桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程課件

工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程

——桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程第一節(jié)桌椅設(shè)計概述第一節(jié)桌椅設(shè)計概述一：坐姿工作與座椅從生理學(xué)、解剖學(xué)等方面分析，坐姿有以下特點(diǎn)：①坐姿解除上身重量對兩腿、足踝、膝、髖等關(guān)節(jié)的壓力，減輕了全身及腿部肌肉的負(fù)荷，可降低體能量消耗。②腿部血管內(nèi)靜壓降低，血液易于向心臟回流循環(huán)，能緩解疲勞。③有利于身體和情緒的安定，對腦力勞動、對非腦力型的精細(xì)操作、視覺作業(yè)更適宜。④使腿腳能參與操作，還能利用靠背發(fā)揮腿腳的蹬力。⑤不利方面：操作范圍、動作幅度小，雙臂操作力小于立姿，增加了人體對于環(huán)境振動的敏感性等。一：坐姿工作與座椅從生理學(xué)、解剖學(xué)等方面分析，坐姿有以下特點(diǎn)二、桌椅的歷史與現(xiàn)狀20世紀(jì)20年代，德國包豪斯學(xué)校的教師布勞耶突破木制家具的傳統(tǒng)，設(shè)計出第一把鋼管椅，首開家具新材料使用的先河。瑞典整形外科醫(yī)生阿克布羅姆的《站與坐的姿勢》一書1948年問世，奠定了用人體解剖學(xué)理論指導(dǎo)座椅功能設(shè)計的基礎(chǔ)。他還于1954年發(fā)表了座椅靠背曲線設(shè)計，見圖。二、桌椅的歷史與現(xiàn)狀1968年IEA召開了以座椅為主題的第一次國際學(xué)術(shù)研討會，掀起了座椅研究的新高潮。日本1974年把原高度740mm的辦公桌改為高700mm(男用或男女臺用)，與高670mm(女用)的兩種新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。近年我國市場上的新型辦公桌已經(jīng)降到較為合適的高度。我國已發(fā)布了一批有關(guān)家具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1968年IEA召開了以座椅為主題的第一次國際學(xué)術(shù)研討會，掀第二節(jié)坐姿生理解剖基礎(chǔ)第二節(jié)坐姿生理解剖基礎(chǔ)第二節(jié)坐姿生理解剖基礎(chǔ)一、坐姿脊柱形態(tài)及其生理效應(yīng)1、脊柱、椎間盤與骨盆結(jié)構(gòu)在坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳。脊柱位于人體背部中線處，由33塊短圓柱狀椎骨組成，包括頸椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾骨，相互間由肌腱和軟骨連接。

正常坐姿下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨時則后凹。第二節(jié)坐姿生理解剖基礎(chǔ)一、坐姿脊柱形態(tài)及其生理效應(yīng)桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程課件2、坐姿脊柱形態(tài)的變化及其生理效應(yīng)脊柱的正常生理彎曲狀態(tài)的特征是：頸椎為略向前凸的弧形，胸椎為略向后凸的弧形，腰椎是向前凸出的弧形，且曲度較大。2、坐姿脊柱形態(tài)的變化及其生理效應(yīng)桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程課件2、坐姿脊柱形態(tài)的變化及其生理效應(yīng)從脊柱側(cè)面可看到有四個生理彎曲，即頸曲、胸曲、腰曲及骶曲。其中與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。圖不同姿勢下的腰曲弧線2、坐姿脊柱形態(tài)的變化及其生理效應(yīng)圖不同姿勢下的腰曲弧線1、椅面上臀部與大腿的體壓骨盆下兩個坐骨粗大堅壯，局部皮膚厚實，由此處承受坐姿的大部分體壓比均勻分布更加合理。但若壓力過于集中，會阻礙微血管血液循環(huán)，局部神經(jīng)末梢受壓過重。影響椅面上體壓的主要因素：椅面軟硬、椅面高度、椅面傾角及坐姿等。第二節(jié)坐姿下的體壓1、椅面上臀部與大腿的體壓第二節(jié)坐姿下的體壓椅面軟硬與椅面體壓軟硬適中座高與椅面體壓圖三種座高下椅面體壓等壓線圖(102Pa)椅面軟硬與椅面體壓圖三種座高下椅面體壓等壓線圖(1022、腘窩的壓力腘窩是對壓力敏感的部位，應(yīng)避免受壓。小腿在地面獲得支承，可降低大腿的體壓、背肌緊張，而且是輕松實現(xiàn)上身平衡穩(wěn)定的條件。圖造成腘窩受壓的兩種原因a)座面過高b)座面過深2、腘窩的壓力圖造成腘窩受壓的兩種原因a圖中座面成近似水平，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過分的壓迫，因而人體感到舒適。b圖中，座面呈斗形，股骨向上轉(zhuǎn)動，這種狀態(tài)除了使股骨處于受壓迫位置而承受載荷外，還造成髖骨肌肉承受反常壓迫。a圖中座面成近似水平，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置2、肩部與扶手高度適宜的扶手高度是略低于坐姿肘高。3、小腿的支承與背肌小腿在地面上獲得支承，對于降低大腿與椅面前緣之間的體壓，對于降低背肌的緊張，都很重要。在需要前傾工作時，緩解背肌緊張的方法是讓小腿獲得支承，在其他情況下，讓上身后仰倚靠在靠背上即可放松背肌。2、肩部與扶手高度四、平衡調(diào)節(jié)理論座椅在理論上無論怎么“合理”，坐的時間長了，也會產(chǎn)生不舒適的感覺，需要活動一下身體，使各部分的體壓狀況有所變動、調(diào)節(jié)，使骨骼肌肉的狀態(tài)有所轉(zhuǎn)換、變更，這才更符合人體的自然要求。四、平衡調(diào)節(jié)理論座椅在理論上無論怎么“合理”，坐的時間長了，五、工作座椅的一般人類工效學(xué)要求1）結(jié)構(gòu)型式應(yīng)與坐姿工作操作活動相適應(yīng)，使操作者保持身體舒適、穩(wěn)定準(zhǔn)確的操作。2）工作座椅的座高和腰靠高是可調(diào)節(jié)的。適宜的人體尺寸調(diào)節(jié)范圍：從女子5百分位數(shù)到男子95百分位數(shù)，座高調(diào)節(jié)范圍360～480mm之間；調(diào)節(jié)方式為無級的或間隔20mm有級調(diào)節(jié)。腰靠高度為165～210mm間的無級調(diào)節(jié)。3）零部件的外露部分不得有易傷人的尖角銳邊。4）工作座椅的結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料應(yīng)耐用、阻燃、無毒。座墊、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。五、工作座椅的一般人類工效學(xué)要求1）結(jié)構(gòu)型式應(yīng)與坐姿工作操作第三節(jié)座椅的功能尺寸第三節(jié)座椅的功能尺寸一、椅面（前緣的）高度1、工作椅設(shè)計要點(diǎn)：a大腿基本水平，小腿垂直置放在地面上，使小腿重量獲得支撐

b腘窩不受壓

c臀部邊緣及腘窩后部的大腿在椅面獲得彈性支撐

符合上述要求的工作座椅座高設(shè)計為：比坐姿人體尺寸中的小腿加足高低10~15mm

根據(jù)數(shù)據(jù)計算，得出一個工作椅的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即中國男女通用工作椅座高尺寸的調(diào)節(jié)范圍為350mm~460mm一、椅面（前緣的）高度1、工作椅2、其他椅子大部分非工作椅為了坐姿的舒適，就座時小腿是往前伸出而不是垂直于地面的，因此座高均宜于比工作座椅低一些。特殊用途座椅應(yīng)根據(jù)使用特性確定座高。如車輛駕駛室座椅的座高，以下面的計算式為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計：

座高=(“小腿加足高”+穿鞋修正量)×sinαα——踩油門、剎車時小腿與地平線間的夾角2、其他椅子圖前傾工作時座面傾角與椅面體壓的關(guān)系二、座面傾角1、工作座椅通常把前緣翹起的椅子的座面傾角a定義為正值，反之，為負(fù)值圖前傾工作時座面傾角與椅面體壓的關(guān)系二、座面傾角1工作椅的合理座面傾角，與工作姿勢即工作中上身的前傾程度密切相關(guān)。A.一般座面傾角可取a＝0°~5°，常推薦取a＝3°～4°B.主要用于前傾工作的座椅，適宜于椅面前緣低一點(diǎn)，即座面傾角略為負(fù)值。C.辦公椅應(yīng)提供前傾工作和后倚放松兩種可能。工作椅的合理座面傾角，與工作姿勢即工作中上身的前傾程度密切相桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程課件2、休息椅休息椅多為椅面前緣翹起、a為正值。2、休息椅三、靠背的形式及傾角（一）不同座椅的靠背功能1、工作椅：維持脊柱的良好形態(tài)，主要在于避免腰椎的嚴(yán)重后凸?？勘持饕茄?，以第三、四腰椎為中心的位置上。2、休息椅靠背功能主要為支承軀干的重量、放松背肌。軀干的重心大約在人體第八胸椎骨的高度，宜以此位置為中心提供倚靠。3、辦公椅采用以支承軀干為主的靠背，若同時提供腰靠，效果較好。三、靠背的形式及傾角（一）不同座椅的靠背功能第三節(jié)座椅的功能尺寸三、靠背的形式及傾角1、不同座椅的靠背功能（重點(diǎn)）靠背形式功能位置工作椅腰靠維持脊柱良好形態(tài)，避免腰椎嚴(yán)重后突第三、四腰椎休息椅靠背支承軀干的體重、放松背肌第八胸椎骨辦公椅靠背、腰靠第三節(jié)座椅的功能尺寸三、靠背的形式及傾角靠背形式功能位置（二）四種座椅靠背形式（二）四種座椅靠背形式桌椅設(shè)計工業(yè)設(shè)計人機(jī)工程課件四、其他功能尺寸1、座深座深比坐姿尺寸中的3.9座深小一定數(shù)值，范圍為360～390mm，推薦為380mm。四、其他功能尺寸1、座深2、座寬單人椅坐寬宜大于4.6坐姿臀寬。國標(biāo)給出的座寬數(shù)值范圍為370～420mm，推薦值為400mm。2、座寬3、扶手工作椅一般不設(shè)扶手，扶手常用于辦公椅和休息椅。座椅扶手高度宜略小于坐姿尺寸中的3.5坐姿肘高。

扶手功能主要有：①用手臂支撐起座、調(diào)節(jié)體位，尤其對躺椅、安樂椅，②支承手臂重量，減輕肩部負(fù)擔(dān)，③對座位相鄰者形成身體和心理上的隔離。3、扶手五、GB/T14774－1993《工作座椅一般人類工效學(xué)要求》的推薦值五、GB/T14774－1993《工作座椅一般人類工效學(xué)要求第四節(jié)坐墊與靠墊第四節(jié)坐墊與靠墊第四節(jié)坐墊與靠墊一、椅墊的生理學(xué)評價要素椅墊性能生理學(xué)評價的兩方面要素： ①椅墊的軟硬性能(也就是力學(xué)性能或機(jī)械性能)，②椅墊材質(zhì)對于體膚的生理舒適性。第四節(jié)坐墊與靠墊一、椅墊的生理學(xué)評價要素二、椅墊的軟硬性能二、椅墊的軟硬性能椅墊材質(zhì)的生理舒適性a椅墊材質(zhì)的皮膚觸感觸感應(yīng)柔軟、暖和、粗糙而不是硬挺、僵冷、光滑。b椅墊的微氣候條件椅墊蒙面材料應(yīng)該①透氣性良好，能保持皮膚的干爽②保溫性適當(dāng)，不過強(qiáng)或過弱，⑧表面不過于光滑，觸感好。如圖是四種椅墊蒙面材料生理適宜性的實驗結(jié)果。圖蒙面材料與椅墊人體接觸面上的濕度狀況椅墊材質(zhì)的生理舒適性圖蒙面材料與椅墊人體接觸面上的濕第五節(jié)辦公桌的功能尺寸