基于人机工程学的叉车驾驶室设计研究_王玉洁.docx

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1、分类号 _ 密级 _ UDC _ 编号 . 硕士学位论文 基于人机工程学的叉车驾驶室设计研究 学 位 申 请 人 ： 王玉洁 指 导 教 师 ： 杨晓英副教授 学 科 专 业 ： 机 械设计及理论 学位类别： 工学 2010年 4月 论文题目： 基于人机工程学的叉车驾驶室设计研究 专业： _ 机械设计及理论 _ 研究生： _ 干玉洁 _ 指导教师： _ 杨日尧英畐丨丨教授 _ 摘要 随着经济一体化的发展，必将带来工业的国际化，使得各国之间及国内贸易 额大幅上升，推动企业物流设备及物流技术的发展，叉车的使用率越来越高，已 渗透到国民经济的各行各业。近年来，随着国外知名品牌进入中国叉车市场，叉 车

2、的竞争亦愈来愈激烈，除了满足技术性能要求之外，人们对其舒适性的要求也 越来越高。 课题针对某搬运机械公司的叉车驾驶室进行人机工程设计和研究。论文以人 机工程学理论为基础，结合叉车的作业环境，分析研究了舒适性坐姿的形成条件 与安全性设计的基本方法，建立了座椅参数与人体尺寸数据之间的数学模型，设 计了座椅的尺寸。运用 Matlab软件计算了座椅的舒适位置，确定了舒适坐姿下 座椅的位置范围，并确定了座椅的调节量。通过对操纵装置进行人机工程分析， 结合叉车的操作特点，设计了方向盘、操纵杆和脚踏板的尺寸、位置和倾斜角 度。通过 CATIA的人机工程设计模块，建立了符合中国人体尺寸的人体模型， 对叉车的

3、座椅和操纵装置进行了舒适性评估，结果表明各部分都符合叉车驾驶室 舒适性的要求。利用模糊综合评判法建立了叉车驾驶室舒适性的评价体系，结合 叉车使用的实际情况建立了评价指标和权重，通过模糊综合运算对叉车驾驶室的 舒适性进行了综合评判，评判结果良好。论文的研究成果为叉车座椅和操纵装置 的设计提供了科学依据。 关键词：人机工程学，叉车驾驶室，座椅，操纵装置， CATIA， 模糊评价 论文类型：应用研究 Subject: Research of Haman-Machine Engineering for Forklift Cab Desisn Specialty: Mechanical design a

4、nd theory Name: Wang Yuiie Supervisor: Associate professor Yang Xiaoying ABSTRACT Along with the development of economic integration, it will bring the industrial internationalization, make the volume of trade between and within countries increase sharply, promote the enterprise logistics equipment

5、and logistics technology development. The forklift usage is higher and higher, it has been penetrated into whole sectors of the economy. In recent years, with foreign brands enter into Chinese forklift market, forklift competition is becoming more and more intense. In addition to meeting technical p

6、erformance requirements, people also put higher and higher demands to their riding comfort. The subject addressed a handling Machinery company, described the ergonomic design and research on the forklift cab. Based on ergonomics theory, combined with the work environment, it analyzed the formation c

7、onditions of a comfortable sitting position and the basic method of safety design, formed the mathematical model between the seat parameters and human dimension data, designed the size of forklift seat. Matlab was used for calculating the seats comfort position, determined the position range of seat

8、 under comfortable sitting posture and the seats regulating variable. The size, position and angle of the steering wheel, the control handle and the foot board was designed based on the man-machine engineering analysis to the operating control and combined with the operating characteristics of forkl

9、ift. Based on the ergonomics design and analysis module of CATIA, the manikin which conformed to the Chinese human body dimension was established, evaluated the forklift seat and the operating control. It has showed that all parts were corresponding with the forklift cabs comfort requirements， the f

10、orklift truck cab comfortable evaluation system was established which used the fuzzy comprehensive evaluation method. It also established the evaluation indicator and the weighting parameters according to the actual situation. It has carried on fuzzy accessing through blurring operation. Results sho

11、wed that the forklift cabs comfortable has been improved. The research results have provided the scientific basis for forklift seat design and the operating control design. KEY WORDS： Ergonomics, Forklift Cab, Forklift Seat, Operating Control, CATIA, Fuzzy Accessing Dissertation Type： Applied Resear

12、ch 第 1 章绪论 . 1 1.1研究背景及意义 . 1 1.2国内外研究现状 . 2 1.2.1国内研究现状 . 2 1.2.2国外研究现状 . 3 1.3研究的目的和主要内容 . 4 第 2章叉车驾驶室设计的人机工程理论 . 5 2.1人机工程学概述 . 5 2.1.1人机工程学的含义 . 5 2.1.2人机工程学的发展 . 5 2.1.3人机工程学的研究内容 . 6 2.1.4人机工程学的研究方法 . 7 2.2座椅设计的人机关系 . 8 2.2.1坐姿生理学 . 8 2.2.2坐姿生物力学 . 9 2.2.3用户人体尺寸 . 10 2.3操纵装置的人机关系 . 11 2.3.1坐姿的

13、手臂操纵力 . 12 2.3.2人体手足尺寸 . 12 2.3.3坐姿的脚蹬力 . 13 2.4本章小结 . 13 第 3章叉车座椅的人机工程设计 . 15 3.1叉车座椅的设计目标 . 15 3.1.1叉车座椅的作业环境分析 . 15 3.1.2叉车座椅的设计目标 . 15 3.2叉车座椅的舒适性设计 . 16 3.2.1座椅舒适性设计的意义 . 16 3.2.2座椅的舒适性分析 . 16 3.2.3座椅舒适性位置的确定 . 17 3.2.4座椅的静态舒适性设计 . 22 3.2.5座椅位置平面图 . 26 3.2.6座椅的振动舒适性设计 . 26 3.3叉车座椅的安全性设计 . 28 3.

14、3.1叉车座椅的安全性作用 . 28 3.3.2叉车座椅的安全性设计 . 28 3.4本章小结 . 30 第 4章叉车操纵装置的人机工程设计 . 31 4.1叉车操纵装置的设计要求 . 31 4.2叉车手控操纵装置的设计 . 31 4.2.1叉车方向盘的设计 . 31 4.2.2叉车操作杆的设计分析 . 34 4.3叉车脚控操纵装置的设计 . 36 4.4本章小结 . 40 第 5章叉车驾驶室的人机系统综合评价 . 41 5.1基于 CATIA的叉车驾驶室人机系统评价 . 41 5.1.1人体模型的建立 . 41 5.1.2叉车座椅舒适性评估 . 46 5.1.3操纵装置的舒适性评估 . 49

15、 5.2基于模糊综合评判法的总体评价 . 52 5.2.1模糊综合评判的方法 . 52 5.2.2模糊综合评判的结果 . 52 5.3本章小结 . 55 第 6 章结论 . 56 6.1论文总结 . 56 6.2工作展望 . 56 参考文献 . 58 附录 A 部分零件工程图 . 61 至夂 if . 62 攻读硕士学位期间的研究成果 . 63 第 1章绪论 1.1研究背景及意义 我国自上世纪 70年代末引入 “ 物流 ” 概念以来，物流产业已经有了较快的 发展。经过近 30年的发展，物流已成为我国经济发展的重要因素，并逐渐成为 企业创造利润的源泉 1_3。 叉车作为物料搬运的重要设备，实现了

16、装卸、搬运作业机械化，减轻劳动强 度，节约大量劳动力，提高工作效率；缩短了装卸、搬运、堆码的作业时间，加 速了物资、车辆的周转。随着中国经济的快速发展，各行各业对叉车的需求量都 在不断増加。 随着叉车企业产量的増加和市场的扩大，叉车技术也要及时更新，这样才能 满足时代发展的要求。当前许多著名的叉车企业如丰田、林德等，他们都己实现 了叉车种类、系列的多样化，从而适应不同客户、不同工作对象和不同作业环境 的需要。此外，他们还十分重视新技术的运用，已将人机工程学系统地应用于叉 车设计中，尤其在操纵舒适性、安全性、人性化方面得到了很好的应用。 对于国内叉车企业来说，目前虽然已经逐步意识到自主知识产权的

17、重要性， 开始研发自己的技术，但是主要还是以引进技术为主，在应用人机工程学理论方 面的研究更是接近空白，即使像安徽合力叉车、浙江杭叉这些综合技术水平在国 内处于领先地位的企业，也没有建立一套针对叉车的完整的人机工程评价体系。 这种现状导致国产叉车在操纵舒适性、安全性等方面与国外叉车相差很大，在叉 车市场竞争中，除了价格优势，没有其它的有效竞争手段。以叉车座椅为例，到 目前为止，国内还没有统一的符合人机工程学理论的设计生产规范，大多数叉车 企业的座椅都 是通过订购来的，缺乏对叉车座椅的设计与研究，从而导致叉车驾 驶员乘坐起来很不舒服，引发驾驶疲劳，严重的还会造成事故。 随着我国物流业的发展，叉车

18、市场也迎来了行业发展的黄金期，基于人机工 程学理论的叉车驾驶室设计研究更是势在必行，课题的研究对于提高我国叉车的 国际竞争力有着巨大的推动作用。 人机工程学是一门广泛应用于产品设计特别是改善操作环境的科学，目的是 通过降低驾驶员疲劳度和提高操作的舒适性等手段，最大限度地提高生产效率。 在叉车驾驶室的设计研究上，人机工程学主要体现在以下几个方面： 1.降低驾驶 员操作时 的疲劳度：独特的设计能减少驾驶员的操作动作，使操作更省力； 2.舒 1 适性：人性化的设计能够使驾驶员保持良好的心情，减少操作失误； 3.良好的视 野：为叉车作业过程提供良好的视野，不仅能提高效率，同时确保驾驶员安全。 课题是针

19、对国产某搬运机械公司 3吨位叉车驾驶室的人机工程设计进行研究 和探讨。经过市场调研和公司实习了解到，大部分设计人员对人机工程这个学科 比较陌生或者不够重视，在这个领域进行研究的就更少。在对叉车驾驶室进行设 计时，基本上是由产品研发部门的设计人员凭 借经验，经过实地操作来做出感性 的设计。随着叉车技术性能的不断提高，人们开始关注叉车的舒适性和安全性， 而且要求越来越高。结合目前叉车设计的现状，发现叉车座椅和操纵装置存在的 问题比较大。因此，课题运用人机工程学的相关理论，主要针对叉车座椅和操纵 装置进行舒适性和安全性设计，并对设计结果进行评价。 课题研究的意义在于：首先提高和促进了国内人机工程学的

20、应用研究并扩展 了使用范围，把人机工程学应用于叉车驾驶室的设计中；将成熟的汽车设计方法 应用于叉车驾驶室的设计中，提高了国产叉车驾驶室的舒适性和安全性，增强了 叉车的市场竞争力，促进和提高国产叉车工业的设计水平，缩小与国际知名品牌 的差距。 1.2国内外研究现状 由于技术的进步和市场经济的发展，大大提高了企业物流设备及物流技术在 国民经济发展中的地位，叉车的使用率越来越高，已经渗透到国民经济的各行各 业 4。伴随着叉车市场的不断扩大和客户需求，国内外也加大了对叉车技术的 研究。经过不断的改进和完善，叉车在技术性能、作业效率、安全、环保、节能 和维护保养等方面都有了大幅度的提高。但是在叉车的人机

21、性方面，虽然进行了 分析，但是还有很多问题需要进一步探讨，做更深入的研究。 1.2.1国内研究现状 在人机工程学理论的应用方面：机械科学研究院环保所的窦志平在叉车设 计中的人机工程学分析 5中提出了现代叉车设计中人机工程学的要求，分析了 叉车的人机系统组成，并分析了影响叉车作业的人的因素，从人机工程学角度提 出了相关的设计原则。 大连叉车总厂的时元福在人机工程学在叉车上的应用 6中以本厂最新产 品FD210K5型叉车为例，从控制属具开关、座椅、方向盘、操作杆和控制按钮 几方面论述了人机工程学在叉车上的实际应用。 河海大学机电学院的严波的人机工程学在叉车设计上的应用 7在对叉车 座椅进行设计时，

22、通过建立 Pro/Engmeer数字人体模型来验证设计的可行性。 2 此外，人机工程学在车辆及工程机械的设计和布置中得到了一定的应用。东 北大学的黄英，张以枕在人机工程学在工程机械司机室布置与设计中的应用研 究m一文中以驾驶员为中心，用人机工程学理论进行驾驶室内驾驶员座椅、仪 表盘、操纵装置等设施的布置研究。 东北大学的杨英等人在用因子分析法确定工程机械驾驶室尺寸综合因子 G9中通过对工程机械驾驶室内部尺寸进行测量，采用因子分析法对测量数值 进行分析，找出各变量对手伸及界面影响的驾驶室尺寸综合因子 G及其得分公 式， G值可作为评价工程机械驾驶室操作装置是否舒适和合理的理论依据。 在叉车座椅的

23、振动特性方面也有一些研究，早在 1996年太原重型机械学院 的卫良保、李素蕊经过试验和数据处理，得到试验结果，并结合国内外相关产品 标准，总结了国产叉车座椅乘坐舒适性的基本状况和进一步提高叉车座椅舒适性 的方向 1 。 国内对于人机工程相应标准的制定起步比较晚，但也做了一些工作，如：通 过对人体尺寸的测量和分析，公布了中国成年人人体尺寸标准 GB10000-8811， 目前叉车设计主要参照 383683-84工程机械操纵的舒适区域与可及范围 12、 JB-T 10902-2008工程机械司机室 13、 JB-T 10301-2001土方机械司机坐 椅尺寸和要求 14进行设计，这些对我国人机工程

24、学理论的应用研究也起到了 一定的推动作用。 1.2.2国外研究现状 在国外，已有不少设计师和人机工程专家在进行着相关的研究。人机工程学 被广泛应用于叉车驾驶室内部各部件的设计中 15_16。人机工程学理论在叉车驾 驶室的布局中得到很好的应用，设计从座椅到仪表盘、操纵杆、脚踏板都非常人 性化，驾驶员的视野性能和操作舒适性以及室内温度、空气对流和噪声水平都达 到非常高的水平。 充分考虑舒适性，大部分叉车座椅都可以根据驾驶员的身高进行自动调整高 度、前后位置、靠背角度，还可以根据驾驶员的体重设定缓冲。方向盘的直径经 过严格的计算与测量，其角度与高度也可以根据驾驶员的需要进行调整。由于驾 驶员在工作时

25、有 30%左右的时间是在开倒车，驾驶员长时间的扭头工作容易造 成颈部疲劳，引起颈椎疾病。为此， 国外一些叉车研究机构研制一种旋转式驾驶 室在解决这一问题。如 Linde公司的 Panoramastapler系列叉车，驾驶员座椅可 以旋转45 ，在座椅旋转后，驾驶员可以使用另一套操作装置。这样就可以方便 地解决这个问题。 3 由此可见，人机工程学在驾驶室的设计和布置中发挥着重要作用，根据人机 工程学相关原理的要求，国外也制定了一系列的驾驶室设计标准，供工程设计人 员参考，其中 SAE和 EEC是在国际上被广为采用的两种标准，日本在这方面也 制定了自己的标准。 根据以上对国内外研究现状的回顾对比可

26、以看出： 1. 在国内，大多数叉车企业的座椅都是通过订购直接进行安装，而订购来 的座椅大多是按照欧美或日本人的尺寸进行生产的，不符合中国人体尺寸。因 此，需要研究设计符合中国人体尺寸的叉车座椅。 2. 在叉车的人机工程研究中，只是根据人机工程学理论对叉车驾驶室进行 设计布置，提出相应的设计要求，而对于设计结果是否符合人机工程学标准，还 没有建立一套针对叉车驾驶室的完整的人机工程评价体系。 本课题主要是针对以上问题，结合人机工程学理论，对叉车驾驶室进行设计 研究。 1.3研究的目的和主 要内容 本文以人机工程学为理论基础，主要研究人机工程学在叉车驾驶室中座椅和 操纵装置两部分设计上的应用，以及对

27、叉车驾驶室舒适性评价方法的研究，从而 解决叉车驾驶室的舒适性、安全性以及方便性的问题。 本文的主要内容包括： 1. 叉车驾驶室的人机工程学理论研究。包括人机工程学的含义、发展、研 究内容及研究方法等；叉车驾驶室设计中涉及到的人体测量学的相关知识；叉车 座椅设计及操纵装置设计的相关理论研究。 2. 叉车座椅的设计。首先分析叉车座椅的特殊作业环境，提出座椅的设计 目标，结合人机工程学理论总结出提高叉车座椅安全性、舒 适性的设计方法，对 座椅的舒适性位置、造型、尺寸等进行综合的设计研究。 3. 运用人机工程学理论对方向盘、脚踏板、操纵杆进行设计研究。 4. 以 CATIA为平台，在人机工程学设计与分

28、析模块中，建立符合中国人体 尺寸的人体模型文件，通过生成的中国三维人体模型对叉车座椅和操纵装置进行 评估，检验设计的合理性；利用模糊综合评判法建立叉车驾驶室舒适性的评价体 系，结合叉车使用的实际情况建立评价指标和权重，通过模糊综合运算对叉车驾 驶室的舒适性进行综合评判。 4 第 2章叉车驾驶室设计的人机工程理论 2.1人机工程学概述 2.1.1人机工程学的含义 人机工程学是一门研究人、机器、工作环境之间的相互关系和相互作用的学 科，在不断发展的过程中，原有各学科之间的界限被逐步打破，有机融合了生理 学、心理学等多学科的知识和研究成果，形成了系统的理论体系、研究方法、标 准和规范，其研究领域和应

29、用范围具有广泛的综合性。 在高敏主编的机械设计手册 17中将人机工程学描述为： “ 研究人 一 机器一一 环境协调统一，形成有机联系，使机器和设备适合人的生理和心理要求 以及其它因素，从而达到工作环境舒适、安全，操作准确、省力、简便，减轻操 作疲劳和提高工作效率 ” 。 国际人机工程学会 (International Ergonomics Association， IEA)为人机工程学 下的定义为：研究在某种工作环境中，人的生理学和心理学等方面的各种因素； 研究人、机器与环境的相互作用；研究如何在工作、生活和休假时统一考虑工作 效率、健康、安全和舒适问题；研究人与系统中其它因素之间的相互作用，

30、通过 相关理论、原理、数据和方法的应用，以达到最佳状态的学科 18。 综上所述，人机工程 学可以简单地定义为：人机工程学是基于对人和机器、 技术的深入研究，发现并利用人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，通过 对机器、工具、系统、环境进行合理设计，以提高生产率、安全性、舒适性和有 效性的一门综合性学科。 2.1.2人机工程学的发展 人机工程学是伴随着生产的发展而出现的。自从人类发明了工具以来，就存 在人与工具、环境的关系问题。随着社会的进步，人类就在不断地改进工具，改 造环境，但是这些都是零星的、分离的、不系统的行为。人机工程学的真正形成 是在工业革命后，由于生产的高度发展，人类所从事的劳动

31、在 复杂程度和负荷强 度上都达到了前所未有的地步，为了提高工作效率，开始出现了对人机环境之间 相互关系的研究。 英国是世界上最早开展人机工程学研究的国家，但实际上学科的奠基性工作 5 完成于美国。因此，人机工程学有 “ 起源于欧洲，形成于美国 ” 之说 18a9。 人机工程学的发展大致分为三个阶段 18: 第一个阶段是人适应机器的被动阶段。在第一次世界大战中，作战双方为了 提高作战能力，更好地利用兵力资源，聘请心理学家帮助解决诸如战时兵种分 工、特种人员的选择与训练，以及军工生产的疲劳等问题。这一时期的特点是运 用心理学来选择和训练人，使人适应机器。战后，在工业生产中，人员甄别、训 练工作进一

32、步受到重视，当时起主要作用的是心理学。这是人机工程学的萌芽阶 段。 第二个阶段是机器适应人的阶段。二战期间，由于战争的需要，各国竞相研 制复杂的高性能武器装备，大大增加了武器系统的操作难度，即使严格选拔，并 受过充分训练的人员也难以适应。这就迫使设计人员从开始设计武器就认真考虑 潜在操作人员的生理、心理特点。 1949年，英国正式成立人机工程学协会，人 机工程学开始成为一门独立的学科。人机工程学的指导思想发生了重大的改变： 从以机器为中心转变为以人为中心，强调机器的设计来适应人的因素 4。 第三个阶段以人为中心的系统阶段。此阶段将人 机 一一 环境作为一个整 体来研究，研究领域与范围扩大渗入人

33、类生活的各个领域，出现了研究不同行业 问题的人机工程学。由此，人机工程学的研究更注重人 一一 机 一一 环境关系的整 体研究，并运用系统论，信息论等新兴学科来研究这个新的系统，以创造更适合 于人操作的机械装备和作业环境，从而获得最高水平的人机系统的综合效能。 作为一门学科，人机工 程学在我国起步比较晚，但发展迅速。随着科学技术 的发展和对外开放，特别是进入 21世纪以来，人们逐渐认识到人机工程学的研 究对国民经济发展的重要性。目前，越来越多的企业开始把人机工程学应用到生 产实践中。 随着计算机技术的不断发展，特别是计算机图形学、虚拟现实技术及高性能 图形系统的发展，新的实验设备和实验方法应运而

34、生，人们对人机工程的研究从 数据积累和统计的简单应用发展到利用计算机的高性能图形计算能力建立图形 化、交互式、真实感、基于物理模型的虚拟环境设计评价与仿真试验平台 1， 5_6。 2.1.3人机工 程学的研究内容 人机工程学是以人 一一 机 一 环境作为基本的研究对象，通过掲示人、机、 环境之间相互关系的规律，已确保人 一一 机 一一 环境系统达到最优化的总体性 能。 6 人机工程学的内容具体包括几个方面 18: 1. 人体特性的研究 研究的主要内容包括人体形态特征参数、感知特性、反应特性以及在劳动中 人的心理特征和人为差错等。 2. 人机系统的整体设计 人机系统设计的目的就是为了使整个系统工

35、作性能最优化，这就必须解决机 器与人体相适应的问题，即如何合理地分配人机功能，二者的配合以及有效地交 流信息等。 3. 研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计 人与机器之间的信息传递包括显示器向人传递信息，控制器则接收人发出的 信息两个方面。其中，显示器的研究包括视觉显示器、听觉显示器以及触觉显示 器等各种类型显示器的设计，同时还要研究显示器的布置和组合等问题；控制器 设计则要研究各种操作装置的形状、大小、位置以及作用力等在人体解剖学、生 物力学和心理学方面的问题。 4. 环境控制和人身安全装置的设计 为了克服不利的环境因素，需要设计一系列环境 控制装置来保障人身安全。 其中安全保障技术包

36、括机器的安全本质化、防护装置、保险装置、防止人为失误 装置、事故控制方法、救援方法等。 2.1.4人机工程学的研究方法 人机工程学的研究不仅采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法， 也采用了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，同时也建立 了一些本学科的新方法，来探讨人、机、环境要素间复杂的关系问题。常用的研 究方法有： 1. 观察法 为了研究系统中人机的工作状态，常采用各种各样的观察方法。 2. 实测法 这是一种借助于仪器设备进行实际测量的方法。 3. 实验法 当实测法受到限制时，可采用的一种方法。如为了得到某种按钮开关的按压 力、手感和舒适感等人体要求数据，一般在作业现

37、场或实验室内进行短时间的测 试即可。 4. 模拟和模拟试验法 运用各种技术和装置的模拟，对某些操作系统进行逼真试验，可达到所需要 的更符合实际的数据的一种方法。 7 5. 计算机数值仿真法 数值仿真是在计算机上利用系统的数学模型进行仿真性实验研究的一种先到 研究方法，利用数值仿真可以缩短设计周期，降低设计成本。 6. 分析法 分析法是在上述各方法获得一定资料和数据的基础上采用的一种研究方法。 7. 调查研究法 各种调查研究的方法（抽样 /询问 /问卷），主要注重测试方法的可靠性和有 效性。 本课题将主要采取计算机仿真法和分析法进行研究，通过前面的设计分析， 建立相应的人一一叉车系统，在这个系统

38、的基础上进行仿真，分析仿真结果，从 而得出相关结论。 2.2座椅设 计的人 机关系 2.2.1坐姿生理学 坐姿生理学是从人体生理学的角度来分析各种坐姿的舒适度，为座椅设计的 舒适性提供理论依据。 1. 人体脊柱 人处于坐姿时，支撑人体的是脊柱、盆骨、腿和脚等。脊柱位于人体背部中 间位置，由 33块短圆柱状椎骨组成，包括 7块颈椎、 12块胸椎、 5块腰椎和下 方的 5块骶骨及 4块尾骨 21。 由人的生理特点可知，人体上部的重量主要靠背部的脊柱支撑，越往下承担 的重量越大，腰椎部分承受的重量最大，而且腰椎还要承受因弯腰等活动时的腰 曲变形所引起的拉伸变形与軔带受压，造成腰酸等不适的感觉。 最舒

39、适的坐姿 22_25是人体的臀部离开靠背稍向前移，使肩部向后倾斜，使 人体的重量主要集中于臀部的结节点，同时因上身略向后倾，将体重分 移一部分 到靠背，形成以腰椎为基准点的体压分布接触面，并且座高略低于小腿高，使大 腿略向上倾斜，否则会造成腰部酸痛、疲劳等不适的感觉。 2. 腰曲弧线 图 2-1为各种不同姿势下产生的腰曲弧线，人体正常腰曲弧线是松弛状态下 侧卧的曲线，如图中曲线 B所示；躯干挺直坐姿和前弯曲时的腰弧曲线会使腰 椎严重变形，如图中的曲线 F和 G所示；欲使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧 线，躯干与大腿之间必须有大于 90 的角度，且在腰部有所支承，如图中曲线 C 所示。由此可见，保证腰曲弧线的正常形状是获得舒适坐姿的关键。 8 图 2-1不同姿势下的人体腰曲弧线 18 Fig. 2-1 Different kinds of lumbar curve under the different postures 2.2.2坐姿生物力学 1. 体压分布 当人处于坐姿时，人体的重量在靠背和坐垫上的压