人機工程學結課論文

座椅的形態(tài)在人們心目中已經形成固定的形式：座面和座腿，一部分座椅還有靠背和扶手。凳子經過不斷改進已經出現(xiàn)了椅子，扶手椅，圈椅，高靠背椅，躺椅，沙發(fā)等，座椅的形式感似乎超越了其最基本的功能：舒適性。當人站立時，人體的足裸、腰部、臀部和脊椎等關節(jié)部位受到靜肌力作用，以維持直立狀態(tài)，而坐時，可免除這些肌力，減少人體能耗，消除疲勞，坐姿態(tài)比站立更有利于血液循環(huán)，而且有利于保持身體的穩(wěn)定。目前，大多數(shù)辦公室人員、腦力勞動者、部分體力勞動者都采用坐姿工作。隨著技術的進步，愈來愈多的體力勞動者也將采取坐姿工作，因而工作坐椅設計和相關的坐姿分析日益成為人機工程學工作者和設計師們關注的研究課題。動態(tài)座椅一直是符合人因工程學原理的設計方向之一，它通過調節(jié)椅面高度，靠背與做面的夾角以及扶手的高度等，是不同的人在多種姿勢下都能獲得對腰部的支撐，盡可能保持脊椎的自然彎曲，從而減輕對背部肌肉和腰椎的壓力。因此，要設計出滿足人的各種需要的工作椅就必須運用人體工程學的原理，考慮工作椅的各種功能，才能夠真正滿足人的生理與心理需求，達到最佳的工作狀態(tài)。1.人體解剖學機理為樂探討座椅的舒適性，首先有必要對人體出于正直位坐姿時的人體解剖學特點進行分析。所謂正直位坐姿，是指人端坐在椅子上，背部不考座椅靠背，軀干與大腿成90度，大腿水平，小腿垂直于地面，兩腳平安踏地，兩臂自然垂下。正直位坐姿有利于人體體重的合理分布，有效的減輕了作業(yè)者的疲勞強度，提高作業(yè)者的勞動效率。正直位坐姿有利于肌肉正常的發(fā)揮作用，保持正確的坐姿體位。圖6-12脊柱的形狀及組成，人在正直位坐姿時，人體脊柱處于非正常生理彎曲狀態(tài)，此時，腰曲部位略向前傾，腰曲弧度減小，使椎間盤的前緣受壓，后緣受拉，腰部的椎體與椎間盤向后推的力量使后縱韌帶受壓迫繃緊，容易引起腰酸等不適的感覺。

圖6—2圖6—2脊柱的形狀及組成re# 2?座椅設計的原則以及關鍵技術從以上分析可知，座椅設計要充分考慮對人的生理影響。應盡可能的使脊柱處于正常生理彎曲的狀態(tài)，各部分肌肉處于放松的狀態(tài)，身體屈伸部位的角度以及受壓部位要有利于人體保持正常的血液循環(huán)。設計座椅應考慮以下各項原則：1工作椅的設計，應提供操作人員在操作時的身體支撐。2座椅的設計要使操作人員工作順利，椅子要有適當?shù)某叽?，氣高度和位置可以調整到適合各種大小不一的人使用。3座椅應能夠適當?shù)刂巫∩眢w，以避免不良的姿勢，同時身體的重量能夠均衡地分布在椅面上。4在不影響手的個別動作時，座椅應有扶手，同時也要有腳踏座，以維持較好的座椅到腳停止位置的距離。新穎的座椅從人因工程的角度出發(fā)設計各主要參數(shù)，避免了以前一般座椅存在的缺陷（當人坐上時，脊柱就得彎曲而拉緊，最終會導致腰背勞損）。文章所提供的座椅由椅座、支撐桿及連在支撐桿上的底座構成。為解決人在工作時的前傾狀態(tài)的難以控制，把底座分成兩部分以便于保持身體前傾，同時設置了膝靠凳。在身體前傾時使用膝靠凳，解決了身體長時間傾斜時無法保持做到自然傾斜，也保證了人體脊柱與人在站立時的自然狀態(tài)最接近，在臀部有支撐的同時，雙膝也有支撐，人處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)。人體重量分布在坐骨支撐點和膝支撐點上，使背部、腹部、臀部肌肉群得到放松，而且這種前傾坐姿與休息時后靠的姿勢完全不同使人一坐在這種座椅上工作就處于興奮狀態(tài)，易于集中精力，從而大大提高工作效率?？紤]到人在工作時要勞逸結合，所以在座椅設計時將兩種功能從分結合，在工作疲勞時可時調節(jié)靠背的角度作為休息用椅，同時更加大眾化的設計，使靠背高度，座椅高度，膝靠高度，背靠與座面的角度都可以根據個人的自身條件調節(jié)。同時膝靠凳上專門為休閑設計了腳蹬，可以更加舒適的環(huán)節(jié)疲勞。3.參數(shù)的選擇根據我國國內座椅設計現(xiàn)狀，考慮人因工程學的要求，按照我國人體尺寸標準設計座椅的尺寸如下：座面高度座面高度指地面至就坐后座面上坐骨支撐處的高度。坐面太高以至雙腿懸空，太低腹部肌肉不產生擠壓，不能保證人的骶骨椎骨的適宜狀態(tài)。因此按照我國人體尺度，設計座高可調范圍在380~480MM。座深座深指座面前后距離。正確的設計應該使臀部得到全面的支撐，腰部得帶靠背的支持，座面前緣與小腿間留有適當距離，保證小腿可自由活動。就工作椅來說，座深應按350MM~400MM來取，休息椅可取400MM~430MM。這里為了適應兩種功能以及我國95%人群的需要，取座深為400MM。座寬座寬應該滿足臀部就坐所需要的尺度，使人能自如的調整坐姿。坐面寬度過窄，除了拘謹，圣體兩側的肌肉均會有受到擠壓的感覺；寬度過寬，雙臂必然外張，使得背闊肌和肩部三角肌等肌鍵組織收到拉伸。所以一般取370MM~420MM。為適合我國95%人群的需要，取座寬為420MM。座面傾角座面與水平面夾角稱為座面傾角。工作座椅面傾角一般小于3°。因為工作時身體前傾，若傾角過大，會因身體前傾而使脊椎拉直，破壞正常的腰椎曲線。休息椅一般取14°-24°，有利于肌肉放松。對于辦公用椅，采取座面前傾，一般傾向為10°-15°。本座椅充分實現(xiàn)了這兩種傾斜角度，保證了人在各種情況下都有一定的舒適性?？勘车母吆蛯捒勘晨梢苑譃檠亢图缈?，從人因工程學的角度出發(fā)，靠背高度可以調節(jié)，靠背的最大可調范圍為480MM~630MM。最大寬度350MM~480MM?？勘撑c座面夾角靠背的座面夾角若小于90度，則腹部受壓迫；夾角太大會降低人的警覺狀態(tài)。一般為115度比較合適。實際設計中應視座椅用途不同采用不同值，工作椅可取95度~100度；休息椅可取105度~110度。這里通過掀動手柄式座椅調角器進行調節(jié)。充分實現(xiàn)兩種座椅的舒適角度調節(jié)，也為不同人群的生理特征提供了充分的可調空間。座面硬度一般坐墊的高度是25mm?太軟太高的坐墊，易造成身體不穩(wěn)，反易產生疲勞。根據實驗,椅座襯墊下限量為1/2英寸，如果太軟，周圍的組織會受到壓縮。坐墊前部瀑布式的邊緣也有助于減少壓縮。扶手高度扶手不宜太高，以免引起肩部酸痛。休息扶手高度一般取200MM~230MM,兩扶手的間距可取500MM~600MM。運輸工具中兩扶手間距一般取400~500MM。座面形狀根據人體坐姿與座椅界面之間生物力學分析得出人體臀部輪廓曲線，（如圖1）和體壓分布曲線（如圖2）。依據該兩條曲線合理設計座面與人體接觸面的曲線形狀，合理增加兩坐骨節(jié)點坐墊厚度，可以有效防止由于長時間靜坐而引起的臀部受傷和壓瘡。圖1人述聲部輪炳由線圖圖1人述聲部輪炳由線圖2甘壓分龍曲踐4.座椅設計圖圖3動態(tài)工作座椅的總體設計圖根據上述分析分析和參數(shù)選擇，本文所闡述的基于人因工程學動態(tài)工作座椅如圖3所示?？傮w設計圖個別零部件說明：1掀動手柄式座位調角器，2椅座連接軸承，3椅座底面，4水平扶手支撐桿，5,傾斜扶手支撐桿，6靠背下調節(jié)桿，7靠背調節(jié)主桿，靠背上調節(jié)桿,9靠背支撐桿，10水平椅座，11座椅上緊固螺母，12座椅下緊固螺母，13膝靠登上緊固螺母，14膝靠下緊固螺母，15靠背連接桿，16水平扶手，17,支撐桿連接軸承，18傾斜扶手,19旋轉軸承，20椅座上支撐桿，21椅座下支撐桿，22座椅底座，23座椅支撐桿調節(jié)器，24底座大半圓，25座椅底座分割線，26底座小半圓，27膝靠凳支撐桿調節(jié)器，28膝考凳，29休息腳蹬，30膝靠凳凳面，31膝靠凳下支撐桿，32膝靠凳底座，33橡膠墊，34膝靠凳上支撐桿。圖3中10為水平的座椅，12為靠背，10與12成鈍角，14是扶手。每邊的扶手都有16和18構成，其中16為水平部分，18為向下傾斜部分，其角度與靠背和椅座的角度相同。20為連在底座22上的圓柱形支撐桿，它支撐著椅座10，10的位置可通過螺紋調節(jié)部件23調節(jié)。底座22是由金屬圓盤制成的，它在25處折成兩部分，其中24為較大的半圓盤，26為較小的半圓盤，大小圓盤成30°角，和扶手14與18角度相等。膝靠凳28膝靠軟墊凳面30，凳面通過旋轉軸裝在支撐桿28上，而支撐桿31由連接在圓盤底座32上。本座椅可以保持兩種角度，在正常位時，椅子是靠24支撐的，手臂放在16上。此時16是水平的，在前傾位時，座椅以25為軸向前傾斜即可。此時椅子的支撐部分為26，而椅子上的人則可靠在30上。整體上椅子和膝靠凳均放在橡膠墊33上，以免相互滑動。保持這種角度時18為水平，手臂可以舒適的放在其上，靠背12垂直，可以保證脊柱直立。5．總結人機工程學是一門綜合性邊緣學科，主要是“人體科學”、“技術科學”和“環(huán)境科學”之間的有機融合。它綜合了上述相關學科的原理、成果、方法、數(shù)據，將人、機、環(huán)境構成有機聯(lián)系的完整系統(tǒng)：以人為主體，研究該系統(tǒng)中人、機、環(huán)境之間相互協(xié)調、相互配合的規(guī)律，使得人—機—環(huán)境整體系統(tǒng)的最優(yōu)化。人機工程學的應用領域非常廣泛，辦公用品、家居設計、服裝設計、各種手工工具和裝備設計、交通和建筑行業(yè)相關設計，甚至有人參與的太空設備都有人機工程學的身影。它極大豐富和方便生活，“人機”中的人是主體，在用人機工程學解決設計問題是，一定要考慮人的因素。首先，人體測量得到相關數(shù)據，人體測量學(anthropometry)是人機工程學的一門分支學科，是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學。它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體尺寸上的差別，用以研究人的形態(tài)特征，從而為各種工業(yè)設計和工程設計提供人體測量數(shù)據。其次，需要人的感知和運動分析、心理狀態(tài)、工作姿勢分析在設計操作臺和人機交互(儀表或顯示器)時考慮坐姿和手臂活動范圍，以及視覺最佳范圍例如：儀表盤的人機工程學設計中，要考慮表盤的形狀有圓盤、扇形、長條形、橢圓形刻度的設計，什么樣的刻度標識比較醒目，分度值要合理比如2或5的倍數(shù)。表針設計，可以設計成傳統(tǒng)的針形、三角形，力求簡潔、明快、有明顯的指示性形狀，還可以在表針上涂銀光