主”。他们偏好纯粹、明亮的色彩，追求强烈的视觉冲击力。

而彩色家具主要是为青少年以及青年设计的，因为针对的顾客群体是年轻人，简约的风格自然是彩色家具的基调，线条的洗练、色调的纯粹、空间格局区分很单

一、在设计中体现简约主义，删繁就简是它的设计原则。

因此，结合以上两点，我选择了糖果色。“糖果色”让人们回忆起儿时收藏的糖纸，充满童趣，柔和的色调可以舒缓忙碌的一天带来的疲惫与压力，带来温馨舒适的感官享受。

4.5 产品尺寸

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当成人坐姿的时候，最适宜的桌面高度为660-760，最为舒适的座椅高度为381-457;幼儿坐姿，最适宜桌面高度为470左右，座椅高度为250左右。产品的尺寸均为按照人机工程学设计的。

4.6产品功能

糖果椅虽名为椅，但它的功能却不止如此。它的最大特点就是构成的每块板材都可以绕中轴360度旋转，用户可以按照自己的喜好跟需求旋转不同的角度，满足了当代青年追求个性化的心理需求。两组桌面跟凳子的设计，可以同时满足幼儿跟成人的需求，特别方便了妈妈辅导孩子功课，能够随时注意到孩子的同时又不用停下自己手里的事情。对于单身的青年，把儿童用的两层木板展开作为桌面，可以放些杂物；也可以把它们叠起来，节约空间。并且它底下的小橱子跟上边的抽屉也可以收纳一些物品。两个凳子中间有较高的空隙部分，搬动的时候可以把椅子放倒单手提起，方便移动。

4.7产品名称

此产品的名称为糖果椅，“糖果”两字取自选择的色系，并且能够让人回忆起童年的趣事，容易被人记住。

5.总结

5.1 总结

“美好生活源于简单”成为家具设计者的箴言。所以，现代单件家具在设计上需要考虑周详，既轻巧又能活动自如，不仅要耐用，而且要易于搬运又具多种功能，适合于任何的家居环境，配合未来的需求。另一方面，家具的设计同时要适合不同个人的品味和不断改变的要求。此外，这种实用及朴素的家具，更能为生活紧张的现代人建立属于他们自己的安乐窝。它们就像衣服一样成为使用者身体的延伸，得到使用者的喜爱。甚至可以说，它们已成为其使用者不可或缺的一部分。

6．参考文献

参考文献

[1]《马克思主义美学基础[M]》,北京；中国文联出版社，2001 [2]《人机工程学》，赵江洪、谭浩，高等教育出版社，2006：

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第五篇：人机工程学驾驶室座椅设计

人机工程学的车内座椅设计

题 目： 基于人机工程学的车内座椅设计 班 级： 09铁道车辆2班 姓 名： 屈难平学 号: 20097831 基于人机工程学的驾驶室座椅设计

摘 要

以人机工程学的理论为基础,介绍了座椅设计中座高、座宽、座深、座面倾角、靠背高度靠背倾角等座椅静态参数的选取原则,以某轻卡座椅为例,用Pro/E建立座椅的模型,导入Man-neQuinPRO10。2中进行人机分析,并结合实例对座椅的各静态参数进行选取。

关 键 词:人机工程学;轻卡座椅;舒适坐姿;建模分析

人机工程学是一门边缘学科,主要研究工程技术如何与人体尺寸、生理及心理特征相适应。在

轻卡驾驶室座椅的设计中,主要研究如何使座椅符合人体尺寸的需求,给驾驶员带来舒适感,降低驾驶疲劳度,提高驾驶的安全性,同时也能大大防止驾驶员由于不正确的驾驶姿势而导致的脊椎变形,以及由此引发腰痛、腰肌劳损等职业病。1.舒适坐姿的生理特征

图1所示为人体在各种不同姿势下腰椎的弯曲形状。曲线B表示人体松弛侧卧时,脊柱呈自然弯曲状态;曲线C是最接近人体脊柱自然弯曲状态的坐姿;曲线F是当人体的躯干与大腿的夹角呈90°时的情形,此时脊柱严重变形,椎间盘上的压力不能正常分布。因此,欲使坐姿能形成接近正常的脊柱自然弯曲形态,躯干与大腿之间必须有大约135°的夹角,并且座椅的设计应使坐者的腰部有适当的支撑,以使腰曲呈弧形自然弯曲状态,腰背肌肉处于放松状态人坐着时,大腿和上身的质量必须由座椅来支承。人体结构在骨盆下面有2块圆骨,称为坐骨结节,如图2所示。这2块小面积能够支持大部分上身的质量。覆盖在它们外面的皮肤能获得丰富的动脉血液供应,就像脚底一样。而在臀部的边缘部分,血液循环则大不一样,这部分静脉较多(包含较少的氧)。当人坐着的时候,覆盖着坐骨结节的皮肤能够更好地经受持久的压力。因此,座面上的臀部压力分布在坐骨结节处最大,由此向外压力逐渐减小,直至与座面前缘接触的大腿下部,此处压力为最小。座垫的柔软程度要适当,坐骨部分的座垫应当是支承性的,它要承受加在座位上的大约60%的质量,而其余部分则应当比它更柔软些,以便能够把质量分布在更大的面积上。座椅靠背上的压力分布中,肩胛骨和腰椎骨2个部位应最高,此即靠背设计中所谓的“两点支承”准则。在靠背的两点支承中,上支承点为肩胛骨提供凭靠,称为肩靠,其位置处于第5-6节胸椎的高度；下支承点为腰曲部分提供凭靠,称为腰靠,其位置处于第4-5节腰椎的高度。

图1 人体在各种不同状态下腰椎的弯曲形状 图2 股骨正常位置

腿的主动脉紧靠着大腿下表面和膝盖的后面,在这个部位上,任何持续的压力都会给人造成极端的不舒适和肿胀感觉,需要借助于适当减短座深、把座垫前缘修圆和采用较软的泡沫塑料座垫等措施来防止这种情况发生。同时,还要使座面离地板的高度足够低,以便使脚能踩着地板,让人的这个重要部位感觉不到有任何压力。坐骨下面的座面应当是近似水平的。图2表示带有股骨的骨盆部位的前视图,从图中可看出股骨在股节中从连接骨盆的球孔向外伸去。用平坦的座面,股骨的这一部分在坐骨平面之上,因此不承受过分的压迫。但是,如果座面是斗形的(图3),则弯曲的座面会使股骨趋于向上转动(箭头所示)而受载,造成髋部肌肉承受反常的压迫,从而引起不舒适感。故需注意避免采用斗形座面。应当注意斗形的座面不论从什么观点看,都是不适用的,因为它不能适应人体大小的整个系列,它还把身体质量平均地分配在整个臀部,而不是让较多的质量集中在坐骨结节部位。

图3 斗形座位将股骨推向上方

使股骨处于受载状态,舒适的坐姿,应保证腰曲弧处于正常自然状态,腰背肌肉处于松弛状态,从上体通向大腿的血管不受压迫,保持血液正常循环。因此,最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移,使上体略向后倾斜,体腿夹角保持在90°-115°。小腿向前伸,大腿与小腿、小腿与脚面之间也有合适的夹角,如图4示,10°<θ1<20°;15°<θ2<35°;80°<θ3<90°;90°<θ4<115°;100°<θ5<120°;85°<θ6<95°。针对具体情况,在舒适范围内选取合适的角度。

图4 舒适坐姿的关节角度 轻卡座椅静态参数的选取

1)座高。座高指地面至座面上坐骨支承处的高度。座椅高度应该使驾驶员大腿接近水平,小腿自然放置。如果座面过高,就会导致小腿悬空,使大腿肌肉受椅面前缘压迫,腿部血液循环受阻,小腿麻木肿胀;座面过低会增加背部肌肉负荷。所以座高的设计先要考虑较小身材的操作者。

2)座宽。座宽应满足臀部就坐所需的尺度,使人能自如地调整坐姿,座宽取值时应适当大于臀宽。通常以大身材女性的臀宽尺寸上限为设计依据,以满足能容纳身材粗壮者的需要。由于驾驶室空间的限制,座宽尺寸不能太大,以免影响变速操纵杆、停车制动杆等的尺寸和操作。

3)座深。座深是指椅面的前后距离。正确的设计应使臀部、腰部都得到支持,座面前缘与小腿间应留有适当的距离,保证小腿可自由活动。座深不宜太大,防止矮小身材的人坐上之后,座面前缘压迫膝窝处的压力敏感部位,迫使人前移,背部得不到靠背支持,产生极度不适。如果要得到靠背的支持,则必须改变腰部正常曲线,也会产生不舒适。为了满足大多数人的需求,座深应按较小百分位的群体设计。这样,身材矮小的人能够坐着舒适,身体高大的人也只要小腿能得到稳定的支持,就不会在大腿部位引起压力疲劳。

4)座面倾角。座面倾角是座面与水平面夹角。座面后倾可以起到2个作用:一是由于人体重力作用,使坐者躯干后移,使背部抵靠靠背,以获得支持,从而使背肌得到放松,降低背部静压;二是防止坐者从座面前缘滑出座面,这对在常处于颠簸环境中的驾驶员尤为重要。但如果座面过分后倾,在进行驾驶操作时,脊椎因身体前屈而会被拉直,破坏正常的腰椎曲线,形成一种费力的姿势,同时还会压迫腹部,长期驾驶会造成生理上的伤害。因此倾角不能太大,一般为4°-8°。

5)靠背的高度。靠背的功用是保持脊柱具有一种轻松的姿势。由于每个人的脊柱长度不同,身材也不完全相同,每个人的脊柱曲度变化存在着一定的差异,使靠背高度与其形状之间出现了复杂的关系。靠背按其高度不同可分为低靠背、中靠背、高靠背及全靠背4类。低靠背为一点支承,只支承腰部;中靠背也是一点支承,支承在胸椎;高靠背为两点支承,靠背下部支承于腰椎、上部支承于肩脚骨上;全靠背为三点支承,除支承于腰椎及肩胛骨之外还设有头枕。靠背的尺寸主要与腰部、肩部、头部的高度(决定靠背高)和宽度(决定靠背宽)有关,确定高度时还应计入座椅的有效厚度。6)靠背倾角。靠背倾角指坐面与靠背的夹角。从保持正常自然形态的脊柱、增加舒适感角度看,靠背倾角取115°左右较为合适。3 座椅Pro/E建模实例分析

用Pro/E建立座椅的模型,然后导入ManneQuinPRO10.2中进行人机分析。ManneQuinPRO10.2的主要功能是:能为产品作人性化设计和评估提供3D的人体模型,可以对此人体模型作多种姿势变换,进行全方位的模拟验证。在进行分析之前,了解坐姿的人体尺寸是非常重要的。坐姿人体尺寸包括11项,如图5所示,表1列出了我国成年人的人体坐姿尺寸。

图5 坐姿人体尺寸 表1 坐姿人体尺寸

下面结合实例对座椅的各静态参数进行分析: 1)座高。为了满足大身材驾驶员的需求,应该取P99男性的人体尺寸进行计算研究。前面已经提过,驾驶员操纵脚踏板时,小腿与大腿间的舒适夹角应为110°-120°,以120°为优,如图6所示。根据图

5、表2可知AB代表坐深,P99男性的坐深AB为510 mm;BC为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。根据公式:AC2=AB2+BC2-2AB·BCcos120°,即AC2=5102+4932-2×510×493×cos120°=754 579,求得AC≈869 mm。实例中的轻卡驾驶室中DC为840 mm。根据勾股定理:AD2=AC2-CD2,即AD2=8692-8402=45 361。求得AD≈214mm就是舒适的座椅高度。实例的座椅的高度为200 mm,与214 mm的相差不大。用Pro/E建立如图7所示的座椅三维模型,然后导入ManneQuin-PRO10。2中,采用P99男性的人体3D模型进行分析,可得知当人坐在高度为214 mm座椅上时,大腿与小腿夹角是120°,所以本例的轻卡座椅的高度是合理的。

2)座宽。根据P99的女性坐姿臀宽400 mm,再加上着装功能修正量13 mm,座椅的座宽应为413 mm较佳。本例轻卡驾驶座椅的座宽尺寸为510 mm,大于413 mm。建模分析如图8所示,座椅宽度大于P99的女性坐姿臀宽,因此,该轻卡的坐 宽是较为合理的,能满足更大部分人群的使用。

3)座深。根据P5的女性人体坐深401 mm,再加上着装修正量,座深应为415 mm左右。本例轻卡座椅的座深为460 mm,建模分析如图9,看到小身材尺寸的女性的膝窝处的压力敏感部位受到座面前缘的压迫,所以建议缩小座深,改为415 mm左右。

图6 小腿与大腿夹角

图7 座椅高度分析验证

图8 座宽分析验证

4)座面倾角。由图9可知,该轻卡的座面倾角为5°。汽车驾驶座椅座面倾角一般为7°-12°,为了避免驾驶员因颠簸而滑出座椅,建议将座面倾角改为15°左右。

图9 座深、座面倾角分析验证

5)靠背高度。本例的座椅是三点支承的全靠背座椅。查询GB/T14774─93《工作座椅一般人类工效学要求》可知,腰靠距座面的高度取165-210mm,腰靠圆弧半径取为400-700 mm,推荐值为550 mm。如图10所示,本例座椅的腰靠高度在170 mm左右,其表面为接近于平面的大圆弧。靠背高度为848 mm,表面弧度的设计与人体在正常状态下的脊椎弯曲吻合度较大,因此其设计是较为合理的。

6)靠背倾角。本例的座椅靠背倾角调节范围是:向后8°,向前7°。如图10所示,靠背倾角为100°,向前调节后可达到93°,向后调节可达到107°,即本例的座椅靠背倾角范围是93°-107°。查询GB/T14774─93《工作座椅一般人类工效学要求》可知,靠背倾角取95°~115°。所以靠背倾角的度数也在合理的参数范围之内。

图10 座面倾角、靠背高度分析验证

参考文献

[1] 丁玉兰。人因工程学[M]。上海:上海交通大学出版社,2004。

[2] 毛恩荣,张红,宋正河。车辆人机工程学[M]。北京:北京理工大学出版社,2007。

[3] 赖维铁。管理工效学[M]。长沙:湖南人民出版社,1988。

[4] 陆剑雄,张福昌,申利民。坐姿与座椅设计的人机工程学探讨[J]。人类工效学,2005,11(4):44-49。

[5] 史慧丽。轿车驾驶座椅的人机工程学研究与设计[D]。济南:山东大学,2005。