人因工程高校教室桌椅設(shè)計(jì)

1、人因工程課程設(shè)計(jì)青島理工大學(xué)教室桌椅改良設(shè)計(jì) 目錄 目錄 一、教室桌椅現(xiàn)狀分析一、教室桌椅現(xiàn)狀分析1 1.1.桌椅出現(xiàn)的問題1 1.2.桌椅現(xiàn)狀的調(diào)查2 二、基于人因工程學(xué)的研究與設(shè)計(jì)二、基于人因工程學(xué)的研究與設(shè)計(jì).5 2.1 教室桌椅設(shè)計(jì)中的人因工程原.5 2.2.教室桌椅設(shè)計(jì)原則6 2.3.座椅主要部分的測量尺寸分析及設(shè)計(jì)8 2.4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設(shè)計(jì)11 2.5 桌子和椅子的配套12三、課桌椅的改進(jìn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其評三、課桌椅的改進(jìn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其評14 3.1 方案一及其評價(jià) 15 3.2 方案二及其評價(jià).18 3.3 結(jié)語19. 2 一、 教室桌椅現(xiàn)狀分析一、 教室

2、桌椅現(xiàn)狀分析 1、青島理工大學(xué)黃島校區(qū)二號教學(xué)樓普教桌椅存在尺寸設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象，給上課的學(xué)生帶來了很多不便，同學(xué)們抱怨反應(yīng)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(jìn)行活動，不能以最佳的姿勢寫字，不僅對書寫的內(nèi)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(chǎn)生煩躁的情緒，還會使注意力下降，學(xué)習(xí)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(xué)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(xué)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(dāng)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(jìn)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?yàn)榫嚯x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(xué)生有“蹺二郎腿”的下意識習(xí)慣，這樣的設(shè)計(jì)不能滿足學(xué)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(xué)

4、們的心情，產(chǎn)生煩躁的不良心情，影響學(xué)習(xí)效率。 2、根據(jù)同學(xué)反映及我們自己的切身體會，決定選取二教學(xué)樓的一個教室作為典型特例應(yīng)用人因工程研究問題的方法與步驟進(jìn)行分析研究，改良設(shè)計(jì)出符合人體需求的舒適方便的學(xué)生座椅和桌面尺寸。所以我們隨機(jī)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(jìn)行了測量，測量數(shù)據(jù)如下： （單位厘米） 表 1 實(shí)驗(yàn)座椅實(shí)際測量值表 桌號 參數(shù) 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(shù)一致，所以選取每排的一個座位進(jìn)行測量，具體的參數(shù)實(shí)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(yīng)的桌面的能使用的單位寬度 d4：每個座位對應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(xué)的研究與設(shè)計(jì)二、基于人因工程學(xué)的研究與設(shè)計(jì) 1 教室桌椅設(shè)計(jì)中的人因工程原理教室桌椅設(shè)計(jì)中的人因工程原理 人因工程學(xué)的核心思想是從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來研究人 （操作者、使用者）機(jī)器（包括人操作和使用的工具、機(jī)器、設(shè)備級工程系統(tǒng)）環(huán)境（人和機(jī)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(guān)系及影響，它研究的重點(diǎn)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(diào)， 保證人的身心健康， 提高工作效率。按照人因工程學(xué)的觀點(diǎn)，教師中的學(xué)生就是系統(tǒng)中的人，桌椅就是系統(tǒng)中的機(jī)，而人、機(jī)共處的學(xué)習(xí)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(jī)”系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)整個教室的桌椅的時候，要整體考慮人、機(jī)、環(huán)境三要素及其相互關(guān)系和系統(tǒng)的整體效果，教室桌椅的設(shè)計(jì)要符合以下幾條原則： （1）科學(xué)高效性原則 按照已掌握的科學(xué)原理辦事，運(yùn)用國內(nèi)外科技的最新成果， 使各種相關(guān)設(shè)施的設(shè)計(jì)符合人的生理、 心理特征，確保人、機(jī)、環(huán)境之間的關(guān)系協(xié)調(diào)，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(jié)構(gòu)牢固，不會傾斜且不易損壞，表

8、面光滑， 沒有可能使學(xué)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(zhì)，如甲醛、苯、酚和放射性物7 質(zhì)，或是已經(jīng)經(jīng)過處理，不會影響學(xué)生身體健康；所使用的桌椅各部件結(jié)合緊密，沒有松動、開裂、脫膠的現(xiàn)象，在規(guī)定的使用期限內(nèi)，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(shè)計(jì)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(guān)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(shí)際上同時實(shí)現(xiàn)這三個方面的要求是很困難的，在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)不同情況，在執(zhí)行好有關(guān)人因工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

9、前提下允許有輕重之別。隨著社會的進(jìn)步，人的價(jià)值日益受到尊重，安全、健康、舒適等因素在工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)和評價(jià)中心將受到廣泛重視。 2 教室桌椅設(shè)計(jì)原則2 教室桌椅設(shè)計(jì)原則 進(jìn)行座椅設(shè)計(jì)前必須了解到，人性化設(shè)計(jì)是社會發(fā)展的必然趨勢。人性化設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，根據(jù)人的行為習(xí)慣、人體的生理結(jié)構(gòu)、人的心理情況、人的思維方式等等，在原有設(shè)計(jì)基本功能和性能的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)中對人的心理生理需求和精神追求的尊重和滿足，是設(shè)計(jì)中的人文關(guān)懷，是對人性的尊重。 人性化設(shè)計(jì)是科學(xué)和藝術(shù)、技術(shù)與人性的結(jié)合，科學(xué)技術(shù)給設(shè)計(jì)以堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)和良好的功能，而藝術(shù)和人性使設(shè)計(jì)富于美感，充滿情趣和活力。 所以為了給我校學(xué)生提供符合科學(xué)要

10、求、安全舒適、經(jīng)濟(jì)的座椅要以人性化設(shè)計(jì)為向?qū)?，同時需要遵循以下原則： 8 桌椅的尺寸應(yīng)與使用者的人體尺寸相適應(yīng)，。因此在設(shè)計(jì)桌椅椅前，首先要明確設(shè)計(jì)的桌椅要供大學(xué)生在上課教室使用。要把大學(xué)生群體的人體尺寸測量數(shù)據(jù)作為確定桌椅設(shè)計(jì)參數(shù)的重要依據(jù)。 應(yīng)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(yīng)符合人體生物力學(xué)原理。 座椅的結(jié)構(gòu)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(shù)和作業(yè)性質(zhì)等因素決定，并根據(jù)作業(yè)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 應(yīng)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(shè)計(jì)3 座椅主要部分的測量尺寸分析及設(shè)計(jì) 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(yīng)設(shè)計(jì)得比“小腿加足高”略低一點(diǎn)，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(shù)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(shù)為 38.3cm，成年女性 34.2cm，而高等院校椅面 gbt（國標(biāo)推薦）尺寸為 411cm。如9 表 1 所示，實(shí)驗(yàn)桌椅實(shí)際測量值為 35.0cm，實(shí)

12、際值與理想值的偏差較大，所以這一設(shè)計(jì)是不符合人因工程學(xué)原理的，需要進(jìn)行改進(jìn)?？悸员拘Ｄ信壤闆r以及以上各因素，將此尺寸調(diào)整為 41.0cm。 座椅的深度 座椅的深度要設(shè)計(jì)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(shù)的3/4 為依據(jù)，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(shí)驗(yàn)座椅的深度為 42cm,實(shí)際值于理想值偏差過大，應(yīng)人因工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求將椅面深度改進(jìn)為 36cm。 座椅的寬度 寬度要按大身材人的

13、體寬尺寸設(shè)計(jì)。 一般以女性成人臀部測量的第 95 百分位數(shù)為依據(jù)。 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(yùn)動。 成人女性臀部測量的第 95 位百分?jǐn)?shù)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(shí)驗(yàn)座椅實(shí)際測量寬度為 43.8cm，考慮到生產(chǎn)制造經(jīng)濟(jì)性及適用性原則將椅面的寬度改進(jìn)為 40.0cm。 座椅面傾角 座椅面傾角由于用途不同設(shè)計(jì)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(rèn)

14、為教室坐椅的面傾角應(yīng)與辦公座椅的面傾角一致，以 3左右為宜，而實(shí)際上我校的座椅為曲率不大的離線型，在設(shè)計(jì)上更為符合人體的結(jié)構(gòu)尺寸需求。 靠背 設(shè)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(fù)荷，同時能使脊柱保持自然地彎姿，產(chǎn)生輕松省力的感受?？勘呈欠窬哂猩鲜龉δ?，主要取決于它的形狀、傾角和高低尺寸三個因素的設(shè)計(jì)。 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(dá)到肩部的靠背。實(shí)驗(yàn)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(jīng)濟(jì)，因此教室比較適合中靠背。實(shí)際測量值與理想值之間有 5cm 的偏差，但是考慮到經(jīng)濟(jì)性原則，可不進(jìn)行調(diào)整。 靠背角 指靠背與椅面的夾角?？勘辰堑拇笮ψ撕图怪?、背肌的負(fù)荷程度有重要影響。一般認(rèn)為座椅的靠背可在 95110范圍內(nèi)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(shí)驗(yàn)桌椅的實(shí)際測量值是 102.23，學(xué)生座椅就是閱讀座椅，是比較11 符合標(biāo)準(zhǔn)的，所以我們小組選用 gbt 尺寸 104進(jìn)行改

16、進(jìn)。 靠背形狀 如前面已經(jīng)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(shè)計(jì)成與脊柱的自然彎曲狀相適應(yīng)?？勘硲?yīng)在腰椎依靠的部位適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(shí)驗(yàn)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(jīng)濟(jì)性原則， 我們在設(shè)計(jì)時將靠背適當(dāng)部位適度隆起，并選用相對經(jīng)濟(jì)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(jù)腰椎形狀的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)靠背的形狀。 4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設(shè)計(jì) 4 課桌主要部分的測量尺寸分析及設(shè)計(jì) 課桌的高度 坐姿工作面的高度主要由人體參數(shù)和作業(yè)性質(zhì)等因素決定。從人體力學(xué)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?fàn)顟B(tài)，是最適宜的操作姿勢。所12 以，一般把工作面高度設(shè)計(jì)在肘部以下 510cm（輕作業(yè)者，正常位置），但也要根據(jù)作業(yè)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。例如負(fù)荷較重時工作面的高度應(yīng)低于正常位置 510cm， 以避手部不負(fù)重， 易于肩部施力；對于裝配和書寫這樣的精細(xì)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(shí)驗(yàn)課桌的實(shí)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(jìn)為73cm， 以保證大

18、腿的容膝空間. 桌面寬度（學(xué)生手臂橫向活動范圍） 適當(dāng)?shù)淖烂鎸挾瓤梢越o學(xué)生提供舒適書寫環(huán)境， 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和減緩疲勞， 方便學(xué)生放置書本以外的學(xué)習(xí)用品或是水杯等物品，寬度過小則會與相鄰座位的同學(xué)相互影響甚至妨礙對方學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)書桌寬度的實(shí)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(jìn)為 60cm。 桌下凈空高 桌下的凈空高需要為學(xué)生提供合適的容膝空間， 以便學(xué)生變換姿勢緩解疲勞。實(shí)驗(yàn)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(jìn)，但考慮到學(xué)生有書包需要放在桌空里，本校學(xué)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(jìn)為 55cm. 桌面深 13 實(shí)驗(yàn)課桌深度測量尺寸為 35cm，剛好與 gbt 尺寸相符不需要在改進(jìn)。 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(xué)習(xí)使用的課桌椅一定要合乎人體尺寸要求標(biāo)準(zhǔn)。 桌椅高度差 gbt 桌椅配套使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸為，桌椅高度差應(yīng)控制在至范圍內(nèi)，而實(shí)驗(yàn)課桌椅經(jīng)過改進(jìn)后的高度差為 30cm,是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的，保證了學(xué)生的正?；顒臃秶?，并且滿足了學(xué)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)需要改進(jìn)為 83cm，當(dāng)然可以有一厘米的誤差，那么就剛好在誤差范圍內(nèi)了。這樣就解決了本校學(xué)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(cè)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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)。 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(yīng)滿足其使用功能，是為我校學(xué)生上課和上自習(xí)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(xué)生使用的舒適。在我們的設(shè)計(jì)中主要選擇漆原色漆的木質(zhì)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(shè)計(jì) 色彩是課桌椅的基本構(gòu)成要素之一，如果運(yùn)用恰當(dāng)，會起到豐富造型、突出功能的作用，并表達(dá)出產(chǎn)品不同的氣氛和性格。因此，在設(shè)計(jì)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(diào)，總體來說課桌椅的設(shè)計(jì)色彩設(shè)計(jì)要求色彩明朗，精神飽滿安靜平和。我們設(shè)計(jì)中使用的色彩主要為稍顯平靜的淺灰色。 三、課桌椅的改進(jìn)設(shè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其三、課桌椅的改進(jìn)設(shè)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其評價(jià)評價(jià) 我們小組通過對教室現(xiàn)狀進(jìn)行分析后， 綜合考慮安全舒適性、經(jīng)濟(jì)適用性及可實(shí)施性給給出了兩個方案，它們分別是： 15 1、改良設(shè)計(jì)方案、改良設(shè)計(jì)方案 根據(jù)對教室桌椅的尺寸及形狀的具體分析，我們針對現(xiàn)狀的不足進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)的原因與根據(jù)在第二部分進(jìn)行了具體說明，根據(jù)改進(jìn)后的數(shù)據(jù)，得到以下設(shè)計(jì)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(jìn)行改進(jìn)的， 這樣的尺寸更符合人體的尺寸特點(diǎn) ，盡量滿足了大多數(shù)人的需求，讓同學(xué)們感覺更加舒適，不容易產(chǎn)生疲勞。 2、有所創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案、有所創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案 本方案是在以上方案的基礎(chǔ)上，為了更能體現(xiàn)本課程的安全可靠、舒適經(jīng)濟(jì)的思想和以人為本、為人而設(shè)計(jì)的原則，在桌椅的顏色上也進(jìn)行了改進(jìn)，也對座椅的靠背形狀進(jìn)行了改進(jìn)，在設(shè)計(jì)上更能滿足學(xué)生通過靠背來減緩身體對臀部及腿部的壓力，緩解學(xué)生疲勞，為學(xué)生延長學(xué)習(xí)時間提供了一定的物理環(huán)境，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提高，具17 體的改進(jìn)效果如下