座椅的人機(jī)工程學(xué)分析

關(guān)于座椅的人機(jī)工程學(xué)分析基于人機(jī)工程學(xué)的座椅設(shè)計(jì)

人們在生活和工作時(shí)，離不開座椅，特別是以坐姿進(jìn)行工作的人，每天都有１／３以上的時(shí)間在與座椅打交道。因此座椅設(shè)計(jì)除了材料運(yùn)用得當(dāng)及造型大方美觀以外，更重要的是要符合人體工學(xué)設(shè)計(jì)原則，即進(jìn)行座椅設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮人體的坐態(tài)生理特征。讓坐在其上的人可以得到更好的狀態(tài)。現(xiàn)代座椅的設(shè)計(jì)要可靠、耐用、安全，更重要的是要滿足它的使用功能與舒適度。各類座椅都應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的基本法則，結(jié)合人體的生理和心理需求，設(shè)計(jì)出合理的座椅尺度和空間距離，給使用者設(shè)計(jì)與制造出最大限度的自由活動空間以及更多的方便和安全感、視覺美感等。座椅的實(shí)用程度，是通過人們的反復(fù)使用，接觸與鑒別加以驗(yàn)證的，座椅作為一種居室文化的載體發(fā)展到今天，它已經(jīng)是現(xiàn)代人類生活中調(diào)劑居室環(huán)境的藝術(shù)品、裝飾品，是融藝術(shù)與實(shí)用于一體的全新消費(fèi)品。第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座椅分類休息為目的的安樂椅作業(yè)場所的工作椅其他功能椅第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天休息為目的的安樂椅設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于使人體得到最大的舒適感，消除身體的緊張與疲勞。合理的設(shè)計(jì)應(yīng)使人體的壓力感減至最小。第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天各種舒適型座椅第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)場所的工作椅工作座椅應(yīng)盡可能使操作者保持舒適、穩(wěn)定的坐姿同時(shí)能進(jìn)行正確的工作操作。第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天各種工作椅第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天其他功能椅這類座椅以多種功能為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。它可能與桌子配合，可能是工作、休息兼用，也可能是作為備用椅可以折疊收藏起來。第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天各類功能椅第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座椅設(shè)計(jì)的要求匯總座椅的型式和尺度與坐的目的或動機(jī)有關(guān)；座椅的尺度必須與相對的人體測量值配合；座椅的設(shè)計(jì)必須能提供坐在其上的人體有足夠的支撐與 穩(wěn)定作用；座椅的設(shè)計(jì)必須能使坐在其上的人體改變其姿勢；靠背，特別是在腰部的支撐，可降低脊柱所產(chǎn)生的緊張壓力；座墊必須有充分的襯墊和適當(dāng)?shù)挠捕?，使之有助于將?體重量的壓力分布于坐骨結(jié)節(jié)附近。第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天工作座椅的人機(jī)工程學(xué)分析一、坐姿與座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)二、工作椅的設(shè)計(jì)要求三、工作椅的人機(jī)工程學(xué)分析第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、坐姿與座椅設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)坐姿是一種人體的自然姿勢。它有很多的優(yōu)點(diǎn)，可免除肌力疲勞，減少人體的耗能，比立姿更有利于血液的循環(huán)，也有助于操作者采取更為穩(wěn)定的姿勢，以進(jìn)行各種精巧精細(xì)動作的任務(wù)，而且它也是操作足踏式控制裝置的較佳姿勢。但其也限制了人體的活動性，尤其是在需要用手或手臂進(jìn)行較大的出力或從事具有旋轉(zhuǎn)動作時(shí)，坐姿較立姿不方便。此外，長期的坐姿對人體健康也有許多的不利，脊柱的不正常彎曲、人體主要支撐面上的壓力等將產(chǎn)生不舒適感。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天FEDCBAG第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天肌肉活動度脊椎骨依據(jù)其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動度增加，招致疲勞酸痛。第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三組不同坐姿的2－3腰椎背棘直肌肌電圖在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動度高，因?yàn)檠登跋蚶笔辜∪饨M織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動力則明顯減?。卉|干前傾時(shí)，背上方和肩部肌肉活動度高，以桌面作為前傾時(shí)手臂的支承并不能降低活動度。第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天正確的坐姿才能使坐在其上的人體容易地尋求到合適的腰椎支撐。正確的坐姿就是臀部距離靠背稍遠(yuǎn)一點(diǎn)，上身向后傾斜，雙腿之間保持90°-115°間，大、小腿之間保持100°-120°之間，小腿與腳掌保持在85°-95°之間，處于這種狀態(tài)之下，人會感到舒適、輕松。腰椎支撐點(diǎn)第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天工作椅的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、工作座椅的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡可能與坐姿工作的各種操作活動要求相適應(yīng)，應(yīng)能使操作者在工作過程中保持身體舒適，穩(wěn)定并能進(jìn)行準(zhǔn)確地控制和操作。

2、工作座椅的坐高和腰靠必須是可調(diào)節(jié)的。坐高調(diào)節(jié)范圍在GB10000中“小腿加足高”，即360-480mm之間；工作座椅坐面高度的調(diào)節(jié)方式可以是無極的或間隔20mm為一檔的有級調(diào)節(jié)。工作座椅腰靠高度的調(diào)節(jié)方式為165-210mm間的無級調(diào)節(jié)。

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改變已調(diào)節(jié)好的位置并不得松動

4、工作座椅各零部件的外露部分不得有易傷人的尖角銳邊，各部結(jié)構(gòu)不得存在可能造成擠壓，剪鉗傷人的部位。

第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天工作椅的設(shè)計(jì)要點(diǎn)5、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。

6、工作座椅腰靠結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的彈性和足夠的剛性。在座椅固定不動的情況下，腰靠承受250N的水平方向作用力，腰靠傾角b不得超過115度。

7、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)活動的安全性。

8、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。第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天工作椅的主要參數(shù)數(shù)據(jù)第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天坐姿人體主要尺寸第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座高座高即座椅的高度，是座前沿中至地面的垂直距離。座高是影響坐姿舒適程度的主要因素之一，座高不合理會導(dǎo)致坐姿的不正確，而且容易使人體腰部產(chǎn)生疲勞。座面過高，則兩腿懸空碰不到地面，體壓有一部分分散在大腿部分，使大腿血管受到壓迫，妨礙血液循環(huán)。座面過低，膝蓋拱起，體壓過于集中在坐骨上，時(shí)間久了會產(chǎn)生疼痛感。人體工程學(xué)研究表明，合理的座高應(yīng)等于小腿加足高再加上25-30mm的鞋跟厚再減去10-20mm的活動余地，即: 椅子高度=小腿加足高+鞋跟厚-適當(dāng)空間。其中小腿加足高一般應(yīng)適合所有第5百分位以上的人.就辦公座椅而言，其座高應(yīng)比休息座椅稍高，且宜設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)的以適應(yīng)多數(shù)人使用，一般取

400-440mm，如果是可調(diào)節(jié)的，可取380-480mm。第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座面人體的骨盆下面有兩塊坐骨結(jié)節(jié)，在坐姿狀態(tài)下，當(dāng)座面呈近似水平時(shí)，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，人體會感到舒適。當(dāng)坐面呈斗形時(shí)，會使股骨向上轉(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，還造成髖部肌肉承受反常壓迫，并使肘部和肩部受力，從而引起不舒適感。因此，座面的設(shè)計(jì)應(yīng)該呈近似水平，避免斗形設(shè)計(jì)。第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座面寬度座面寬度是由人體臀部尺寸加適當(dāng)?shù)幕顒臃秶ǖ摹＾k公座椅的座面寬度要盡可能寬，因?yàn)楸仨氁m合于身材高大的人，其相對應(yīng)的人體測量尺寸是臀寬。因此，座寬的設(shè)計(jì)通常以女性臀寬尺寸的第95百分位為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

座寬一般不小于380mm，國標(biāo)GB/T3326

規(guī)定:靠背椅座位前沿寬≥380mm。第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座面深度座面深度是指椅子座面前沿至后沿的距離。在辦公座椅設(shè)計(jì)過程中，座面不可過深，否則背部支撐點(diǎn)懸空，靠背失去作用，同時(shí)膝窩處會受到壓迫，使小腿產(chǎn)生麻木感;座面也不可過淺，否則大腿前部懸空，重量會全部壓在小腿上，會很快產(chǎn)生疲勞。人體工程學(xué)研究表明，座深以略小于座姿時(shí)大腿水平長度為宜，即: 座深=坐深-60mm(間隙))國標(biāo)GB/T3326規(guī)定靠背椅座深為:靠背椅座深=340-420mm第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天座面傾角通常椅子座面稍向后傾，首先防止臀部逐漸滑出座面而造成坐姿穩(wěn)定性差;其次使背部能有所支撐，減輕坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)處的壓力，使整個(gè)上身重量由下肢承擔(dān)的局面得到改善，減小疲勞度。人體工程學(xué)研究表明，工作用座椅座面傾角為0°-5°，推薦工作用座椅的座面傾角為3°。第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天扶手扶手的功能是減輕兩臂負(fù)擔(dān)，有助于上肢肌肉的休息，增加舒適感，在起身站立或變換姿勢時(shí)也可以支撐身體和幫助身體穩(wěn)定。扶手的高度應(yīng)設(shè)計(jì)合理，過高或者過低都容易引起上臂的疲勞。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)第50百分位的坐姿肘高來確定椅子扶手的高度，一般扶手與座面的距離以200-250mm為宜，同時(shí)扶手前端略高，隨著坐面傾角和靠背斜度而傾斜。第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天靠背的最大高度可達(dá)48—63cm，最大寬度可達(dá)35—48cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(決定靠背高)和肩寬(決定靠背寬)有關(guān)，確定高度時(shí)還必須計(jì)入座椅的有效厚度。由肩靠和腰靠兩部份構(gòu)成，大部份工作場合，腰靠最主要。為了使背部下方骶骨和臀部有適當(dāng)?shù)暮笸箍臻g，座面上方與靠背下部之間應(yīng)有凹入或留一開口部分，其高度至少為12.5—20cm?？勘车?7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天腰靠腰靠是在第4-5腰椎之間的高度上，腰靠是由人體脊柱腰椎部分構(gòu)成的生理曲線即腰曲組成的，也是與坐姿舒適性直接相關(guān)的曲線。正常的腰弧曲線是微微前凸的，辦公座椅如果無腰靠或者腰靠不明顯將會使正常的腰椎呈后凸形狀，導(dǎo)致腰椎變形。而腰靠過分突出也會使腰椎明顯前凸，時(shí)間長了也會發(fā)生腰椎變形。所以，腰椎后凸和過分前凸都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應(yīng)該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線，這樣可以降低椎間盤壓力，減輕肌肉負(fù)荷。因此，腰靠的設(shè)計(jì)成為辦公座椅設(shè)計(jì)的必要組成部分。第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天肩靠肩靠是在第5-6胸椎之間高度上，由于第5-6胸椎高度相當(dāng)于肩胛骨的高度，肩胛骨面積大，可承受較大壓力，當(dāng)人體長期處于坐姿工作時(shí)，肩部會感覺不適或酸痛，因此，辦公座椅必須設(shè)計(jì)肩靠，讓肩靠來分解肩部壓力，緩解人體疲勞。第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天靠背傾角靠背傾角是指靠背與座位之間的夾角。靠背傾角可以影響椎間盤壓力和背部肌肉，靠背傾角的增加能增強(qiáng)人體的舒適感，因?yàn)樯眢w后仰時(shí)，身體的負(fù)載移向背部的下半部和大腿部分。人體工程學(xué)研究表明，當(dāng)座面與靠背夾角在110°以上時(shí)，傾斜的靠背支承著身體上部分的重量，從而減少椎間盤內(nèi)壓力。所以人體上身向后傾110°-120°為佳。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天坐墊坐墊也是辦公座椅設(shè)計(jì)的重要組成部分。根據(jù)人體工程學(xué)可知，人體坐骨粗壯，與周圍肌肉相比能承受更大壓力，而大腿底部有大量血管和神經(jīng)系統(tǒng)，壓力過大會影響血液循環(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，向四周逐漸減小，至大腿部位時(shí)壓力降至最低。此外，坐墊的材料應(yīng)透氣而且不打滑，以增加座面的舒適感。第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)生的壓力kg051015202530354045271810座面上的距離cm正常的坐姿雙腿交叉時(shí)第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天辦公座椅與工作臺配合尺寸第33頁,共35頁，2024年2月25日，星期天參考文獻(xiàn)［1］程瑞香.室內(nèi)與家具設(shè)計(jì)人體工程學(xué)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.［2］丁玉蘭，郭鋼，趙江洪.人機(jī)工程學(xué)［M］