人因工程高校教室桌椅設計

1、人因工程課程設計青島理工大學教室桌椅改良設計 目錄 目錄 一、教室桌椅現狀分析一、教室桌椅現狀分析1 1.1.桌椅出現的問題1 1.2.桌椅現狀的調查2 二、基于人因工程學的研究與設計二、基于人因工程學的研究與設計.5 2.1 教室桌椅設計中的人因工程原.5 2.2.教室桌椅設計原則6 2.3.座椅主要部分的測量尺寸分析及設計8 2.4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設計11 2.5 桌子和椅子的配套12三、課桌椅的改進設計和創(chuàng)新設計及其評三、課桌椅的改進設計和創(chuàng)新設計及其評14 3.1 方案一及其評價 15 3.2 方案二及其評價.18 3.3 結語19. 2 一、 教室桌椅現狀分析一、 教室

2、桌椅現狀分析 1、青島理工大學黃島校區(qū)二號教學樓普教桌椅存在尺寸設計不合理現象，給上課的學生帶來了很多不便，同學們抱怨反應的方面主要有： 、相鄰兩個座位間距過窄，活動不方便，特別是在寫字的時候，雙臂不能舒適自由的進行活動，不能以最佳的姿勢寫字，不僅對書寫的內容的精確度及美觀度有所影響， 并且長時間在這樣的條件下寫作極易引起雙臂及眼睛的疲勞，產生煩躁的情緒，還會使注意力下降，學習效率降低；其次，如果是在炎熱的夏天并且是一百多人的大課，由于人體本身就在不斷的釋放熱量再加上相鄰兩人距離過近，會讓學生在本就異常炎熱的夏季倍感悶熱，心情煩躁；最后，人與人之間需要保持一定的空間距離，即使最親密的兩人之間也

3、是一樣，心理學上講社交的距離感為 1.22.1 米，如果你跟一個人靠得太近，超過心理安全距離，別人就會有心理壓力，所以適當增加相鄰兩個座位之間的距離是非常有必要的。 、 座椅靠背與桌面的與座椅靠背平行的垂直切面之間的距離讓人感覺寬窄不一，合適的距離會使人在桌面書寫時感到方便舒適，過寬的話身體會不自覺的稍往前傾， 以尋求最舒適的距離在桌面進行書寫，距離過窄身體沒有足夠的空間尋求最舒適的姿勢，并且最不方便的是大腿部部分，因為距離過短膝蓋在桌洞的下方，如有需要雙腿沒有空間交疊，而大部分學生有“蹺二郎腿”的下意識習慣，這樣的設計不能滿足學生的需求。 3 （3）椅背和桌面容易被涂鴉，也容易弄臟，影響同學

4、們的心情，產生煩躁的不良心情，影響學習效率。 2、根據同學反映及我們自己的切身體會，決定選取二教學樓的一個教室作為典型特例應用人因工程研究問題的方法與步驟進行分析研究，改良設計出符合人體需求的舒適方便的學生座椅和桌面尺寸。所以我們隨機選取一個教室對所有桌椅的高度，寬度以及相對距離等尺寸進行了測量，測量數據如下： （單位厘米） 表 1 實驗座椅實際測量值表 桌號 參數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 d1 41.0 53.5 46.5 54.056.854.549.546.0 53.0d2 31.1 31.5 31.3 31.030.231.129.830.3 30.2d3 49 49 49

5、 49 49 49 49 49 49 d4 35 35 35 35 35 35 35 35 35 d5 40.4 40.0 39.8 40.240.140.839.940.1 40.3d6 43.8 43.8 43.8 43.843.843.843.843.8 43.8d7 42 42 42 42 42 42 42 42 42 a 102.2 102.2 102.2 102.2 102.2 102.2 102.2 102.2 102.2注釋：由于每排桌椅的參數一致，所以選取每排的一個座位進行測量，具體的參數實際意義為： d1：靠背與桌面邊緣的水平距離 4 d2：座椅水平面到桌面水平面的垂直距離

6、 d3：每個座位對應的桌面的能使用的單位寬度 d4：每個座位對應的桌面的能使用的單位長度 d5：座椅前沿到地面的垂直距離 d6:座椅的寬度 d7：座椅的深度 a: 座椅靠背的傾斜角 5 3、實驗課桌椅的測量尺寸（單位 mm） 圖 1 左視 6 圖 2 俯視圖 二、基于人因工程學的研究與設計二、基于人因工程學的研究與設計 1 教室桌椅設計中的人因工程原理教室桌椅設計中的人因工程原理 人因工程學的核心思想是從系統(tǒng)論的觀點來研究人 （操作者、使用者）機器（包括人操作和使用的工具、機器、設備級工程系統(tǒng)）環(huán)境（人和機器所處的環(huán)境）所組成的系統(tǒng)，以及三要素之間的相互關系及影響，它研究的重點是人，從人的心理

7、和生理特征考慮， 是系統(tǒng)中的三要素相互協(xié)調， 保證人的身心健康， 提高工作效率。按照人因工程學的觀點，教師中的學生就是系統(tǒng)中的人，桌椅就是系統(tǒng)中的機，而人、機共處的學習條件就是系統(tǒng)中的環(huán)境，整個教室的 桌椅就是一個“人機”系統(tǒng)，在設計整個教室的桌椅的時候，要整體考慮人、機、環(huán)境三要素及其相互關系和系統(tǒng)的整體效果，教室桌椅的設計要符合以下幾條原則： （1）科學高效性原則 按照已掌握的科學原理辦事，運用國內外科技的最新成果， 使各種相關設施的設計符合人的生理、 心理特征，確保人、機、環(huán)境之間的關系協(xié)調，協(xié)作靈敏，效果顯著，并符合時代潮流。 （2）安全可靠性原則 桌椅結構牢固，不會傾斜且不易損壞，表

8、面光滑， 沒有可能使學生致傷的利口， 毛刺， 尖物； 所使用的材料、涂料等不含有危害人體健康的有害物質，如甲醛、苯、酚和放射性物7 質，或是已經經過處理，不會影響學生身體健康；所使用的桌椅各部件結合緊密，沒有松動、開裂、脫膠的現象，在規(guī)定的使用期限內，保證能夠正常使用，一般不會發(fā)生故障。 （3）健康舒適原則 健康，是指設計和創(chuàng)造有利于人體健康的環(huán)境因素；舒適，是指作業(yè)者對工作有滿意感和舒適感，它也關系到工作效率和安全，是對工作優(yōu)化的更高要求。 能同時滿足上述條件要求的工作，無疑是高度優(yōu)化的工作，但實際上同時實現這三個方面的要求是很困難的，在實際工作中，應根據不同情況，在執(zhí)行好有關人因工程學標準

9、前提下允許有輕重之別。隨著社會的進步，人的價值日益受到尊重，安全、健康、舒適等因素在工作系統(tǒng)設計和評價中心將受到廣泛重視。 2 教室桌椅設計原則2 教室桌椅設計原則 進行座椅設計前必須了解到，人性化設計是社會發(fā)展的必然趨勢。人性化設計是指在設計過程當中，根據人的行為習慣、人體的生理結構、人的心理情況、人的思維方式等等，在原有設計基本功能和性能的基礎上在設計中對人的心理生理需求和精神追求的尊重和滿足，是設計中的人文關懷，是對人性的尊重。 人性化設計是科學和藝術、技術與人性的結合，科學技術給設計以堅實的結構和良好的功能，而藝術和人性使設計富于美感，充滿情趣和活力。 所以為了給我校學生提供符合科學要

10、求、安全舒適、經濟的座椅要以人性化設計為向導，同時需要遵循以下原則： 8 桌椅的尺寸應與使用者的人體尺寸相適應，。因此在設計桌椅椅前，首先要明確設計的桌椅要供大學生在上課教室使用。要把大學生群體的人體尺寸測量數據作為確定桌椅設計參數的重要依據。 應盡可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿勢， 并且要使就坐者可以不時變換自己的坐姿。 應符合人體生物力學原理。 座椅的結構與形態(tài)要有利于人體重力的合理分布，有利于減輕背部與脊柱的疲勞和變形。 坐姿工作面的高度主要由人體參數和作業(yè)性質等因素決定，并根據作業(yè)要求進行設計。 應使坐用者活動方便，操作省力，舒適。 牢固、穩(wěn)定。防止坐者傾翻、滑到。 3 座椅主要

11、部分的測量尺寸分析及設計3 座椅主要部分的測量尺寸分析及設計 椅面高度（座椅面至地面的高度） 舒服的坐姿是大腿近乎水平以及兩腳被地面所支持。 為了避免大退下有過高的壓力（一般發(fā)生在大腿的前部），椅面高度應設計得比“小腿加足高”略低一點，可避免就坐者的大腿緊壓在椅面前緣上，椅面前緣以低于小腿加足高五厘米左右比較適宜， 或者以座椅使用者群體“小腿加足高”的第 5 百分位數值做參照，使椅面高度稍低于這一測量值。成年男性“小腿加足高”第 5 百分位數為 38.3cm，成年女性 34.2cm，而高等院校椅面 gbt（國標推薦）尺寸為 411cm。如9 表 1 所示，實驗桌椅實際測量值為 35.0cm，實

12、際值與理想值的偏差較大，所以這一設計是不符合人因工程學原理的，需要進行改進。考略本校男女生比例情況以及以上各因素，將此尺寸調整為 41.0cm。 座椅的深度 座椅的深度要設計成使人的腰背自然地倚靠在靠背上時椅面前緣不會抵到小腿，一般以“臀膝距”尺寸為參考，取第 5 百份位數的3/4 為依據，這樣使短腿者膝蓋不會壓在椅緣上。成年男性“臀膝距”第 5 百分位為 51.5cm,女性為 49.5cm，取 3/4 后，分別為38.63cm,37.13cm, 由表 1 可得實驗座椅的深度為 42cm,實際值于理想值偏差過大，應人因工程學的設計要求將椅面深度改進為 36cm。 座椅的寬度 寬度要按大身材人的

13、體寬尺寸設計。 一般以女性成人臀部測量的第 95 百分位數為依據。 最小的椅子寬度是 40cm 再加上 5cm 的衣服和口袋裝物的距離。 對于有靠手的座椅， 兩靠手之間的距離最小是50cm。不會妨礙手臂的運動。 成人女性臀部測量的第 95 位百分數為 34.6cm,加上 5cm 的衣服和口袋裝物的距離，理想值為 39.6cm，如表 1 所示，實驗座椅實際測量寬度為 43.8cm，考慮到生產制造經濟性及適用性原則將椅面的寬度改進為 40.0cm。 座椅面傾角 座椅面傾角由于用途不同設計要求不同，休息椅后傾 20左10 右；音樂廳、講演廳、會議廳為 515；辦公座椅一般后傾 3左右為宜。我們小組認

14、為教室坐椅的面傾角應與辦公座椅的面傾角一致，以 3左右為宜，而實際上我校的座椅為曲率不大的離線型，在設計上更為符合人體的結構尺寸需求。 靠背 設置靠背的目的是為了是人坐著工作和休息時把身體的一部分重力壓在靠背上，以減輕脊柱尤其之腰椎部的負荷，同時能使脊柱保持自然地彎姿，產生輕松省力的感受?？勘呈欠窬哂猩鲜龉δ埽饕Q于它的形狀、傾角和高低尺寸三個因素的設計。 背靠尺寸 低靠背，上下 1525cm，左右寬 3040cm。腰靠的位置最好放置在第 3 和第 4 腰椎部上下。中靠背，上下 40cm 左右，適用面較廣。高靠背則是高度達到肩部的靠背。實驗座椅的靠背高度尺寸為 35cm，屬于中靠背座椅。中

15、靠背除了低靠背具有的支撐腰椎部的功能外， 還可以支撐到胸椎下半部， 使人的腰背部受到一定支撐，比較省力，比起低靠背更舒適，比起高靠背更經濟，因此教室比較適合中靠背。實際測量值與理想值之間有 5cm 的偏差，但是考慮到經濟性原則，可不進行調整。 靠背角 指靠背與椅面的夾角。靠背角的大小對坐姿和脊柱、背肌的負荷程度有重要影響。一般認為座椅的靠背可在 95110范圍內選取。辦公用椅以 100左右為宜，閱讀用椅子則為101104最好，休息用椅靠背角的最佳范圍是 105110。實驗桌椅的實際測量值是 102.23，學生座椅就是閱讀座椅，是比較11 符合標準的，所以我們小組選用 gbt 尺寸 104進行改

16、進。 靠背形狀 如前面已經指出的， 人的脊柱有幾個向前向后的自然彎曲，靠背形狀要設計成與脊柱的自然彎曲狀相適應?？勘硲谘狄揽康牟课贿m度隆起使人后靠在上面是能與腰椎段的自然彎曲狀恰貼，并使上體前傾。而實驗座椅靠背是平坦的曲面，并沒有突起，考慮到人體的身體舒適的需求及經濟性原則， 我們在設計時將靠背適當部位適度隆起，并選用相對經濟并且可塑性比較好的材料塑料，下面是人體的腰椎的形狀，根據腰椎形狀的特點，設計靠背的形狀。 4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設計 4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設計 課桌的高度 坐姿工作面的高度主要由人體參數和作業(yè)性質等因素決定。從人體力學的角度來看，作業(yè)者的小臂接近

17、水平稍微下傾放在工作面上而上臂處于自然懸垂狀態(tài)，是最適宜的操作姿勢。所12 以，一般把工作面高度設計在肘部以下 510cm（輕作業(yè)者，正常位置），但也要根據作業(yè)性質進行調整。例如負荷較重時工作面的高度應低于正常位置 510cm， 以避手部不負重， 易于肩部施力；對于裝配和書寫這樣的精細工作，作業(yè)面搞度要高于正常的位置510cm,使眼睛接近操作對象，便于觀察。所以對于成年男性來說使用桌面高度為 90110cm，成年女性為 80100cm， 而高效桌面高度的 gbt 尺寸為 731cm，實驗課桌的實際測量尺寸為 71cm 所以， 我們小組整和各方面因素覺得桌面高度尺寸可以改進為73cm， 以保證大

18、腿的容膝空間. 桌面寬度（學生手臂橫向活動范圍） 適當的桌面寬度可以給學生提供舒適書寫環(huán)境， 提高學生的學習效率和減緩疲勞， 方便學生放置書本以外的學習用品或是水杯等物品，寬度過小則會與相鄰座位的同學相互影響甚至妨礙對方學習。實驗書桌寬度的實際測量值為 49cm， 而高校桌面寬度 gbt 尺寸為 60cm，所以我們小組將桌面寬度改進為 60cm。 桌下凈空高 桌下的凈空高需要為學生提供合適的容膝空間， 以便學生變換姿勢緩解疲勞。實驗課桌的桌下凈空高測量值為 53.5cm，而 gbt 大于等于 62cm，所以需要改進，但考慮到學生有書包需要放在桌空里，本校學生每次去上課平均帶兩本書， 并不多所以

19、我們小組將桌下凈空高改進為 55cm. 桌面深 13 實驗課桌深度測量尺寸為 35cm，剛好與 gbt 尺寸相符不需要在改進。 5、桌子和椅子的配套 5、桌子和椅子的配套 課桌較高而座椅不配套， 腳面不著地就會使腿部承受壓力增大，人坐著不舒服；寫字桌過高，椅子過低，就會使人形成趴伏的姿式，縮短了視距，久而久之容易造成脊椎彎曲變形和眼睛近視。為此，學習使用的課桌椅一定要合乎人體尺寸要求標準。 桌椅高度差 gbt 桌椅配套使用標準尺寸為，桌椅高度差應控制在至范圍內，而實驗課桌椅經過改進后的高度差為 30cm,是符合國家標準的，保證了學生的正?；顒臃秶⑶覞M足了學生久坐變換坐姿的需要。 每套課桌椅

20、前后長 每套課桌椅前后長 gbt 尺寸為 8185cm。而實驗課桌椅的前后長為 d1（靠背與桌面邊緣的水平距離，見表 1）加桌面的深度 35cm，即為 76cm 到 81.8cm 不等，最小值與最大值的差距過大，不符合標準需要改進為 83cm，當然可以有一厘米的誤差，那么就剛好在誤差范圍內了。這樣就解決了本校學生反映的就做后雙腿無法交疊；個別排次的座位無法直接站立，需要側身到旁邊無人的位置站立；又有個別座位在書寫時身體需要往前傾，臀部及大腿占有椅面的面積減小，壓力增大，極易疲勞等問題。并且經測量，每套桌椅前后長的尺寸差距14 首先來自于階梯教室每級臺階的深度雖然有一定標準但都稍有不同的誤差，

21、其次裝配誤差， 這個問題需要引起校方注意， 下次注意改進。 材料選擇 高校課桌椅的材料選擇的基本方法同普通家具相類似， 首先應滿足其使用功能，是為我校學生上課和上自習使用的，又考慮到課桌椅在教室這種固定環(huán)境下使用， 所以高校普通教室課桌椅主要材料通常為木材，各種合成材料、塑料、金屬等。材料的選擇盡可能的保證學生使用的舒適。在我們的設計中主要選擇漆原色漆的木質材料，和淺灰色的塑料，并且盡量把桌面與椅面制造成表面光滑的，這樣不容易被弄臟，且容易被清理。 色彩設計 色彩是課桌椅的基本構成要素之一，如果運用恰當，會起到豐富造型、突出功能的作用，并表達出產品不同的氣氛和性格。因此，在設計中既要保證課桌椅

22、單體色彩的美觀， 還要保證色彩在教室環(huán)境相協(xié)調，總體來說課桌椅的設計色彩設計要求色彩明朗，精神飽滿安靜平和。我們設計中使用的色彩主要為稍顯平靜的淺灰色。 三、課桌椅的改進設設計和創(chuàng)新設計及其三、課桌椅的改進設設計和創(chuàng)新設計及其評價評價 我們小組通過對教室現狀進行分析后， 綜合考慮安全舒適性、經濟適用性及可實施性給給出了兩個方案，它們分別是： 15 1、改良設計方案、改良設計方案 根據對教室桌椅的尺寸及形狀的具體分析，我們針對現狀的不足進行了改進，改進的原因與根據在第二部分進行了具體說明，根據改進后的數據，得到以下設計如下圖 3、圖 4 所示： 圖 3 左視圖 16 圖 4 俯視圖 本方案是針對原有桌椅尺寸進行改進的， 這樣的尺寸更符合人體的尺寸特點 ，盡量滿足了大多數人的需求，讓同學們感覺更加舒適，不容易產生疲勞。 2、有所創(chuàng)新的設計方案、有所創(chuàng)新的設計方案 本方案是在以上方案的基礎上，為了更能體現本課程的安全可靠、舒適經濟的思想和以人為本、為人而設計的原則，在桌椅的顏色上也進行了改進，也對座椅的靠背形狀進行了改進，在設計上更能滿足學生通過靠背來減緩身體對臀部及腿部的壓力，緩解學生疲勞，為學生延長學習時間提供了一定的物理環(huán)境，促進學習效率的提高，具17 體的改進效果如下