學(xué)生座椅的人因工程設(shè)計(jì).doc

學(xué)生座椅的人因工程學(xué)設(shè)計(jì)南京財(cái)經(jīng)大學(xué)營(yíng)銷(xiāo)與物流管理學(xué)院廣告 081 何建亞指導(dǎo)教授： 朱建萍摘要：為適應(yīng)生活舒適化方向發(fā)展的趨勢(shì)，本研究基于坐姿下靜態(tài)舒適性的生理學(xué)機(jī)理，分析了學(xué)生座椅的結(jié)構(gòu)形式，及適合人體特征舒適性的座椅結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，得出了學(xué)生座椅設(shè)計(jì)參數(shù)與人體身高的關(guān)系。對(duì)設(shè)計(jì)者在學(xué)生座椅設(shè)計(jì)時(shí)參數(shù)的確定具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：人體生理，學(xué)生座椅，設(shè)計(jì)參數(shù)，舒適性Abstract: In order to adapt the tendency which the life comfortable direction develops, this research based on the sitting posture under the static comfortable physiology mechanism, has analyzed the student chair structural style, and suits the human body characteristic comfortable chair structure geometry parameter, has obtained the student chair design variable and the human body height relations. Designs when the student chair the parameter determination has certain guiding sense to the designer.Key word: Human Body physiology, Student chair, Design variable, Comfortableness目錄第一章 引言 1第二章 學(xué)生坐姿舒適性的生理學(xué)效應(yīng) 1第三章 舒適坐姿對(duì)座椅設(shè)計(jì)的要求 2第四章 舒適座椅的設(shè)計(jì)思路 3第五章 座椅設(shè)計(jì)的幾何參數(shù) 3第六章 結(jié)論 4參考文獻(xiàn) 5第一章 引言自工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)生起，座椅就一直是設(shè)計(jì)師們熱衷的題目。其間，各種風(fēng)格、流派的座椅不計(jì)其數(shù)。但真正按照人體工程學(xué)原理所做的優(yōu)秀設(shè)計(jì)并不多。座椅的形式感似乎超越了其最基本的功能：舒適性。座椅設(shè)計(jì)是否符合人機(jī)工程學(xué)原理，不僅僅是使用方便性的問(wèn)題，它與使用者的身體健康息息相關(guān)。據(jù)資料表明，在工業(yè)化國(guó)家里，三分之二的工作是坐姿狀態(tài)。隨著工業(yè)化程度的提高和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，人們坐姿的時(shí)間也日益延長(zhǎng)。長(zhǎng)時(shí)間的靜坐所引發(fā)的生理問(wèn)題：如下肢靜脈壓力增加，下肢腫脹等；特別是坐姿引起的腰部問(wèn)題，也越來(lái)越明顯地?cái)[在設(shè)計(jì)師面前。據(jù)德國(guó)1996年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，85%的腰痛患者是由于長(zhǎng)時(shí)間靜坐引起。目前，除了向人們提倡每隔一段時(shí)間起立活動(dòng)的健康工作方式外，座椅的人機(jī)化設(shè)計(jì)也越來(lái)越多地被關(guān)注。設(shè)計(jì)師們從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，憑借新材料、新工藝和技術(shù)，使座椅的功能性與外在形態(tài)以不同的方式結(jié)合，人性化座椅不斷被賦予新的含義。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理對(duì)座椅靜態(tài)舒適性的參數(shù)確定給設(shè)計(jì)師們帶來(lái)了很大的方便和參考價(jià)值。它通過(guò)確定椅面高度、靠背與座面的夾角及扶手的高度等，使不同的人都能獲得對(duì)腰部的支撐，盡可能保持脊椎的自然彎曲，從而減輕對(duì)背部肌肉和腰椎的壓力。 第二章 學(xué)生坐姿舒適性的生理學(xué)效應(yīng)一、坐姿分析在坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳等1。腰椎、骸骨和椎間盤(pán)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)座椅設(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，而至骸骨時(shí)則后凹。在良好的坐姿狀態(tài)下，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤(pán)上，肌肉織織上承受均勻的靜負(fù)荷。人體的坐姿本身就是一對(duì)矛盾。當(dāng)直腰坐時(shí)，身體保持“甲型，椎間盤(pán)內(nèi)壓力小，但是肌肉負(fù)荷大；當(dāng)彎腰坐時(shí)，可以解除背部肌肉的負(fù)荷，使整個(gè)身體感覺(jué)舒服，有利于身體平衡，但增加了椎間盤(pán)的內(nèi)壓力，易形成佝僂。二、體壓分布根據(jù)人體組織的解剖特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢動(dòng)脈的分布，故不宜承受重壓。因此，譬部的合理壓力分布應(yīng)為體一半以上的重量由骨盆下的坐骨結(jié)節(jié)承受，由此向外，壓力為最小。因此，座椅不僅應(yīng)有合適的高度，而且座椅面應(yīng)緊密平坦，以保證臀部壓力的合理分布。研究表明2，過(guò)于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞。當(dāng)人坐著的時(shí)候，覆蓋著坐骨結(jié)節(jié)的皮膚能夠更好地經(jīng)受住持久的壓力3。因此，座面上的臀部壓力分布應(yīng)該是坐骨結(jié)節(jié)處最大，由此向外逐漸減少，直至與座面邊緣接觸的大腿下部，壓力最小。座椅靠背上的壓力分布，應(yīng)當(dāng)是肩腳骨和腰椎骨兩個(gè)部位最高，這就是靠背設(shè)計(jì)中的“兩點(diǎn)支撐 ”準(zhǔn)則。沒(méi)有腰靠將只靠肌肉來(lái)維持腰曲弧形，勢(shì)必引起腰部肌肉疲勞和損傷。當(dāng)人長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)坐姿不動(dòng)而出現(xiàn)肌肉緊張時(shí)，稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)身體位置可以促進(jìn)生物電的活動(dòng)，使肌肉放松而重新獲得體息。第三章 舒適坐姿對(duì)座椅設(shè)計(jì)的要求一、保持脊柱正常的生理彎曲舒適的坐姿生理特征4，應(yīng)該保證腰曲弧形處于正常自然狀態(tài)，腹背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血管不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。因此，最舒適的坐姿，是臀部稍離靠背向前移，使上體略向后傾斜，保持體腿夾角在90150之間，小腿向前伸，大腿與小腿，座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使乘客脊柱處于生理體位，保持正常的生理彎曲度。各部分肌肉處于放松狀態(tài)，身體屈伸部位的角度以及受壓部位要有利于人體保持正常的血液循環(huán)。保持脊柱正常生理彎曲是減輕疲勞的主要因素。人應(yīng)靠在座椅靠背上，使身體后傾，與水平成150，若是靠背角度能調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍在95-135為宜5。為了達(dá)到人體舒適坐姿，人體的背部和腰部應(yīng)給予合理的支承。為了保證乘客的舒適，還應(yīng)在座椅靠背的合適位置配備頭枕，一方面維持正常的頸曲形狀，另一方面能防止頭部由于猛烈后仰（如列車(chē)突然加速起動(dòng)等）所造成的頸椎傷害。 二、合理的體壓分布以保證全身肌肉放松及血液正常循環(huán)舒適坐姿壓力在臀部的分布，體重應(yīng)落在較大的承受面上，但不是平均分布。坐骨結(jié)節(jié)處應(yīng)壓力最大，從坐骨結(jié)節(jié)向外，壓力逐漸減小，直到與座面前緣接觸的大腿下面，壓力為最小。為了使壓力集中于大腿后部的坐骨結(jié)節(jié)周?chē)?，?yīng)略提高座墊與水平方向的夾角，約5-100 為宜。另外，為了使腹部與大腿之間的血管不受壓迫且血流暢通，軀干與大腿之間應(yīng)保持鈍角，大約105-115為舒適。這一生理要求需要座椅靠背略向后傾。但若靠背角過(guò)大，也會(huì)使乘客起坐不便，向窗外視物傾斜，并使頸部有向前彎曲上抬的趨勢(shì)，不僅造成頸部疲勞以及心理上的不適感和疲勞感，而且還會(huì)影響車(chē)內(nèi)有效面積的合理使用。座面不能過(guò)高，應(yīng)比小腿長(zhǎng)度短，這樣雙腿能踩到地面以支持大腿的部分重量。此外，坐位時(shí)大腿略?xún)A斜并向下，小腿略向前的位置也使靜脈血易于回流，可減少疲勞的產(chǎn)生。座椅扶手也能起到促進(jìn)上肢靜脈血回流的作用，其高度要配合適當(dāng)，應(yīng)不使人體的肌肉勉強(qiáng)適應(yīng)扶手高低而產(chǎn)生屈曲或伸張的感覺(jué)。因此，舒適座椅設(shè)計(jì)的主要原則如下： A人體驅(qū)干的重量應(yīng)該由坐骨、臀部及脊椎按適當(dāng)比例分別承擔(dān)，其主要部分應(yīng)該由坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)。 B人體上身應(yīng)該保持穩(wěn)定。 C人體腰椎下部（第4-5腰椎之間）應(yīng)該由適當(dāng)?shù)难恐巍?D座面的高度應(yīng)該確保大腿的肌肉和血管不受壓迫。 E就座者應(yīng)該能夠方便自如地改變姿勢(shì)。 F座椅的位置和尺寸應(yīng)該與工作臺(tái)、顯示裝置、操縱裝置相配合并具有方便性。第四章 舒適座椅的設(shè)計(jì)思路座椅的設(shè)計(jì)首先要滿(mǎn)足人們的舒適度要求，充分利用人機(jī)體工程學(xué)原理，使旅客在乘坐時(shí)不能有生理性壓迫，盡量保持人體在直立狀態(tài)時(shí)其脊椎的 S 形曲線，因?yàn)檫@種狀態(tài)下脊椎的負(fù)重很小，旅客不易疲勞。一種舒適的座椅應(yīng)使旅客腿部輕微支撐，坐骨關(guān)節(jié)部全面支撐，腰部全面支撐，背中部輕微支撐。如果座椅的設(shè)計(jì)不合理，背部太硬，腰部太弱，腿部太硬，臀部過(guò)度下沉，則會(huì)約束人體動(dòng)作，從生理上給旅客造成壓力。 一般情況下，我們?cè)诳紤]座椅的各部分尺寸，座墊面、靠背面曲線造型，扶手造型，腳踏裝置，茶桌等時(shí)都要滿(mǎn)足以下要求： A.人體在不同坐姿下應(yīng)有一定的活動(dòng)范圍。 B.內(nèi)包墊材軟硬合適，能全面支撐身體，體壓分布合理。 C.側(cè)部設(shè)支撐、扶手，其高度、造型應(yīng)滿(mǎn)足坐立、躺位時(shí)對(duì)手臂不產(chǎn)生壓力。 第五章 座椅設(shè)計(jì)的幾何參數(shù)一、座面與靠背夾角座面與靠背夾角是保證得到舒適姿勢(shì)的必要條件。座面與靠背的夾角多為115。左右調(diào)節(jié)靠背一般在95-135。這樣，靠背和座面與人體背部、臀部、大腿形成的曲線相吻合使人感到舒適6。二、座椅設(shè)計(jì)幾何參數(shù)推薦值以上對(duì)人的坐勢(shì)進(jìn)行全面系統(tǒng)的人機(jī)分析，考慮到產(chǎn)品是否符合學(xué)生人體尺度，符合學(xué)生人體機(jī)能，形體是否符合學(xué)生大眾的心理需求。座椅的設(shè)計(jì)是否符合學(xué)生的認(rèn)知模式等因素。根據(jù)以上分析并結(jié)合實(shí)際參數(shù)，給出學(xué)生座椅設(shè)計(jì)幾何參數(shù)推薦值。參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)值座高 40cm 座寬 50cm 座深 45cm 靠背高 75cm 靠背寬 50cm 扶手高 16cm 座靠背夾角 115 座墊傾角 7 第六章 結(jié)論本文通過(guò)剖析人體坐姿的生理學(xué)機(jī)理，分析了學(xué)生座椅的舒適性設(shè)計(jì)原理，研究了如何使人保持脊柱正常的生理彎曲，合理的體壓分布，從而保持全身肌肉放松及血液正常循環(huán)。本文結(jié)合學(xué)生人體實(shí)際生理參數(shù)數(shù)據(jù)得出學(xué)生座椅設(shè)計(jì)參數(shù)與人體身高的關(guān)系，為學(xué)生座椅的舒適性設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，以達(dá)到減少疲勞，舒適性的目的。參考文獻(xiàn)