人機(jī)工程課程設(shè)計——電腦桌

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中國計量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱 新型電腦桌的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計 系（部） 計測系 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2014 年 6 月 18專心-專注-專業(yè)1.前言隨著當(dāng)今社會科技的發(fā)展，電腦逐漸得到了普及，越來越多的人使用電腦，并且時間過長導(dǎo)致一系列的身體不適的問題。常用電腦的人都有這樣的經(jīng)驗：坐在電腦面前一段時間后，經(jīng)常會腰酸背痛甚至眼睛發(fā)脹。引起這些問題的原因主要是由于不良坐姿引起的，同一坐姿保持太久，是脖子和肩膀周圍的肌肉緊張，時間一長就導(dǎo)致酸痛感。腕關(guān)節(jié)的疼痛是由于長時間使用電腦，手部的神經(jīng)受到壓迫所致。從事電腦操作進(jìn)行的是一項靜力工作，

2、伴隨著頭、眼、手的細(xì)小和頻繁運動，往往會持續(xù)時間長，工作量大，會使操作者的肌肉，骨骼反復(fù)緊張，引起相應(yīng)的病癥。設(shè)計不合理的電腦桌椅會導(dǎo)致腰背疼、頸肌疲勞或勞損、手肌腱炎和視力下降。根據(jù)資料調(diào)查顯示北京勞動衛(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

3、的發(fā)育，40%的小學(xué)生面臨坐姿不正的危險。不合理的電腦桌是罪魁禍?zhǔn)?，它會造成操作姿勢不合理，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，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。為了更好的改進(jìn)設(shè)計符合人機(jī)工程的適合人們的新型電腦桌，首先必須對市面上現(xiàn)有的電腦桌存在的問題進(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

4、符合人體生理、心理及解剖學(xué)特性的電腦桌。2.電腦桌的現(xiàn)狀調(diào)查及分析2.1電腦桌使用中的問題為了清楚的了解大學(xué)生在使用電腦時電腦桌所產(chǎn)生的影響，我特意以我們學(xué)校的學(xué)生為例，進(jìn)行了一番調(diào)查調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電腦桌椅對用戶在使用電腦有著非常大的影響走進(jìn)寢室，發(fā)現(xiàn)有許多同學(xué)都用手撐在電腦桌上看小說或是無精打采的玩游戲，問一下，行知道他們已經(jīng)在電腦桌前奮戰(zhàn)很久了，已經(jīng)很疲憊了，但是沒有扶手，他只能把手撐在桌上，但是時候間一久，手肘開始疼痛，跟電腦隔近了，輻射過大，眼睛視力也在慢慢下降，臉上也慢慢開始長痘?？磥?，電腦桌對我們大學(xué)生在使用電腦時有很大的影響2.2電腦桌的分析2.2.1當(dāng)前市場上電腦桌的分析當(dāng)前市

5、場上電腦桌品種繁多，款式和顏色不乏新穎豐富。然而仔細(xì)分析這些產(chǎn)品，真正完全從人機(jī)工程學(xué)角度設(shè)計的卻寥寥無幾。一些進(jìn)口的和仿國外品牌設(shè)計的電腦桌，雖有部分按人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計合理的地方，但設(shè)計的尺寸是按國外的人體尺寸照搬，也不符我國人體的尺寸模型，使用時同樣會給健康帶來不良影響。通過對以上內(nèi)容的分析綜合，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在市場上電腦桌存在的一些不足之處大體可以分成以下幾種：1.空間利用不合理，有許多浪費之處，放置主機(jī)箱的地方足夠大了，但假若小主機(jī)箱放在那兒就會顯得浪費很多空間，如果那個地方設(shè)計成可以調(diào)節(jié)的應(yīng)該會更好。2.電腦桌的挪動不太方便，當(dāng)空桌的情況下還好些，但放置了電腦以后再想移動就得先將電腦搬下

6、來，挪動了桌子后再放上去，這樣就需要拆裝電腦的線連接，會很麻煩，尤其對不太熟悉拆裝電腦的用戶。3.作業(yè)面的高度不合理。按照人體工程學(xué)的理論，無論是寫字臺、課桌的高度，還是電腦桌上鍵盤與鼠標(biāo)的高度，都應(yīng)當(dāng)與人在坐姿時的肘部等高或稍低，只有這樣，才有利于人們保持正確的坐姿。以日本為例，1971 年以前，日本辦公桌的標(biāo)準(zhǔn)高度采用 74cm。由于屢發(fā)種種職業(yè)病，日本于 1971 年全面修訂了辦公用具的標(biāo)準(zhǔn)，分別規(guī)定了 70cm 與 60cm為男用與女用辦公桌的標(biāo)準(zhǔn)高度，從而在很大程度上減少了疲勞的產(chǎn)生。也許有人認(rèn)為，日本人比中國人矮（平均約 2cm），不足為據(jù)。但是，據(jù)資料，英國男子平均身高約為 17

7、8m，而英國推薦的桌面高度也僅為 61cm。再來看看我們的電腦桌、寫字臺、課桌，一般的高度均為 7576cm，顯然是太高了。4.顯示器的高度、角度與視距不合理。顯示器的上方應(yīng)不高于坐姿的眼睛水平視線，顯示器的下方應(yīng)不低于水平視線向下 40 度角的方向，顯示器的中心應(yīng)在水平視線以下 10度角20 度角上下。顯示器表面應(yīng)保持一定的斜度以與人的視線相垂直。由此看來，不應(yīng)當(dāng)把臥式主機(jī)墊在顯示器的下面，這樣顯示器的位置就過高了。眼睛與顯示器的距離一般應(yīng)提倡在 70cm 左右，即為一臂距離。如果因電腦桌的不足或電腦放置的不當(dāng)使電腦系統(tǒng)達(dá)不到以上參數(shù)，對人的視力健康就會產(chǎn)生不良影響。.5.缺乏合理的支撐。當(dāng)

8、人在操作電腦時，多是采取前傾的坐姿，這樣人的腰背部就脫離了椅子的靠背，手臂離開了椅子扶手，只剩下椅面支撐人的臀部，造成一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。人們一般采用手掌支撐的方式來保持身體穩(wěn)定。但這種支撐不但穩(wěn)定性不好，很容易形成過度前傾，產(chǎn)生彎腰駝背的不良后果，而且需要腰部和背部的肌肉處于靜態(tài)施力的緊張狀態(tài)，從而加重了肌肉的負(fù)擔(dān)，容易造成腰背肌勞損。所以，許多計算機(jī)操作人員都承受著腰和背的疼痛。操作電腦時由于缺乏對肘部的支撐，肘部處于懸肘操作的姿勢，而上臂與前臂又需要保持一定角度的固定姿勢，肩背部、手臂、手腕處的肌肉都處于一種靜態(tài)施力的緊張狀態(tài)，這就容易引起疲勞。3.電腦桌的人機(jī)分析確定產(chǎn)品主要尺寸（單位：

9、mm）如下：桌面高度不宜過高也不能太低，因此需要選用中身材百分位（50）來計算桌面的高度。.桌面高度：1678×7/1730（功能修正量）50（心理修正量），取774；.桌面長度：450（鍵盤長度）80（修正量）180（主機(jī)箱寬度）40（修正量）150（桌腿空間），取900；.桌面寬度：400（顯示器厚度）100（功能修正量）100（心理修正量），取600；.桌下空間的設(shè)計應(yīng)選用大百分位來計算。因為如果桌下空間滿足大個子也必然適合小個子人，假設(shè)選小百分位計算，空間太小，大個子就會感到空間不夠，產(chǎn)生壓抑感。.桌下空間：1775×1/350（修正量）,取640；.上層小桌面距桌

10、面距離：400（顯示器高度）60（修正量），取466；.放置主機(jī)箱板長：460（主機(jī)箱長度）100（修正量），取560。注：以上電腦主機(jī)箱、顯示器、鍵盤的尺寸是通過到市場上進(jìn)行了大量的調(diào)查后得到的數(shù)據(jù)，它們基本上都是比較大一點的尺寸，所以只要能滿足這些尺寸的需要就必然適合其它小一點的電腦。4.一般電腦桌的設(shè)計原理一般電腦桌的設(shè)計屬于人因工程學(xué)中作業(yè)空間設(shè)計的范疇，是近身作業(yè)空間，同時又是個體作業(yè)場所。因此設(shè)計的最基本內(nèi)容，就是要依據(jù)電腦操作者在操作時四肢所及范圍的靜態(tài)尺寸和動態(tài)尺寸來確定，即按電腦操作者的操作范圍、視覺范圍以及作業(yè)姿勢等一系列的生理因素、心理因素對設(shè)備進(jìn)行合理的布置和安排，并找

11、出最適合該操作者的人體最佳作業(yè)姿勢、作業(yè)范圍，以為電腦操作者創(chuàng)造一個最佳的作業(yè)條件。一個優(yōu)良的電腦桌設(shè)計，不僅可以使電腦操作者工作舒適、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。根據(jù)人因工程原理，合格的電腦桌設(shè)計應(yīng)該滿足以下幾方面的要求： 、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。因此電腦顯示器應(yīng)該放置在人的最佳視覺范圍內(nèi)，最好與水平面呈 30 度，而且最好設(shè)計成角度可調(diào)的。 .人在作業(yè)時

12、，視距的遠(yuǎn)近直接影響著認(rèn)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。因此電腦的顯示器通常距眼睛 4561cm，其中在 56cm處為最佳。電腦桌的顏色應(yīng)該采取暖色調(diào)，比如黃色和橙色，以減少由于對眼睛的刺激而導(dǎo)致的疲勞。.坐姿要求 .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)。因此電腦桌的設(shè)計保證有足夠的空間容納雙腿，使人能夠處于最佳的坐姿狀態(tài)。 .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

13、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。 . 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勢，并保持腕部處于中立的姿勢，以防止手腕疲勞。 .工作面的高度同時也要受到座椅的高度、桌面的厚度和大腿厚度的影響，其下部的高度應(yīng)該提供足夠的大腿空間。對于不可調(diào)整

14、的坐姿工作面下部的最小尺寸應(yīng)該是66.5 cm，但這樣的工作面對于個子矮小的使用者可能就不方便了，因此應(yīng)可能把工作面設(shè)計成可調(diào)的。腿伸展開的寬度最小為 59cm。 .使用傾斜桌面比使用水平面的操作姿勢具有軀干移動減少，頸部彎曲減少，疲勞降低，不舒適感減輕的優(yōu)點。但在這種情況下要防止桌面東西滑落。. 鍵盤位置要求.鍵盤應(yīng)該正對操作者的中部擺放。鍵盤的高度不應(yīng)低于肘部的高度，應(yīng)該能使操作者的肩部保持放松，上臂放松并近似垂直，前臂水平并與手腕成一條直線。在使用普通鍵盤時，要求使用者的手掌面與鍵盤面平行。如果低于的話，會使鍵盤面與前臂成一個角度，從而增加了手指或腕部的伸展，引起不必要的靜態(tài)肌肉收縮。

15、.標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的一般厚度是 30mm，使用鍵盤時，用戶一般需要一個腕部支撐。手腕托架一般放置在鍵盤前面，應(yīng)該有一個約 5cm 寬的面（至少 3.8cm），并且有一個圓形、光滑的邊緣以防止對腕部和手部增加壓力，再加上一個襯墊可以進(jìn)一步減少皮膚的壓力和刺激。但是應(yīng)該避免使用過分柔軟易變形的托架，這樣會增加腕部的扭轉(zhuǎn)運動。.鼠標(biāo)位置要求要有專門放的地方，鼠標(biāo)應(yīng)該放置在鍵盤旁邊并處于同一高度；操作肘部應(yīng)靠近身體，前臂水平并很容易觸到鼠標(biāo)，保持身體各沖部處于放松狀態(tài)；調(diào)整桌子或椅子的高度，使鼠標(biāo)與肘部同高；使用鼠標(biāo)時，要避免腕部直接接觸桌面；操鼠標(biāo)時，始終保持肘部姿勢，保持腕部的正直，不要向上、下、左、右彎

16、曲腕部；對鼠標(biāo)保持適當(dāng)?shù)膲毫Γ员阌诓僮髋c運動。5. 新型電腦桌的設(shè)計5.1電腦桌的設(shè)計方案1.方案一：這個方案是目前市場上最基本的方案，電腦擺放在桌上，鼠標(biāo)跟鍵盤放在桌下面的可以伸縮的小桌面，在使用電腦時就可以把小桌面拉開，不使用時就縮回去。電腦主機(jī)放在左下方的板子上。總的來說，這種放案滿足了大學(xué)生使用電腦的基本要求，但是如果電腦配件一多，其他東西只能放在其他地方了。 圖12.方案二: 圖2這種方案也有抽屜式的，在左邊增加了幾他小板板，可以用來放很多電腦配件，但是沒有主機(jī)箱的位置，只能把主機(jī)箱放在地上或其他地方。該方案有一個改良之處就是電腦桌底部采用滑輪設(shè)計，方便挪動。3.方案三:圖3這個方

17、案將桌面設(shè)計成有弧度的，更加符合人機(jī)學(xué)原理，人操作起來會比方正的桌面感到更加舒適方便。4.最終方案:通過全方位的分析，最后綜合考慮，我設(shè)計的電腦桌草圖如下：圖4方案特點：、桌面的造型采用直線與弧線相結(jié)合，直線部分靠墻可以增加穩(wěn)定性，弧線部分朝內(nèi)彎，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。、電腦桌的尺寸設(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，所以人操作過程中會更加方便、舒適。、電腦桌上增設(shè)了專門放置音響等小配件的地方，充分的利用了垂直空間。、桌腿的設(shè)計采用了直線型與弧線完美結(jié)合，給人

18、鋼中帶柔，柔里見鋼的感覺。5.2新型電腦桌的產(chǎn)品尺寸 所設(shè)計的新型電腦桌的CAD三視圖見后面圖紙附頁。 具體說明如下表：電腦桌結(jié)構(gòu)尺寸（單位: mm）桌面長度900桌面寬度600桌面厚度24主機(jī)板板長560主機(jī)板板寬240主機(jī)板板厚16鍵盤板板長710鍵盤板板寬560鍵盤板板厚16小桌面長500小桌面寬240小桌面厚16桌下橫桿長750桌下橫桿寬36桌下橫桿厚20桌腿高度750桌腿半徑18其它木板厚度16 表格26.綜合效果圖電腦桌的綜合效果圖我所設(shè)計的電腦桌主要部分由原木制作，支撐部位由鋼管制成，顏色不做改變，都為材料原色。具體效果見效果圖如下： 圖57. 設(shè)計和研究新型電腦桌的意

19、義和目的本文設(shè)計主要從電腦桌的造型入手，重點從電腦桌的舒適性和方便性展開設(shè)計，力求使桌符合人機(jī)要求。通過對目前市場上電腦桌存在的不足，查閱了人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，分別對桌面高度選擇、鍵盤和鼠標(biāo)高度、使用的作業(yè)環(huán)境、電腦桌設(shè)計的色彩等方面的人性化研究，使其更安全、更舒適、更有效、更宜人、更適合于人的使用，最終的目的是希望設(shè)計出能方便大學(xué)生使用的電腦桌。這里我們主要針對大學(xué)生宿舍電腦桌進(jìn)行新型設(shè)計改進(jìn)。通過對市場及我校電腦桌調(diào)查,分析并總結(jié)了現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問題。從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā),根據(jù)人們的生理、心理特點,分別對電腦桌桌面相關(guān)尺寸,鍵盤托盤相關(guān)尺寸,以及電腦桌造型與色彩等方面進(jìn)行人性化分析。最后以此為依據(jù)

20、進(jìn)行全新大學(xué)生電腦桌設(shè)計。我再設(shè)計過程中是從人因工程學(xué)角度出發(fā)，在對電腦操作時的人體坐姿與支撐方式進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究的基礎(chǔ)上，從而設(shè)計出一種符合現(xiàn)代人辦公和學(xué)習(xí)要求的新型全方位電腦桌椅。8.設(shè)計結(jié)論及總結(jié)設(shè)計的電腦桌，桌面的造型采用直線與弧線相結(jié)合，直線部分靠墻可以增加穩(wěn)定性，弧線部分朝內(nèi)彎，且弧度的設(shè)計符合人機(jī)學(xué)原理。電腦桌的尺寸設(shè)計是通過查閱大量人機(jī)學(xué)原理后計算出來的，它們都符合我國當(dāng)代大學(xué)生人機(jī)學(xué)原理，所以大學(xué)生在操作過程中會更加方便、舒適；電腦桌上還增設(shè)了專門放置打印機(jī)等配件的地方。通過上面的分析和所設(shè)計的電腦桌，可以看出來人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用的重要性。隨著社會的發(fā)展，越來越多的人使用電腦，必然還會對電腦桌椅提出新的要求，只有不斷的適應(yīng)社會需要的產(chǎn)品才能長久存在，而對人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用是提高產(chǎn)品競爭力的重要渠道。本次設(shè)計的水平及存在的問題：由于本人作圖能力有限，所以沒有很有力地說服證據(jù)，對現(xiàn)狀很多地方的描述不全面具體，可能造成讀者不能在腦海中形成清晰的實物圖像。本文的改進(jìn)設(shè)計都是運用安全人機(jī)工程學(xué)的原理和方法設(shè)計的，沒有實行具體的人的使用，都是理論的研究和改進(jìn)。本次設(shè)計的收獲：在本次設(shè)計實習(xí)過程中，我通過對市場及學(xué)生宿舍的電腦桌的