《人機(jī)工程課程設(shè)計》

1、中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院人機(jī)工程課程設(shè)計報告中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱 學(xué)生公寓用桌椅的人機(jī)工程分析及改進(jìn) 系（部） 計測系 專業(yè)班級 安全082 姓 名 金沉醉 學(xué) 號 0830223211 指導(dǎo)教師 劉輝 2011 年 6 月 21 日18目 錄1 前言12 桌椅的設(shè)計原理32.1一般寢室用桌子的設(shè)計原理32.1.1 視覺要求32.1.2坐姿要求32.1.3工作面要求42.2一般寢室用椅子的設(shè)計原理52.3椅子多功能化的設(shè)計63寢室桌椅現(xiàn)狀調(diào)查及分析73.1寢室桌子的使用狀況調(diào)查74寢室桌椅子的設(shè)計84.1寢室椅子的設(shè)計84.2寢室桌子的設(shè)計95設(shè)計說明135.1椅

2、子的設(shè)計說明135.2基于人體工程對平時電腦操作的建議136結(jié)論與展望15參考文獻(xiàn)161 前言 隨著時代的發(fā)展，科技的發(fā)達(dá)，大學(xué)生利用電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)已經(jīng)課余時間的娛樂消遣已經(jīng)越來越普遍了，電腦成為了大學(xué)生生活中不可或缺的工具。據(jù)調(diào)查，平均每個大學(xué)生每天有一個小時以上的時間是面對電腦的。一般大家都會有這樣的感受：坐在電腦前時間長了，總感覺整個人到處都酸痛，甚至眼睛發(fā)酸發(fā)脹。這都是我們的坐姿不正確引起的，就我個人而言，總會趴在桌子上看電腦，同一個姿勢保持的太久，使脖子和肩膀周圍的肌肉緊張，時間一長就導(dǎo)致酸痛感。在我們學(xué)校，寢室桌面邊緣有一定的弧度，很多同學(xué)用筆記本電腦整個人都是傾斜的，手腕長時間收到

3、壓迫，也會有腕關(guān)節(jié)疼痛的情況。從事電腦操作進(jìn)行的是一項靜力工作，伴隨著頭，眼，手的細(xì)小和頻繁的運動，設(shè)計不合理的桌椅會導(dǎo)致腰背疼，頸肌疲勞或勞損，手肌腱炎和視力下降。 不合理的桌椅是罪魁禍?zhǔn)祝鼤斐勺瞬欢苏?，操作姿勢不合理，使身體某些部位的肌肉長時間處于靜態(tài)施力的緊張狀態(tài)，造成骨骼肌肉系統(tǒng)的疲勞損傷，同時還引起視力下降。之所以會發(fā)生上述這些問題與現(xiàn)在大部分電腦桌椅設(shè)計不合理，沒有充分考慮人機(jī)工程的原理有著莫大的關(guān)系。因此研究如何從人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā)，分析設(shè)計合理的電腦桌椅，使其符合人體的生理、心理及解剖學(xué)特性，以提高人們在電腦作業(yè)時的舒適度和工作效率已成為當(dāng)今家具設(shè)計領(lǐng)域的一個重大課題。為

4、了更好的改進(jìn)設(shè)計符合人機(jī)工程的適合大學(xué)生電腦桌椅，首先必須對市面上現(xiàn)有的電腦桌椅存在的問題進(jìn)行總結(jié)分析，進(jìn)而再針對這些問題進(jìn)行改進(jìn)，以設(shè)計出符合人體生理、心理及解剖學(xué)特性的電腦桌椅.北京勞動衛(wèi)生職業(yè)病防治研究所從1996年到1998年，連續(xù)三年對電信行業(yè)、電視臺、報社激光照排車間電腦作業(yè)人員進(jìn)行的調(diào)查顯示，30%左右被調(diào)查不同程度的患有頸肩腕綜合癥，實力普遍下降。香港物理治療學(xué)會曾調(diào)查290名中學(xué)生使用電腦的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)約占40%的學(xué)生發(fā)生骨骼肌肉系統(tǒng)疼痛癥，包括腰背疼，頸肌疲勞或勞損、手肌炎等。美國康奈爾大學(xué)的一項研究表明，由于學(xué)校的計算機(jī)工作站的設(shè)計很少或根本未考慮肌肉骨骼的發(fā)育，40%

5、的小學(xué)生面臨坐姿不正的危險。1不合理的桌椅是罪魁禍?zhǔn)祝鼤斐勺瞬欢苏?，操作姿勢不合理，使身體某些部位的肌肉長時間處于靜態(tài)施力的緊張狀態(tài)，造成骨骼肌肉系統(tǒng)的疲勞損傷，同時還引起視力下降。之所以會發(fā)生上述這些問題與現(xiàn)在大部分電腦桌椅設(shè)計不合理，沒有充分考慮人機(jī)工程的原理有著莫大的關(guān)系。因此研究如何從人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā)，分析設(shè)計合理的寢室桌椅，使其符合人體的生理、心理及解剖學(xué)特性，以提高人們在電腦作業(yè)時的舒適度和工作效率已成為當(dāng)今家具設(shè)計領(lǐng)域的一個重大課題。針對上述存在的一些問題，本次安全人機(jī)課程設(shè)計將在參閱有關(guān)資料、進(jìn)行實地測量的基礎(chǔ)上，再針對這些問題進(jìn)行改進(jìn)，以設(shè)計出符合人體生理、心理及解剖

6、學(xué)特性的寢室桌椅.2 桌椅的設(shè)計原理 2.1一般寢室用桌子的設(shè)計原理 桌子的設(shè)計主要是高度適合人體測量數(shù)據(jù)，依據(jù)使用者在使用時四肢所及的范圍的靜態(tài)尺寸來確定，還要考慮使用者的視野范圍，工作姿勢等。好的桌子應(yīng)該是使用是非常舒適的，可以使使用者工作舒適、安全，操作方便，而且有助于提高人機(jī)系統(tǒng)的作業(yè)效率還有減輕疲勞的效果。2.1.1 視覺要求正常人的視野大致相同，坐姿視平線以下15 度是最佳視角，向下的最大視角是 20 度。坐姿水平方向視物在 1.53 度內(nèi)辨認(rèn)物體最清晰，為中心視力范圍；318 度內(nèi)視物短暫，比較清晰，為片刻視范圍；38 度左右為最大視角或視力范圍人在作業(yè)時，視距的遠(yuǎn)近直接影響著認(rèn)

7、讀的速度和準(zhǔn)確性。在正常作業(yè)中，通常采用 3856cm 的視距范圍。根據(jù)上述兩小點，可在寢室桌子的水平面呈 30 度，4561cm，其中在 56cm處最佳處設(shè)計一個可支持調(diào)節(jié)的電腦桌面。使用電腦是撐起成電腦桌，不使用電腦的時候，收回仍舊是一個寢室用的桌子。按照我們學(xué)校寢室的桌子情況，我覺得還是取消弧度側(cè)面比較好，這樣可以是人的坐姿更加正確，桌子的側(cè)邊加一個弧度，減小對手臂的壓力。2.1.2坐姿要求 （1）操作時正確的坐姿應(yīng)是身軀上部伸直稍向前傾 1015 度，保持眼睛到工作面的距離在 30cm 以上，大腿放平，小腿自然垂直著地成稍向前伸展著地，使整個身體處于自然舒適狀態(tài)。因此設(shè)計桌面時應(yīng)保證有

8、足夠的空間容納雙腿，使人能夠處于最佳的坐姿狀態(tài)。 （2）坐姿工作空間的范圍是由進(jìn)行工作的上肢伸展的范圍來決定。人體上肢操作水平范圍的最佳區(qū)域為左右 30 度范圍內(nèi)，容易到達(dá)的區(qū)域為左右 60 度范圍內(nèi)，限制越少，可達(dá)范圍越遠(yuǎn)。因此電腦的顯示器和鍵盤、鼠標(biāo)要放置在該范圍內(nèi)，同時應(yīng)減少對上肢的限制，以保證上肢有足夠的自由活動空間。 2.1.3工作面要求工作中如果工作面太矮，后背就需過度彎曲；如果工作面太高，肩部就不能保持正常的姿勢，必須要抬高從而引發(fā)肩部和頸部的不舒適。工作面高度處在肘部位置為最佳。使用鍵盤時的工作高度就是鍵盤上的主行。設(shè)計時要降低工作面的高度，同時允許大臂在工作中保持自然放松的姿

9、勢，并保持腕部處于中立的姿勢，以防止手腕疲勞。收集有關(guān)人體數(shù)據(jù)如下：年齡分組男（1860歲）女（1855歲）百分位數(shù)151050909599151050909599坐高836858870908947958979789809819855891901920坐姿頸椎點高599615624657691701719563579587617648657675坐姿眼高729749761798836847868678695704739773783803坐姿肩高539557566598631641659504518526556585594609坐姿肘高214228235263291298312201215223

10、251277284299坐姿肘高214228235263291298312201215223251277284299坐姿大腿厚103112116130146151160107113117130146151160坐姿膝高441456461493523532549410424431458485493507小腿加足高372383389413439448463331342350382399405417坐深407421429457486494510388401408433461469485臀膝距499515524554585595613481495502529561570587坐姿下肢長89292193

11、79921046106310968268518659129609751005表1（人體相關(guān)數(shù)據(jù)）2.2一般寢室用椅子的設(shè)計原理椅子設(shè)計主要決定于人體測量數(shù)據(jù)，好的椅子應(yīng)該是坐著舒適，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，有利于減輕疲勞，提高工作效率的。1.座面寬。座面的寬度應(yīng)稍大于臀寬，以便用戶可以靈活改變坐姿。最小的椅面寬度是400mm，再加上冬季衣服的厚度和口袋中裝的東西，大概要50mm左右，合計450mm。若要胖瘦的人都適用，那就要加大到520mm。如果設(shè)置靠手，還要加上靠手的尺寸。2.座面深。座面的深度應(yīng)能保證臀部得到全面的支持，其深度可取臀部至大腿全長/,即357到450之間。坐椅太深，不利于靠背，而且小腿背側(cè)

12、被椅的前緣壓迫而致膝部無法彎曲。座椅太淺，會造成大腿支撐不足，時間長了會產(chǎn)生不適感。3.傾斜度。座面應(yīng)有一定的傾斜度，一般是做成仰角38度，以免人體向前滑下。 4.座面形狀。我們學(xué)校宿舍的椅子都有臀部凹形，在兩腿之間略有隆起，目的是想讓人坐著更舒服。但實踐證明，人的臀部大小和大腿粗細(xì)，個體差異很大，這種座面反而不合適。其一，它妨礙臀部在椅子上自由移動；其二，這種座面讓人體重量都壓在臀部，與解剖生理學(xué)提出的由坐骨結(jié)節(jié)承重的結(jié)論相違背，不利于血液流通。因此，座面還是以無凹凸形都為宜。座墊以纖維性材質(zhì)為好，既通風(fēng)又可以減少下滑。5.座面高度。座面高度應(yīng)根據(jù)工作高度確定座面高度，單純考慮小腿長度是不全

13、面的。決定座面高度最重要的因素是使人的肘部與工作面有個合理的高度差。實驗證明，這個高度差較適合的距離是275+-25。當(dāng)上面處于良好的位置后再考慮到下肢，舒適的坐姿是大腿近乎水平以及腳底被地面所支持。一般椅面到腳掌的距離為腓骨的高度，即430450。6.靠背設(shè)計。腰靠應(yīng)能調(diào)節(jié)高度，腰靠的形狀應(yīng)保證使人體壓力盡量分布均勻，腰靠要裝有軟墊。在其沿座深方向垂直剖面內(nèi)的曲率半徑必須大于1400mm。2.3椅子多功能化的設(shè)計我設(shè)計產(chǎn)品需要滿足大部分大學(xué)生，要考慮到所占用的空間，因此我采用中身材50%來確定椅子尺寸。(以下有關(guān)數(shù)據(jù)都從書中查得)1.座面寬：1678*0.203（臀寬）+50(尺寸修正量）+

14、45（扶手寬度）*2+20（心理修正量）取500;2.座面深：1678*0.280*3/4+20(心理修正量)取372;3.傾斜度：座面應(yīng)有一定的傾斜度，以免人體向前滑下。坐面前緣縱向起拱時，前部傾角15，后部傾角210，兩角頂交點位于距坐面前緣座深23處;圖2.3.1椅子彎度設(shè)計4.座面高度：1678*3/13+38（鞋高）取426;【2】5.扶手查詢有關(guān)數(shù)據(jù)有：1）扶手上緣與坐面的垂直距離為23020mm，取230;2）扶手3)靠背的傾斜度與椅面成115;4)寬度與椅面寬度相稱，取500;5)靠背高度480.長度為 200280mm，取260;6）扶手前緣與坐面前緣的水平距離為 90170

15、mm,取130mm;7）扶手傾角 固定式05，可調(diào)式020。本設(shè)計中采用固定式數(shù)據(jù)取5;6）采用靠背。3寢室桌椅現(xiàn)狀調(diào)查及分析3.1寢室桌子的使用狀況調(diào)查通過調(diào)查我校同學(xué)對寢室桌子的使用情況，了解到大多數(shù)同學(xué)都利用寢室桌子來使用電腦，且他們都有一個通病，就是喜歡在打持久戰(zhàn)，但是經(jīng)常在不久后會出現(xiàn)腰酸背痛，眼睛脹痛，腦袋很容易暈,經(jīng)常玩電腦的同學(xué)還很容易有“鼠標(biāo)手”，而且在電腦面前坐久后還會出現(xiàn)其他的一些問題。這些問題可以通過設(shè)計合適的桌椅來避免的，因為這些問題都是由于寢室桌子不適合電腦使用造成的。所以設(shè)計寢室桌椅除了必須滿足學(xué)生日常的學(xué)習(xí)使用之外還要考慮到學(xué)生娛樂時的使用效果。 現(xiàn)在很多人都有

16、這樣一個觀點，桌椅一定要經(jīng)濟(jì)實惠，最重要的是必須有大的利用價值。但寢室空間不大，桌椅不能太多，也不能占太大的空間。其次是要看材料和做工。有些廠家用刨花板冒充中纖板來做人體工學(xué)桌，因此他們會看的很仔細(xì)。中纖板比刨花板要堅固，從橫截面可以看出密而無縫無碎粒，而且中纖板要比刨花板要重得多質(zhì)量也好得多。桌子邊角位是否圓滑、貼的面板是否牢固。然后就是看穩(wěn)固性。所以在寢室桌子中間鑲嵌一個優(yōu)質(zhì)的可調(diào)節(jié)的電腦桌板是一個不錯的建議。4寢室桌椅子的設(shè)計4.1寢室椅子的設(shè)計學(xué)校的椅子它是木板和鋼鐵制的，比較笨重，而且移動不方便，坐久了還會產(chǎn)生不適感。根據(jù)上述要求，還可加入許多人性化設(shè)計。比如將椅子的腳改成滑輪，能夠

17、自由移動，靈活性大。如圖：圖4.1（改變方案1）還可給椅子設(shè)計一個升降裝置，這樣就可以根據(jù)不同人的身高和習(xí)慣來調(diào)節(jié)椅子的高度，如圖：圖4.2（改變方案2）學(xué)校的一起靠背只有上半部分，休息時不能靠住整個背部，建議可修改成整個的靠背，且可以給椅子加上一個扶手，使椅子能夠更好的使人休息使用。如圖：圖4.3（改變方案3）最終方案如圖：圖4.4（最終設(shè)計）這個方案結(jié)合了前面所說的幾個優(yōu)點，也符合人機(jī)學(xué)的概念。我認(rèn)為這個方案是比較成功的。原因如下：1.本產(chǎn)品經(jīng)過了大量的數(shù)據(jù)測量，并查閱了相關(guān)數(shù)據(jù)，符合人際工程學(xué)要求。2.本產(chǎn)品底部設(shè)計了滑輪，有很大的靈活性，能隨處移動，也放便用戶活動。3.本產(chǎn)品能夠在一定

18、范圍內(nèi)升降高度，以迎合用戶的喜好。4.本產(chǎn)品設(shè)計了靠背和扶手，如果用戶累了時可以靠后休息，把手放在扶手上。4.2寢室桌子的設(shè)計學(xué)校公寓的原桌面如圖所示：圖4.5（這是寢室里最干凈的桌子.）圖4.6（未改進(jìn)的寢室桌子原圖1）將弧度移動一定程度到邊上這樣就不會造成斜著坐的不良姿勢了，改進(jìn)后如圖所示：圖4.7（改進(jìn)后的桌子圖2）改進(jìn)后可以使人使用的時候不會在斜著身子，有利于養(yǎng)成良好的坐姿習(xí)慣，也在一定程度上增加了桌子面的使用。學(xué)校的桌子邊沿是直角，對手腕壓力很大，有時候會在手臂上壓出許多紅痕，建議修改成弧度狀，美觀也能減小對手臂的壓力，修改后如圖：圖4.8（改進(jìn)后的桌子圖3）圖4.9（改成弧度狀后局

19、部圖1）為了更加人性化和多功能化的使用桌子，建議在桌子中間安裝一個可翻起的內(nèi)置電腦桌，桌子的本身高度設(shè)計成適合學(xué)習(xí)寫字的高度，而電腦桌的高度則可以調(diào)節(jié)成適合使用電腦的高度，達(dá)到一桌兩用的效果，如圖：圖4.10（改進(jìn)后的桌子4）圖4.11（嵌入電腦桌后坐姿的俯視圖）根據(jù)上面幾點，得出最終設(shè)計的寢室桌子，及改進(jìn)后的桌子4，如圖：4.12（改進(jìn)后的正視圖）圖4.13（改進(jìn)后的桌子立體圖1）4.14（改進(jìn)后的立體圖2）本人也給設(shè)計的桌子總結(jié)了幾個有點：（1）設(shè)計后的桌子比例更加合理，使使用者有更大的活動空間。（2）桌子的尺寸設(shè)計是通過查閱大量人機(jī)學(xué)原理后計算出來的，它們都符合人機(jī)學(xué)原理，所以人操作過程

20、中會更加方便、舒適。（3）桌子設(shè)計采用了直線型與弧線完美結(jié)合，給人鋼中帶柔，柔里見鋼的感覺。且弧度的設(shè)計符合人機(jī)學(xué)原理。直線與弧線的完美結(jié)合，既避免了直棱直角，增加美感，同時弧度又不是太大，容易加工，既美觀舒適又經(jīng)濟(jì)節(jié)約。（4）桌子還加入了內(nèi)置電腦桌的元素，使一桌多用，提高了桌子的可用性。5設(shè)計說明5.1椅子的設(shè)計說明1.椅子是依據(jù)人體工學(xué)原理設(shè)計，通過調(diào)整椅面的高度，椅子的扶手可以與桌子的表面保持在同一水高度，在操作工作時，使人的前臂、手腕時刻處于受支撐的狀態(tài)。因為在普通桌椅上工作，人的手腕和前臂是懸空的，因而肌肉時刻處于緊張狀態(tài)。有了合適的肘部支撐之后可以使人體保持合理的操作坐姿，即能采取

21、直立或稍向前傾的坐姿，避免了彎腰駝背，對某些桌面作業(yè)還可以采用稍向后傾的坐姿，舒服地依靠在座椅的靠背上?！?】操作者有多種可供選擇的坐姿，可以經(jīng)常變換姿勢以減輕疲勞。合適的肘部支撐不僅使坐姿端正、穩(wěn)定，同時也使桌面作業(yè)更加規(guī)范。使用者還可以根據(jù)需要調(diào)整椅子的傾斜角度。電腦椅最大限度地滿足了人體對舒適度的需求，對手臂和身體起到了直接的保護(hù)作用， 把工作變成愜意的休閑。 2人體在坐姿時，屬于靜態(tài)作業(yè)，而人體只有在不斷活動中才能減少局部肌肉的持續(xù)收縮，從而減少背椎板的內(nèi)壓。所以，為減少身體的肌肉疲勞，電腦椅的設(shè)計應(yīng)允許人體在工作中變換不同姿勢，因此桌面下面不設(shè)計抽屜，可以使腿部有足夠的活動空間，以便

22、人們變換姿勢，消除疲勞。 3椅子的后部較高，可以給頭部也有一個支撐。因為人們長時間坐在電腦桌前面的時候，勁部肯定會發(fā)生疲勞，所以就在設(shè)計了這一個部件，防止因長時間用電腦之后的頭部酸痛。 4考慮到人體尺寸差異以及各種坐姿的差異以及人們坐著的時候，經(jīng)常改變姿勢對人體健康有力，因此座椅應(yīng)當(dāng)適合各種坐姿勢，設(shè)計座面的高度，靠背的角度，頭靠的角度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。 5娛樂學(xué)習(xí)的時侯人體坐姿分析人在坐姿時，身體的脊柱會由站立時的 直形向拱形變化。這是因為坐姿時骨盆向后方傾轉(zhuǎn)，這樣就使得人脊柱的椎間盤受到了很大的壓力，從而導(dǎo)致腰痛等疾病。所以在椅子的背面采用模擬人體的S型曲線，給人的腰部以一個支撐。以避免發(fā)

23、生以上不好的情況。 5.2基于人體工程對平時電腦操作的建議為了舒適而高效地工作，在使用和操作電腦時，應(yīng)該遵循以下人機(jī)工程學(xué)原則：1、將顯示器和鍵盤放置在正前方。本文設(shè)計的新型電腦桌有助于將鍵盤擺放在正確的位置。 2、將顯示器放置在可以舒適觀看的距離（通常為距眼睛 450 至 610 毫米 18至24英寸）。 3、坐在顯示器的正前方時，要確保顯示器屏幕與視線等高或略低。 4、調(diào)整顯示器的傾斜度、對比度和亮度設(shè)置以及照明環(huán)境（例如吊燈、臺燈以及附近窗戶的窗簾或百葉窗），以盡可能減少顯示器屏幕的反光和閃爍。 5、坐在可以對腰部提供良好支撐的椅子上。 6、使用鍵盤或鼠標(biāo)時，使上臂自然垂放于身體兩側(cè)，前臂保持水平，手腕處于自然舒適的位置。