人機(jī)工程學(xué)第8章作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)分析

1、第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 第第8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.1 作業(yè)空間設(shè)計(jì)的基本要求作業(yè)空間設(shè)計(jì)的基本要求 8.2 工作區(qū)域設(shè)計(jì)工作區(qū)域設(shè)計(jì) 8.3 座椅設(shè)計(jì)座椅設(shè)計(jì) 8.4 手握式工具設(shè)計(jì)手握式工具設(shè)計(jì) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.1 作業(yè)空間設(shè)計(jì)的基本要求作業(yè)空間設(shè)計(jì)的基本要求 8.1.1 行動(dòng)空間 行動(dòng)空間是人在作業(yè)過程中， 為保證信息交流通 暢、 便捷而需要的運(yùn)動(dòng)空間。 為此， 作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng) 滿足如下要求。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 1. 保證通行順利 作業(yè)空間設(shè)計(jì)， 首先應(yīng)考

2、慮人能夠順利通行， 這 是保證作業(yè)空間適合于操作者的最基本的原則。 2. 操作聯(lián)系方便 操作者在聯(lián)系方面的要求， 包括操作者與機(jī)器之 間的聯(lián)系和操作者相互之間的聯(lián)系兩個(gè)方面。 3. 機(jī)器布置合理 人和機(jī)器安裝位置的關(guān)系， 應(yīng)遵循便于人迅速而 準(zhǔn)確地使用機(jī)器的原則。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 4. 信息交流暢通 作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)使操作者在操作過程中能夠看到 自己所操縱的機(jī)器和必須與自己聯(lián)系的其他操作者。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.1.2 心理空間 人在某一場(chǎng)所作業(yè)時(shí)， 對(duì)該場(chǎng)所的作業(yè)空間是用 心理空間來感受的。 心理空間設(shè)計(jì)的要求可以從人

3、身 空間、 領(lǐng)域以及周圍墻壁色彩、 照明、 通風(fēng)換氣等環(huán) 境條件考慮。 實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)人的人身空間和領(lǐng)域的侵 擾， 可使人產(chǎn)生不安感、 不舒適感和緊張感， 難以保 持良好的心理狀態(tài)， 進(jìn)而影響工作效率。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 1. 人身空間 人身空間是指環(huán)繞一個(gè)人的隨人移動(dòng)的具有不可 見的邊界線的封閉區(qū)域， 其他人無故闖入該區(qū)域， 則 會(huì)引起人在行動(dòng)上的反應(yīng)， 例如轉(zhuǎn)過身去或靠向一側(cè)， 企圖躲避入侵者， 有時(shí)甚至還會(huì)發(fā)生口角和爭(zhēng)斗。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 人身空間的大小， 可以人與人交往時(shí)彼此保持的 物理距離來衡量。 通常分為四種距

4、離， 即親密距離、 個(gè)人距離、 社會(huì)距離和公共距離。 不同的距離(區(qū)域)， 允許進(jìn)入的人的類別不同， 如表8 - 1所示。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 1 人身空間的分區(qū)及其說明 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 人身空間以身體為中心， 但在不同的方向要求的 距離是不同的。 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 人們站立時(shí)， 接近物 體的距離總小于接近人的距離； 不同性別的人， 身體 前、 后、 側(cè)部的接近距離不同， 構(gòu)成了人體周圍的八 角形的“緩沖帶”， 如表8 - 所示。 同時(shí)還發(fā)現(xiàn)， 被試女性走過站立男性

5、時(shí)距離比被試男性走過女性時(shí) 的距離遠(yuǎn)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 到接近對(duì)象的距離 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2. 領(lǐng)域性 與人身空間相類似， 領(lǐng)域性也是一種涉及人對(duì)空 間要求的行為規(guī)則。 它與人身空間的區(qū)別， 在于領(lǐng)域 的位置是固定的， 而不是隨身攜帶的， 其邊界通常是 可見的， 具有可被識(shí)別的標(biāo)記。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.1.3 活動(dòng)空間 人從事各種作業(yè)都需要有足夠的操作活動(dòng)空間。 操作活動(dòng)空間受工作過程、 工作設(shè)備、 作業(yè)姿勢(shì)以及 在各種作業(yè)姿勢(shì)下工作持續(xù)時(shí)間等因素的影響。 作業(yè) 中常采

6、用的作業(yè)姿勢(shì)有立姿、 坐姿、 坐立姿、 單腿 跪姿以及仰臥姿等。 圖8 - 1圖8 - 為各種作業(yè)姿勢(shì) 時(shí)的活動(dòng)空間， 這些活動(dòng)空間均以我國(guó)成年男性第95 百分位數(shù)(身高1775mm)為基準(zhǔn)。 女性均為男性的 0.9346倍。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖 8 - 1 立姿活動(dòng)空間 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 2 坐姿活動(dòng)空間 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 3 單腿跪姿活動(dòng)空間 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 4 仰臥活動(dòng)空間 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)

7、空間與用具設(shè)計(jì) 1. 立姿活動(dòng)空間 立姿時(shí)人的活動(dòng)空間取決于身體尺寸、 保持身體 平衡的微小平衡動(dòng)作以及身體放松狀態(tài)。 當(dāng)腳的站立 平面不變時(shí)， 為保持平衡， 必須限制上身和手臂能達(dá) 到的活動(dòng)空間。 圖8 - 1為立姿活動(dòng)空間及上身和手 臂的活動(dòng)范圍。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2. 坐姿活動(dòng)空間 圖8 - 2為坐姿活動(dòng)空間及上身、 手臂和腿的活動(dòng) 范圍。 圖8 - 2(a)為主視圖， 零點(diǎn)位于正中矢狀面上。 3. 單腿跪姿活動(dòng)空間 圖8 - 3為單腿跪姿活動(dòng)空間及上身和手臂的活動(dòng) 范圍。 4 . 仰臥姿活動(dòng)空間 圖8 - 4為仰臥姿的活動(dòng)空間及手臂和腿的活動(dòng)范圍。

8、 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2 工作區(qū)域設(shè)計(jì)工作區(qū)域設(shè)計(jì) 8.2.1 水平面工作區(qū)域 操作者采用立姿或坐姿操作時(shí)， 上肢在水平面上 移動(dòng)形成的軌跡所包括的區(qū)域稱為水平面工作區(qū)域。 水平面工作區(qū)域可分為最大工作區(qū)域和正常工作區(qū)域。 巴恩斯根據(jù)美國(guó)人體測(cè)量數(shù)據(jù)繪制出的水平面工 作區(qū)域如圖8 - 5所示。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 5 男性上肢水平面工作區(qū)域(cm) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 6所示的PQ曲線為斯夸而斯所描繪的正常工 作區(qū)域。 由圖可知， 被測(cè)者肩峰點(diǎn)的位置為E點(diǎn)， AC 為人

9、體肩寬的1/2， 運(yùn)動(dòng)開始時(shí)肘的位置為C點(diǎn)， 手移 動(dòng)時(shí)肘達(dá)到的終點(diǎn)位置為D點(diǎn)， 肘運(yùn)動(dòng)的軌跡為圓弧 CD。 圓弧CD的切線與前臂CP的夾角為42。 在正常 工作區(qū)域內(nèi)， 一般認(rèn)為在大多數(shù)情況下， 手的操作姿 勢(shì)為拇指與食指捏住， 因而把前臂長(zhǎng)取為380 mm(系 美國(guó)人尺寸， 下同)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 手移動(dòng)軌跡PQ曲線可由下列 參數(shù)方程確定 X=A1cosA2cos65（7390） YA1sinA2sin65（7390） (8 - 1) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2.2 垂直面工作區(qū)域 垂直面工作區(qū)域也可分為最大工 作區(qū)

10、域和 正常工 作區(qū)域。 美國(guó)的法萊（arley）將最大工作區(qū)域定義 為以肩峰點(diǎn)為軸， 上肢伸直在矢狀面上移動(dòng)時(shí)， 手的 移動(dòng)軌跡所包括的范圍； 將正常工作區(qū)域定義為上臂 自然下垂， 以橈骨點(diǎn)為軸， 前臂在矢狀面上移動(dòng)時(shí)， 手的移動(dòng)軌跡所包括的范圍。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 6 斯夸爾斯的水平面正常工作區(qū)域(mm) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 7 立體工作區(qū)域示意圖 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2.3 立體工作區(qū)域 將水平面工作區(qū)域和垂直面工作區(qū)域結(jié)合， 上肢 在三維空間運(yùn)動(dòng)所包括的范圍為立

11、體工作區(qū)域或空間 工作區(qū)域。 圖8 - 7為采用巴恩斯法、 斯夸爾斯和法萊 法得到的立體工作區(qū)域圖， 其空間形狀呈貝殼狀。 立 體工作區(qū)域也可分為最大工作區(qū)域和正常工作區(qū)域。 舒適工作區(qū)域一般介于肩與肘之間的空間范圍內(nèi)， 此 時(shí)手臂活動(dòng)路線最短。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2.4 工作區(qū)域設(shè)計(jì) 不論操作者采取何種作業(yè)姿勢(shì)(可參照表8 - 3選擇) 進(jìn)行作業(yè)， 在利用巴恩斯法、 斯夸爾斯法和法萊法確 定最大工作區(qū)域和正常工作區(qū)域時(shí)， 應(yīng)注意： 由于 人體測(cè)量數(shù)據(jù)是在裸體、 身體挺直的條件下測(cè)得的， 因此， 在設(shè)計(jì)中使用這些數(shù)據(jù)時(shí)， 必須加以修正(見 表8 - 4)

12、； 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 根據(jù)中指指尖點(diǎn)所能達(dá)到的距離設(shè)計(jì)工作區(qū)域是不 恰當(dāng)?shù)模?必須根據(jù)手的不同操作姿勢(shì)在中指指尖點(diǎn)可 達(dá)范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。 赫茲伯格(Hertzberg)提出 的修正值為用指尖按鍵時(shí)減13 mm； 推鍵時(shí)減25 mm； 用食指和拇指操作時(shí)減76 mm； 用手抓握時(shí)減127 mm。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 3 按作業(yè)情況選定作業(yè)姿勢(shì) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 4 人體測(cè)量參數(shù)的建議修正值 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 1. 坐姿操作工作區(qū)域

13、設(shè)計(jì) 進(jìn)行工作區(qū)域設(shè)計(jì)時(shí)， 對(duì)于工作面高度的確定， 應(yīng)以提高工作效率和使操作者保持正確姿勢(shì)， 減少疲 勞為原則。 許多研究表明， 最佳工作面高度應(yīng)略低于 人的肘高。 康茲(S.A.Konz)認(rèn)為， 工作面的最佳高度 應(yīng)在肘下50 mm,但工作面確定在人的肘上25 mm至肘 下25 mm之間， 對(duì)工作效率無明顯不良影響。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 由于人的肘部高度各不相同， 因此為使工作面的 高度適合于不同肘高的操作者， 可以采用下列三種方 法： 一是調(diào)節(jié)機(jī)器的高度， 此辦法適用于機(jī)器有固定 的操作者或者輕便機(jī)器； 二是通過高度可調(diào)的座椅或 腳墊板調(diào)節(jié)操作者肘部的高度

14、， 使之與工作面保持適 宜的距離； 三是調(diào)節(jié)工件的高度。 上述三種辦法中， 通常以第二種辦法最為經(jīng)濟(jì)、 方便。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 對(duì)于坐姿作業(yè)， 可使工作面高度恒定， 根據(jù)操作 者肘高和作業(yè)特點(diǎn)， 通過調(diào)節(jié)座椅高度， 使肘部與工 作面之間， 保持適宜的高差， 并通過調(diào)節(jié)擱腳板高度， 使操作者的大腿處于近似水平的舒適位置。 表8 - 5給 出了男、 女坐姿操作時(shí)固定的工作面高度以及相應(yīng)的 座椅(坐平面)高度和擱腳板高度的調(diào)節(jié)范圍。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 8為坐姿操作時(shí)水平面的工作區(qū)域。 圖中肩 峰點(diǎn)P以椅背Q為基準(zhǔn)，

15、P至Q的距離為1/2胸厚， 至工 作臺(tái)邊緣的水平距離S也為1/2胸厚； K為上肢前展長(zhǎng)， J為前臂長(zhǎng)， H為肩寬， 均取其第5百分位數(shù)； 胸厚G 取其第95百分位數(shù)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 5 坐姿作業(yè)工作面高 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 8 為坐姿操作時(shí)水平面的工作區(qū)域 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 9 垂直面工作區(qū)域(適用于男、 女性坐姿作業(yè)) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 9為坐姿操作時(shí)垂直面的工作區(qū)域。 圖中肩 高F和肘高M(jìn)， 均以坐平面PP為基

16、準(zhǔn)； N為坐姿窩 高， 取其第95百分位數(shù)； 肩高F取其第5百分位數(shù)； 肘高M(jìn)取其第95百分位數(shù)。 表8 - 6是我國(guó)男、 女性操作者坐姿作業(yè)人體參數(shù)。 表8 - 7是根據(jù)表8 - 6所確定的最大工作區(qū)域和正常工作 區(qū)域的距離。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 6 男、 女性操作者坐姿作業(yè)位置設(shè)計(jì)參數(shù) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 7 正常工作區(qū)域和最大工作區(qū)域在水平面和 垂直面上的距離(適用于男、 女坐姿作業(yè)的布局) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2

17、. 立姿操作工作區(qū)域設(shè)計(jì) 對(duì)于立姿操作工作面高度的設(shè)計(jì)， 也可通過調(diào)節(jié) 操作者腳下的腳墊板高度來調(diào)節(jié)肘部的高度， 以保持 工作面與肘之間的適宜距離。 表8 - 8給出了不同工作 特點(diǎn)時(shí)適宜 的工作面高度。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 8 適宜的立姿工作面高度 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 立姿作業(yè)時(shí)的水平面工作區(qū)域與坐姿作業(yè)時(shí)相同。 圖8 - 10為立姿作業(yè)時(shí)垂直面的工作區(qū)域。 肩高E取其 第5百分位數(shù)； 肘高L取其第95百分位數(shù)。 表8 - 9是我國(guó)男、 女性操作者的立姿作業(yè)人體參數(shù)。 表8 - 10是根據(jù)表8 - 9所確定的最大工

18、作區(qū)和正常工作區(qū)的 距離。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 10 垂直面工作區(qū)域(適用于男、 女性立姿作業(yè)) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 9 男、 女性操作者立姿作業(yè)位置設(shè)計(jì)參數(shù) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 10 正常工作區(qū)域和最大工作區(qū)域在水平面和垂直面上的距離 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 3. 坐立姿交替操作工作區(qū)域設(shè)計(jì) 采用坐立姿交替的作業(yè)姿勢(shì)時(shí)， 其水平面工作 區(qū)域與采用坐姿作業(yè)時(shí)相同； 其垂直面工作區(qū)域與采 用立姿作業(yè)時(shí)相同。 表8 - 11為美國(guó)男、 女

19、性操作者 采用坐立姿作業(yè)時(shí)的人體參數(shù)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 11 采取坐、 立姿交替操作的作業(yè)位置設(shè)計(jì)參數(shù) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 4. 其他作業(yè)姿勢(shì)的空間尺寸 采用蹲坐、 屈膝、 跪、 爬、 臥等姿勢(shì)進(jìn)行操作 時(shí)， 需要占用的最小空間尺寸見圖8 - 11和表8 - 12。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 11 跪臥等作業(yè)姿勢(shì)需要占用的空間 (a) 蹲坐； (b) 屈膝； (c) 跪； (d) 爬； (e) 俯臥； (f) 仰臥 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8

20、- 12 成年人跪、 臥工作姿勢(shì)的最小占用空間 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2.5 腳的工作區(qū)域 坐姿操作時(shí)， 在軀干不動(dòng)的條件下， 腳的工作區(qū) 域如圖8 - 12(a)所示。 圖中A為腳的最大工作區(qū)域， B 為適宜工作區(qū)域， C、 D分別為腳動(dòng)開關(guān)踏板和控制 踏板的適宜工作區(qū)域。 立姿作業(yè)時(shí)， 由于下肢需要支承全身重量， 并保 持人在各種狀態(tài)下的平衡和穩(wěn)定， 因此， 下肢操作活 動(dòng)范圍不能太大。 圖8 - 12(b)中， A為最大工作區(qū)域， B為適宜工作區(qū)域。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 12 腳的工作區(qū)域 (a) 坐姿操作；

21、 (b) 立姿操作 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.2.6 垂直作業(yè)面的布置 作業(yè)面的布置與作業(yè)姿勢(shì)、 操作動(dòng)作、 操縱力、 視角以及作業(yè)空間的總體布局等因素有關(guān)。 表8 - 13為 立姿操作時(shí)， 垂直作業(yè)面的布置內(nèi)容以及人體操作特征。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 13 垂直作業(yè)面布置與操作特征 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.3 座椅設(shè)計(jì)座椅設(shè)計(jì) 8.3.1 坐姿分析 1. 坐姿對(duì)人體脊柱形態(tài)的影響 人坐著時(shí)， 身體主要由脊柱、 骨盆、 腿和腳支承。 脊柱位于人體的背部中央， 是構(gòu)成人體的中軸。 其上 端

22、承托顱骨， 胸段借肋骨與胸骨連結(jié)構(gòu)成胸廓， 骶、 尾骨與髖骨共同連成骨盆。 脊柱的作用在于支持身體、 保護(hù)脊髓， 并使人體作廣泛運(yùn)動(dòng)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 成人的脊柱長(zhǎng)約700 mm,一般由26塊椎骨組成， 其 中頸椎7塊、 胸椎12塊、 腰椎5塊、 骶骨由5塊愈合為 一塊、 尾骨由45塊愈合為一塊， 如圖8 - 13所示。 人處于不同坐姿時(shí)， 脊柱形態(tài)不同。 如圖8 - 14所 示. 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 13 脊柱的構(gòu)造 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 14 不同姿勢(shì)時(shí)的脊柱形狀 (

23、a) 正面； (b) 側(cè)面 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 研究表明， 過于松軟的椅面， 使臀部與大腿的肌 肉受壓面積增大， 不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性， 而且 不易改變坐姿， 容易產(chǎn)生疲勞。 圖8 - 15表示不同坐 姿時(shí)的體壓分布。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 15 座面上的體壓分布 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.3.2 座椅的類型 座椅根據(jù)其使用目的可分為以下三類： 第一類為工作用椅。 這類座椅用于辦公室及各種 坐姿操作場(chǎng)所。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將舒適性與操作效率一并考 慮。 靠背根據(jù)工作性質(zhì)， 可上下調(diào)節(jié)或前后調(diào)

24、節(jié)， 最 好支撐在5節(jié)腰椎處。 座面應(yīng)近似于水平。 高度 應(yīng)可調(diào)， 使其與工作面高度配合恰當(dāng)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 第二類為休息用椅， 這類座椅適用于休息室及各 種交通運(yùn)輸工具中， 如飛機(jī)、 汽車、 火車、 輪船中 的乘客座椅。 這類座椅應(yīng)以舒適性作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。 圖 8 - 16(a)為休息用椅的側(cè)面輪廓， 是在設(shè)計(jì)過程中通過 實(shí)驗(yàn)確定的。 第三類為多功能座椅。 適用于多種場(chǎng)所， 既可就 餐時(shí)使用， 也可作為工作用椅或備用椅， 故應(yīng)便于搬 動(dòng)和堆貯， 其側(cè)面輪廓如圖8 - 16(b)所示。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 16

25、座椅側(cè)面輪郭(每格100100 mm) (a) 休息用椅； (b) 多功能座椅 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.3.3 座椅設(shè)計(jì) 1. 座椅設(shè)計(jì)原則 座椅設(shè)計(jì)應(yīng)以符合人的生理特性， 使人感到舒適 為前提， 因此， 應(yīng)遵循如下設(shè)計(jì)原則： 座椅尺寸應(yīng)與 就坐者人體測(cè)量尺寸相適宜， 并應(yīng)使尺寸可調(diào)； 座椅 應(yīng)使就坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給予腰 部以充分的支撐， 使脊柱接近于正常自然彎曲狀態(tài)； 座椅應(yīng)能支持就坐者的體位并保持其穩(wěn)定； 座椅應(yīng)能 使就坐變換坐姿， 靈活平穩(wěn)地進(jìn)行體態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2. 座椅尺寸 座椅的

26、尺寸設(shè)計(jì)包括三個(gè)方面： 椅面的高度、 寬 度、 深度和椅面傾角； 靠背的高度、 寬度和傾角； 扶手的高度和面積。 1) 椅面高度。 椅面高度應(yīng)使就坐者大腿近似水平， 小腿自然垂直， 腳掌平放在地面上，既保證不因椅面 過高而使大腿肌肉受壓， 又保證不因椅面過低而增加 背部肌肉負(fù)荷。 因此，椅面高度應(yīng)以小腿加足高的第5 百分位數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 座椅因用途不同， 椅面高度要求也不同。 對(duì)于休 息用椅， 可取380450 mm,對(duì)于工作用椅， 可取 400480 mm。工作座椅的高度應(yīng)為可調(diào)的， 使其與 工作面高度保持適宜的高度差。 辦公用椅的調(diào)節(jié)范圍

27、 為330530 mm。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2) 椅面寬度。 在空間允許的條件下， 以寬為好， 以方便就坐者變換姿勢(shì)。 3) 椅面深度。 椅面深度指椅面的前后距離。 4) 座椅面傾角。 座椅面 傾角指椅面與水平面的夾角。 5) 靠背的高和寬。 靠背的高和寬與座姿肩高和肩寬 有關(guān)， 可根據(jù)座椅用途確定。 6) 靠背傾角。 靠背傾 角是指靠背與椅面之間的夾角。 7) 扶手高度。 扶手的主要作用在于支承手臂重量， 以減輕肩部負(fù)擔(dān)， 增加舒適感。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖 8 - 17和圖8 - 18分別提供了高靠背和中靠背辦 公座椅

28、與工作面、 擱腳板的 配合尺寸。 圖8 - 19提供了各類座椅的大概尺度。 表8 - 14為駕駛員座椅和乘客座椅的尺寸， 可供設(shè) 計(jì)時(shí)參考。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 17 高靠背辦公座椅、 工作面、 擱腳板的配合尺寸(mm) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 18 中靠背辦公座椅、 工作面、 擱腳板的配合尺寸(mm) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 19 各類座椅的大概尺度(mm) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 表8 - 14 駕駛員、 乘客座椅尺寸 第第8 8章章 作

29、業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 3. 座椅設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 1) 靠背的作用在于支持軀干， 而主要在于支持腰 部。 因此， 其形狀和角度， 對(duì)于保持良好坐姿， 使 脊柱接近于正常自然狀態(tài)， 減少疲勞具有重要意義。 2) 對(duì)于工作用椅， 其穩(wěn)定性極為重要。 為防止座 椅的滑動(dòng)和翻倒， 椅腳應(yīng)設(shè)計(jì)成5個(gè)， 并均勻分布在 直徑為400450 mm的圓周上。 4) 椅面材料應(yīng)透氣性好且不打滑(例如毛料)， 以 增加臀部的舒適感。 椅面前緣應(yīng)呈弧曲面。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.4 手握式工具設(shè)計(jì)手握式工具設(shè)計(jì) 8.4.1 手握式工具分析 人手具有極大的靈活性。 從

30、抓握動(dòng)作來看， 可分 為著力抓握和精確抓握。 著力抓握時(shí)， 抓握軸線和手 臂幾乎垂直， 稍屈的手指與手掌形成夾握， 拇指施力。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 根據(jù)力的作用線不同， 可分為力與小臂平行(如鋸)、 力與小臂成夾角(如錘擊)及扭力(如使用螺絲起子)。 精 確抓握時(shí)， 工具由手指和拇指的屈肌夾住。 精確抓握 一般用于控制性作業(yè)(如小刀、 鉛筆)。 操作工具時(shí)， 動(dòng)作不應(yīng)同時(shí)具有著力與控制兩種性質(zhì)， 因?yàn)樵谥?狀態(tài)讓肌肉也起控制作用會(huì)加速疲勞， 降低效率。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 8.4.2 手握式工具設(shè)計(jì)原則 為了保證使用效率和健

31、康， 工具必須滿足以下基 本要求： 有效地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能； 與操作者身體成適 當(dāng)比例， 使操作者發(fā)揮最大效率； 按照作業(yè)者的力度 和作業(yè)能力來設(shè)計(jì)； 適當(dāng)考慮性別、 訓(xùn)練程度和身體 素質(zhì)上的差異； 工具要求的作業(yè)姿勢(shì)不能引起疲勞。 設(shè)計(jì)手握式工具時(shí)， 應(yīng)遵循以下人機(jī)工程學(xué)原則。 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 圖8 - 20 鉻鐵把手的設(shè)計(jì) (a) 不良設(shè)計(jì)； (b) 優(yōu)良設(shè)計(jì) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 1. 避免靜態(tài)肌肉負(fù)荷 當(dāng)使用工具時(shí)， 臂部必須上舉或長(zhǎng)時(shí)間抓握， 會(huì) 使肩、 臂及手部肌肉處于靜態(tài)施力， 導(dǎo)致疲勞， 降低 作業(yè)效率。 第第

32、8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 如在水平作業(yè)面上使用直桿式工具， 則必須肩部外展， 肘部抬高， 因此應(yīng)對(duì)這種工具設(shè)計(jì)作出修改。 在工具 的工作部分與把手部分做成彎曲式過渡， 可以使手臂 自然下垂。 例如， 傳統(tǒng)的鉻鐵是直桿式的， 當(dāng)在工作 臺(tái)上操作時(shí)， 如果被焊物體平放于臺(tái)面， 則手臂必須 抬起來才能施焊。 改進(jìn)的設(shè)計(jì)是將鉻鐵做成彎把式， 操作時(shí)手臂就可能處于較自然的水平狀態(tài)， 減少了抬 臂產(chǎn)生的靜態(tài)肌肉負(fù)荷。 (見圖8 - 20) 第第8 8章章 作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì)作業(yè)空間與用具設(shè)計(jì) 2. 保持手腕處于順直狀態(tài) 手腕順直操作時(shí)， 腕處于正中的放松狀態(tài)， 但當(dāng) 手腕處于掌屈、 背屈、 尺偏等別扭的狀態(tài)時(shí)， 就會(huì)產(chǎn) 生腕部酸痛、 握力減小。 如長(zhǎng)時(shí)間這樣操作， 會(huì)引起 腕道綜合癥、 腱鞘炎