教室桌椅人機(jī)的設(shè)計

1、安全人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計學(xué) 院：汽車與交通學(xué)院專 業(yè)： 級安全工程姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：撒占友 張永亮王春源 王玉華青島理工大學(xué)2014 年 7 月安全人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：青島理工大學(xué)教學(xué)樓教室桌椅的安全人機(jī)工程學(xué)優(yōu)化設(shè)計二、設(shè)計背景： 良好的坐姿能夠?qū)毫Ψ植嫉礁骷棺倒侵g的椎間盤上，并將最適當(dāng)、最均勻的靜負(fù)荷量 分布于所附著的肌肉組織上， 從而減輕作業(yè)疲勞。 良好的坐姿除了取決于作業(yè)者自身的作業(yè)姿 勢以外，桌椅本身的物理設(shè)計是否符合使用者的人體生物力學(xué)特性也是一個重要因素。 第二個 因素就是人機(jī)工程學(xué)所研究的領(lǐng)域。三、設(shè)計內(nèi)容： 針對我校教室的現(xiàn)實情況， 對課桌椅的各項

2、尺寸進(jìn)行實地測量， 并對課桌椅的使用者進(jìn)行 調(diào)查，訪問其意見，然后評價分析，提出符合實際情況的改進(jìn)意見及設(shè)計方案。其設(shè)計流程圖 如圖 1-1 所示。四、設(shè)計要求：1、實地測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、全面；2、對于桌椅使用者的調(diào)查要結(jié)合在校學(xué)生的實際情況， 統(tǒng)計人數(shù)不少于 50 人，且應(yīng)有代表性， 可以以問卷的形式進(jìn)行，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，需給出調(diào)查問卷；3、選擇合適的比例尺用 A3 圖紙繪制新方案桌椅在教室中的位置示意圖；4、選擇合適的比例尺用 A3 圖紙繪制新方案桌椅的加工圖；5、有條件可用計算機(jī)繪圖。現(xiàn)狀分析理論資料收集 現(xiàn)有狀況收集、分析操作分析 功能分析尺寸計測計測項目選擇計測人群選擇確定新設(shè)計方

3、案課桌椅子顏色匹配結(jié)束目錄一、緒論 1.1 前言1.2 現(xiàn)狀問題分析1.2.1 優(yōu)化設(shè)計要解決的問題1.2.2 優(yōu)化設(shè)計得產(chǎn)品所具有的功能二、青島理工大學(xué)教室桌椅設(shè)計數(shù)據(jù)收集及分析 2.1 、實地桌椅數(shù)據(jù)測量 2.2 、問卷調(diào)查與結(jié)果分析 52.3 、人體參數(shù)測量、對比和分析 2.3.1. 校內(nèi)學(xué)生人體參數(shù)實際測量分析2.3.2 、理論數(shù)值分析2.3 2.1 、(GB10000-88)中國成年人人體尺寸 623.2.2 、GB/T3976-2002高校固定式課桌椅的主要尺寸 . 72.3.2 3、人體測量數(shù)據(jù)及人體主要尺寸的應(yīng)用原則 三、關(guān)鍵尺寸計算及對比分析 93.1 、關(guān)鍵尺寸計算與分析

4、93.2 、關(guān)鍵尺寸的最小功能尺寸計算與分析 93.3 、關(guān)鍵尺寸的最佳功能尺寸計算與分析 .四、優(yōu)化設(shè)計方案 164.1. 優(yōu)化尺寸匯總 164.2. 優(yōu)化設(shè)計圖 174.2.1 、教室桌椅布局圖4.2.2 、關(guān)鍵尺寸圖4.3 、桌椅顏色、材料的分析及選用4.3.1 顏色的分析及選用4.3.2 材料的分析五、設(shè)計總結(jié)與反思 18六、參考文獻(xiàn) 19一、緒論1.1 前言高校教室的課桌椅，作為學(xué)生感受學(xué)習(xí)人性化服務(wù)的一個重要界面，它的宜 人程度直接影響著學(xué)習(xí)者的工作效率。雖然近年來大學(xué)校園硬件建設(shè)高速發(fā)展， 提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率，但是同學(xué)們每天使用的課桌椅并不如意。基于這個前 提，我們采取問卷調(diào)

5、查的形式隨機(jī)抽取了 50 名同學(xué)作答，發(fā)現(xiàn) 80%以上的同學(xué) 對目前使用的課桌椅存有意見，認(rèn)為其存在的種種設(shè)計缺陷導(dǎo)致學(xué)生身體疲勞、 視力下降、腰部損傷、甚至頸椎病等現(xiàn)象增加。因此，需要更加健康舒適人性化 的高校課桌椅的人性化設(shè)計。 本次設(shè)計從人機(jī)工程學(xué)中人性化產(chǎn)品的設(shè)計理念出 發(fā)，將人的因素放在首要位置， 重點是人、 桌椅和環(huán)境之間相互影響、 相互依存。 以“為人而設(shè)計 ”的崇高理想來進(jìn)行教室桌椅的設(shè)計，讓人文關(guān)懷充滿設(shè)計。2. 現(xiàn)狀問題分析1.2.1優(yōu)化設(shè)計要解決的問題：（ 1）解決現(xiàn)在一些課桌椅設(shè)計中， 設(shè)計尺寸不合理如課桌下部空間狹小， 伸不開腿；課桌太窄，沒有足夠的空間擺放書本和文具

6、；相鄰之間 座椅間距過小，出入不方便等問題；（2）解決一些課桌椅高度不合適的問題；（3）結(jié)合人機(jī)工程學(xué)盡可能解決課桌椅的人機(jī)問題，減少對人體腰部、 頸部、肩部、背部的傷害；（4）在設(shè)計中既要保證桌椅單體色彩的美觀，還要保證各種色彩在教室 環(huán)境內(nèi)的協(xié)調(diào)性。1.2.2優(yōu)化設(shè)計得產(chǎn)品所具有的功能；（1）課桌椅設(shè)計更合理，考慮到了人體高度；（2）課桌椅水平面和椅背垂直背面的角度調(diào)整，在設(shè)計上滿足學(xué)生通過靠背來緩解身體對臀部及腿部的壓力，緩解學(xué)生疲勞；（3）課桌應(yīng)保證有足夠的空間擺放書本和文具；（4）課桌在規(guī)定的使用期限內(nèi)，保證能夠正常使用，一般不發(fā)生故障。二、青島理工大學(xué)教室桌椅設(shè)計數(shù)據(jù)收集及分析2.

7、1 、實地桌椅數(shù)據(jù)測量測量方式：隨機(jī)抽取一個教室進(jìn)行測量。測量時保證準(zhǔn)確度。測量工具：直尺和皮尺測量結(jié)果如下：關(guān)鍵尺寸實際測量 數(shù)據(jù) （mm）課桌高度766課桌寬度501課桌深度356椅面高度446椅面寬度451椅面深度426靠背深度387靠背寬度500桌下容膝 高度630人側(cè)桌緣 與靠背面 的距離540單人桌椅總長9002.2 、問卷調(diào)查與結(jié)果分析 調(diào)查方式：我們對教學(xué)樓一樓、二樓、三樓的各個教室采用隨機(jī)調(diào)查。每個教室 只調(diào)查一人（男女比例為 7:3 ）。本次調(diào)查發(fā)放 50 張調(diào)查問卷，收回 50張，廢卷 0.）。 A.單人 B.多人A.木質(zhì) B.鐵質(zhì) C.其他A.合適 B.不合適 C.無所

8、謂（ ）. A.合適 B.不合適 C.無所謂8.你覺得上課時前臂壓著桌子邊沿難受嗎？（）。 A.難受 B.沒感覺9.你覺你現(xiàn)在用的課桌椅高度合適嗎？（）。 A.合適 B.一般C.不合適10.你覺得你現(xiàn)在用的桌子存貯空間足夠嗎？（） A. 夠B.不夠11.您對教室桌椅的布局滿意嗎？）A. 滿意 B.一般 C.不滿意12.您上課時視線是否被前面同學(xué)擋住？） A. 是B.否青島理工大學(xué)教室課桌調(diào)查問卷調(diào)查日期：2014 年 6 月 30 日教室是我們學(xué)習(xí)、答疑解問的地方，和我們的生活密切相關(guān)。為了給同學(xué)設(shè) 計更舒適的桌椅。調(diào)查我們學(xué)校教室的現(xiàn)狀，了解同學(xué)們的意見和建議，更為了 設(shè)計良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，下

9、面做出了一些問題調(diào)查，希望同學(xué)們配合參與， 謝謝 1.請問您的性別。（ ） A.男B.女2.您的年級。（ ） A.大一 B.大二 C.大三 D.大四3. 您對現(xiàn)在所用的教室的感覺怎樣？（） A.滿意 B.一般 C.不滿意4. 上課時喜歡單人單桌還是多人一起坐？（5 您希望我們課桌椅是什么材質(zhì)的？（ ）6.您覺得你現(xiàn)在用的課桌大小合適嗎？（）7.您覺得現(xiàn)在用的課桌高度和容腿空間合適嗎？13. 如果你坐在的邊角的位子上，你會覺得看黑板有困難嗎？（）A.有B.沒有C.無所謂14. 當(dāng)你想站起來離開座位時桌子腿有沒有阻礙了你的動作？（）A. 有B.沒有15. 您認(rèn)為你所用的教室應(yīng)容納多少人合適：人16

10、. 你對我們的教室設(shè)計有什么建議呢：問卷分析：青島理工大學(xué)教室課桌調(diào)查問卷選項問題A票數(shù)百分比B票數(shù)百分比C票數(shù)百分比1. 請問您的性別男370.74女130.262. 您的年紀(jì)大一220.44大二100.2大三180.363. 您滿意現(xiàn)在所用的專業(yè) 教室嗎滿意130.26一般300.6不滿 意70.144. 您對教室桌椅的布局滿 意嗎滿意190.38一般300.6不滿 意10.026. 您上課時時是否被前面 同學(xué)擋住是230.46否210.427. 您希望我們課桌是什么 材質(zhì)木質(zhì)470.94鐵質(zhì)10.02其他20.048. 您覺得你現(xiàn)在用的課桌 大小合適嗎合適290.58不合 適190.38

11、無所 謂20.049. 您覺得現(xiàn)在用的課桌高 度和容腿空間合適嗎合適320.64不合 適140.28無所 謂40.0810. 您覺得教師的過道寬度 合適嗎合適410.82不合 適90.1811. 上課時喜歡單人單桌還 是人多一些單人240.48多人260.5212. 你覺得上課時前臂壓著 桌子邊沿難受嗎難受190.38沒感 覺310.6213. 你覺得你現(xiàn)在用的課桌 椅高度合適嗎合適280.56一般170.34不合 適50.114. 你居多你現(xiàn)在用的桌子 儲存空間夠嗎夠200.4不夠300.615. 要是你坐在前排的邊角 上，你會覺得看黑板有困難 嗎有310.62沒有140.28無所 謂50.

12、116. 當(dāng)你下課后想站起來離 開座位時有沒有覺得桌子 腿阻礙了你的動作有220.44沒有280.5617. 您認(rèn)為你所用的教室應(yīng) 容納多少人合適調(diào)查問卷分析為了全方面了解我們學(xué)校其他同學(xué)對教室的滿意度，以及建議。我們組采用 了隨機(jī)發(fā)放調(diào)查問卷的方法。我們針對教學(xué)樓一樓、二樓、三樓的各個教室采用 隨機(jī)調(diào)查。每一個教室調(diào)查一人(男女比例為 7:3)。本次調(diào)查發(fā)放 50 張調(diào)查問 卷，收回 50 張，最后的調(diào)查結(jié)果分析如下：一、針對于課桌尺寸的問題：1) 58%的同學(xué)認(rèn)為課桌大小合適；2) 64%的同學(xué)認(rèn)為課桌高度和容腿空間合適3) 56%的同學(xué)認(rèn)為椅子高度合適4) 38%的同學(xué)認(rèn)為前臂壓著桌邊會

13、感到難受 由此可見，課桌的尺寸并沒有讓巨大多數(shù)同學(xué)滿意，因此這些不滿足的地方則是 我們需要去重點研究、設(shè)計。二、針對于教室布局的問題：1) 38%的同學(xué)不滿意教室的布局；2) 46%的同學(xué)感覺前排同學(xué)會阻擋我們的視線；3) 82%的同學(xué)認(rèn)為過道寬度合適；4) 48%的同學(xué)喜歡單人座；5) 62%的同學(xué)認(rèn)為坐在前排邊角時會覺得看黑板有問題。 由此可見，教師的布局沒有滿足大多數(shù)人，因此我們應(yīng)著眼于對于教室空間布局 的問題。三、針對于材質(zhì)等其他問題1）94%的同學(xué)認(rèn)為木質(zhì)材料的課桌最舒適；2）40%的同學(xué)認(rèn)為桌子的儲存空間合適。3）同學(xué)認(rèn)為教室應(yīng)該承納。 。個同學(xué)最合適。 綜上所述：我們可以判定，我

14、們學(xué)校的教室需要優(yōu)化改進(jìn)，主要從尺寸、布局等 方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。2.3 、人體參數(shù)測量、對比和分析2.3.1. 校內(nèi)學(xué)生人體參數(shù)實際測量分析 考慮到本次人機(jī)設(shè)計是針對青島理工大學(xué)的教室課桌，因此為了更好、更客觀、 全面對我校課桌的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 我們決定對我校的部分同學(xué)做人體關(guān)鍵尺寸測 量與分析。測量對象：大一、大二和大三的同學(xué)，每一個年紀(jì)隨機(jī)抽取級 3 女 7 男共 10 人 共計 30 名同學(xué)。測量方式： 根據(jù)我們的所需要設(shè)計的進(jìn)行部分人體尺寸測量。 重點測量坐姿的各 項數(shù)據(jù)。測量工具：皮尺測量結(jié)果圖下青島理工大學(xué)人體部分尺寸統(tǒng)計測試項目（ mm）身高坐姿肘高坐姿膝高小腿加坐深臀膝距二郎腿

15、坐姿下支長坐姿臂寬坐姿 兩肘寬前排1155921248142449048655293035651021600226481397436507590927340523316122415004254784905889933675194162225652043045051260599536953851646247501400463519660987381515平均數(shù)1607.8236.4496.6415.2463.4502.8599966.4362.6521標(biāo)準(zhǔn)差32.117.4716.3215.4521.5114.2439.2734.7415.4410.655（95）%1660.6207.66523

16、.44389.78428.01479.38534.41023.55387.99538.53中間排116552565193994895336209583835462166024150240547853961293434955831672246521425480545632939372531416802654894095235407199343515235168425950542551853360396034553461687278534401509523702961356543717062565474305175307009933585608171830155842350953772010233

17、5758991731339551429530555680104535453910173227855843752356069010393785501117393105514394995247321029368522121740310556436509547755104135856013174633754944151852967010383675481417503045674395245737611001359579平均數(shù)1707.14284.29536.21424.14509540.57685.43992.5361.07548.71標(biāo)準(zhǔn)差33.5132.5724.6714.8216.6114.3

18、51.9943.5211.0619.465（95）%1762.27252.27576.8448.52484.62513.25661.911078.02432.66566.91后排1178030157144052655975910504035612178136556944153455975810783985913178236157043950953277011094015944178633956044052856077010944135595180037158543853856076311054106486180137655644954654075010753975787180935954045

19、1529556710108842862881815340580452551567736107042060191820389582458565573765118440257110183033159046157056978910734466451118503305634645615827841123423624平均數(shù)1804.91351.09569.64448.45541.55559.73759.451095.36412.82600標(biāo)準(zhǔn)差22.6325.3714.549.5218.8614.0921.9735.8815.2232.155（95）%1842.14309.36593.56432.795

20、10.51536.56723.311154.38437.86652.88結(jié)果分析：對比中國成年人人體尺寸 (GB1 0000-88 )上相應(yīng)的數(shù)據(jù)。本次對 我校的同學(xué)的人體尺寸測量。由于測量的基數(shù)小、測量方式不合理、測量工具不 合適等原因產(chǎn)生了一些誤差， 但都在誤差允許范圍內(nèi)的。 所以我們在設(shè)計計算尺 寸的時候，以本次對我校學(xué)生人體尺寸的測量為主， 中國成年人人體尺寸 (GB 10000-88)上相應(yīng)的數(shù)據(jù)為輔。2.3.2 、理論數(shù)值分析2.3 2.1 、(GB10000-88)中國成年人人體尺寸23.2.2 、GB/T3976-2002 高校固定式課桌椅的主要尺寸p K = x ±

21、 S D K2.3.2 3、人體測量數(shù)據(jù)及人體主要尺寸的應(yīng)用原則 三、關(guān)鍵尺寸計算及對比分析 93.1 、關(guān)鍵尺寸計算與分析 9、根據(jù)所測數(shù)據(jù)：以身高將所測的 30 組數(shù)據(jù)分為以155-165cm、 165-175cm 、175-185cm三組。然后對三個組分別進(jìn)行分析討論， 把黃思遠(yuǎn)寫的加進(jìn)去，然后再改改就應(yīng)該可以根據(jù)所測數(shù)據(jù)：根據(jù)我組搜集到的人體坐姿的主要數(shù)據(jù)及他們的身高，我組將他們分為三組。具體為 155CM-165CM 為第一組， 165CM-175CM 為第二組， 175CM-185CM 為 第三組。根據(jù)第一組同學(xué)的小腿加足高確定座椅面的高度： P(95)=411.8+21.24*1

22、.645=446.7.考慮到測量是本組數(shù)據(jù)多為女生，且他們都穿著 高跟鞋。因此，我們將該組的 座椅高定為 44.5CM 。測得該組同學(xué) 坐姿肘高平均 約為 22CM 左右?？紤]到學(xué)習(xí)過程中的閱讀及寫作時坐姿眼高與桌面的距離， 及 寫字時的舒適性，我們在此基礎(chǔ)上再加 5CM-10CM 。最終，將 桌面的高度定為： 44.5+22+5=71.5CM。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿臀寬，及節(jié)約空間等多方面因素的考 慮，我們最終將 椅面寬度定為 44CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿肘寬及教室整體布局 的美觀，我們將 課桌寬度定為 60CM ?？勘硨挾葹?50CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐深 及心里修正量，我們將該組 椅面深度

23、設(shè)定為 40CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿膝高以 及心里修正 量等因素，我們將 桌下容膝高度定為 60CM 。此外，根據(jù)桌面的高 度，以及座椅的高度， 我們將 靠背高度定為 34CM.綜合考慮，我們將 課桌深度定 為 40CM 。根據(jù)第二組同學(xué)的小腿加足高確定座椅面的高度： P(95)=431+24.1*1.645=470.5 因此，我們 將該組的 座椅高定為 47CM 。測得該組同學(xué) 坐姿肘高平均約為 28CM 左右?？紤]到學(xué)習(xí)過程中的閱讀及寫作時坐姿眼高與桌面的距離，及寫字時的舒 適性，我們在此基礎(chǔ)上再加 5CM-10CM 。最終，將 桌面的高度定為： 47+28+5=80CM 。根據(jù)該組同學(xué)

24、的坐姿臀寬，及節(jié)約空間等多方面因素的考慮， 我們最終將 椅面寬度定為 45CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿肘寬及教室整體布局的美 觀，我們將 課桌寬度定為 60CM ?？勘硨挾葹?50CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐深及心 理修正量，我們將該組 椅面深度設(shè)定為 40CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿膝高以及心 理修正量等因素，我們將 桌下容膝高度定為 63CM 。此外，根據(jù)桌面的高度，以 及座椅的高度，我們將 靠背高度定為 34CM. 綜合考慮，我們將 課桌深度定為 40CM根據(jù)第三組同學(xué)的小腿加足高確定座椅面的高度： P(95)=454.1+26.9*1.645=498.3CM。.我們將該組的 座椅高定為 50C

25、M 。測得該組 同學(xué)坐姿肘高平均約為 30CM 左右 ?？紤]到學(xué)習(xí)過程中 的閱讀及寫作時坐姿眼高與桌面的距離，及寫字時的舒適性，我們在此基礎(chǔ)上再 加 5CM-10CM 。最終，將 桌面的高度 定為： 50+30+5=85CM 。根據(jù)該組同學(xué)的 坐姿臀寬，及節(jié)約空間等多方面因素的考慮，我們最終將 椅面寬度定為 46CM 。 根據(jù)該組同學(xué)的坐姿肘寬及教室整體布局的美觀，我們將 課桌寬度定為 60CM 。 靠背寬度為 50CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐深及心里修正量，我們將該組 椅面深度設(shè) 定為 45CM 。根據(jù)該組同學(xué)的坐姿膝高以及心里修正量等因素，我們將 桌下容膝 高度定為 66CM 。此外，根據(jù)桌面

26、的高度，以及座椅的高度，我們將 靠背高度定 為 34CM. 綜合考慮，我們將 課桌深度定為 45CM 。P5 （第5百分位數(shù)）表示“小”身材，是指有5%的人群身材 尺寸小于此值，而有95 %的人群身材尺寸大于此值；Pso （第50百分位數(shù)）表示“中”身材，是指大于和小于此 值的人群身材尺寸各為50%;P95 （第95百分位數(shù)）表示“大”身材，是指有95 %的人群 身材尺寸小于此值，而有5 %的人群身材尺寸大于此值。表1百分位數(shù)與變換系數(shù)k之間的關(guān)系百分比%k百分比%k12. 326800.84251.645901.282101.282951.645500.000992. 3263.2 、關(guān)鍵尺

27、寸的最小功能尺寸計算與分析 93.3 、關(guān)鍵尺寸的最佳功能尺寸計算與分析 .四、優(yōu)化設(shè)計方案 164.1. 優(yōu)化尺寸匯總 16關(guān)鍵尺寸實際 測量 數(shù)據(jù) (mm)優(yōu)化設(shè)計尺寸 (mm)前排中間后排課桌高度766700750800課桌寬度501600課桌深度356400450椅面高度446390400420椅面寬度451400440460椅面深度426400450靠背深度387340靠背寬度500600桌下容膝高度630680730752人側(cè)桌緣與靠背面的距離540450450500抽屜高度150抽屜寬度500抽屜深度250椅面傾角3度靠背傾角105度單人桌椅總長900850 900950174.2. 優(yōu)化設(shè)計圖4.2.1 、教室桌椅布局的CAD4.2.2 、關(guān)鍵尺寸圖4.3 、桌椅顏色、材料的分析及選用