工作臺(tái)椅與工具設(shè)計(jì)課件

1、第七章 工作臺(tái)椅與工具設(shè)計(jì)27.1 控制臺(tái)設(shè)計(jì)7.1.1 控制臺(tái)的形式1. 桌式控制臺(tái)2. 直柜式控制臺(tái)3. 組合式控制臺(tái)4. 彎折式控制臺(tái) 見 圖7-1控制臺(tái)（工作臺(tái)）： 是包含操縱裝置和顯示裝置的作業(yè)單元。它小到一臺(tái)便攜式打字機(jī)，大到一個(gè)房間（控制室或控制中心）。3 圖7-1 控制臺(tái)的形式（a） 桌式控制臺(tái);（b）直柜式控制臺(tái)；（c）組合式控制臺(tái);（d）彎折式控制臺(tái)返回47.1.2 控制臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 控制臺(tái)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：工作臺(tái)尺寸宜人、造型美觀、方便使用、給人以舒適感。 關(guān)鍵：根據(jù)人體尺度，將控制器與顯示器布置在作業(yè)者正常的作業(yè)空間范圍內(nèi)。保證作業(yè)者能良好地觀察必要的顯示器，操作所有的控制

2、器，以及為長時(shí)間作業(yè)提供舒適的作業(yè)姿勢(shì)?？刂婆_(tái)有時(shí)在操作者前側(cè)上方也有作業(yè)區(qū)，所有這些區(qū)域都必須在可視可及區(qū)內(nèi)。5控制臺(tái)作業(yè)面 見圖7-22. 顯示器面板形式 見圖7-33. 控制臺(tái)上方干涉點(diǎn) 高度 見圖7-4 式中 h干涉點(diǎn)高度 k操作者眼高 H顯示面板下端高度 d操作者眼點(diǎn)與干涉點(diǎn)的投影距離 D干涉點(diǎn)與顯示面板的投影距離6圖7-2 推薦的控制臺(tái)作業(yè)面布置區(qū)域返回女性：P2.5長：110120cm寬：40cm7圖7-3 顯示面板的型式返回8圖7-4 控制臺(tái)干涉點(diǎn)高度返回9107.1.3 常用控制臺(tái)設(shè)計(jì)坐姿低臺(tái)式控制臺(tái) 見圖7-52. 坐姿高臺(tái)式控制臺(tái) 見圖7-63. 坐立兩用控制臺(tái) 見圖7-

3、75. 標(biāo)準(zhǔn)控制臺(tái) 見圖7-8，尺寸參閱 表7-111圖7-5 坐姿低臺(tái)式控制臺(tái) 返回男性:P40P8112坐姿低臺(tái)式控制臺(tái)：火車駕駛室返回圖7-6 坐姿高臺(tái)式控制臺(tái) 返回男性:P40P811314圖7-7 坐立姿兩用 控制臺(tái)返回男性:P40P8115圖7-8 一種標(biāo)準(zhǔn)控制臺(tái)的設(shè)計(jì)返回16返回表7-1 標(biāo)準(zhǔn)控制臺(tái)尺寸 單位（CM）1718輪船駕駛室中控臺(tái)機(jī)艙控制臺(tái)197.2 辦公臺(tái)設(shè)計(jì)7.2.1 電子化辦公臺(tái)人體尺度 見圖7-9 圖7-107.2.2 電子化辦公臺(tái)可調(diào)設(shè)計(jì) 見圖7-117.2.3 電子化辦公臺(tái)組合設(shè)計(jì) 見圖7-1220圖7-9 電子化辦公臺(tái)示意圖返回 要求像控制臺(tái)一樣具有合理的

4、形狀和尺寸，以免工作人員肌肉、頸、背、腕關(guān)節(jié)疼痛等職業(yè)病。21圖7-10 電子化辦公臺(tái)主要尺寸返回 按照人機(jī)工程學(xué)原理，電子辦公臺(tái)尺寸應(yīng)符合人體各部位尺寸。電子辦公臺(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。22圖7-11 電子化辦公臺(tái)調(diào)節(jié)方式返回 電子化辦公臺(tái)的調(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。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。23圖7-12 辦公臺(tái)組合設(shè)計(jì)返回 為了實(shí)現(xiàn)辦公室隔斷、辦公單元系列化、辦公臺(tái)易于拆裝、變動(dòng)靈活等特點(diǎn)，電子化辦公臺(tái)大多設(shè)計(jì)成拆裝靈活方便的組合式，可大大提高舒適程度和工作效率。247

5、.3 工作座椅設(shè)計(jì)主要依據(jù)坐姿的優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)人站立時(shí)，人體的足裸、腰部、臀部和脊椎等關(guān)節(jié)部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態(tài)，而坐時(shí)，可免除這些肌力，減少人體能耗，消除疲勞，坐姿態(tài)比站立更有利于血液循環(huán)，而且有利于保持身體的穩(wěn)定,這對(duì)精細(xì)作業(yè)更合適。在腳操作場(chǎng)合，坐姿保持身體處在穩(wěn)定的姿勢(shì)，有利于作業(yè)，因而坐姿是最常采用的工作姿勢(shì)。 目前，大多數(shù)辦公室人員、腦力勞動(dòng)者、部分體力勞動(dòng)者都采用坐姿工作 。隨著技術(shù)的進(jìn)步，愈來愈多的體力勞動(dòng)者也將采取坐姿工作，因而工作坐椅設(shè)計(jì)和相關(guān)的坐姿分析日益成為人機(jī)工程學(xué)工作者和設(shè)計(jì)師們關(guān)注的研究課題。251.脊柱結(jié)構(gòu)7.3.1坐姿生理學(xué)751254腰曲前后肩靠腰靠圖

6、6-12 脊柱的形狀及組成 腰椎、骶骨和椎間盤及軟組織承受坐姿時(shí)上身大部分負(fù)荷，還要實(shí)現(xiàn)彎腰扭轉(zhuǎn)等動(dòng)作。對(duì)設(shè)計(jì)而言，這兩部分最為重要。 正常的姿勢(shì)下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨時(shí)后凹。在良好的坐姿狀態(tài)下，壓力適當(dāng)分布于各椎間盤上，肌肉組織上承受均勻的靜負(fù)荷。當(dāng)處于非自然姿勢(shì)時(shí)，椎間盤內(nèi)壓力分布不正常，產(chǎn)生腰部酸痛、疲勞等不適感。262.腰曲弧線與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。人體正常腰曲弧線是在松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線B。從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證腰曲弧線正常。圖7-14 各種不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰椎曲度坐姿生理學(xué)27坐姿生理學(xué)3.腰椎后突和前突 圖7-15 腰椎后突和前凸 (a) 腰椎后突; (b)

7、腰椎前凸正常的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)支撐。 腰椎后突和過分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狀態(tài)，附圖 (a) 辦公座椅; (b)賽車座椅297.3.2 坐姿生物力學(xué)1.肌肉活動(dòng)度 脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會(huì)受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動(dòng)度（活動(dòng)量）增加，招致疲勞酸痛。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動(dòng)度高，因?yàn)檠登跋蚶笔辜∪饨M織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動(dòng)力則明顯減??；當(dāng)軀干前傾時(shí)，背上方和肩部肌肉活動(dòng)度高，以桌面

8、作為前傾時(shí)手臂的支承并不能降低活動(dòng)度。302.體壓分布 圖：7-16 體壓分布曲線 人體坐骨粗壯，與周圍的肌肉相比，能承受更大的壓力。而大腿底部有大量的血管和神經(jīng)系統(tǒng)，壓力過大會(huì)影響血液循環(huán)和神經(jīng)傳導(dǎo)而感到不適。所以坐墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來設(shè)計(jì)，即在坐骨處壓力最大，向周圍逐漸減小，至大腿部位時(shí)壓力降至最低值，這就是坐墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。單位：102Pa31 7-17 座面對(duì)股骨的影響3.股骨受力分析 如圖7-17（a）所示，人體結(jié)構(gòu)在骨盆下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。坐姿時(shí)這兩塊面積很小的坐骨結(jié)節(jié)能支承上身的大部分重量。坐骨結(jié)節(jié)下面的座面呈近似水平時(shí)，可使兩坐

9、骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過分的壓迫，因而人體感到舒服。 如圖7-17（b）所示，當(dāng)座面呈斗形時(shí)，會(huì)使股骨向上轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)除了使股骨處于壓迫位置而承受載荷外，還造成髖部肌肉承受反向壓迫，并使肘部和肩部受力，從而引起不舒適感，所以斗形座面應(yīng)該避免的。324.椎間盤受力分析 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。圖7-18 不同坐姿時(shí)椎間盤受力分析 如圖7-18（a）所示，當(dāng)坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤上受得壓力均勻而輕微，幾乎無推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無不舒適感。 如圖7-18（b）所示人體處于前彎坐姿時(shí)，椎骨之間的間距發(fā)

10、生改變，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間距增大。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，從而引起腰部不舒適，長期累積作用，可造成椎間盤病變。附圖 合理的汽車座椅設(shè)計(jì)347.3.3 坐姿人體測(cè)量尺寸圖7-19 對(duì)座椅設(shè)計(jì)有用的人體尺寸 坐姿人體測(cè)量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。與座椅設(shè)計(jì)相關(guān)的人體測(cè)量主要尺寸見圖7-19。圖7-20 不良座椅 圖7-20為不良座椅：扶手過寬，座面過高、過深和左右弧度過大，靠背不支撐腰和左右弧度過大都將壓迫股骨等，從而引起疲勞和不舒適感。367.4.1 一般工作場(chǎng)所坐椅 GB/T14774-93 工作座椅一般人類工效學(xué)要求給出了這類工作座椅設(shè)

11、計(jì)的一般人機(jī)工程學(xué)要求、結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸。1、座椅設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)形態(tài)應(yīng)盡可能與坐姿工作各種操作活動(dòng)要求相適應(yīng)，使操作者在工作中保持身體舒適、穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和操作。 （2）座高（調(diào)節(jié)范圍360480mm)、座面高度（無級(jí)調(diào)節(jié)或間隔20mm為一檔的有級(jí)調(diào)節(jié)）和腰靠高(165 210mm無級(jí)調(diào)節(jié)) 。7.4 工作椅設(shè)計(jì)37（3）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)好的位置并不得松動(dòng)。（4）工作座椅各零部件的外露部分不得有傷人的尖角銳邊，各部結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓、剪鉗傷人的部位。（5）椅坐面和腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)使其感到安全、舒適。（6）腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)

12、具有一定的彈性和足夠的剛性，腰靠傾角不得超過115度。（7）工作坐椅一般不設(shè)扶手，需設(shè)扶手的必須保證操作人員作業(yè)活動(dòng)的安全。（8）其結(jié)構(gòu)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。38工作椅設(shè)計(jì)2.座椅的結(jié)構(gòu)形式圖7-21 一般工作座椅結(jié)構(gòu)形式 工作座椅必須具有的主要構(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。 座椅主要參數(shù)見表72。393.主要參數(shù)坐面傾角 ： 推薦值 34 腰靠傾角 ： 推薦值 110表7-2 工作座椅主要參數(shù)7.4.2 久坐工作人員座椅 對(duì)于長時(shí)間操作的工種，要盡量采用坐姿，因?yàn)槿藗冊(cè)陟o坐時(shí)身體承受的張

13、力比較小，也比較容易保持姿勢(shì)。同時(shí)有利于更好控制胳膊，可以更好保持平衡，提高安全性，還有利于血液循環(huán)。但是，坐姿極易導(dǎo)致腰部問題。久坐工作易引起腰部不適的原因在于，人們坐著的時(shí)候脊柱彎曲的程度不夠，這樣使椎間盤的壓力增大。椎間盤向后凸出，使脊柱的軟組織壓力增大，并影響神經(jīng)根部，這樣導(dǎo)致腰部疼痛。圖7-22 在立姿和無支撐的坐姿時(shí)椎間盤所受壓力的大小427.4.3 辦公室工作座椅圖7-23 辦公用座椅原型437.4.3 座椅設(shè)計(jì)的新概念1. 動(dòng)態(tài)座椅 見圖7-25 2. 前傾式座椅 見圖7-263. 膝靠式座椅 見圖7-274. 膝靠式座椅 見圖7-275. 膝靠式座椅 見圖7-27 7.4.4 其它工