宿舍組合床鋪的人機工程學分析及改造

1、宿舍組合床鋪的人機工程學分析及改造評分項目得分論文內(nèi)容論文邏輯論文格式演 講回答問題平時成績總 成 績作者：學號 姓名 宿舍組合床鋪的人機工程學分析及改造摘要：本文主要介紹了人機工程學的定義、概述以及簡短歷史，通過對人機工程學這門學科的了解，從而提高在對于產(chǎn)品的開發(fā)、使用時候能夠按照人機工程學原理進行分析的能力，并且提出合理化建議，這次以南京理工大學泰州科技學院男生宿舍的組合床鋪為例，根據(jù)人機工程學原理，對于床鋪的高度、長度、寬度，書桌的高度，書架高度、寬度，以及衣櫥設計做了符合人機工程學的分析，本著以人為本的原則，根據(jù)宿舍具體情況和同學們對于現(xiàn)在床鋪設計的意見，對于現(xiàn)有床鋪提出合理的改造意見

2、，在保障學生的身體健康的前提下，提高學生的工作學習效率。關(guān)鍵詞 人機工程學組合床鋪分析工作空間分析組合床鋪改造the analyse and reform of our bed in apartmentabstract：in this article, we will introduce you the definition introduction and brief history of ergonomics. across to getting known of this subject, we will know better about how to use the principl

3、e of ergonomics to analyse our product in developing or using it. this time, we use our bed in apartment as an example. for bed height, length, width, height of desk, bookcase, and almirah conform with the ergonomics design do the analysis. we in the people-oriented principle. according to our dormi

4、tory specific situations and the classmates for now bed design opinion. for current bed put forward reasonable reconstruction opinion. in ensuring students physical health premise. increase students work and study efficiency. keywords ergonomics combination bed analysisdormitory learning work space

5、analysis combination of the bed transformation1 引言現(xiàn)在的大學宿舍的組合床鋪往往是上面是床鋪，下面是書桌、書架以及衣櫥，并且配備一個椅子，本學院也不例外。對于一般的組合床鋪，學校根據(jù)自己宿舍大小和設計的不同，從而會選擇不同的床鋪，床鋪的設計者沒有根據(jù)每個實際環(huán)境進行具體的改進，對于學生生活習慣，工作方式?jīng)]有具體了解，因此，在設計的時候，很多不符合人機工程學的設計理念，不符合學生習慣的設計方法會給同學在生活，學習以及工作中帶來很大的不方便和困擾，從而大大降低了學生的工作學習效率，有些不合理的設計甚至會影響學生們的身體健康。以學院的男生宿舍的組合式床

6、鋪作為研究對象，進行一系列的人機工程學研究、分析，并且在分析完成的基礎(chǔ)上提出合理化改進意見。2 人機工程學概述2.1 人機工程學概述人機工程學是研究人，機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學科。是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應用系統(tǒng)工程的觀點，分析研究人與機器、人與環(huán)境以及機器與環(huán)境之間的相互作用，為設計操作簡便省力、安全、舒適，人機環(huán)境的配合達到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的科學3。2.2 人機工程學簡史人機工程學在各個國家的命名和定義的不同，有些國家稱之為工效學。工效學在人機環(huán)境系統(tǒng)的研究中，經(jīng)歷了人適應機、機適應人、人機相互適應幾個階段，現(xiàn)在又已深入到人、機、環(huán)境三者協(xié)調(diào)的人機環(huán)境系統(tǒng)。在

7、系統(tǒng)內(nèi)，從單純研究個人生理和心理特點，發(fā)展到研究怎樣改善人的社會性因素。隨著市場競爭的加劇和生產(chǎn)水平的提高，工效學在機械產(chǎn)品的設計和制造中的應用也更加廣泛和深入1。工效學是根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu)等因素，研究人、機械、環(huán)境相互間的合理關(guān)系，以保證人們安全、健康、舒適地工作，并取得滿意的工作效果的機械工程分支學科1。2.3 人機工程學的目的人類工效學的目的有三個：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作得更舒適。這三個目的有時是相一致的。例如一種新機器可能比舊機器的效率更高，更安全，更舒適。但是在許多情況下，這三個目標是相矛盾的。一種更安全，更舒適的操作方法可能比舊方法

8、效率要低些。某一新機器可以使人工作的更舒適，但增加的效率可以不足以補償增加的投資。這個矛盾的解決顯然取決于人與機器的相對重要性，取決于人所處的時代，環(huán)境等1。綜上，人機工程學在工程歷史上扮演重要的的角色，不僅僅在提高人們的工作效率方面起到了重大作用，還在人機系統(tǒng)安全舒適方面有了成熟的理論，為后來人們設計人機系統(tǒng)提供了巨大的幫助。3 數(shù)據(jù)建立通過對現(xiàn)有宿舍組合型床鋪進行的測量，得到了以下的具體數(shù)據(jù)：床高1750mm、長1950mm、寬870mm，衣櫥高1750mm、寬600mm、內(nèi)橫杠距頂90mm，椅子高430mm、寬350mm、長380mm、靠背傾斜角度為25、高距地730mm，長書架長860

9、mm、距桌面450mm，桌子高750mm、寬550mm，短書架高280mm、長440mm，右邊抽屜寬390mm、高100mm，左邊抽屜寬320mm、高100mm，容腿空間高670mm、長610mm。人體百分位數(shù)尺寸百分位數(shù)，見表13。表1 人體主要尺寸百分位數(shù)表年齡分組百分位數(shù)/%男（18-60）1 5 10 50 90 95 99女(18-55)1 5 10 50 90 95 99數(shù)據(jù)項目 坐高/mm836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 920身高/mm599 1583 1604 1678 1754 1775 1814563 1

10、484 1503 1570 1640 1659 1697坐姿肘高/mm214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚/mm103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高/mm441 456 461 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 507小腿加足高/mm372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 417續(xù)表1 人體主要尺寸百分位數(shù)表坐深/mm407421

11、 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 485坐姿下肢長/mm892921 937 992 1046 1063 1069826 851 865 912 960 975 1005人體功能修正量，見表23。表2 人體尺寸修正量表項目尺寸修正量修正原因肩寬100mm被子厚度坐姿高3mm褲厚膝高33mm鞋高大腿厚13mm褲厚4 現(xiàn)有組合式床鋪人機系統(tǒng)分析對于現(xiàn)有的宿舍組合型床鋪，在一定程度上設計符合了人機工程學的設計要求，但是在一些細節(jié)性的問題上面，只有在長期使用過程中才會暴露出來。根據(jù)宿舍現(xiàn)狀，見圖1。圖1 現(xiàn)有宿舍組合床鋪的現(xiàn)狀照片通過進行激烈的討

12、論，得到了以下分析結(jié)論。4.1 床長的問題分析因為在型產(chǎn)品設計中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，對于床長設計應該使用大尺寸，由第三章數(shù)據(jù)以及表1數(shù)據(jù)可知，人體身高的第九十九百分位長度為1814mm，床的長度1950mm，現(xiàn)有床鋪長度大于第九十九百分位數(shù)，即滿足了百分之九十九的人使用，由于每件產(chǎn)品在使用設計時候不可能滿足所有人的使用習慣以及喜好，也就沒有必要為了極端少數(shù)的人群的要求進行一些不必要的設計，所以在床鋪的長度的尺寸上，現(xiàn)有的組合式床鋪滿足人機工程學的設計。4.2 桌面作業(yè)面積的問題分析在測量的時候發(fā)現(xiàn)，桌子的長度為1350mm、寬550mm根據(jù)控制臺的作業(yè)頁面控

13、制區(qū)域見圖23。圖2 推薦控制臺作業(yè)面控制區(qū)域3人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)域?qū)挾葹?9.7-19=40.7cm，長度在人體正中矢狀面左右各7.6cm53.5cm，所以現(xiàn)有組合式床鋪的桌面設計長135cm、寬55cm遠遠超過了人眼協(xié)調(diào)區(qū)域，不符合人機工程學設計原理，這樣設計讓使用者在使用過程中由于各個物品擺放問題，使用起來會頻繁出現(xiàn)的單手工作，眼睛注意力隨工作的變化而左右上下移動，這樣不僅會出現(xiàn)效率不高，還會引起使用者的操作疲勞。由此可見，課桌應該是對于組合式床鋪改進設計的重點之一。4.3 書架的問題分析桌面上的小書架在設計制造時候產(chǎn)生了一些小偏差，高度分別為290mm、280mm、280mm，當在使用的時

14、候發(fā)現(xiàn)，a4紙張試卷直立放置時候有些不方便，據(jù)此，根據(jù)國標gb/t1999可得知a4紙張的長度為297mm，這就導致了在放置a4紙張大小的試卷時候的出現(xiàn)的困難問題。4.4 作業(yè)光環(huán)境的問題分析由于是組合式床鋪，在設計時候下層是書桌，但是橫向，平行于床長的設計，桌子寬度為550mm小于床的寬度為870mm。所以在日常寫作業(yè)時候，身體和床會擋住宿舍的光源，這樣不僅十分不利于學生們的學習生活，也十分不利于學生的身體健康，長期在昏暗的光環(huán)境下看書會引起近視等生理疾病，是不良的工作光環(huán)境。這也成為了改進的重點。4.5 作業(yè)臺高度的問題分析因為在型產(chǎn)品設計中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值

15、的依據(jù)，對于書桌的高度設計，應該采用大尺寸設計。最小功能尺寸=人體尺寸分位數(shù)+功能修正量(公式1）3坐膝高的第九十九百分位數(shù)為549mm，根據(jù)第三章表2功能修正量可知，坐膝高功能修正量為33mm，根據(jù)公式1可以計算出，書桌最小功能尺寸為582mm，現(xiàn)有的書桌設計為750mm，根據(jù)人機工程學的坐姿工作臺的設計，以及人體百分位數(shù)的選擇，750mm大于人體坐姿的第九十九百分位數(shù)，即滿足百分之九十九的人使用，還預留了一定的心理修正量。所以符合了人機工程學的設計原則。4.6 衣櫥的問題分析整個衣櫥一體設計，沒有考慮到學生的衣服長度，在設計時候沒有一個類似抽屜或者臺面設計，讓一些不容易掛起來的衣服沒有放置

16、的地方，一般衣服掛起來也沒有完全占用整個衣櫥，這樣造成很大的空間浪費。在掛衣服的橫桿設計方面，現(xiàn)在宿舍的橫桿距離衣櫥頂部90mm，這是產(chǎn)品的功能修正量加上心理修正量，但是這一尺寸過大，浪費了有效空間。4.7 組合式床鋪安全性問題分析現(xiàn)在上床用的扶梯采用突出設計，由于很多突出的設計，導致現(xiàn)在床鋪很不安全，很多時候不經(jīng)意的就會撞上去，導致身體受傷，這樣不顧人體安全的設計在改進方案中給予剔除。4.8 宿舍面積和組合床的問題分析學校在買床鋪時候直接很據(jù)現(xiàn)有的床鋪進行選擇，而沒有針對學校宿舍的具體環(huán)境進行合理的設計，導致在床鋪和洗漱柜之間存在一定的空間，這樣不僅浪費了對于宿舍的使用空間，由于清潔工作不到

17、位，導致這個空間經(jīng)常被堆放雜物，臟亂不堪。4.9 椅子的問題分析椅面設計太平，會產(chǎn)生身體向前滑動，椅面設計也不符合人機工程學臀部受力的分析，導致在使用過程中對于身體健康影響較大。靠背設計也不符合人機工程學，不能完全貼合人的脊椎，讓使用時候造成不舒適感覺。綜上所述，現(xiàn)有的宿舍組合式床鋪在日常生活中，基本保證了正常使用的同時還存在很多小的細節(jié)性的問題，改進方案針對以上問題進行改進設計。5 改進方案的設計分析根據(jù)第4章的分析可得，改進設計主要針對在工作臺面的問題，光環(huán)境等問題，在此次設計中，還主要增加了一些讓學生們更好的進行學習、生活的改進。在改進設計的同時，大幅度增加了組合床鋪的安全性和易用性，在

18、滿足各種需求以后，提高了使用效率。5.1 床的大小的改進由于針對學院的宿舍設計，在宿舍面積條件的允許下，增加了床的長度。因為在型產(chǎn)品設計中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，所以依據(jù)人體大尺寸設計。最佳功能尺寸=人體尺寸分位數(shù)+功能修正量+心理修正量(公式2)1選擇了人體身高的第九十九百分位數(shù)，長度為1800mm，加上加上睡覺的功能修正量100mm，依據(jù)第4章公式1可以算出最小功能尺寸為1900mm，加上人體心理修正量100mm，由公式2可以計算出最佳床長度設計尺寸為2000mm。改進設計的尺寸為2000mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，滿足百分之九十九的人使用，符合

19、設計要求。床的寬度選擇人體肩寬的第九十九百分位數(shù)，長度為480mm，睡覺的功能修正量由表2功能修正量表可得為100mm，依據(jù)第4章公式1可以算出最小功能尺寸為580mm，加上人的心理修正量380mm，由公式2可以計算出最佳床寬設計尺寸為960mm。改進設計的尺寸為960mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，滿足百分之九十九的人使用，符合設計要求。這樣的設計可以在滿足使用者工作需求的同時盡量給使用者創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境，使使用者舒適度盡可能達到最大滿足。5.2 書架的分層設計在改進設計的時候采用了分層設計的原理，不同層次放置不同的書籍，設計的尺寸也不同。由于改變了書架和書桌的整體設計，根據(jù)國標g

20、b/t1999書本長度數(shù)據(jù)：32開書籍長度為203mm，16開書籍長度為26mm，a4紙張試卷長度為297mm，根據(jù)第四章公式1可以計算出書架的最小功能尺寸分別為300mm、270mm、220mm，根據(jù)5.1節(jié)公式2可以計算出最佳的書架設計高度尺寸分別為350mm、320mm、250mm、250mm、230mm、230mm，大于最小功能尺寸，這樣的設計，使得在放書時候更加方便，由于根據(jù)不同大小的書進行擺放，在找書時候也能迅速找到，這樣可以大大提高對于書架的使用效率。5.3 光源設計新的設計改變了宿舍課桌的設計，側(cè)向的設計讓使用者在工作時候沒有擋住宿舍總體光源，還在書桌上方的書架底部設計一個20

21、w日光燈，這樣在保障了學生的安全，也保障了學習光環(huán)境，良好的光環(huán)境能保障學習效率。5.4 容腿空間根據(jù)第三章表1可以知道人體坐姿膝高第九十九百分位數(shù)為549mm，根據(jù)表2可以知道坐姿功能修正量為33mm，根據(jù)公式1可以計算出容腿空間的最小設計尺寸為582mm，加上人體心理修正量，根據(jù)5.1節(jié)公式2可以計算出最佳的容腿空間長為640mm，這樣的設計尺寸大于最小功能尺寸，能保證人腿在一般坐姿時候有足夠的空間進行活動。5.5 衣櫥設計在改進時候采取在衣櫥下面采用上部分為掛衣設計，下部分為抽屜設計，這樣，一些不方便掛起來的衣服，可以很方便放置，整體看來顯得會很整潔。在改進的設計中，這一個距離被縮短為5

22、0mm，由于改進設計的衣櫥的寬度變成960mm，還額外增加了一個橫桿，這樣可以方便同學們分別掛不同季節(jié)的衣服或者分開掛一些不同類的衣服。對于衣櫥的設計如圖3。掛衣服的橫桿圖3 衣櫥的設計圖5.6 扶梯設計原始扶梯設計采用突出式，這樣不僅不夠美觀，也不夠安全，改進方案中，采用內(nèi)嵌式的設計，再采用儲存功能的抽屜設計，在不改變其功能的前提下，增加了置物空間。各層的高度為人體在設計時候按照小尺寸設計，用人體大腿第一百分位數(shù)410mm，人在抬腿時候功能修正量為30mm，依據(jù)公式1可以計算出樓梯設計最大尺寸為380mm，給予30mm的心理修正量，根據(jù)5.1節(jié)公式2可以計算出最佳的臺階高度時候為350mm，

23、小于最大設計尺寸，能保證大多數(shù)人在很輕松的情況下使用樓梯。5.7 針對宿舍的面積設計改進方案中完全根據(jù)宿舍面積進行設計，設計了完全符合宿舍的組合式床鋪。配合宿舍現(xiàn)有的洗漱柜，可以在保證安裝的前提下，留下盡量少的空間，這樣可以大大減少了臟亂差的問題出現(xiàn)。5.8 人性化設計在床上設計出了一個可以支撐的板，這個板可以支撐起來，也可以收起來，主要的目的是為同學們提供一個放置睡前讀物或者其他非床上用品的地方，這樣就不會因為東西放在床上而影響睡覺空間，從而影響睡眠質(zhì)量。在這點設計上，還特別安全性設計了，支撐板角度斜向上9左右，這樣，能保證放在上面的物品不會應為重力而滑落，砸傷學生。根據(jù)分析和重新設計的到得新尺寸，做出設計