安全人機工程課程設計--我校普通教室課桌椅的安全人機工程

1、<p><b>　　課程設計成果說明書</b></p><p>　　題 目： 我校普通教室課桌椅的安全人機工程 </p><p>　　評價與改進設計 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　學 院： 石油化工學院 </p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2012年 11 月 08 日

3、</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　1.1發(fā)展歷史1</b></p><p><b>　　1.2研究意義1</b></p><p>　　2.現存

4、問題及分析2</p><p>　　2.1現存問題：2</p><p>　　2.2問題分析：2</p><p>　　2.2.1坐姿對人體的影響2</p><p>　　2.2.2椅子的局部形態(tài)和尺度對使用者的重要影響3</p><p>　　2.2.3桌椅配合對人體的影響3</p><p>

5、;　　3課桌椅的尺寸設計4</p><p>　　3.1椅子的尺寸設計4</p><p>　　3.1.1座面高度4</p><p>　　3.1.2 椅面寬度4</p><p>　　3.1.3座面深度4</p><p>　　3.1.4座面角度4</p><p>　　3.1.5靠背的高度

6、5</p><p>　　3.1.6 靠背的寬5</p><p>　　3.1.7靠背角度5</p><p>　　3.2課桌的尺寸設計5</p><p>　　3.2.1課桌高度5</p><p>　　3.2.2課桌深度6</p><p>　　3.2.3課桌寬度6</p>&

7、lt;p>　　3.3課桌椅的材料設計6</p><p>　　3.4課桌椅的色彩設計6</p><p><b>　　3.5數據整理7</b></p><p><b>　　4 總結9</b></p><p><b>　　5參考文獻：9</b></p>

8、<p>　　摘要：隨著生活水平的不斷提高,人們對產品的需求從對物理功能的需求上升到對生理功能、心理功能的需求。如何滿足不同身高、體形的學生對課桌椅的要求,如何提高課桌椅的舒適性、實用性、美觀性,是學生桌椅設計中需關注的問題。本文運用人機工程學的基本原理和理論, 以“安全、舒適、高效、健康”的原則，結合國內多數大生課桌椅的設計現狀, 通過對本校學生課桌椅其它使用情況的詳細的調查分析，再對照學生課桌椅國家標準，利用我國大學生的人體

9、基本尺寸，對學生課桌椅進行人機工程學的評析，具體包括課桌椅的功能尺寸，顏色，材料以及影響舒適度等的其它因素，提出了自己的改進設想，力求使桌椅符合人機要求，最終設計出能符合我校學生舒適度要求的桌椅。</p><p>　　關鍵詞：大學生用桌椅 人機分析設計 舒適性 人機工程學 </p><p>　　Abstract ：Physiological and psychological featu

10、res of demand. How to meet the requirements of different height and shape students ' desks, how to improve the comfort, practicality, aesthetics of the desks and chairs, is a student in furniture design issues to be

11、concerned about. This article use people machine engineering of fundamentals and theory, to "security, and comfortable, and efficient, and health" of principles, combination domestic most big health class table

12、s and chairs of design stat</p><p>　　Keywords：Tables and Chairs Analysis and Design Comfort Human engineering</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　課桌椅是我們在學校里接觸最多的事物之一，它們與我們的學

13、習生活息息相關。雖然如今的課桌椅比起以前的確實有很大改進，但是它們仍然存在著一些缺陷。在班上可以看到胖瘦高矮不同的同學卻坐在相同高度的桌椅上，由于桌椅不適合他們的身材，所以造成他們側坐、跨坐、趴坐等不良坐姿，這樣不僅影響了學生學習的專心度，而且更重要的是會影響學生的骨骼生長和視力。目前國內外對學生課桌椅的人機工程學研究很少，相關的標準也不太完善。只有零散地論述其中某個或幾個側面的文章。并沒有實質性的解決辦法。因此，在這樣的背景下，選擇這

14、一課題，具有非?，F實的意義。 </p><p><b>　　1.1發(fā)展歷史 </b></p><p>　　人類使用桌椅的歷史與人類文明史等長。各國博物館里保存著各個歷史時代的家具珍品，其中我國明代的桌椅家具備受學者們的推崇。但總的來說古代桌椅可供今人研究借鑒的，僅在于造型、裝飾等審美、文化、精神方面。而對于桌椅主要實用功能----使用中的人體舒適性，則既缺乏文字敘述，

15、也難覓精絕的佳品。 </p><p>　　桌椅以其與人們生活關系的密切而一直為工業(yè)設計所關注。20世紀20年代，德國包豪斯學校的教室布勞斯突破木制家具的傳統，設計出第一把鋼管椅，以開創(chuàng)使用家具新材料新材料而即在于工業(yè)設計手冊之中。但關于桌椅設計人體解剖學、生理學方面的研究時更晚才出現的事物。</p><p>　　直至1948年，瑞典整形外科醫(yī)生阿克不羅姆的《站與坐的姿勢》一書問世，才有

16、了歷史上第一本分析坐姿解剖特性的專著，奠定了用人體解剖學理論指導座椅功能設計的基礎。6年以后，阿克不羅姆又于1954年發(fā)表了他的座椅靠背曲線設計，稱阿克不羅姆靠背曲線。</p><p>　　1968年，國際人機工程學學會在瑞士召開了以桌椅為主題的第一次國際學術研討會，這次會議在世界掀起了座椅研究的新高潮。20世紀70年代前后，各國紛紛將座椅研究的新成果，如學校課桌椅、辦公桌椅、工作椅、飛機座椅、火車座椅等的工業(yè)標

17、準。我國也頒布了一批有關家具的技術標準，如GB/T3976-1983《學校課桌椅的尺寸》，GB/T14774-1993《工作座椅一般人類工效學要求》等。 而我國的這些關于學生課桌椅的標準已發(fā)布二十年之久，但是至今貫徹的范圍還很小，尤其是許多學生、教師、校長對此仍毫無所知，足見桌椅問題是很值得關注的社會課題。 </p><p><b>　　1.2研究意義 </b></p>&l

18、t;p>　　桌椅已成為大學生生活中不可缺少的工具了。據調查，平均每個大學生每天有4個小時以上的時間是使用桌椅的，高校學生大部分學習時間處于伏案坐姿。一般學生坐桌椅前都有這樣的經驗：坐在課桌前一段時間后，經常會腰酸背痛。而不合理的桌椅設計是引起這些問題的罪魁禍首，它會造成坐姿不端正，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)，造成骨骼肌肉系統的疲勞損傷，同一坐姿保持太久，脖子和肩膀周圍的肌肉緊張，時間一長就導致

19、酸痛感，手部的神經受到壓迫；同時還引起視力下降。之所以會發(fā)生上述這些問題與現在大部分桌椅設計不合理，沒有充分考慮人機工程的原理有著莫大的關系。因此研究如何從人機工程學角度出發(fā)，分析設計合理的桌椅，使其符合人體的生理、心理及解剖學特性，對于提高學生舒適度、作業(yè)能力和學習效率，培養(yǎng)健康美觀的坐姿習慣，預防長期伏案引起的肩頸背肌肉骨骼勞損具有重要衛(wèi)生學意義。</p><p><b>　　2.現存問題及分析&l

20、t;/b></p><p><b>　　2.1現存問題： </b></p><p>　?。?）桌面深度不夠，容易掉書 </p><p>　　（2）看書久了，容易脊椎疼痛 ，有時不得不趴在桌上看書，這樣脖子就容易疼痛</p><p>　　（3）靠在靠背上時，感覺容易下滑</p><p><

21、;b>　　2.2問題分析：</b></p><p>　　2.2.1坐姿對人體的影響</p><p>　　并不是自己感到舒服的坐姿就是好坐姿。正確的坐姿應是上身挺直、收腹、下頜微收，兩下肢并攏。如有可能，應使膝關節(jié)略高出髖部。如坐在有靠背的椅子上，則應在上述姿勢的基礎上盡量將腰背緊貼椅背，這樣腰骶部的肌肉不會疲勞。久坐之后，應活動一下，松弛下肢肌肉。另外，腰椎間盤突出癥患者

22、不宜坐低于20cm 的矮凳，盡量坐有靠背的椅子，這樣可以承擔軀體的部分重量，減少腰背勞損的機會。研究人員以儀器測量了不同坐姿對背部造成的壓力，發(fā)現坐下時稍稍向后仰，身體與大腿成135°角，才是最佳坐姿。研究結果發(fā)現，向后仰的坐姿對背部最有益，脊椎各部分受壓最均勻。保持良好的坐姿與選擇適合自己的椅子一樣重要。坐在椅子上應盡量做到腰背挺直，將重心分攤至左右臀部及大腿處。如坐在有靠背的椅子上，則應在上述姿勢的基礎上盡量將腰背部緊貼椅

23、背，這樣腰骶部的肌肉才不會疲勞人坐在椅子上工作或學習的時候，人體的重心會往前移，重心前移拉緊了人體頸部和背部的肌肉群。長期保持這種坐姿，上述肌肉群會被拉長，收縮力減弱，逐漸造成人頭頸部和胸部前傾，這種前傾又迫使頸背部肌肉群進一步拉伸，久而久之，頸椎病和腰椎病也就找上門來。</p><p>　　2.2.2椅子的局部形態(tài)和尺度對使用者的重要影響</p><p>　　椅子的局部形態(tài)和尺度對使用有

24、很大影響。如：由它決定靠背的高度。從人體解剖特點考慮，人的臀部肌肉豐厚堅實，是人體最能耐壓的部位之一。所以合適的坐具應當設計成使上體的重心落在臀部的骨骼上。坐面過高：坐面太高以致雙腿懸空，則不但腿部肌肉受壓，而且上腿、下腿和背部肌肉均呈受拉狀態(tài)，用不了多久就會疲勞。椅面高度一般不能高二人體高度的1/4，以稍低為好。坐面過低：當坐面過低至膝角或小于90°時人的體壓過分集中，腹部肌肉產生擠壓不能保證人的腰</p>&

25、lt;p>　　部胝部椎骨的適宜狀態(tài)，牽動背部肌肉，增大了背部肌肉的負荷時間，會使人產生痛苦和不適導致疲勞。坐面的寬度：坐面的寬度過窄，除了感到拘謹不能恰當的使用外，身體兩側的肌肉均會有受到擠壓的感覺；坐面的寬度過寬，兩臂必然向外伸張，使背闊肌和肩部三角肌等肌腱組織受到拉伸，這兩者都容易產生疲勞。如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1普通教室椅子

26、 圖2-2普通教室課桌椅 </p><p>　　2.2.3桌椅配合對人體的影響</p><p>　?。?）桌椅高差太小，在讀書寫字時，上身前傾，使胸腹腔腔內的血管臟器受壓，而影響機體功能與發(fā)育，久而久之，還可以使脊柱后凸形成駝背，如果矮個子學生坐高椅子而懸空，容易影響下肢血液循環(huán)，致使下肢產生麻木感，影響學生的學習效果。</p><p>　?。?）座椅高差

27、太大，使眼桌距離過近，容易引起近視，或者兩肩上提，或以單側前臂架在桌上，使脊柱發(fā)生側凸。如圖2-2所示：</p><p><b>　　3課桌椅的尺寸設計</b></p><p>　　3.1椅子的尺寸設計</p><p><b>　　3.1.1座面高度</b></p><p>　　座面高度是指地面至就

28、坐后座面上坐骨支撐處的高度。座面高度按我國尺寸度，可取為380-450mm。適宜的椅面高度應使就坐者大腿近于水平，小腿自然垂直，腳掌平放于地面。座面過高，身材矮小者小腿懸空時，使大腿受椅面前緣壓迫，坐著感到不適，長時間這樣坐，則使小腿血液循環(huán)受阻，產生麻木腫脹感。如座面過低，則高身材的坐時骨盆傾斜，正常腰椎曲線被拉直，增加背部肌肉負荷，易產生腰酸背痛感。所以椅面的高度以矮身材的人的小腿加足高的樹枝來設計。此高度為380-400mm為宜。

29、對于學生學習用椅來說，人體通常需要較直立式姿勢且腳平方與地面，其高宜比休息用椅稍高。許多研究以為，工作用椅的坐高宜用可調式，以適應大多數人使用。所以我們將教室的椅子高度進行了高度調整，因為產生了腰酸背痛感，是由于座面過低，高身材的人坐時骨盆后傾，正常腰椎曲線被拉直，增加了北部肌肉負荷，易產生腰酸背痛感。將原來椅子的高度增加為443mm，來符合人同學們的要求。</p><p>　　3.1.2 椅面寬度

30、</p><p>　　椅面的寬度必須能容納身材粗壯的人，原教室座椅的寬度為430mm，根據調查，分析出百分之九十五的數值為440mm，并考慮了冬季著裝的修正量，最終將座椅的寬度調整為460mm，真正滿足我校學生的生理需求，達到最佳的學習狀態(tài)。</p><p><b>　　3.1.3座面深度</b></p><p>　　椅面深度是指椅面的前后距離

31、，其尺寸應滿足三個條件：使臀部得到充分的支持，腰部得到靠背的支持，椅面前緣與小腿之間留有適當的距離，以保持大腿肌肉不受擠壓，小腿可以自由活動。如果座深大于身材矮小的學生大腿長，則座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣坐的時間久了會不舒服。因此，座深的設計應以座深的第五百分為設計，這樣身材矮小的學生坐著舒服，而身材高達的學生只要臀部得到支持，也不會在大腿部位引起疲勞。綜上所述，椅面的深度應以400mm左右為宜。</p>&l

32、t;p><b>　　3.1.4座面角度</b></p><p>　　經查有關資料休息用椅為15~20度，工作用椅小于5度，座墊向后傾斜有兩種作用，首先由于重心力，軀干會向靠背后移，使背部有所支撐。其次，在長期的坐姿下，座墊向后傾斜以防止臀部逐漸滑出座面。對坐于各種不同靠背角的座椅的人體，采用肌電圖測量其背部肌肉所引變的活動力，其結果顯示出具有與正中垂線成20的靠背傾斜線，即可獲得良好的

33、背部支撐。就座椅功能和坐的動機而言，休息用椅后傾斜墊面有助于維持最佳的松弛狀態(tài)。但是根據對實際教室的測量，考慮座椅的功能，新設計座椅其座面角為0度，水平最適合同學學習。</p><p>　　3.1.5靠背的高度 </p><p>　　座椅的設計必須提供正確的腰部曲線，使脊椎處于自然均衡狀態(tài)。成年人腰部前彎曲率厚度為1.5~2.5cm，縱向弧度約為25cm半徑，中心位置均為左面上方2

34、3~26cm處，而腰椎的支撐點位置則應稍高一點，以達到支撐人體背部重量的目的。靠背的尺寸與臀部、地面到肩部的高度及肩寬有關。其高度尺寸值如有座墊面時，必須取自人體坐定受壓后的座面。高靠背對于某些工作（例如打字），可能會妨礙到手臂及肩部的動作，此時則應采用支撐腰部區(qū)域的低矮式靠背。因此，必須根據適用場合不同采用不同的靠背高度，靠背高度的范圍為46cm~61cm。實際教室靠背的高度保持不變，仍為520mm，并且在460mm~610mm之間，

35、符合人機設計要求。對靠背腰部支持的設計，因為是學習用椅，并非休息用椅，我們忽略其設計（弧形狀），但仍使靠背與人相貼合。 </p><p>　　3.1.6 靠背的寬</p><p>　　靠背的寬應采用人體數據的第九十五百分位肩寬為宜。這樣有利于背部肌肉緊張。通過計算和查閱，得出數據為437mm，加上衣服的修正量為13mm，所以新設計的靠背寬度為450mm，更加符合人體生理需求。同時，在設計靠

36、背時，為了配合落座時人體向后突出的骶骨和臀部柔軟的需要。同時又要使腰部能堅實地配合在靠背上，個人建議，在座墊正上方的靠背必須有一個開口區(qū)域，或向后傾斜退縮，其高度空間至少為70~80mm。 </p><p>　　3.1.7靠背角度 </p><p>　　與座墊角度一樣，靠背角度也具有兩種目的，防止坐姿的人體向前滑動和引導腰彎部位依靠在靠背上。針對用于不同場合的座椅其角度設定也不同

37、，學習讀書用可取95度~100度，若靠背與座面夾角小于90度，則腹部受壓迫，而夾角太大會降低人的警覺狀態(tài)。因此，我新設計的座椅靠背角度為98度，符合人體生理需求。</p><p>　　3.2課桌的尺寸設計</p><p><b>　　3.2.1課桌高度</b></p><p>　　課桌高度通常與學生坐姿肘高相近或稍高于坐姿肘高，一旦桌椅的高度決

38、定了，則坐姿肘高取決于倚高。因此，課桌高度應與一定的椅高相適應。學生用課桌主要用于記筆記及放置課本，其高度的設計應滿足學生記筆記時手臂肘部得到依靠。如果桌面過低，又要保持身體較正常的腰椎曲線，則必懸臂書字，這時，雖然筆的重量很輕，但是由于力臂較長（筆到肩部的距離），手臂肌肉需同時支撐手臂本身重量和筆的重量，使人的肌肉很容易疲勞，若尋求肘部依靠在桌面上，則腰部不適;如果課桌過高，則桌面的前沿壓著前臂，或者手的上臂在肩部外展角度過大，都會造

39、成不舒服。設計桌面高度時，需從兩方面加以考慮： 一是當座椅高度確定時，通常是以群體坐姿勢高的上線數來設計，并且這樣的設計高度可使手臂肘部得到依靠，減少書寫時的疲勞； 二是當座椅高度一定時，桌面下緣至桌椅面的高度，應以群體坐姿大腿后的上限值來設計，這樣的設計高度符合，并考慮使臍部有一定的上下活動余地。 而桌面上緣至下緣的距離則應考慮學生放書包書籍用。原來課桌的高度為760mm，則重新設計的高度為778mm，它是由我校38位學生的人體數據的

40、第九十五比分位數的大腿厚度140mm，加上衣服的修正量1</p><p>　　3.2.2課桌深度 </p><p>　　課桌的深度設計一般以學生前臂長加手長下線來設計，根據對38位學生人體數據的統計分析，得出學生前臂長加手長的下限值為380mm，再加上衣服的修正量5mm，得出新設計的課桌深度為385mm，較之實際測量的課桌深度多30mm，更能符合人際設計要求。 </p>&l

41、t;p><b>　　3.2.3課桌寬度</b></p><p>　　課桌的寬度應稍大于坐面的寬度。等于坐面的寬度（460mm）加上兩座面之間的間隙（60mm），得出新設計的課桌的寬度520mm，較之實際測量的課桌寬度多5mm，符合大多數人的設計尺寸。</p><p>　　3.3課桌椅的材料設計</p><p>　　普通教室課桌椅的材料選擇

42、的基本方法同普通家具相似。以使用功能為出發(fā)點，選擇與教室、形象相互協調的材料。普通教室課桌椅的主要材料有：木材、各種合成材料、塑料、金屬。具體的設計中，材料的選擇要盡可能保證人體使用中的舒適。</p><p>　　3.4課桌椅的色彩設計</p><p>　　色彩的三要素：色相，色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度，色彩的飽和程度。在設計中既要保證課桌椅單體色彩的美觀，還要保證各種色彩在教

43、室環(huán)境內協調性。總體來說課桌椅的設計要求色彩明朗、精神飽滿、豐富多彩。普通教室應能滿足好動、動作幅度大的學生自由舒展的寬敞空間。利用課桌椅的色彩可相應減少環(huán)境的擁擠感。一是利用課桌椅色彩的距離感，暖色屬前進色，冷色屬后退色；高明度色彩有前進感，低明度色彩有收縮感，前進性的暖色，有膨脹感；后退性的冷色， 有收縮感；明度高的色彩有膨脹感，明度低的色彩有收縮感。在課桌椅的設計中運用“興奮色”系列的色彩能給整個教室?guī)碛鋹?、自由的氛圍，但這種色

44、彩極易對學生產生過度刺激；然色彩上以冷色調，有助于使用者心境平衡、情緒安定利用沉靜色能創(chuàng)造安靜的環(huán)境氛圍。使用“中性色”不失為一種折中的好辦法，并運用“興奮色”再提高色彩的明度，降低色彩的飽和度以達到既可以創(chuàng)造愉悅的氛圍，又不至于使同學們過于興奮的效果。</p><p><b>　　3.5數據整理</b></p><p>　　表3-1設計前教室桌椅的測量統計表<

45、/p><p>　　表3-2新設計的桌椅尺寸設計表</p><p>　　通過對本校學生課桌椅使用情況的詳細的調查分析，再對照學生課桌椅國家標準，利用我國大學生的人體基本尺寸，對學生課桌椅進行人機工程學的評析。最終設計出能符合我校學生舒適度要求的桌椅。如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1改進后的課桌椅效果圖</p><p><b>

46、;　　4 總結</b></p><p>　　這是一個切合現實又有一定難度的探究課題，通過收集、分析和利用多方位信息，深入調查探究，取得了許多有關課桌椅的科技信息，也培養(yǎng)了自己發(fā)現問題和解決問題的能力。從探究的過程到探究的結果來看，這次探究實踐活動也是比較成功的。 該課題著眼點落到了每日接觸的課桌椅上。在活動中較大限度展現出主體意識、合作意識和實踐意識，充分發(fā)揮了自己的自主性、探究性、實踐性。活動的實施

47、也綜合了多種研究方法和手段，運用了觀察、調查、訪談、文獻、實踐等方法，獲取了一定的數據和大量的資料。在調查研究的過程中，學會了觀察思考。</p><p><b>　　5參考文獻：</b></p><p>　　[ 1 ] 郭青山,汪元輝．人機工程設計[M]．天津大學出版社,1994. </p><p>　　[ 2 ] 張力 . 安全人機工程學[

48、M]. 中國勞動社會保障出版社,2010.</p><p>　　[ 3 ] 嚴揚. 人機工程學[M]. 北京理工大學出版社, 1998. </p><p>　　[ 4 ] 阮寶湘. 工業(yè)設計人機工程[M]. 機械出版社,2005.</p><p>　　[ 5 ] 鄭午.人因工程設計[M].化學工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[ 6

49、 ] 程能林主編. 工業(yè)設計手冊[M]. 化學工業(yè)出版社,2008.</p><p>　　[ 7 ] 趙江洪. 人機工程學[M]. 高等教育出版社,2006.</p><p>　　[ 8 ] 丁玉蘭主編. 人機工程學（第三版）[M]. 北京理工大學出版社,2005. </p><p>　　[ 9 ] 劉寶順. 產品結構設計[M]. 中國建筑工業(yè)出版社,2005.&l