专业教室课桌椅设计及人机分析

第一篇：专业教室课桌椅设计及人机分析

专业教室课桌椅设计及人机分析

摘要

运用人机工程学的知识，探讨设计艺术学院教室中的设施（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，然后分析现用教室存在的问题，根据人机工程学原则设计适合我们使用的教室，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。

关键词：人机工程、人体测量、课桌、课椅、布局、设计 引言

专业教室是学校从事教学活动的一个重要的基地，是教师和学生工作、学习的场所。宜人的教室环境和人机设计是影响老师教学及学生学习效果的一个重要因素。由于人体各部位的尺度因人而异，为使各种与人体尺度有关的教室设施（黑板、讲台、课桌、课椅）的设计，能符合人的生理特性，让不同的人在使用时都处于舒适的状态和适宜的环境之中，就必须在教室设施的布置和尺寸设计过程中，运用人机环境之间相互关系的系统理论来进行分析研究和设计。

在人机工程学中，人体尺度的测量数据常以百分位数来表示，产品设计中最常用的是第5%、第50%、第95%三种百分位数。要设计出让人满意大的产品就必须有可靠地数据统计及分析。

这个项目我们主要研究和设计的项目主要有：

一.学生椅子

二.学生课桌

三.讲台

四.黑板

五.课桌椅的布局

设计要以人为本，应该从人的需求方向出发。为了了解学生对教室环境的感受和要求，方便研究分析和设计，我做了30份问卷调查，调查题目如下：

设计院专业教室问卷调查

教室是我们学习、答疑解问的地方，和我们的生活密切相关，为了调查我们设计院教室的现状，了解同学们的意见和建议，更为了设计良好的学习环境，下面做出了一些问题调查，希望同学们配合参与。1.请问您的性别（）。A.男

B.女 2.您的年级（）。

A.大一

B.大二

C.大三

D.大四 3.您满意你现在所用的专业教室吗（）。A.满意

B.一般

C.不满意 4.您对教室桌椅的布局满意吗（）。A.满意

B.一般

C.不满意

5.您认为你所用的教室应容纳多少人合适： 6.您上课时视线是否被前面同学挡住（）。A.是

B.否

7.您所用的课桌椅是什么材质的（），您希望是什么材质的： A.木质

B.铁质

C.其他 8.您觉得教室采光情况如何（）A.好

B.一般

C.不好

9．您觉得你现在用的课桌大小合适吗（）A.合适

B.不合适

C.无所谓

10.您觉得现在用的课桌高度和容腿空间合适吗（）.A.合适

B.不合适

C.无所谓 11.您觉得黑板的高度合适吗（）。A.合适

B.不合适

C.无所谓 12.您觉得教室的过道宽度合适吗（）。A.合适

B.不合适

13.您觉得有有必要设置老师的讲台吗（）。A.有必要

B.没必要

C.无所谓

14.上课时喜欢单人单桌还是多人一起坐（）。A.单人

B.多人

15.你觉得上课时前臂压着桌子边沿难受吗（）。A.难受

B.没感觉

16.你觉你现在用的课桌椅高度合适吗（）。A.合适

B.一般

C.不合适

17.你坐上椅子后有没有感觉到椅子边沿压着大腿（）。A.有

B.没有

18.当你下课后想站起来离开座位时有没有觉得桌子腿阻碍了你的动作（）。A.有

B.没有

19.你觉得你现在用的桌子存贮空间足够吗（）。A.够

B.不够

20.要是你坐在前排的边角上，你会觉得看黑板有困难吗（）。A.有

B.没有

C.无所谓 21.你对我们的教室设计有什么建议呢：

下面进行五大内容分析及设计。

一．学生椅子

学生用座椅的设计应以稳定性为主。人体重量要均匀分布于座面上，设计不能过于舒适，以免学生精力不集中，产生懒散的感觉。座面应有适当的硬度，使其有助于体重压力均匀分布在坐骨结节区域，同时座椅设计还应结构简单、节省材料并应有利于地面清扫。

为便于学生正向观看黑板倾听教师讲课，现就教室连排固定座椅的尺寸设计作一分析。1.椅面高度设计

适宜的椅面高度应使就坐者大腿近于水平，小腿自然垂直，脚掌平放在地面上。座面不能过高，否则矮身材的人小腿悬空时，使大腿受椅面前缘压迫，坐者感到不适，长时间这样坐，则使小腿血液循环受阻，产生麻木肿胀感。如座面过低，则高身材的人坐时骨盆后倾，正常腰椎曲线被拉直，增加背部肌肉负荷，易产生腰酸背痛感。所以椅面高度以矮身材的人的小腿加足高的数值来设计（见表2），此高度以380~400mm为宜。

2.椅面宽度设计

椅面的宽度必须能容纳身材粗壮的人，对于单人使用的座椅，通常以女性臀宽尺寸的第九十五百分位数值进行设计，同时还要考虑冬季着装的需要对于教室中成排相邻放置（固定）的座椅，则常以肘间距群体上限值为设计基准，以避免拥挤压迫感。同时考虑扶手的宽度，使人的双臂得到支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧外伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳，所以座宽以400~450mm为宜。对于扶手椅其扶手宽应以500~550mm为宜（见表2）。

3.椅面深度设计

椅面深度是指椅面的前后距离，其尺寸应满足三个条件：使臀部得到充分的支持，腰部得到靠背的支持，椅面前缘与小腿之间留有适当的距离，以保证大腿肌肉不受挤压，小腿可以自由活动。如果坐深大于身材矮小的学生大腿长（表2中坐深），则座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样坐的时间长了会不舒适，因此椅面深度的设计应以坐深的第五百分位数值进行设计（表2）这样，身材矮小的学生坐着舒服，而身材高大的学生，只要臀部能得到支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。

综上分析，椅面深度应以400mm左右为宜。

二．学生课桌设计

1.课桌高度设计

课桌高度通常应与学生坐姿肘高相近或稍高于坐姿肘高。一旦椅座面的高度决定了，则坐姿肘高取决于椅高。因此，课桌高度应与一定的椅高相适应。学生用课桌主要用于记笔记及放置课本，其高度的设计应满足学生记笔记时手臂肘部很舒服地得到依靠。如桌面过低，又要保持身体较正常的腰椎曲线，则必悬臂书写，这时，虽然笔的重量很轻，但是由于力臂较长（笔到肩部的距离），手臂肌肉需同时支持手臂本身重量和笔的重量，使人的肌肉很易疲劳，若寻求肘部依靠在桌面上，则必弯腰弓背，引起腰部不适。如果课桌过高，则桌面的前沿压着前臂，或者手的上臂在肩部外展角度过大，都会造成不舒服。

设计课桌高度时，需从两个方面加以考虑。一是当座椅高度未定时，通常是以群体坐姿肘高的上限数来设计，这样的设计高度可使手臂肘部得到依靠，减少学生书写时的疲劳；二是当座椅高度一定时，桌面下缘至座椅面的距离，应以群体坐姿大腿厚的上限值来设计，并考虑使膝部有一定的上下活动的余地。而桌面上缘至下缘的距离则考虑学生放书包、书籍用。

若以前面分析的椅面高度400mm来设计，见表3，大百分位坐姿大腿厚为151mm，着装修正量加13mm，同时考虑膝部上下活动需要，取170~180mm。桌面上下缘距取150mm，则课桌高度以720~730mm为宜。

2.桌面宽度设计

桌面宽度的设计一般以学生前臂长加手长下限来设计，通常以350~400mm为宜。3.课桌前后排的间距设计

此间距设计常以坐深加上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，一般以550~600mm为宜。4.桌面长度设计

以稍大于坐宽，即以500~550mm左右为宜。

三．讲台设计

讲台是教师上课的舞台，是教师上课时摆放书籍和教案的地方。教师在上课时有时要翻阅讲台上的教案，从人机工程学角度来讲，当人站着工作时，桌面高应与人的肘部相平或稍低于人的肘部高时，人体最不易疲劳讲台高度若过高，则个子较矮的人翻阅教案时，手臂外展较大，使人不舒服若讲台过低，则个高的教师眼睛到教案距离过远不易看清教案，需弯腰弓背方能看清，这样极易造成腰酸背痛的感觉。综合分析，讲台高度以较矮女性站立时肘高设计较好见表1，此高度为900~1000mm。这样可满足个矮人的需要，对于个子较高的人眼睛至讲台面的距离在710mm左右，此距离在人的正常视距范围之内。

讲台的长度以人肘部上展与肩峰同高时，两肘之间的距离为宜，通常在900~1100mm之间。

讲台的宽度以人前臂向前平伸（上臂下垂）时的长度（包括手长）为宜，通常为400~500mm。

四．黑板设计

黑板是教师上课时板书、挂图及学生注视的地方。在当前的讲课或作报告的过程中，传统的黑板还是主要的教学设施之一，黑板高度设置的合理性，对于教师充分利用黑板的空间，减少书写的不适性，以及板书的工整、学生清晰地观看到黑板上的板书或挂图，都具有实质上的意义。

黑板高度的设计，涉及两个尺寸的定位，一个是黑板下缘的高度，根据人机工程原理和人体的生理结构特点，在人体保持正常的站立姿势时，手执握粉笔板书的最低高度应是人立姿肘部高度，也即人上臂下垂、前臂水平前伸时肘高（上臂与前臂形成90°夹角）。若此高度低于肘高，这时上臂与前臂之间的夹角大于90°，则书写时笔形很难掌握。

根据我国GB10000-88《中国成年人体尺寸》所提供的数据（见表1），黑板下缘高度应按男性第九十五百分位的肘高来设计，同时考虑鞋高及学生坐姿观察的高度，所以黑板下缘的高度以1100~1200mm为宜。另一个是黑板上缘的高度，需要考虑两个方面因素：一是教师手执握粉笔上举的高度，二是黑板板书的容量。从表1可见，我国成年女性平均手上举高度为1900mm（表中数据加鞋高）左右，男性为2100mm左右，所以黑板上缘高度以2000~2100mm为宜。当然，此高度为满足个子较矮的女性教师的需要，还需加200~250mm左右的脚垫。

五．布局设计

1.讲台靠黑板一侧与黑板的距离

此空间距离主要是考虑教师转身板书伸展自如，及教师具有较舒适的活动空间。在具体的设计过程中，以人的手臂前伸长度的上限来设计。讲台后缘距黑板距离以上臂长加前臂长再加手长的第九十五百分位为设计依据，此距离以800~1000mm为宜。

2.讲台靠课桌一侧与前排的距离

此距离以一个人通过方便为设计参考，一般取500~600mm。

综上所分析，前排至黑板距离应为上两项数据加上讲台宽度，以2000mm左右为宜。为了让每个位置的同学都能清晰舒适地看到黑板，我给教室课桌布局为V字型布局，这样前两排边角位置的同学可以舒适的看到黑板上的板书，在V字型布局里面，我设计有2人坐3人坐4人坐5人坐几种不同的组合方案，这样既能提供不同学生的合坐选择，也体现我们专业教室的灵活艺术的个性，而且，由于V字型布局里面设计了不同的组合方案，学生课桌的位置前后不在同一直线上，这样前面的同学就不会挡住后面一排同学看黑板的视线。

第二篇：我校课桌椅的安全人机工程评价与改进设计

摘 要 : 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。关 键 词 : 高校课桌椅 人体尺寸 人性化设计 设计参数

Abstrct ： Using the theory of human-computer engineering and method, in order to “safe, comfortable, efficient and healthy" principle, according to the design psychology, statistics, and so on knowledge, the use of desks and chairs in colleges and universities present situation and the main problems in the design of the deposit were analyzed, and the young college students the group using the questionnaire survey and the human body size measurement, design the desks and chairs for young college students' physiological and psychological effect were analyzed, and finally from the design parameters, material and structure, the color is introduced from three aspects of the desk chair humanized design.Keyword: The desks and chairs Body dimension Humanized design Design parameters

目录

0.前 言：....................................................................................................................................1 1 发展历史..................................................................................................................................1

1.1 研究意义......................................................................................................................1 2 我校课桌椅现状调查分析......................................................................................................2

2.1 高校课桌椅体系的概念..............................................................................................2 2.2 主要存在问题:.............................................................................................................2 2.3 现有桌椅的功能尺寸测量..........................................................................................3 3 安全人机工程学对现有课桌椅的评价..................................................................................4 4 高校课桌椅设计依据..............................................................................................................4

4.1 高校桌椅设计的人体尺寸依据..................................................................................4 4.2 高校桌椅使用人群的生理状况..................................................................................5

4.2.1 感觉系统..........................................................................................................5 4.2.2 神经系统..........................................................................................................6 4.2.3 运动系统..........................................................................................................6 针对现有课桌椅出现的问题的具体措施与方法..................................................................6

5.1 座椅高度设计..............................................................................................................6 5.2 座面倾角设计..............................................................................................................7 5.3 座椅靠背设计..............................................................................................................8 5.4 座椅扶手设计..............................................................................................................8 5.5 桌面高度设计..............................................................................................................8 5.6 桌下抽屉与净空高设计..............................................................................................9 5.7 桌椅的水平间距设计..................................................................................................9 5.8 课桌椅色彩设计........................................................................................................10 5.9 新设计的桌椅............................................................................................................10 6 总结........................................................................................................................................11 7 参考文献................................................................................................................................11

0前 言

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。发展历史

我国学生的课桌椅大体沿袭着西方学校的课桌椅的发展轨迹。从构成的材质和发展历史看，两者并无明显不同，都经历了杂木制造（第一代）——钢木合（第二代）——硬塑替代阶段。从外形看，由单一的形态逐渐过渡到升降式、连式等更符合人体工学的多种形态。而且，随着青少年身高、体重的变化。国外都存在课桌椅标准再修订的问题，但也有不同，主要体现于课桌椅的摆放问题，相对国内的普遍整齐划一，国外学生课桌椅的摆放则灵活多样。我国教育事业从开办有规模的学校算起，已有100多年历史，学生用的课桌椅一直延续采用传统的杂木制造。改革开放后的80年代初，大城市的少数木制品厂学习国外经验，从采用钢木合一制造家具开始，然后采用同样方法生产我国第二代校用学生课桌椅，代替了部分木制品。钢木课桌椅虽然经过20多年的发展，已采用机械法生产，但因会松钉、易生锈、使用寿命短等多方面弊病，目前还不能完全替代第一代课桌椅。而在中西部大部分地区的农村学校，学生仍大多在使用杂木制造的第一代课桌椅。而多年使用的事实也证明，钢木制造的学生课桌椅的品质并不比被教育界公认的第一代木制课桌椅好多少，所以开发时间虽已持续二十多年，发展速度却十分缓慢，目前也还只能作为过渡产品，代替部分木制品。科技发展日新月异，国外发达国家的高楼大厦的门窗采用的原料已走过“木—铁—铝合金”三个阶段，10多年前已开始全部进入以硬塑代替铝合金时期。未来的课桌椅不仅可以调节高度，还有种连式课桌椅，由可调高度的课桌、课椅和可调节距离的连接板组成，它解决了现有中、小学生课桌椅不能调节桌高、椅高、桌椅距离的问题，适用于各个年龄档次、各种体形的学生使用，可针对每个学生的个体情况调节至完全符合课桌椅卫生标准的状态。

1.1 研究意义

（1）通过查阅文献资料，发现目前国内还没有专门针对高校大学生使用的课桌椅系统进行深入的人机工程学研究，大多只是从一般性、概括性角度论述桌椅设计的文章，如桌椅舒适性研究、家具的人机工程学研究等。因此，在这个背景下，本课题结合国内高校的现实情况，尤其是对产品使用者——高校大学生群体进行生理和心理研究，来填补国内在这一领域的空白，具有比较重要的学术价值。（2）高等学校进一步扩大招生规模的决策出台后，全国普通高校招生人数和在校人数明显上升。国家将增加对高教的投入，高校后勤社会化改革也在逐步深入，高校硬件建设应该上一个新的台阶。而高校课桌椅作为和大学生息息相关的硬件设施，其设计科学合理显得尤为波切，这是研究本课题的社会意义。综上所述：为了提高高校大学生的学习质量，减少设计不合理的课桌椅给学生健康带来的损害，文章将从实际出发，以人为本，针对高校大学生合理选择人体样本，进行调查和实测，对测量的数据开展统计分析等研究工作，制定出符合实际的高校大学生人体尺寸标准，并进一步全面分析高校大学生对于课桌椅设计的生理、心理需求，在此基础上对高校课桌椅的人性化设计提出一套全面科学的设计准则。我校课桌椅现状调查分析 2.1 高校课桌椅体系的概念

首先，需要明确的是高校课桌椅体系的概念：对不同课程来说，课桌椅的功能和用途存在着区别，从而形成了多品种的课桌椅系列，课桌椅体系正是源于这种品种的差异。根据学校课程的用途课桌椅大致可以分为以下：课本教学、劳作教学、手工教学、美术教学、多媒体教学、音乐教学、实验教学、计算机教学等。

根据国家标准GB/T3976-2002《学校课桌椅功能尺寸》规定，高校院校课桌椅产品包含两个品种，即固定式课桌椅和非固定式课桌和课椅。

因此，结合我国高校教育现状，根据课桌椅的常用形式，选取普通教室课本教学用（非固定）课桌椅系列和多媒体阶梯教室用（固定）课桌椅系列两种课桌椅类型来研究。见图2—1图2—2。

图2—1我校普通教室非固定桌椅

图2—2我校多媒体固定桌椅

2.2 主要存在问题:（1）课桌下部空间狭小，伸不开腿；课桌太窄，无法摆放课本和文具；座面倾角过大，坐着不舒服；座椅之间间距过小，不方便出入问题。

（2）课桌椅高度无法进行高度调节的问题。（3）课桌椅色彩单

一、造型呆板、的问题。（4）现有课桌椅存在众多人机问题，对人体腰部、颈部、肩部、背部造成伤害。现有课桌椅用材浪费不环保，不物美价廉、经济适用。

2.3 现有桌椅的功能尺寸测量

根据国家标准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2—2所示

图2—2 桌椅各数据测量示意图

表2—1 我校桌椅的功能尺寸的实际测量结果 单位mm 功能尺寸

桌面高（h1）桌下净空高（h2）桌面深（t1）桌面宽（b1）座面高（h4）座面深（t4）座面宽（b3）座面倾角（a）靠背倾角（β）

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）桌椅面高差（h1—h4）桌椅水平距离（l）

固定式桌椅 770±5 577±5 370±7 1030±5 425±4 410±5 430±6 10 16 248±5 75±5 506±5 345±4 20±4

非固定式石桌椅 785±5 585±5 398±7 1200±5 450±4 415±7 395±5 11 12 — 206±4 408±4 335±8 — 3 安全人机工程学对现有课桌椅的评价

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。高校课桌椅设计依据

4.1 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。

表4—1《中国成年人人体尺寸》身高百分位数据

[2]

单位mm 男（18—25岁）P1 P5 P10 P50

P90

P95

P99

女（18—25岁）P1

P5

P10

P50

P90

P95

P99

1554 1591 1611 1686 1764 1789 1830 1457 1494 1512 1580 1647 1667 1709

图4—1人体各项数据示意图

4.2 高校桌椅使用人群的生理状况 4.2.1 感觉系统

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3—2为静视野在水平、铅垂两个方向上的最佳值。

图3—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。

[1]

[1]

图4—2人体静视野范围 图4—3人体垂直视野范围

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。

4.2.2 神经系统

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。

4.2.3 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。针对现有课桌椅出现的问题的具体措施与方法 5.1 座椅高度设计

适宜的座椅高度应该使就坐者接近于水平、小腿自然垂直，脚掌平放在地面上，这时小腿在地面获得支撑，可降低大腿的体压及背肌紧张，轻松实现上身平衡稳定。故座面不能过高，否则矮身体的人小腿悬空时，使大腿底部柔软肌肉受椅面前缘的压迫，长时间这样坐，则使腿部血液循环受阻，产生麻木肿胀感；且座面也不能过低，否则高身材的人座时骨盆后倾，正常腰椎曲线被拉直，增加背部肌肉负荷，易产生腰酸背痛，如图4—1所示

图5—1座面过高或过低示意图

高校座椅高度的设计属于男女通用产品尺寸设计问题，只要保证身材矮小者双脚获得支持，达到上身平稳稳定，则对身材高达者一定没问题。查阅文献资料，得到身高及人体坐姿相关尺寸的统计结果P10女=385mm，加上穿鞋修正量（+20mm）和穿裤修正量（—6mm），得到座高数值约为400mm。因此，座椅高度尺寸以400mm—420mm为宜。又因为P10男=420mm，以及引入穿衣修正量（+20mm），两者相差40mm，因此为了增加座椅高度的满意度，可以适当提高座椅高度，因为座椅和桌子高度固定，可以为矮个女生设计一个脚垫。

5.2 座面倾角设计

图5—2参考文献数据资料

由于大学生在听课过程中，身体要长时间持续的前倾读写，上自习时更是长期保持前倾伏案姿势。若座面前缘是凸翘起的，即倾角a为正值，那大腿接近腘窝处都会受到让人感觉不适的很大的体压，并且腹部也会感到不良挤压。根据查阅有关文献资料，前倾坐姿时，座面倾角是负值、大腿与上身角度大于90度时，椅面的体压分布相对合理。计算的arctanα=arc（4/45）=50

所以根据大学生前倾坐姿的需要，得到高校座椅的座面倾角应设计为负值，一般为-5度。5.3 座椅靠背设计

高校大学生在上课或学习的过程中，除去前倾伏案读写的姿势，就是后仰看听说的姿势。后倾时，靠背可以使躯干得到支撑，承受一定的符合，减轻对臀部、腰椎和下肢血液循环的压力，身体的后仰支撑还可以保持一个良好的视界，学生不必仰起头来看黑板或屏幕，减轻了颈椎的不适。平时我们认为坐着舒服，这只是对脚而言的，其实要不却一直处于不合理的状态，所以座椅靠背在腰部必须有支撑。查阅资料得到表5—1，为日本人机工程学者小原二郎等人设计的四种靠背椅形式及适用条件。对于大学生使用的座椅，其靠背的功能设计要点在于维持脊柱的良好形态，要避免腰椎的严重后凸。因此，座椅靠背需要基本满足腰部支持，使靠背的凸出压入腰凹之内，以保证腰部得到充分的支持。

表5—1四种座椅靠背形式及其适用条件

名称 支撑特性 支撑中心位置

靠背倾角 座面倾角 适用条件

低靠背 中靠背 高靠背 全靠背 1点支撑 1点支撑 2点支撑 3点支撑

第三四腰椎 第八胸椎骨 肩胛骨下部 高靠背的2点支撑再加头枕

90度 105度 115度 127度

0度 4~8度 10~15度 15~25度

工作椅 办公椅 部分休息椅 安乐椅等

据资料显示，我国成年人腰椎部中心位置约在座位上230—260mm处，靠背点距离座面尺寸为230—260mm较适宜，即靠背点高度，应比国家标准略微高些。根据上表数据与测得的各项数据显示，学生用椅的靠背倾角β：

。—arctan =180—。（23/3.2）。=98.6∈[95,105]

π-arctan180arc—（2.97）98.5。95，115所以座椅靠背倾角选择95~105度，属于工作椅和办公椅之间。

5.4 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。

5.5 桌面高度设计

设计桌面高度时，可以从两个方面加以考虑：一是当座椅高度未定时，通常是以群体坐姿肘高的上限数来设计，这样的设计可使手臂肘部得到依靠，减少学生书写时的疲劳：二是当座椅高度一定时，桌面下缘至座椅面的距离，应以群体坐姿大腿厚的上限值来设计，并考虑使膝部有一定的上下活动的余地。而桌面上缘的空间则考虑学生放书包、书籍用。

由于桌子是坐着使用的，所以确定桌面高的正确方法是座高加上合理的桌面椅面高度差，即桌高=座高+桌椅高度差

高校桌面高度设计以坐姿肘高为尺寸依据，选取男生90百分位作为上限值，查阅的P90男=307mm，再适合附加穿衣修正量—6mm，则桌椅高度差约为300mm时，桌高在700mm—720mm内比较适宜，同样满足国家标准中桌椅高差h1—h4=320mm。图5—3为国家标准GB/T3326—1997男女通用的中等尺寸的办公桌椅要求，与高校桌椅最佳尺寸相符。

图5—3桌椅新数据示意图

另外，针对于阶梯教室的固定式桌椅的高度差数值仅为190±10mm，这是完全不合理的。由于座椅与后排桌前前侧一体化，然而在设计两者高度差的时候未考虑阶梯教室的地面的高度差及台阶的高度，以至于造成学生就坐的座面和伏案的座面的高差减小，腿部活动空间受限。所以，对于阶梯教室的固定一体化桌椅，为了保证大学生合理的坐姿空间，其后侧桌的高度=桌椅高度差（300mm）+台阶高度。

5.6 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

5.7 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。

5.8 课桌椅色彩设计

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。

[5]5.9 新设计的桌椅

新设计桌椅见附图1，新设计桌椅功能尺寸见表5—2，单位：mm

表5—2高校新设计桌椅功能尺寸 单位mm 功能尺寸 桌面高 桌下净空高 桌面深 座面高 座面深 座椅扶手高 座面宽 座面倾角 靠背倾角 靠背点距座面高 靠背下缘距座面高 靠背上缘距座面高

桌椅高差 桌椅水平距离

普通教室非固定 700~720 600 400 400~420 400 230±20 500-5度 95~100度 230~260 125~200 350~400 300 —

多媒体教室固定 700~720 600 400 400~420 400 — 400 0度 95~100度 230~260 125~200 350~400 300 160~200 6 总结

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。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 附图1

第三篇：人机关系设计案例分析

人机关系设计案例分析

某高校设计专业学生进行的人机关系设计作品，敏感的体现出工具钳子设计中存在的人机工程问题，并且结合形态美学，创造性地提出产品设计的人机关方案。

手电钻进行的人机关系设计和改良，有效的、合理的、创造性的解决工具手电钻设计中存在的人机关系问题

产品造型设计中以更合理、科学、有机的形态解决了当前此类产品所存在的人机关系问题

创造性的提出指甲刀设计中人机工程问题的新看法，提出产品设计的人机关系解决方案

调研分析了超市扫码枪这类产品的特性、使用环境和用户需求，在此基础上提出了一系列符合人机关系要求的解决方案

产品造型符合人手部在使用该产品时的需求

创造性的提出对办公区垃圾桶设计中人机工程问题的新看法，提出设计的人机关系解决方案。

有效的、合理的、创造性的解决指甲刀设计中存在的人机问题

、

第四篇：人机工程学椅子分析

办公椅和休闲椅设计分析

14工设1

张嘉璇

2014094543024 办公椅

该工作椅装有轮子，可以在水平方面上任意移动，并且它能绕轴作360度的旋转，能让使用者随意调整自己的工作角度。除此之外，它的靠背也基本符合人的背部曲线，能带给使用者一定的舒适度。但这款椅子也存在一定的缺点：这款椅子的腰撑不能向前移动，这样就不能保证直坐的坐姿，从而导致人的背部后倾或弯曲而失去理想坐姿。休闲椅

该椅子角度完美的后脚支撑起了整个屁股的重量和摇椅与地面接触时的滑动平衡。一般妇女在孕育时会比较偏爱摇椅，因为摇椅能缓解孕期渐次明显的背痛。除此之外，摇椅有规律的律动摇晃能缓解人一天工作后的劳累，从而让人放松下来，让人更快地进入梦乡。

第五篇：学校食堂桌椅人机分析

学校食堂桌椅人机分析

摘要

本文应用人机工程学知识对学校食堂的桌椅进行分析并作改良设计，对座椅和测量尺寸进行绘制，增加精确性和可操作性。对座椅的改进是为使其符合人的生理需求，让学生更好的就餐。1：设计内容：

由于中午学生放学时间一致学校食堂就餐时人员拥挤，空间紧张局促。很大一部分原因在于餐桌的设计和步子座椅的设计对我们就餐时的生理心理都有很大的影响。学校食堂的座椅主要采取一体式四人桌，所以着重对一体四人桌进行人机评析，作出改进设计方案，使之更加符合就餐需求。2：人机工程学分析 2.1桌椅基本功能尺寸分析

1.由桌椅俯视图可以看出座椅前缘与桌边的水平距离仅有2.5cm，人无法直立进入然后坐下，而要屈腿先将腿伸进桌底而后上半身移到座椅上方坐下，给人很大的压迫感，此处不符合人机工程学。

2.桌面宽度为60.桌子的宽度是由两个人面对面吃饭所需要的活动尺度58-65cm之间，以及人们面对面所需要的心理尺度决定的，接近态一般在35-75cm之间，这样就可以满足人们正常交往的需要。按人机工程学坐姿活动范围挺直坐立与弯腰水平相差距离为50cm，头部伸进桌边10cm，就可以很好地进行就餐。

3.桌长通常是有肩宽加上人们相处必要的心理尺寸决定的，徐盛的年龄阶段比较固定，跨度小，肩宽的范围差距比较小。一般人们的肩宽在320-340mm之间，再加上公共空间的心理修正量，加上吃饭所必需的胳膊的活动范围，就是一般情况下的桌面的宽度。学校食堂的桌子都是两个人并排的，所以桌长应该在990-1410mm之间，这里符合标准。4.桌高是有小腿加足厚的高度加大腿的厚度（女性在第五百分位）44.5cm，再加上裤厚0.3cm，腿的活动范围<30cm，以及鞋高的修正值2.5-3.8cm，就是正常的桌高大概在70cm至75cm之间。

5.坐高英按小腿加足厚的高度数据加以确定，目前大学生平均身高相对我国成年人人体平均尺寸偏高，所以就不选择第五百分位数，选择成年女性第五十百分位38.2cm，尺寸修正量0.3cm，所以最终应定为38.5-40cm,43.5cm的高度偏高。6.座椅深度应按人体臀部至腿弯的长度设置，为适应最多的使用者，选用女性第五百分位40.1cm。但为易于就餐着想，要是适当减少，37cm比较合适。

7.椅的宽度由坐姿臀宽确定，涉及间距问题，选用男性低95百分位35.5，图中座椅前部加宽为47cm以适应两腿的左右活动，合适。但座椅后部宽度只有24，远低于35.5，此处不符合人机工程学。

8.从图三可以看出椅背视图呈弧形，靠背不支撑腰和左右弧度过大都将压迫股骨，引起疲劳和不舒适感。

9.座椅椅面与椅背的夹角为105度，从脊柱正常形态来看，改叫为103-112度较合适，这里符合要求。

10.人的腰椎在自然状态下是曲线，保证要和曲线的正常形状是获得舒适坐姿的关键。坐椅应设置成弯曲弧式对腰椎祈祷良好的支撑作用，而不是硬直式。

11.学校学生一般是在下课后直接去就餐，显而易见他们需要带书包或者书本的。书包等物品的拜访就成了一个很大的问题。同学们不得不把书包放在本来用于就餐的座椅上，占据了很多位置，导致很多人端着菜盘到处跑而找不到座位，使得本就拥挤的食堂变得更加混乱局促。这里就需要对座椅进行设计以获得摆放物品的空间。3.改进设计

3.1 座椅前缘与桌面的水平距离太小，设置成稍大于一腿后的距离，这样可以先将腿伸进，进而坐下并收起另一腿。按咸亨年男性第95百分位设置成15cm。

3.2

座椅面后缘24cm太窄，扩围36cm衣服和人及尺寸。座椅面降低为39cm以符合更多人的需求。3.3

原座椅椅背水平方向的弧线为外涂改为适量的内凹，竖直方向的平直式改为和腰椎曲线相近的弧状。这样更符合人的生理需求。

3.4 原座椅没有放书的功能，可以在原桌面地面扣上一层塑料隔板，与桌面相隔20cm，添加塑料隔板只需要花很小的成本。4.结论

这次对食堂座椅的人机分析是我们有很多感触，任何涉及都不可能完美，或多或少存在着不和人群需求的问题。设计师的任务就是发现生活中随处存在的问题并加以改良，使其满足人的健康舒适等刚面的需求