安全人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)人機(jī)設(shè)計(jì)

1、 安全人機(jī)工程學(xué)課程設(shè)計(jì) 課題：學(xué)生用床設(shè)計(jì) 學(xué)院： 姓名： 目錄摘要前言.4 1.人機(jī)工程學(xué)概述. 51.1人機(jī)工程學(xué)概述. .51.2人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)史. 51.3人機(jī)工程學(xué)的目的. 62. 數(shù)據(jù)建立.63. 現(xiàn)有組合式床鋪人機(jī)系統(tǒng)分析.83.1床. .8 3.1.1床面距離天花板高度. 9 3.1.2床的長(zhǎng)度分析. .9 3.1.3床的寬度. 9 3.2 桌面作業(yè)面積的問(wèn)題分析.9 3.2.1 桌面水平作業(yè)區(qū). .9 3.2.2 桌面高度的問(wèn)題分析及改進(jìn).10 3.2.3桌面光環(huán)境的問(wèn)題分析及改進(jìn). .10 3.3椅子的問(wèn)題分析及改進(jìn). 11 3.4扶梯的問(wèn)題分析及改進(jìn). 12 3.5 容膝

2、空間的問(wèn)題分析.134 結(jié)束語(yǔ).14摘要 本文主要介紹了人機(jī)工程學(xué)的定義、概述以及簡(jiǎn)短歷史，通過(guò)對(duì)人機(jī)工程學(xué)這門(mén)學(xué)科的了解，從而提高在對(duì)于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、使用時(shí)候能夠按照人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行分析的能力，并且提出合理化建議，這次以安徽工業(yè)大學(xué)宿舍的組合床鋪為例，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，對(duì)于床鋪的高度、長(zhǎng)度、寬度，書(shū)桌的高度，書(shū)架高度、寬度，以及衣櫥設(shè)計(jì)做了符合人機(jī)工程學(xué)的分析，本著以人為本的原則，全面考慮大學(xué)生的生理、心理因素，考慮其型式及居住的空間能適合人的生活方式，根據(jù)宿舍具體情況和同學(xué)們對(duì)于現(xiàn)在床鋪設(shè)計(jì)的意見(jiàn)，對(duì)于現(xiàn)有床鋪提出合理的改造意見(jiàn)，在保障學(xué)生的身體健康的前提下，提高學(xué)生的工作學(xué)習(xí)效率。關(guān)鍵

3、詞：人機(jī)工程學(xué)寢室床鋪設(shè)計(jì)分析學(xué)習(xí)空間分析寢室床鋪改造前言 現(xiàn)在的大學(xué)宿舍的組合床鋪往往是上面是床鋪，下面是書(shū)桌、書(shū)架以及衣櫥，并且配備一個(gè)凳子，本校也不例外。對(duì)于一般的組合床鋪，學(xué)校根據(jù)自己宿舍大小和設(shè)計(jì)的不同，從而會(huì)選擇不同的床鋪，床鋪的設(shè)計(jì)者沒(méi)有根據(jù)每個(gè)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行具體的改進(jìn)，對(duì)于學(xué)生生活習(xí)慣，工作方式?jīng)]有具體了解，因此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，很多不符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)理念，不符合學(xué)生習(xí)慣的設(shè)計(jì)方法會(huì)給同學(xué)在生活，學(xué)習(xí)以及工作中帶來(lái)很大的不方便和困擾，從而大大降低了學(xué)生的工作學(xué)習(xí)效率，有些不合理的設(shè)計(jì)甚至?xí)绊憣W(xué)生們的身體健康。 本次以本校宿舍的組合式床鋪?zhàn)鳛檠芯繉?duì)象，進(jìn)行一系列的人機(jī)工程學(xué)研究

4、、分析，并且在分析完成的基礎(chǔ)上提出合理化改進(jìn)意見(jiàn)。1人機(jī)工程學(xué)概述1.1 人機(jī)工程學(xué)概述人機(jī)工程學(xué)是研究人，機(jī)械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。是以人的生理、心理特性為依據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，分析研究人與機(jī)器、人與環(huán)境以及機(jī)器與環(huán)境之間的相互作用，為設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)便省力、安全、舒適，人機(jī)環(huán)境的配合達(dá)到最佳狀態(tài)的工程系統(tǒng)提供理論和方法的科學(xué)。1.2 人機(jī)工程學(xué)簡(jiǎn)史人機(jī)工程學(xué)在各個(gè)國(guó)家的命名和定義的不同，有些國(guó)家稱之為工效學(xué)。工效學(xué)在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的研究中，經(jīng)歷了人適應(yīng)機(jī)、機(jī)適應(yīng)人、人機(jī)相互適應(yīng)幾個(gè)階段，現(xiàn)在又已深入到人、機(jī)、環(huán)境三者協(xié)調(diào)的人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)。在系統(tǒng)內(nèi)，從單純研究個(gè)人生理和心理特點(diǎn)，發(fā)展到研

5、究怎樣改善人的社會(huì)性因素。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和生產(chǎn)水平的提高，工效學(xué)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用也更加廣泛和深入。工效學(xué)是根據(jù)人的心理、生理和身體結(jié)構(gòu)等因素，研究人、機(jī)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(jī)械工程分支學(xué)科。 1.3 人機(jī)工程學(xué)的目的人類工效學(xué)的目的有三個(gè)：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(gè)目的有時(shí)是相一致的。例如一種新機(jī)器可能比舊機(jī)器的效率更高，更安全，更舒適。但是在許多情況下，這三個(gè)目標(biāo)是相矛盾的。一種更安全，更舒適的操作方法可能比舊方法效率要低些。某一新機(jī)器可以使人工作的更舒適，但增

6、加的效率可以不足以補(bǔ)償增加的投資。這個(gè)矛盾的解決顯然取決于人與機(jī)器的相對(duì)重要性，取決于人所處的時(shí)代，環(huán)境等。綜上，人機(jī)工程學(xué)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(jī)系統(tǒng)安全舒適方面有了成熟的理論，為后來(lái)人們?cè)O(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)提供了巨大的幫助。2 數(shù)據(jù)建立測(cè)量?jī)x器：卷尺測(cè)量對(duì)象：宿舍組合床鋪及其附屬物品的長(zhǎng)度、寬度及高度測(cè)量目的：具體的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明、分析宿舍組合床鋪的不合理性，從而為下一步改進(jìn)措施提供有利的測(cè)量數(shù)據(jù)床高1720mm、長(zhǎng)2000mm、寬900mm，床面距離天花板1500mm，護(hù)欄高度（距離床板）230mm，蚊帳架高度1400mm.衣櫥高1700m

7、m、寬500mm、內(nèi)橫層距頂450mm，椅子高450mm、寬260mm、長(zhǎng)360mm，長(zhǎng)書(shū)架長(zhǎng)860mm、距桌面450mm，桌子高710mm、寬640mm，短書(shū)架高280mm、長(zhǎng)280mm，右邊抽屜寬250mm、左邊抽屜寬300，高130mm，容腿空間高580mm、寬630mm。中間樓梯四階 長(zhǎng)500mm,寬35mm 高240mm.人體百分位數(shù)尺寸百分位數(shù)，見(jiàn)表13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(xiàng)目 坐高/mm836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 8

8、91 901 920身高/mm599 1583 1604 1678 1754 1775 1814563 1484 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 383 389 413 439 448 463

9、331 342 350 382 399 405 417坐深/mm407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 485坐姿下肢長(zhǎng)/mm892921 937 992 1046 1063 1069826 851 865 912 960 975 1005人體功能修正量，見(jiàn)表23。表2 人體尺寸修正量表項(xiàng)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3現(xiàn)有組合式床鋪進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)分析 對(duì)于現(xiàn)有的宿舍組合型床鋪，在一定程度上設(shè)計(jì)符合了人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求，但是在一些細(xì)節(jié)性的問(wèn)題上面，只有在長(zhǎng)期使用過(guò)程中才

10、會(huì)暴露出來(lái)根據(jù)宿舍現(xiàn)狀，見(jiàn)圖13.1床床是供人休息的地方，其所占空間也是最大的，與人的關(guān)系甚為密切，因此，對(duì)床位的合理設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。躺在床上，身體壓力的分布狀態(tài)是影響睡眠舒適性的主要因素。有試驗(yàn)表明：標(biāo)準(zhǔn)硬度的床和過(guò)與柔軟的床的身體壓力分布顯著不同。睡在標(biāo)準(zhǔn)硬度的床上肩甲骨、腰、肘等感覺(jué)遲鈍的地方受到很大壓力，而感覺(jué)靈敏的地方則受壓較小，這種壓力分布是合理的。睡在過(guò)于柔軟的床上，大部分身體都要承受壓力，使得許多不該受壓的部位受壓，而應(yīng)該受壓的部位不受壓，身體向中間擠壓，讓人感到不舒服，翻身困難而且非常容易醒。因此，床的最理想彈性結(jié)構(gòu)為，最上面一層應(yīng)該是柔軟的物體，中間層應(yīng)該較硬，下面一層由

11、彈簧等材料構(gòu)成。本學(xué)校寢室床結(jié)構(gòu)為兩層：上一層為被墊等柔軟材料，下一層為木板。3.1.1床面距離天花板高度 床鋪凈高度屬于型產(chǎn)品設(shè)計(jì),只需要采用一個(gè)人體百分位作為尺寸的上限值進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，應(yīng)選用中國(guó)男子坐姿身高第95百分位為基本參數(shù)Sa，由表1知Sa=958mm，衣褲厚度（功能）修正量取3mm，人頭頂無(wú)壓迫感最小高度（心理修正量）為100mm。則床面距離天花板最小凈空間距和最佳凈空間分別為：Smin=Sa +f = 961mmSopm=Sa +f +p=1061本校床鋪距天花板高度為1500mm，滿足使用要求。3.1.2床的長(zhǎng)度分析 床鋪的長(zhǎng)度為型產(chǎn)品設(shè)計(jì)，只需要采用一個(gè)人體

12、百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，對(duì)于床長(zhǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)該使用大尺寸，由所測(cè)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(zhǎng)度為1814mm，床的長(zhǎng)度2000mm，現(xiàn)有床鋪長(zhǎng)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，符合使用要求3.1.3床的寬度床的寬度要依照人體的體寬尺寸設(shè)計(jì)。床鋪的寬度也屬于一般用途設(shè)計(jì)，根據(jù)人體數(shù)據(jù)運(yùn)用準(zhǔn)則，應(yīng)選用男子最大肩寬第99百分位數(shù)為基本參數(shù)Sa，查表1取Sa=486mm，棉被厚度（功能修正量）取110mm，考慮到人在睡眠中會(huì)左右翻動(dòng)，因此取左右空間余裕量（心理修正量）為300mm，則床鋪?zhàn)罴褜挾葹椋篠opm=Sa +f +p=896mm本校床鋪寬度為90

13、0mm基本滿足使用要求。綜上，在床鋪的長(zhǎng)度的尺寸上，本?，F(xiàn)有組合式床鋪滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)。3.2 桌面作業(yè)面積的問(wèn)題分析3.2.1 桌面水平作業(yè)區(qū)通過(guò)測(cè)量得知，桌面長(zhǎng)860mm、距長(zhǎng)書(shū)架450mm，桌子高710mm、寬640mm根據(jù)控制臺(tái)的作業(yè)頁(yè)面控制區(qū)域見(jiàn)圖人的手眼協(xié)調(diào)區(qū)域?qū)挾葹?9.7-19=40.7cm，長(zhǎng)度在人體正中矢狀面左右各7.6cm53.5cm，現(xiàn)有組合式床鋪的桌面設(shè)計(jì)長(zhǎng)860mm，寬640mm。符合要求。3.2.2 桌面高度的問(wèn)題分析及改進(jìn)因?yàn)樵谛彤a(chǎn)品設(shè)計(jì)中只需要采用一個(gè)人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據(jù)，對(duì)于書(shū)桌的高度設(shè)計(jì)，應(yīng)該采用大尺寸設(shè)計(jì)。對(duì)于一般書(shū)桌高度通常為7

14、00-800mm。本?，F(xiàn)有桌面高度為710mm,高度偏低，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)不自覺(jué)的彎腰，使得腰部壓力較大，久坐時(shí)還會(huì)導(dǎo)致腰背痛，頸椎疲勞或勞損，視力下降等疾病。因此這一尺寸不合理，需要加以改進(jìn)。改進(jìn)措施適當(dāng)提高桌面高度3.2.3桌面光環(huán)境的問(wèn)題分析及改進(jìn) 由于是組合式床鋪，在設(shè)計(jì)時(shí)候下層是書(shū)桌，但是橫向，平行于床長(zhǎng)的設(shè)計(jì)，桌子寬度為640mm小于床的寬度為900mm。所以在日常寫(xiě)作業(yè)時(shí)候，身體和床會(huì)擋住宿舍的光源，這樣不僅十分不利于學(xué)生們的學(xué)習(xí)生活，也十分不利于學(xué)生的身體健康，長(zhǎng)期在昏暗的光環(huán)境下看書(shū)會(huì)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(jìn)的重點(diǎn).桌面光環(huán)境如圖 改進(jìn)措施：應(yīng)重新

15、對(duì)宿舍課桌進(jìn)行設(shè)計(jì)，側(cè)向設(shè)計(jì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)候沒(méi)有擋住宿舍總體光源，還在書(shū)桌上方的書(shū)架底部設(shè)計(jì)一個(gè)臺(tái)燈，這樣既保護(hù)了學(xué)生的眼睛，也保障了學(xué)習(xí)光環(huán)境，良好的光環(huán)境能保障學(xué)習(xí)效率3.3椅子的問(wèn)題分析及改進(jìn) 座面設(shè)計(jì)太平，人體在坐姿時(shí)腰部產(chǎn)生彎曲，久坐時(shí)腰部產(chǎn)生不適感。座面設(shè)計(jì)也不符合人機(jī)工程學(xué)臀部受力的分析，導(dǎo)致在使用過(guò)程中對(duì)于身體健康影響較大。座面邊緣為棱角，致使大腿根部受擠壓久坐時(shí)不利于血液流通。因此需要加以改進(jìn)。 改進(jìn)措施如下:1.座面寬。座面的寬度應(yīng)稍大于臀寬，以便用戶可以靈活改變坐姿。最小的椅面寬度是400mm，再加上冬季衣服的厚度和口袋中裝的東西，大概要50mm左右，合計(jì)450mm。而本

16、校座面寬度只有360mm,所以應(yīng)加長(zhǎng)。2.座面形狀。座面應(yīng)以無(wú)凹凸形狀為宜，但座面上可加一軟墊，減少壓力分布的不均勻性，座墊以纖維性材質(zhì)為好，既通風(fēng)又可以減少下滑。 3.座面高度。座面高度應(yīng)根據(jù)工作高度確定座面高度，單純考慮小腿長(zhǎng)度是不全面的。決定座面高度最重要的因素是使人的肘部與工作面有個(gè)合理的高度差。實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)高度差較適合的距離是275+-25。當(dāng)上面處于良好的位置后再考慮到下肢，舒適的坐姿是大腿近乎水平以及腳底被地面所支持。一般椅面到腳掌的距離為腓骨的高度，即430450。3.4扶梯的問(wèn)題分析及改進(jìn)原始扶梯設(shè)計(jì)采用突出式，這樣不僅不夠美觀，而且由于梯面寬度小、落差大，在下床時(shí)容易發(fā)生踩空的危險(xiǎn)，因此也需要加以改進(jìn)。 本校床鋪扶梯如圖改進(jìn)措施設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，如圖 3.5 容膝空間的問(wèn)題分析 本?，F(xiàn)有組合床鋪的容膝空間高580mm，寬640mm,深630mm 而由表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(jì)算出容腿空間的最小設(shè)計(jì)尺寸為582mm，加上人體心理修正量，根據(jù)公式Sopm=Sa +f +p可以計(jì)算出最佳的容腿空間長(zhǎng)為640mm，即本校組合床鋪的容膝空間不符合要求，因改為640mm.4 結(jié)束語(yǔ)這次小組通過(guò)對(duì)本校宿舍組合床鋪的綜合討論分析，在安全人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)體