人机工程学 桌椅设计与人机学ppt课件.pptx
,人 机 工 程 学,孙伦 温州商学院艺术设计学院,第三章 桌椅设计与人机学,1、桌椅设计概述2、坐姿生理解剖基础3、桌椅的功能尺寸4、案例,第一节 桌椅设计概述,古代桌椅在造型、装饰等审美、文化方面可供今人研究借鉴。但符合人体解剖学要求、能长时间坐着舒适的座椅却鲜如凤毛麟角。,第一节 桌椅设计概述,1、桌椅的发展与现状,瑞典医生阿克布罗姆的站与坐的姿势一书1948年问世，奠定解剖学指导座椅功能设计的基础。1954年发表了他的座椅靠背曲线设计。,图3-2 阿克布罗姆靠背曲线,第一节 桌椅设计概述,1、桌椅的发展与现状,1968年IEA召开第一次座椅国际学术研讨会，掀起研究高潮。随后，各国纷纷制定或修订新的座椅技术标准，如学校课桌椅、办公用椅、工作椅、飞机座椅、火车座椅等的工业标准。1974年日本把办公桌高度由740mm改为700mm（男用或男女合用），与670mm（女用）的两种新标准。,第一节 桌椅设计概述,1、桌椅的发展与现状,1980年代以前我国办公桌的通用高度为800mm。目前新型办公桌已经降到较为合适的高度。我国已发布了一批家具的技术标准，如： GB/T 39762002 学校课桌椅功能尺寸， GB/T 147741993 工作座椅一般人类工效学要求， GB/T 332633281997（办公桌、文件柜、衣柜等家具尺寸标准等。,第一节 桌椅设计概述,2、坐姿工作的优缺点,桌椅作为坐姿工作的平台，其设计具有重要的现实意义。,据统计：发达国家中坐姿工作的比例超过2/3。有人说，人快要成为“坐着的动物了！,第一节 桌椅设计概述,1、桌椅的发展与现状,合理的桌高 合理的椅面高合理的“桌椅面高度差”,关键是座椅问题，优先分析,第一节 桌椅设计概述,2、坐姿工作的优缺点/优点,减轻了两腿及足踝、膝、髋等关节压力，减轻了全身肌肉、尤其是腿部肌肉的负荷，可减少人体的能量消耗.放松了腿部肌肉，使腿部血管内压降低，血液易于向心脏回流，能缓解疲劳有利于维持身体的平衡。办公、精细操作、视觉作业的理想姿势解放了双脚，使腿脚易于参加操作，还能依靠靠背发挥腿脚的蹬力,第一节 桌椅设计概述,限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替会导致疲劳。长期的坐姿会引起腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害。坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增大，大腿局部受压增加血液回流阻力。,2、坐姿工作的优缺点/缺点,第一节 桌椅设计概述,2、坐姿的常见问题,第一节 桌椅设计概述,2、坐姿的常见问题,不良的设计（不考虑人体生理解剖等特点）使人们处于不自然的工作姿势，造成一些“职业病”。颈椎病、腰椎病等成为目前的常见病，并且患病人群有年轻化趋势。,第二节 坐姿生理解剖基础,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,人体骨骼共有206块。支撑头颅与全身的骨结构为脊柱、骨盆与下肢。,（1）脊柱、椎间盘与骨盆结构,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（1）脊柱、椎间盘与骨盆结构,脊柱分4个区段，共24节椎骨；脊柱的下端是骶尾骨。 脊椎骨间的软组织称椎间盘。全部椎间盘的厚度之和占脊柱总长的1/4。腰椎的椎间盘最厚。,椎间盘作用：（1）连接椎体；（2）承受压力，吸收震荡，缓解冲击以保护；（3）有利于脊柱的运动：在脊柱运动时，椎间盘可相应地改变形状。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（1）脊柱、椎间盘与骨盆结构,骨盆由脊柱下端的骶尾段与髋骨构成，上接脊柱，下连下肢。骶尾骨嵌插在髋骨腔孔内，人的体重经骶尾骨传压在髋骨上。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（1）脊柱、椎间盘与骨盆结构,人坐着，体重由坐骨作用于椅面，腿脚不受力。人站着，体重通过腿脚作用于脚底支承面上。,a）坐着 b）站着,上身体重在骨盆处的传承情况,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,侧面看四个自然生理曲度颈曲：略向前凸胸曲：略向后凸腰曲：略向前凸骶曲：略向后凸,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,人直立时脊柱为正常生理弯曲状态，椎间盘受压均匀且较小；形态特征是腰椎段为向前凸出，且曲度较大。,坐姿引起脊柱形态改变：腰椎段由前凸变直甚至略向后凸，不利腰间盘受压均匀，因此坐姿下腰椎易感不适。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,F E D C B A,G,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,脊柱的形态变化对椎间盘受力影响较大。 人体姿势是决定椎间盘内压力的主要因素，椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。仰卧时最小，站姿时比坐姿时压力小。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,这种不利影响因靠背形式不同而明显不同。,靠背仰角、支承对第三腰椎椎间盘压力的影响,腰部椎间盘受挤压，向后推韧带，腰部不适,受力较均匀，韧带不拉伸，腰部无不适用,驾驶员舒适驾驶姿势,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿脊柱形态及其生理效应,（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,当人体自然站立时，脊柱呈理想的“S”形曲线状，腰椎不易疲劳，见图(a)所示。 如果座椅设计得能让腰部得到充分的支撑，使腰椎恢复到自然状态，那么疲劳就会得到延缓，从而得到轻松舒适感，见图(c)所示。 当人体取坐姿工作时，往往会因座椅设计的不科学而促使人们采用不正确的姿势，从而迫使脊柱变形，疲劳加速，并产生腰部酸痛等不适症状，见图(b)所示。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（1）椅面上臀部与大腿的体压,当座椅上的人处在安定姿态时，人体重量作用在坐垫和靠背上的压力分布称为体压分布。 影响椅面上体压的因素：椅面软硬、椅面高度、椅面倾角及坐姿等。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（1）椅面上臀部与大腿的体压,硬椅面会导致坐骨结节体压过于集中，75%的重量，集中于25cm的区域内。因此上加薄软的垫子，坐骨下压力峰值大幅度下降，可改善体压分布。,1.1椅面软硬与椅面体压,最大受压处位于坐骨结节点，其周围压力逐渐向外扩展减弱，直至大腿后部和臀部后。,思考:坐垫太软、太厚，使体压分布过于均匀，是否科学？,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（1）椅面上臀部与大腿的体压,1.1椅面软硬与椅面体压,图3-21 椅垫的软硬性能,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（1）椅面上臀部与大腿的体压,1.2 椅座高与椅面体压,国标中，座面高与“小腿加足高”接近或稍小时，体压分布比较科学。,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（1）椅面上臀部与大腿的体压,1.3座面倾角与椅面体压,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的体压,（2）腘窝的压力,膝盖的背面称为腘窝。从大腿通向小腿的血管和神经都从腘窝处经过，且距离体表较浅，腘窝处的皮肤又薄，因此腘窝是对体压敏感的部位。腘窝受压,阻碍血液循环,小腿麻木。座面过高或坐深过大，都会造成腘窝受压。,a）座面过高 b）座面过深,造成腘窝受压的两种原因,第二节 坐姿生理解剖基础,1、坐姿下的股骨、肩部、小腿与背肌,椅面在冠状面内成较大的弧凹形，使股骨两侧往上推移，髋部肌肉受压，造成不适。座面应：坐骨骨节下的座面程近似水平。,（1） 股骨与座面形状,（2）肩部与扶手高度,扶手高度适宜，肩部自然放松；扶手过高，肩部耸起不适。扶手高度以略低于“坐姿肘高”为宜.,第二节 坐姿生理解剖基础,（3）小腿的支承与背肌,脊椎的稳定靠韧带和肌腱，脊柱偏离自然状态，肌腱组织受相互力作用，肌肉活动度增加，导致疲劳酸痛。 前倾操作，上身重心偏前，小腿获得支撑，可以降低大腿与椅面前缘之间的体压，缓解背肌的紧张。 在背部没有依靠的情况下，背部肌肉力量维持着上身的平衡，非前倾工作，上身后仰倚靠在靠背上可放松背肌。 小腿获支撑有利于上身保持平衡，降低背肌活动度。,3、坐姿下的股骨、肩部、小腿与背肌,第三节 桌椅的功能尺寸,第三节 桌椅的功能尺寸,座椅功能尺寸和形态随目的要求而异，可分为： 工作椅，常以上身前倾姿势进行作业等操作。 休息椅， 办公室用椅、会议室用椅等。介于两者之间。,第三节 桌椅的功能尺寸,主要的座椅分析角度1、座面（前缘的）高度2、座面倾角3、靠背4、座深与座宽5、扶手,第三节 桌椅的功能尺寸,1、座面（前缘的）高度,（1）工作座椅,座高的设计要点是：大腿基本水平，小腿铅垂支撑于地面；腘窝不受压；臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得“弹性支承”。,即工作椅座高为：比坐姿人体尺寸的“3.8 小腿加足高”低 1015mm。,计算女子P5与男子P95的座高（含修正数据）：中国男女通用工作椅座高的调节范围应为：350460mm。,第三节 桌椅的功能尺寸,2、座面倾角,（1）工作座椅,常见工作椅的可为正值（前缘翘起），但用于读、写、打字、精细操作等身躯前倾工作的，取正值使腘窝处体压加大，则不合适 。工作椅座面倾角问题可归结为3条：一般办公椅可取05，推荐34。前倾工作椅取负值；前倾度大，加大负值,如“平衡椅”和“云椅”。,a）平衡椅 b）云椅,第三节 桌椅的功能尺寸,2、座面倾角,（1）工作座椅,工作椅座面倾角问题可归结为3条：新式办公椅可在一定范围内自动调节和靠背倾角，使不同状态下都能较为舒适。,座面和靠背倾角可自动调节的工作椅,第三节 桌椅的功能尺寸,2、座面倾角,（2）休息椅,多为椅面前缘翘起、为正值，躯干稳定舒适。越是以休息放松为主的座椅，越应取较大数值。,几种非工作椅的座面倾角参考值,第三节 桌椅的功能尺寸,3、靠背,1工作椅,工作椅的靠背主要是腰靠，在第三、四腰椎的位置上。,2休息椅,休息椅靠背后仰，功能转向支承躯干、放松背肌，位置在第八胸椎骨。安乐椅、躺椅等长时间休息用椅，为缓解颈椎负担，宜提供头枕。,第三节 桌椅的功能尺寸,4、座深与座宽,臀部边缘及大腿在椅面获得“弹性支承”，使上身稳定，减轻背肌负担。在腘窝不受压的条件下，腰背部能获得腰靠的支托。,GB/T 147741993给出的座深数值为 360390mm，推荐值 380mm。办公椅座深同于或稍大于工作椅座深。休息椅座深可以再大一些，,（1）座深,第三节 桌椅的功能尺寸,单人椅的座宽，略大于“4.6 坐姿臀宽”（男女公用者，取女性尺寸为设计依据）。,GB/T 14774-1993给出座宽范围 370420mm，推荐值 400mm,4、座深与座宽,（2）座宽,排椅的单人座宽应大于 “4.7 坐姿两肘间宽”，并考虑穿衣引起的尺寸修正量。,GB/T 14774-1993给出排椅的单人座宽宜不小于500mm。,第三节 桌椅的功能尺寸,扶手功能主要有：用手臂支撑起座、调节体位，尤其对躺椅、安乐椅；支承手臂重量，减轻肩部负担；对座位相邻者形成身体和心理上的隔离。,5、扶手,扶手高度宜略小于 “3.5 坐姿肘高”。GB/T 147741993对公用座椅的扶手高度推荐值为 （23020）mm。,第三节 桌椅的功能尺寸,工作座椅的结构,GB/T 147741993工作座椅一般人类工效学要求,第三节 桌椅的功能尺寸,6、桌面高度（桌椅配合）,桌高的确定方法：桌高座高合理的桌椅高度差,合理的桌椅高度差（Czy）可依据坐姿的“ 坐高”确定，,例如： 书写用的桌子 Czy（坐高/3）（2030）mm ， 学生用的课桌 Czy（坐高/3）10mm 等。,GB/T 33261982规定 办公桌桌高范围为 H700760mm.,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,第四节 案例：石振宇与座椅,http:/,
