工作臺(tái)與座椅與作業(yè)空間設(shè)計(jì)-精品

1、工作臺(tái)與座椅與作業(yè)空間設(shè)計(jì)6.1 工作臺(tái)設(shè)計(jì)6.1.1 工作臺(tái)的基本類型工作臺(tái)一般均由面板和支承部分構(gòu)成。根據(jù)組合形式不同，一般可分為桌式工作臺(tái)、柜式工作臺(tái)和平臺(tái)式工作臺(tái)三種。1)桌式工作臺(tái) 桌式工作臺(tái)是常見的工作臺(tái)，它包括各種辦公桌、課桌、微機(jī)操作臺(tái)及各類服務(wù)性柜臺(tái)等（圖6.45）。桌式工作臺(tái)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，視野開闊，采光好，桌面上可任意組放各類供操作使用的物品。桌面下方可根據(jù)需要任意組合分割出供儲(chǔ)備的使用空間。桌式工作臺(tái)的桌面一般多做成水平的，也可根據(jù)需要做成帶10°-20°傾角的斜面。因?yàn)樽朗焦ぷ髋_(tái)在使用時(shí)多采用坐姿，所以，在設(shè)計(jì)和選用時(shí)必須充分考慮工作座

2、椅的配套問題。2)柜式工作臺(tái) 柜式工作臺(tái)是指控制器和顯示器均固定安裝在面板上的專用工作臺(tái)。按工作臺(tái)面板組合形式的不同，一般又可分為直柜式工作臺(tái)、彎折式工作臺(tái)和弧面形工作臺(tái)等。 柜式工作臺(tái)的操作一般多采用坐姿或站、坐姿。因此在沒計(jì)時(shí)必須充分考慮不同操作姿勢的座椅配套問題，同時(shí)還應(yīng)充分考慮到容膝空間問題。 直柜式工作臺(tái) 該形式工作臺(tái)的支承部分多是一字形排列的箱柜，臺(tái)面由幾塊面板按平面、豎面或斜面組合而成。其特點(diǎn)是臺(tái)面沿橫向尺寸較大，既可單件使用，也可多件組合使用；既可一人操作，也可供多人同時(shí)操作(圖646)。彎折式工作臺(tái) 該形式工作臺(tái)是在直柜式工作臺(tái)的基礎(chǔ)上演變而成的

3、。即根據(jù)需要把直柜式工作臺(tái)的左、右兩邊各彎折一次，形成三面相交的形式。其基本要求是，彎折后各面板的中心距人眼的垂直距離應(yīng)大致相等，并保證在最佳視野范圍內(nèi)(圖647)?；∶嫘喂ぷ髋_(tái) 該形式工作臺(tái)是在彎折式工作臺(tái)基咄上的進(jìn)一步變形 (圖648)?；∶嫘喂ぷ髋_(tái)的特點(diǎn)是，弧面上布置的各顯示器與操作拘視距相等，觀察時(shí)不需調(diào)節(jié)視距，因而準(zhǔn)確、便捷。各控制器與人肢體活動(dòng)距離一致，因而操作也能較為方便、快捷。若不需觀察和監(jiān)視臺(tái)外情況，還可做成球面形。3)平臺(tái)式工作臺(tái) 平臺(tái)式工作臺(tái)多見于工廠里供施力加工的工作臺(tái)，如鉗工操作臺(tái)和木工操作臺(tái)等。平臺(tái)式工作臺(tái)的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)較為簡單且敦實(shí)。由于該形式工作臺(tái)多用

4、于施力加工，因此其造型尺度也不同于桌式工作臺(tái)和柜式工作臺(tái)(圖649)。6.1.2  工作臺(tái)的造型尺度人的任何操作動(dòng)作都是在一定姿勢下進(jìn)行的。姿勢不同，肢體活動(dòng)的空間范圍也不同，因此工作臺(tái)的造型尺度也不同。一般來說，人在工作臺(tái)上的操作姿勢多為立姿、坐姿或立、坐姿交替三種。據(jù)測定，人立姿作業(yè)的能量消耗約為坐姿操作的16倍，若上身傾斜操作時(shí)可高達(dá)10倍。另外，坐姿操作的準(zhǔn)確性通常都高于立姿。所以，在工作條件允許的情況下，作業(yè)姿勢應(yīng)盡可能地采用坐姿。對(duì)于作業(yè)時(shí)間持續(xù)較長，操作精度要求較高，需要手腳并用的場合，更應(yīng)優(yōu)先選用坐姿操作。只有在手或腳操作時(shí)需要較大空間且要經(jīng)常改變操作體位的，或沒有容

5、膝空間而使坐姿操作有困難的情況下，才宜采用立姿操作。桌式工作臺(tái)一般分為操作型、裝配型和服務(wù)型三種。其基本操作姿勢多為坐姿。操作型工作臺(tái)的基本特點(diǎn)是，臺(tái)面上供操作用的各種裝置相對(duì)固定安放，人在臺(tái)上僅完成某些操作動(dòng)作。如微機(jī)操作臺(tái)等。通常情況下，這類操作臺(tái)的臺(tái)面可做成水平面向下約15°(1224°的斜面,顯示屏平面應(yīng)在正平面向后約15°左右的位置為佳。裝配型工作臺(tái)主要是供較小機(jī)件的裝配或包裝等工作使用的。因此，臺(tái)面必須做成平面，面積也應(yīng)根據(jù)放置機(jī)件的大小和數(shù)量而定。服務(wù)型工作臺(tái) 除了應(yīng)滿足人與物的造型尺度外，還應(yīng)考慮到與服務(wù)對(duì)象的相互關(guān)系。下面以圖651為例來分析討論

6、。(a)可看出，工作臺(tái)上都有一屏障，使工作人員與服務(wù)對(duì)象有一種隔離感。其次，室內(nèi)地面比服務(wù)廳地面高出260mm，從設(shè)計(jì)者來說可能是為了讓坐著的工作人員與站著的被服務(wù)對(duì)象視線保持平行。但是，當(dāng)工作人員站立時(shí)就會(huì)對(duì)服務(wù)對(duì)象產(chǎn)生一種居高臨下感。顯然，這種設(shè)計(jì)是不合適的。圖(b)是經(jīng)過改進(jìn)后的工作臺(tái)，其顯著特點(diǎn)是拆除了屏障。從某種意義上講也消除了工作人員與服務(wù)對(duì)象的心理屏障。另一方面也擴(kuò)大了空間，活躍了氣氛。其次是室內(nèi)外地面高度一致，改過去工作人員的俯視為仰視，即使站立工作時(shí)也僅為平視。在顧客是"上帝"的今天，工作臺(tái)造型尺度上的這種細(xì)小問題，也是值得有關(guān)人士思考和借鑒的。 

7、0;6.1.2.3 平臺(tái)式工作臺(tái)的造型尺度在工作場合或家庭事務(wù)中，站著操作的工作臺(tái)并不鮮見。如廚房里的清洗臺(tái)，工廠里的木工操作臺(tái)和鉗工操作臺(tái)等。據(jù)有關(guān)研究人員對(duì)成年男性清洗器皿時(shí)肌肉活動(dòng)的測試結(jié)果顯示，身體向前或向后傾斜以不超過1015度為宜.工作臺(tái)高度為身高60%人在距身體前方200mm，高為900mm的點(diǎn)位，人體能量消耗最少，越遠(yuǎn)離這一點(diǎn)，體能消耗越增大(圖6.53)。一般來說，女性按此高度減去50mm即可。值得注意的是，該測試高度是便于工作的點(diǎn)位，并不是工作臺(tái)的高度。如烹調(diào)臺(tái)則應(yīng)減去菜板的高度等。柜式工作臺(tái)是操縱控制裝置中普遍采用的工作臺(tái)，其中尤以直柜式工作臺(tái)最為常見。直柜式工作臺(tái)的造型

8、尺度是根據(jù)操縱控制裝置的功能范圍，人體適宜的操作姿勢而定。下面分別討論。坐姿操作的直柜式工作臺(tái)造型尺度P121(2)站姿操作的工作臺(tái)造型尺度通常情況下，單純采用站姿操作較少，一般多采用站一坐姿可交替的操作方式為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局直柜式工作臺(tái)。(3)站一坐姿操作的工作臺(tái)造型尺度站一坐姿交替操作的優(yōu)點(diǎn)在于：能使操作者在作業(yè)中變換體位，從而避免由于身體長時(shí)間處于一種體位而引起的肌肉疲勞。由于站-坐姿操作的姿勢是可變的，而工作臺(tái)的尺寸是不變的，因此采用站一坐姿勢操作時(shí)，首先與工作臺(tái)相配套使用的座椅在高度方向應(yīng)是可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同身高人的使用。其次椅子必須是可移動(dòng)的，以便在坐姿改為站姿操作時(shí)方便地向后

9、移動(dòng)。另外，工作臺(tái)下部必須設(shè)置腳踏板，以便坐姿操作時(shí)放腳，通常要求腳踏板的高度也應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。其調(diào)節(jié)范圍一般取在20-230mm之間。()標(biāo)準(zhǔn)工作臺(tái)造型尺度 P123表6.1.3 辦公臺(tái)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化辦公室內(nèi)電子設(shè)備的更新和完善，逐漸形成了電子化辦公室。與其電子設(shè)備相適的辦公家具設(shè)計(jì)，已顯得非常重要。6.1.3.1 電子化辦公臺(tái)人體尺度現(xiàn)代電子化辦公室內(nèi)大多數(shù)人員是長時(shí)間面對(duì)顯示屏進(jìn)行工作，因而要求像控制臺(tái)一樣具有合理的形狀和尺寸，以避免工作人員肌肉、頸、背、腕關(guān)節(jié)疼痛。按照人機(jī)工學(xué)原理，電子辦公臺(tái)尺寸應(yīng)符合人體各部位尺寸。圖6-9 是依據(jù)人體尺寸確定的電子化辦公臺(tái)主要尺寸，該設(shè)計(jì)所依據(jù)的人體尺寸

10、是從大量調(diào)查資料獲得的平均值。6.1.3.2 電子化辦公臺(tái)可調(diào)設(shè)計(jì)，見圖6-10由于實(shí)際上并不存在符合平均值尺寸的人，即使身高和體重完全相同的人，其各部位的尺寸也有出入。因此，在電子化辦公臺(tái)按人體尺寸平均值設(shè)計(jì)的情況下，必須給予可調(diào)節(jié)的尺寸范圍，如圖，下部三個(gè)高度尺寸范圍和座椅靠背調(diào)節(jié)范圍等。電子化辦公臺(tái)調(diào)節(jié)方式有：垂直方向的高低調(diào)節(jié)、水平方向的臺(tái)面調(diào)節(jié)以及臺(tái)面的傾角調(diào)節(jié)等，如圖示，國外電子化辦公臺(tái)使用實(shí)踐證明，采用可調(diào)節(jié)尺寸和位置的電子化辦公臺(tái)，可大大提高舒適程度和工作效率。6.1.3.3 電子化辦公臺(tái)組合設(shè)計(jì)，見圖6-11采用現(xiàn)代辦公設(shè)備和辦公家具，即意味著辦公室內(nèi)部的重新布置，因而要求辦

11、公室隔斷、辦公單元系列化、辦公臺(tái)易于拆裝、變動(dòng)靈活等特點(diǎn)。為適應(yīng)這些要求，電子化辦公臺(tái)大多設(shè)計(jì)成拆裝靈活方便的組合式，根據(jù)電子化辦公臺(tái)的幾種基本組合單元，可組合成各種型式多變的辦公單元系列。  工作臺(tái)的形式一經(jīng)確定，面板上顯示器和控制器的合理布局就是關(guān)鍵問題。為了保證工作效率和減少人體疲勞，面板的設(shè)計(jì)原則應(yīng)盡可能地讓操作者不轉(zhuǎn)動(dòng)頭部和眼睛，更不必移動(dòng)操作位置，便可方便地操作，并可從顯示器上獲取全部信息。為此，面板區(qū)域的合理劃分，控制器與顯示器的合理配置就成為首要問題。6.1.4.1 面板的區(qū)域劃分顯示器常用的主要儀表應(yīng)盡可能配置在視野中心3°范圍內(nèi)，一般性的儀表可布置在20

12、°40°范圍內(nèi)，次要的儀表可布置在40°-60°的范圍內(nèi)，80°以外的視野范圍一般不允許布置儀表。當(dāng)視距為800mm時(shí)，人的正確認(rèn)讀時(shí)間與水平視野的范圍如圖658所示的關(guān)系。由圖中可看出，當(dāng)水平視野在20°范圍內(nèi)為有效認(rèn)讀范圍，當(dāng)超過24°時(shí)，其正確認(rèn)讀的時(shí)間便急劇增加。6.1.4.1 面板的區(qū)域劃分控制器p96圖659所示是有關(guān)學(xué)者對(duì)控制器分區(qū)布局設(shè)計(jì)的研究成果(以坐姿為基礎(chǔ))。圖660所示是兩種控制臺(tái)面板布局設(shè)計(jì)的示意圖，可供設(shè)計(jì)布局時(shí)參考。6.1.4.2 控制器與顯示器的布置方法控制器與顯示器的布置涉及問題很多，但就單

13、項(xiàng)的控制器或顯示器的布置一般可采用以下幾種方法。按重要程度配置 即把最重要的控制器布置在最佳操作區(qū)域內(nèi)，依次類推；把最重要的顯示器布置在最佳的視域內(nèi),依次類推。按使用頻率配置 即把經(jīng)常使用的控制器布置在最佳操作區(qū)域內(nèi)，把需要經(jīng)常認(rèn)讀的顯示器配置在最佳視區(qū)內(nèi)。按使用順序配置 即把控制器的操作順序按人習(xí)慣動(dòng)作(如水平方向習(xí)慣從左到右，垂直方向習(xí)慣從上到下等)的順序進(jìn)行配置.同時(shí)也把顯示器的認(rèn)讀順序按人的視感覺習(xí)慣順序進(jìn)行配置(如水平方向習(xí)慣從左到右，垂直方向習(xí)慣從上到下，周圍方向習(xí)慣于按順時(shí)針方向等)?？刂破骱惋@示器在生產(chǎn)操作中常常是組合在一起使用的。兩者配合得是否合理，將直接影響信息傳遞的速度和

14、質(zhì)量。一般來說，控制器與顯示器的配置應(yīng)遵循以下原則?？臻g一致性 是指顯示器與控制器在空間相互位置關(guān)系的一致性。運(yùn)動(dòng)一致性 是指同一對(duì)象的控制與顯示，在運(yùn)動(dòng)方向上的一致性。一般旋鈕順時(shí)針為增加，反時(shí)針為減少概念一致性 指控制器與顯示器編碼的意義要和其作用一致。例如用表示危險(xiǎn)的紅色指明制動(dòng)，用表明安全的綠色標(biāo)明運(yùn)行等。通用定型性 通用定型就是人們長期形成的共同習(xí)慣，也稱習(xí)慣定型。例如收音機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)表示音量增大；電閘向上推表示“接通”、向下表示“斷開”；汽車的離合器踏板在“左” 制動(dòng)器踏板在“右”等。 控制器與顯示器的配置應(yīng)盡可能遵守以上四項(xiàng)原則。若是彼此發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)綜合考慮，權(quán)衡利弊

15、后再進(jìn)行配置。6.2  座椅設(shè)計(jì)座椅與人們的生活息息相關(guān)，無論是工作、學(xué)習(xí)、出門旅行、在家休息都離不開座椅。關(guān)于座椅的設(shè)計(jì)問題至今仍是值得研究的課題。從50年代初，美國的科甘對(duì)整形外科的醫(yī)用座椅進(jìn)行研究以后，40多年來關(guān)于座椅的設(shè)計(jì)問題已有多位學(xué)者進(jìn)行過系統(tǒng)科學(xué)的研究，各種設(shè)計(jì)參數(shù)也相繼見于諸多資料。但就目前來看，尚不能說一把真正獲得公認(rèn)的理想的舒適座椅已經(jīng)問世。這是因?yàn)槿梭w的坐姿是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題。比如，從事長時(shí)間體力勞動(dòng)的人能坐上一只木板凳休息，則會(huì)感到非常舒適，而對(duì)于常年日工作量8h且取坐姿工作的人(秘書、打字員等)任何一種座椅都不會(huì)被認(rèn)為是完美無缺的。在西方某些國家還流行一種

16、“適度不舒適”的座椅設(shè)計(jì)，即某些流動(dòng)性較大的公共空間(如快餐店等)為加速人員流動(dòng)，有意識(shí)地把座椅設(shè)計(jì)得不太舒適；另有一些工作場合需要較高的警覺性，也通過把座倚設(shè)計(jì)得不太舒適，以提高工作人員的警覺性。日本在解決工作人員坐姿工作的警覺性問題另辟新招。如日本馬自達(dá)汽車公司為了防止人們?cè)趶氖聠握{(diào)坐姿工作時(shí)打瞌睡，推出一種“功能音樂式”座椅，即在座椅上安裝附加設(shè)施，讓坐者每隔30秒鐘聽一次音樂，同時(shí)振動(dòng)坐者的腰部，以驅(qū)趕睡意，使人員集中注意力從事工作。  綜上所述，座椅的設(shè)計(jì)是很復(fù)雜的問題，要想設(shè)計(jì)出一把被公認(rèn)為理想的舒適座椅幾乎是不可能的。因而要想設(shè)計(jì)出一把相對(duì)理想的座椅

17、必須根據(jù)使用目的進(jìn)行多種因素的考慮。6.2.1 座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)學(xué)基礎(chǔ)1 脊柱結(jié)構(gòu)人體脊柱是由7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎、5節(jié)腰椎，以及骶骨和尾骨組成，如圖671所示。它們由軟骨組織和韌帶聯(lián)系，使人體能進(jìn)行屈伸，側(cè)屈和回轉(zhuǎn)等活動(dòng)。由于人體的重量由脊柱承受且由上至下逐漸增加。因而椎骨也是由上至下逐漸變得粗大。尤其是腰椎部分承受的體重最大，所以腰椎也是最粗大。這就是人體脊柱的基本結(jié)構(gòu)。2 腰曲弧線脊柱側(cè)面有四個(gè)生理彎曲：頸曲 胸曲 腰曲 胝曲,與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。P126人體正常腰曲弧線是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線，如圖B所示，軀干挺直坐姿和前彎時(shí)的腰弧曲線會(huì)使腰椎嚴(yán)重變形，如圖中曲線F和G所示；欲使

18、坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于90度的角度，且在腰部有所支承，如圖中曲線C所示?？梢?，保證腰弧曲線的正常形狀是獲得舒適坐姿的關(guān)鍵。圖672為坐姿與腰椎壓力，當(dāng)人體自然站立時(shí)，脊柱呈理想的“S”形曲線狀，腰椎不易疲勞，見圖(a)所示。當(dāng)人體取坐姿工作時(shí)，往往會(huì)因座椅設(shè)計(jì)的不科學(xué)而促使人們采用不正確的姿勢，從而迫使脊柱變形，疲勞加速，并產(chǎn)生腰部酸痛等不適癥狀，見圖(b)所示。如果座椅設(shè)計(jì)得能讓腰部得到充分的支撐，使腰椎恢復(fù)到自然狀態(tài)，那么疲勞就會(huì)得到延緩，從而得到輕松舒適感，見圖示。實(shí)驗(yàn)研究證明：人體自然放松狀態(tài)下的人體曲線能與座椅靠背曲線充分吻合，座椅舒適度評(píng)價(jià)值就高。3

19、 腰椎后突和前突正常腰弧曲線是微微前突，為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應(yīng)在腰椎部提供所謂兩點(diǎn)支承。由于第5 6胸椎高度相當(dāng)于肩胛骨高度，肩胛骨面積大，可承受較大壓力，所以第一支承應(yīng)位于第5 6胸椎之間，稱其為肩靠。第二支承設(shè)置在第4 5腰椎之間的高度上，稱為腰靠，和肩靠一起組成座椅的靠背。無腰靠或腰靠不明顯將會(huì)使正常的腰椎呈圖6-14（a）中的后突形狀。而腰靠過分凸出將使腰椎呈圖6-14（b）中的前突形狀。腰椎后突或前突都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應(yīng)該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線。人在一般的坐姿作業(yè)時(shí)，由于身體通常需要前傾，只有“腰靠”起作用，因此可以不設(shè)“肩靠”。而對(duì)于非頻繁操作的起間歇

20、休息支撐作用的座椅(如辦公學(xué)習(xí)用座椅及餐廳座椅)因人體通常需要間歇后仰，所以一般均應(yīng)設(shè)置“肩靠”。此外，還有一類主要供人休息用的座椅(如飛機(jī)、汽車、火車等交通工具上供旅客乘坐的座椅及安樂椅等)，通常均應(yīng)附加“頭靠”以構(gòu)成“三點(diǎn)支撐”。一般情況下，附加“頭靠”的座椅其靠背均應(yīng)做成可調(diào)節(jié)的。據(jù)有關(guān)人機(jī)學(xué)者通過測試研究的結(jié)果顯示，可調(diào)靠背的傾角變化與各支撐點(diǎn)位置存在一定的最佳組合關(guān)系，見圖673所示。6.2.1.2 坐姿生物力學(xué)1. 肌肉的活動(dòng)度p127脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會(huì)受到相互壓力的作用，使肌肉活動(dòng)度增加，招致疲勞酸痛。挺直坐姿下腰椎部位肌肉活動(dòng)度高，提供腰靠后明顯減小。 2. 體壓分

21、布，見圖6-15座面體壓主要分布在臀部，并在坐骨部分產(chǎn)生最大的壓力。由坐骨向外，壓力逐漸減少。為了減少臀部下部的壓力，座面一般應(yīng)設(shè)計(jì)成軟墊，其柔軟程度以使坐骨處支承人體的60左右的重量為宜。 其上壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則設(shè)計(jì)，坐骨處最大，向四周逐漸減小，至大腿部位最低。 靠背體壓主要分布在肩胛骨和腰椎骨兩處。該兩處的支撐位置通常被稱為"腰靠"和"肩靠"。其中"腰靠"的位置大約在腰錐的第3-4節(jié)之間，"肩靠"的位置大約在胸椎的第5-6節(jié)之間。在設(shè)計(jì)座椅靠背時(shí)必須充分考慮到這兩處的&

22、quot;兩點(diǎn)支撐"作用。其中"腰靠"比"肩靠"更重要。人在坐姿狀態(tài)下，體重作用在座面和靠背上的壓力分布稱為座態(tài)體壓分布。它與坐姿及座椅的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，是設(shè)計(jì)座椅時(shí)需要掌握的重要參數(shù)。3. 股骨受力分析，見圖6-16坐姿結(jié)節(jié)能支承上身大部分重量，坐骨結(jié)節(jié)下面的座面呈近似水平時(shí)舒適可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)股骨處于正常位置不受過分壓迫，。斗形坐面應(yīng)該避免4. 椎間盤受力分析，見圖6-17當(dāng)坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤上受的壓力均勻面輕微，幾乎無推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無不舒適感，但是，當(dāng)人體處于前彎坐姿時(shí)，椎骨之間的間距發(fā)生改變，相鄰兩椎骨前端間隙

23、縮小，后端間隙增大。椎間盤在間隙縮小的前端受推擠和摩擦，迫使它向韌帶作用一推力，從而引起腰部不適感，長期累積作用，可造成椎間盤病變。坐姿舒適性包括靜態(tài)舒適性、動(dòng)態(tài)舒適性和操作舒適性。靜態(tài)舒適性要研究的問題，主要是依據(jù)人體測量數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)舒適的座椅尺寸和調(diào)整參數(shù)。動(dòng)態(tài)舒適性主要研究座椅的隔振減振設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是座椅懸架機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。操作舒適性主要研究座椅與操縱裝置之間相對(duì)位置的合理布局問題人體正常的腰部是松馳狀態(tài)下側(cè)臥的曲線形狀。在這種狀態(tài)下，各椎骨之間的間距正常，椎間盤上的壓力輕微而均勻，椎間盤對(duì)韌帶幾乎沒有推力作用，人最感舒適。人體作彎曲活動(dòng)時(shí)，各椎骨之間的間距發(fā)生變化，椎間盤則受推擠

24、和摩擦，并向韌帶作用推力。韌帶被拉伸,致使腰部感到不舒適。腰彎曲變形越大不舒適感越嚴(yán)重.以松弛側(cè)臥姿勢時(shí)的腰椎弧線為正常。直立姿或各種坐姿時(shí)的腰椎弧線均會(huì)產(chǎn)生或多或少的變形，均會(huì)有一定程度的不舒適感。因此，盡量使腰椎弧線接近正常的生理弧線是舒適坐姿的前提，也是座椅設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的基本原則。綜合來看，從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證腰弧曲線正常；從坐姿生物力學(xué)角度，應(yīng)保證肢體免受異常力作用。6.2.1.4坐姿人體測量尺寸，見圖6-186.2.2 工作座椅設(shè)計(jì)6.2.2.1 一般工作場所座椅1. 座椅設(shè)計(jì)要點(diǎn)P129工作座椅的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)盡可能與坐姿工作的各種操作活動(dòng)要求相適應(yīng)，應(yīng)能使操作者在工作過程中保持身

25、體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和操作。工作座椅的座高和腰靠高必須是可調(diào)節(jié)的。座高調(diào)節(jié)范圍在GB10000中“小腿加足高”，即360480之間；工作座椅腰靠高度的調(diào)節(jié)方式為165210mm間的無級(jí)調(diào)節(jié)。工作座椅可調(diào)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，必須易于調(diào)節(jié)，必須保證在椅子使用過程中不會(huì)改變已調(diào)節(jié)好的位置并不利松動(dòng)。工作座椅各零件的外露部分不得有易傷人的尖角銳邊，各部分結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人的部位。無論操作者坐在座椅前部、中部還是往后靠，工作座椅坐面和腰靠結(jié)構(gòu)均應(yīng)使其感到安全、舒適。工作座椅腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定彈性和足夠的剛性。在座椅固定不動(dòng)的情況下，腰靠承受250N的水平方向作用力時(shí)，腰靠傾角不得

26、超過115度。工作座椅一般不設(shè)扶手。需設(shè)扶手的座椅必須保證操作人員作業(yè)活動(dòng)的安全性。 工作座椅的結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料應(yīng)耐用、阻燃、無毒。坐墊、腰靠、扶手的覆蓋層應(yīng)使用柔軟、防滑、透氣性好、吸汗的不導(dǎo)電材料制造。2. 座椅結(jié)構(gòu)形式，見圖6-19主要構(gòu)件：坐面、腰靠、支架。工作座椅視情況而設(shè)的輔助構(gòu)件有扶手。其主要結(jié)構(gòu)形式如圖。3. 座椅主要參數(shù)，參閱表6-2 下表中各符號(hào)代表參數(shù)意義見圖6-19表中所列參數(shù)a f g a b 為操作者坐在椅上之后形成的尺寸、角度。參數(shù)符號(hào)數(shù)值 (mm)測量要點(diǎn)座高a360480 座寬b370420 推薦值 400 座深c360390

27、推薦值 380 腰靠長d320340 推薦值 330 腰靠寬e200300 推薦值 250 腰靠厚f3540  推薦值 40 腰靠高g165210 腰靠圓弧半徑R400700 推薦值 500 傾覆半徑r195 坐面傾角a0  5  度 推薦值 34度 腰靠傾角b95115 推薦值 110 6.2.2.2辦公室工作座椅 見圖6-20圖6-20為根據(jù)日本人體測量數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的辦公用座椅原型，從該圖可以看出座椅設(shè)計(jì)基本尺寸概況。其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是：坐面高370400mm，坐面傾角25度，上

28、身支撐角約110度a作時(shí)以靠背為中心，與一般作業(yè)場所座椅最顯著不同之處是，靠背點(diǎn)以上的靠背彎曲圓弧在人體后傾稍時(shí)休息時(shí)，能起支撐作用。該類座椅也可作為會(huì)議室用椅。 辦公用座椅多指在辦公室內(nèi)與辦公桌配套使用的座椅。這類座椅多強(qiáng)調(diào)舒適性和短距離移動(dòng)的靈活性，座椅可以旋轉(zhuǎn)，椅腳上安裝萬向輪，椅背應(yīng)有腰靠和肩靠的"兩點(diǎn)支撐"。必要時(shí)，可加扶手，以便小憩時(shí)手臂有支撐(圖663)。6.2.2.4 操作用座椅設(shè)計(jì)操作用座椅是指操作微機(jī)所用座椅，以及與控制臺(tái)、某些裝配檢驗(yàn)工作配套的座椅。它的特點(diǎn)是，人坐在座椅上主要是為了完成某些操作動(dòng)作。由于操作人員多為換班制，因此這類座椅的坐高應(yīng)為可調(diào)節(jié)

29、的，其調(diào)節(jié)范圍宜取在5-95百分位之間，以適應(yīng)各班次工作人員的不同身高要求，如圖664所示。隨著微機(jī)的逐步廣泛使用，人機(jī)學(xué)者對(duì)微機(jī)的工作座椅曾作了多種形式的研究設(shè)計(jì)，圖665所示的座椅則是所推薦的形式之一。圖666為挪威設(shè)計(jì)師漢司·孟索爾設(shè)計(jì)的新式座椅-跪式坐具。它的特點(diǎn)是坐面前傾，在坐面前下方有一個(gè)托墊來承托兩膝；人坐時(shí)，大腿與腹部自然形成理想的張開角度，可避免軀干壓迫內(nèi)臟而影響呼吸和血液循環(huán)。兩膝跪在托墊上，大大減輕了臀部的壓力，足踝也得以自由。它的最大好處是使脊柱挺直，骨節(jié)間平均受壓，避免變形增生，使人體的軀干自動(dòng)挺直，從而形成一個(gè)使肌肉放松的最佳平衡狀態(tài)。它沒有靠背，背部可以

30、自由活動(dòng)，但不能后靠休息，且下肢活動(dòng)不便。在跪式坐具的基礎(chǔ)上，有關(guān)人機(jī)學(xué)者又研究設(shè)計(jì)出一種稱之為"云椅"的坐具，它是將跪式坐具和微機(jī)工作臺(tái)組合在一起的，見圖667所示。交通運(yùn)輸設(shè)備涉及范圍很廣，駕駛用座椅的基本要求相差也較大。但它們的共同特點(diǎn)是，作業(yè)空間有限，連續(xù)作業(yè)時(shí)間較長，操作頻繁，要求精力集中等。因此，駕駛用座椅又不同于前述座椅的形式。圖6.68所示是輕便小汽車駕駛座椅的形式。圖中給出的尺寸是以身高1690-1800mm的人體形為基礎(chǔ)，對(duì)于比這種身材高或低的人，可以調(diào)節(jié)座椅位置，在水平面上可以調(diào)節(jié)±100mm，在垂直面上可以調(diào)節(jié)±40mm。圖669

31、所示為載重汽車駕駛座椅的形式。圖上給出的尺寸是對(duì)身高1750±50mm的駕駛員最佳。座椅位置可以調(diào)節(jié)，在水平面上可調(diào)節(jié)±l00mm，在垂直面 上可調(diào)節(jié)±50mm圖670所示為火車司機(jī)駕駛用座椅的形式。圖中的尺寸是有關(guān)人機(jī)學(xué)者通過實(shí)踐檢驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)。6.2.3 座椅設(shè)計(jì)的新概念1. 動(dòng)態(tài)座椅，見圖6-21其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：座椅能對(duì)坐者的動(dòng)作與姿勢做出自動(dòng)響應(yīng)。通常的座椅背靠與椅面夾角是固定的，座面除椅墊能部分地吸收落坐時(shí)的沖擊以外，沒在有其他吸收沖擊的措施。圖6-21為一“動(dòng)態(tài)”座椅的設(shè)計(jì)示例，座面下配置的液壓缸控制座椅角度在14度范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，液壓缸的動(dòng)作由坐者重心

32、的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)可以使座椅適應(yīng)不同使用者習(xí)慣的坐姿，使用者也可以在座椅上時(shí)常改變姿勢，以防止久坐對(duì)身體的壓力局部積累。調(diào)整后，座椅還可以在任意角度鎖緊。該座椅還可以設(shè)計(jì)有座面提升機(jī)構(gòu)，以吸收落坐時(shí)的沖擊。落坐時(shí)，座面下陷一定高度，坐穩(wěn)后，提升機(jī)構(gòu)使之回復(fù)到原來位置。 2. 前傾式座椅，見圖6-22研究表明采用座面適當(dāng)前傾設(shè)計(jì)的工作椅會(huì)適合于工作，尤其是辦公室工作，比如對(duì)寫字和繪圖用椅的設(shè)計(jì)，見圖6-22.當(dāng)要求座高較高時(shí)，對(duì)于傾斜式繪圖桌用椅，前傾角應(yīng)達(dá)到15度以上，如果背靠角為90度，則相當(dāng)于座面與靠背夾角為105度，這是坐姿的最小舒適角度，靠背對(duì)于脊椎部還能起適度的支持

33、作用，肌肉緊張較小，背部壓力在椎骨上分布也較均勻。3. 膝靠式座椅，見圖6-23為了適應(yīng)辦公室工作，如打字、書寫的坐姿要求，座面應(yīng)設(shè)計(jì)成前傾式。但前傾式座面使坐者有從前緣滑脫的趨勢，為了維持坐姿，坐者不得不腿部用力抵住地面，防止前滑。為了解決這一問題，設(shè)計(jì)時(shí)從膝部支承考慮，提供一膝部下方至小腿中部的膝靠，這樣座面傾斜時(shí)前滑的趨勢被膝靠阻擋發(fā)，保持坐姿的穩(wěn)定。 膝靠式座椅是一種打破傳統(tǒng)座椅支承上體重靠臀部的椅子。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)如圖示，由坐骨與膝蓋來分擔(dān)大腿以上部位的重量，以減輕脊柱和臀部的負(fù)擔(dān)。但膝靠式座椅本身還有一些缺陷有待克服。主要問題在于進(jìn)出座椅不方便；坐者只能采取前傾作業(yè)姿勢，如欲后仰休息，

34、則膝部以下補(bǔ)膝蓋所限制。6.2.4 其它工作座椅對(duì)于一些特定的工作崗位，由于上身前傾或需要隨時(shí)變換體位，使用凳子比座椅更為合適。1. 作業(yè)用凳，見圖6-24對(duì)立姿工作崗位，需間或坐一下作短暫休息，以減輕腿部疲勞時(shí)，可采用高度適宜、座面平坦的作業(yè)用凳，如圖。對(duì)坐姿作業(yè)使用的座凳，其座面外形類似自行車坐墊，且向前傾斜，其高為500600mm.雖然座面高于小腿，但因座面在大腿部位取向前傾斜角度，不會(huì)像水平座面那樣壓迫大腿后側(cè)。該設(shè)計(jì)是考慮由坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)支承體重，下肢又能自由活動(dòng)而采用的理想造型，它所提供的坐姿作業(yè)，與長時(shí)間立姿作業(yè)相比，可減輕下肢負(fù)擔(dān)，但又方便操作，見圖6-24b對(duì)于坐立交替作業(yè)使用的

35、座凳，要求其結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，高度可調(diào)，不用時(shí)可轉(zhuǎn)至某個(gè)不妨礙操作的位置。據(jù)此要求可設(shè)計(jì)成圖6-24c所示的支承旋轉(zhuǎn)凳，它可便于操作者在立姿的伸展操作中改變姿勢。如圖6-24d所示的單邊支凳，具有可調(diào)節(jié)高度和角度，在操作臺(tái)上應(yīng)設(shè)有腳踏板和容腿空間。當(dāng)采用坐姿操作時(shí)，可使操作者盡可能接近工作面；當(dāng)采用立姿操作時(shí)，可將其從操作臺(tái)旁推開。2. 其它支撐物，見圖6-25對(duì)立姿工作崗位，如其工作面高度相對(duì)較低，為了減輕因彎腰引起的人體疲勞，可采用圖6-25所示的支撐物，包括腳踏板和擱臂墊組合（圖a），腳踏板和支承凳組合(圖b),以及回跳凳。這些支撐物物都能夠給操作者身體一個(gè)平衡力，但操作活動(dòng)雙不受這個(gè)力的影

36、響。實(shí)踐表明，操作者斜靠在這類支承物上，比正坐在其他椅凳上更便于改變姿勢和方便操作。6.2.5優(yōu)秀座椅賞析（另見經(jīng)典座椅設(shè)計(jì)幻燈片PPT）6.3 作業(yè)崗位的選擇依據(jù)工作任務(wù)的性質(zhì)來選擇作業(yè)崗位,作業(yè)崗位分為坐姿崗位，立姿崗位和坐、立姿交替崗位，見圖8-1。P157  S=坐姿  ST=立姿  S/ST=坐或立姿  ST/C=立姿，備有座椅6.3.1  三種作業(yè)崗位的特征1. 坐姿作業(yè)崗位：適于從事輕、中作業(yè)且不要求作業(yè)者在作業(yè)過程中走動(dòng)的工作。2. 立姿作業(yè)崗位：適于從事中、重作業(yè)以及坐姿作業(yè)崗位的設(shè)計(jì)參數(shù)和工作區(qū)域受到限制的工作。3. 坐、立

37、姿交替崗位：適于操作者在作業(yè)的過程中不得不采用不同的作業(yè)姿勢來完成的工作。 6.3.2  作業(yè)崗位設(shè)計(jì)要求和原則1）作業(yè)崗位的布局應(yīng)保證工作能在上肢所能達(dá)到的范圍內(nèi)完成，且考慮下肢的舒適性。2）考慮操作動(dòng)作的頻繁程度。3）考慮作業(yè)者的群體。2. 設(shè)計(jì)原則1）作業(yè)崗位應(yīng)考慮作業(yè)者的生理特點(diǎn)和動(dòng)作的經(jīng)濟(jì)性原則。2）作業(yè)崗位的各組成部分應(yīng)符合工作特點(diǎn)和人機(jī)工學(xué)要求。3）作業(yè)崗位不允許無關(guān)物體存在。4）作業(yè)崗位設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的要求。6.3.3 手工作業(yè)崗位設(shè)計(jì)以手工操作為主的生產(chǎn)崗位稱為手工作業(yè)崗位（國標(biāo)GB14776-93為崗位設(shè)計(jì)提供了基本原則和確定尺寸的基本方法

38、）。6.3.3.1 手作業(yè)崗位類型1. 坐姿手工作業(yè)崗位，見圖8-22. 立姿手工作業(yè)崗位，見圖8-33. 坐、立姿交替作業(yè)崗位見圖8-46.3.3.3 手作業(yè)崗位尺寸設(shè)計(jì)1. 與人體有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸，參閱表8-1 P1602. 與作業(yè)有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸，參閱表8-2，表8-3具體尺寸計(jì)算請(qǐng)參閱教材（1）作業(yè)面高度C（2）作業(yè)臺(tái)厚度K（3）坐姿崗位相對(duì)高度H1和立姿崗位工作高度H2（4）作業(yè)平面高度A的最小限值（5）座位面高度S的調(diào)整范圍（6）腳支撐高度F的調(diào)整范圍（7）大腿空間高度Z和小腿空間高度U的最小值3.與性別有關(guān)的作業(yè)崗位尺寸  (具體尺寸計(jì)算請(qǐng)參閱教材)（1）當(dāng)作業(yè)人員

39、性別一致時(shí)（2）當(dāng)作業(yè)人員性別不一致時(shí)6.3.4 視覺信息作業(yè)崗位設(shè)計(jì)6.3.4.1 視覺顯示終端作業(yè)崗位的人機(jī)界面，見圖8-51. 人-椅界面   首先要求作業(yè)者保持正確坐姿，并采用適當(dāng)尺寸、結(jié)構(gòu)和可以調(diào)節(jié)的座椅。2. 眼-視屏界面 要求滿足人的視覺特點(diǎn)并選用可旋轉(zhuǎn)和可移動(dòng)的顯示器。3. 手-鍵盤界面 要求上肢能舒適的工作，可選擇高度可調(diào)的平板放置鍵盤。4. 腳-地板界面  適當(dāng)設(shè)計(jì)臺(tái)、椅、地三者的高度差，避免引起下肢的靜態(tài)負(fù)荷，避免造成大腿受工作臺(tái)面下部的壓迫。6.3.5 視覺信息作業(yè)崗位人體尺寸1.視覺顯示終端作業(yè)崗位的人體尺寸，見圖8-

40、62. 儀表控制作業(yè)崗位的人體尺寸，見圖8-73. 熒光屏觀察作業(yè)崗位的人體尺寸，見圖8-86.4 作業(yè)空間設(shè)計(jì)作業(yè)空間設(shè)計(jì)應(yīng)以“人”為中心，以人體尺度為重要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。指作業(yè)者在某一位置時(shí)，考慮身體的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)尺寸，在坐姿或站姿狀態(tài)下所能完成作業(yè)的空間范圍。指操作者周圍與作業(yè)有關(guān)的、包含設(shè)備因素在內(nèi)的作業(yè)區(qū)域，如：汽車駕駛室，計(jì)算機(jī)操作臺(tái)。不同個(gè)體作業(yè)場所的布置構(gòu)成總體作業(yè)空間，如計(jì)算機(jī)房或辦公室。6.4.1.2 近身作業(yè)空間指作業(yè)者操作時(shí)，四肢所及范圍的靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸。近身作業(yè)空間的尺寸是作業(yè)空間設(shè)計(jì)與布置的主要依據(jù)。它主要受功能性臂長的約束，而臂長的功能尺寸又由作業(yè)方位及作業(yè)性質(zhì)決定。

41、此外，近身作業(yè)空間還受衣著影響。1. 坐姿近身作業(yè)空間，見圖8-9，圖8-10坐姿作業(yè)通常在作業(yè)面以上進(jìn)行，其作業(yè)范圍為圖8-9所示的三維空間。隨作業(yè)面高度、手偏離身體中線的距離及手舉高度的不同，其舒適的作業(yè)范圍也在發(fā)生變化。若以手處于身體中線處考慮，直臂作業(yè)區(qū)域由兩個(gè)因素決定：肩關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸高度及該轉(zhuǎn)軸到手心（抓握）距離（若為接觸式操作，則到指尖）。圖8-10為第5百分位的人體坐姿抓握尺度范圍，以肩關(guān)節(jié)為圓心的直臂抓握空間半徑：男性為65cm，女性為58cm.2. 站姿近身作業(yè)空間，見圖8-11，圖8-123. 腳的作業(yè)空間，見圖8-134. 受限作業(yè)空間，見圖8-14，圖8-15，尺寸參閱表8

42、-4至8-7表8-4 受限作業(yè)空間尺寸mm表8-5 通道的空間尺寸mm代號(hào)ABCDEFGHIJ靜態(tài)尺寸3009005307109109101120760單向760610動(dòng)態(tài)尺寸5101190660810102010201220910雙向12201020許多維修空間都是受限作業(yè)空間，在確定維修空間尺寸時(shí)，應(yīng)考慮人的肢體尺寸、維修作業(yè)姿勢、零件最大尺寸、標(biāo)準(zhǔn)維修工具尺寸以及維修時(shí)是否需要目視等因素。見P169 表8-6 8-76.4.2 作業(yè)面設(shè)計(jì)6.4.2.1 水平作業(yè)面水平作業(yè)面主要在坐姿作業(yè)和坐、站姿作業(yè)場合使用，它必須位于作業(yè)者舒適的手工作業(yè)空間范圍內(nèi)，見圖8-16。對(duì)于正常作業(yè)區(qū)域，作業(yè)

43、者應(yīng)能在小臂正常放置而上臂處于自然懸垂?fàn)顟B(tài)下舒適的操作。對(duì)最大作業(yè)區(qū)域，應(yīng)使在臀部伸展?fàn)顟B(tài)下能夠操作，且這種作業(yè)狀態(tài)不宜持續(xù)很久。6.4.2.2  作業(yè)面高度在站姿和坐、站姿作業(yè)中，必須依從一定的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，參閱表8-8。1. 站姿，見圖8-17，圖8-182. 坐/站姿6.4.3 作業(yè)空間的布置作業(yè)空間的布置：在限定的作業(yè)空間內(nèi)，設(shè)定合適的作業(yè)面后，顯示器和控制器（或其它作業(yè)設(shè)備、元件）的定位與安排。6.4.3.1  作業(yè)場所的布置總則：1. 重要性原則 ：優(yōu)先考慮實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)作業(yè)的目標(biāo)或達(dá)到其它性能最為重要的元件。2. 使用頻率原則：經(jīng)常使用的元件應(yīng)布置于作業(yè)者易見易及的地方。3. 功能原則：把具有相關(guān)功能的元件編組排列。4. 使用順序原則：按使用順序排列布置各元件，見圖8-19。6.4.3.2  作業(yè)空間布置考慮順序第一位：主顯示器第二位：與主顯示器相關(guān)的主顯示器第三位：控制與顯示的關(guān)聯(lián)（相合性）第四位：按順序使用的元件第五位：使用頻繁的元件應(yīng)處