人机工程学-桌椅设计与人机学ppt课件.pptx

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1、人人 机机 工工 程程 学学孙伦 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、桌椅的发展与现状瑞典医生阿克布罗姆阿克布罗姆的站与坐的姿势站与坐的姿势一书一书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、桌椅的发展与现状1968年IEA召开第一次座椅

2、国际学术研讨会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、桌椅的发展与现状1980年代以前我国办公桌的通用高度为800mm800mm。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（

3、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、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、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、坐姿工作的优缺点/优点优点 减轻了两腿减轻了两腿及足踝、膝、髋等关节压力压力，减轻了减轻了全身肌肉、尤其是腿部肌肉的负荷肌肉的负荷，可减少减少人体的能量消耗能量消耗. 放松了腿部肌肉，使腿部血管内压降低，血

4、液易于向心脏回流，能缓血液易于向心脏回流，能缓解疲劳解疲劳 有利于维持身体的平衡身体的平衡。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下肢肿胀，静脉压力增大，大腿局部受压大腿局部受压增加血液回流阻力。2、坐姿工作的优缺点、坐姿工作的优缺点/缺点缺点第一节 桌椅设计概述2、坐姿的常见问题、

5、坐姿的常见问题第一节 桌椅设计概述2、坐姿的常见问题、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、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）脊柱、椎间盘与骨盆结构人体骨骼系统中轴骨四肢骨颅骨29块椎骨29块肋骨12块胸骨1块颅骨29块颅骨29块第二节 坐姿生理解剖基础1、坐姿脊柱形态及其生理效应、坐姿脊柱形态及其生理效应（1

6、）脊柱、椎间盘与骨盆结构）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椎间盘。全部椎间盘的厚度之和占脊柱总长的1/4。腰椎的腰椎的椎间盘最厚椎间盘最厚。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、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、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

7、础1、坐姿脊柱形态及其生理效应、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、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、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）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、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）坐姿脊柱形态的变化

8、及其生理效应人直立时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、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）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应 F E D C B AG第二节 坐姿生理解剖基础1、坐姿脊柱形态及其生理效应、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）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

9、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、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）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，向腰部椎间盘受挤压，向后推韧带，腰部不适后推韧带，腰部不适受力较均匀，韧带不拉受力较均匀，韧带不拉伸，腰部无不适用伸，腰部无不适用驾驶员舒适驾驶姿势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、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

10、理效应）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不正确的姿势，从而迫使脊柱变形迫使脊柱变形，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、坐姿下的体压（1）椅面上臀部与大腿的体压）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体压分布。

11、影响椅面上体压的因素：椅面软椅面软硬、椅面高度、椅面倾角及坐姿硬、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、坐姿下的体压（1）椅面上臀部与大腿的体压）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%75%的重量，集中于的重量，集中于25cm25cm的区域内。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椅面软硬与椅面体压 最大受压处位于坐骨结节点坐骨结节点，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、坐

12、姿下的体压（1）椅面上臀部与大腿的体压）椅面上臀部与大腿的体压1.1椅面软硬与椅面体压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、坐姿下的体压（1）椅面上臀部与大腿的体压）椅面上臀部与大腿的体压1.2 椅座高与椅面体压椅座高与椅面体压国标中，座面高与“小腿加足高小腿加足高”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、坐姿下的体压（1）椅面上臀部与大腿的体压）椅面上臀部与大腿的体压1.3座面倾角与椅面体压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、坐姿下的体压（2）腘窝的压力）腘窝的压力 膝盖的背面称为腘窝。

13、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腘窝是对体压敏感的部位部位。腘窝受压,阻碍血液循环,小腿麻木。座座面过高或坐深过大，都会造成腘窝受压面过高或坐深过大，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、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坐骨骨节下的座面程近似水平。（1） 股骨与座面形状股骨与座面形状（2）肩部与扶手高度）肩部与扶手高度 扶手高度适宜，

14、肩部自然放松；扶手过高，肩部耸起不适。扶手高度以略略低于低于“坐姿肘高坐姿肘高”为宜.第二节 坐姿生理解剖基础（3）小腿的支承与背肌）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，肌肉肌肉活动度增加，导致疲劳酸痛活动度增加，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。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。 3、坐姿下的股骨、肩部、小腿与背肌、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

15、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、座面（前缘的）高度（1）工作座椅）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”。即工作椅座高为即工作椅座高为：比坐姿人体尺寸的比坐姿人体尺寸的“3.8 3.8 小腿加足高小腿加足高”低低 101015mm15mm。计算女子P5与男子P

16、95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：中国男女通用工作椅座高的调节范围应为：350350460mm460mm。第三节 桌椅的功能尺寸2、座面倾角、座面倾角（1）工作座椅）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、座面倾角（1）工作座椅）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

17、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、座面倾角（2）休息椅）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座椅类型会议室椅影剧院座椅公园休闲椅公交车座椅一般沙发安乐椅座面倾角55101010815可达20第三节 桌椅的功能尺寸3、靠背、靠背1 1工作椅工作椅工作椅的靠背主要是工作椅的靠背主要是腰靠腰靠，在第三、四腰椎的位置上在第三、四腰椎的位置上。2 2休息椅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

18、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、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。办公椅座深办公椅座深同于或稍大于工作椅座深。休息椅座深休息椅座深可以再大一些，（1）座深）座深第三节 桌椅的功能尺寸 单人椅单人椅的座宽，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 400mm4、座深与座宽、座深与座宽（2）座宽）座宽排椅的单

19、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桌高座高合理的桌椅高度差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:/