學(xué)生座椅的人因工程設(shè)計

1、學(xué)生座椅的人因工程學(xué)設(shè)計南京財經(jīng)大學(xué)營銷與物流管理學(xué)院廣告 081 何建亞指導(dǎo)教授： 朱建萍摘要:為適應(yīng)生活舒適化方向發(fā)展的趨勢，本研究基于坐姿下靜態(tài)舒適性的生理學(xué)機理，分析了學(xué)生座椅的結(jié)構(gòu)形式，及適合人體特征舒適性的座椅結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，得出了學(xué)生座椅設(shè)計參數(shù)與人體身高的關(guān)系。對設(shè)計者在學(xué)生座椅設(shè)計時參數(shù)的確定具有一定的指導(dǎo)意義.關(guān)鍵詞：人體生理,學(xué)生座椅，設(shè)計參數(shù),舒適性Abstract： In order to adapt the tendency which the life comfortable direction develops， this research based on th

2、e sitting posture under the static comfortable physiology mechanism, has analyzed the student chair structural style， and suits the human body characteristic comfortable chair structure geometry parameter， has obtained the student chair design variable and the human body height relations.Designs whe

3、n the student chair the parameter determination has certain guiding sense to the designer。Key word： Human Body physiology， Student chair, Design variable， Comfortableness目錄第一章 引言 1第二章 學(xué)生坐姿舒適性的生理學(xué)效應(yīng) 1第三章 舒適坐姿對座椅設(shè)計的要求 2第四章 舒適座椅的設(shè)計思路 3第五章 座椅設(shè)計的幾何參數(shù) 3第六章 結(jié)論 4參考文獻 5第一章 引言自工業(yè)設(shè)計產(chǎn)生起,座椅就一直是設(shè)計師們熱衷的題目.其間，各種風(fēng)格、

4、流派的座椅不計其數(shù)。但真正按照人體工程學(xué)原理所做的優(yōu)秀設(shè)計并不多。座椅的形式感似乎超越了其最基本的功能：舒適性。座椅設(shè)計是否符合人機工程學(xué)原理，不僅僅是使用方便性的問題，它與使用者的身體健康息息相關(guān)。據(jù)資料表明,在工業(yè)化國家里，三分之二的工作是坐姿狀態(tài)。隨著工業(yè)化程度的提高和社會競爭的加劇,人們坐姿的時間也日益延長.長時間的靜坐所引發(fā)的生理問題：如下肢靜脈壓力增加,下肢腫脹等;特別是坐姿引起的腰部問題,也越來越明顯地擺在設(shè)計師面前.據(jù)德國1996年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，85%的腰痛患者是由于長時間靜坐引起。目前，除了向人們提倡每隔一段時間起立活動的健康工作方式外，座椅的人機化設(shè)計也越來越多地被關(guān)注。

5、設(shè)計師們從人機工程學(xué)的角度出發(fā)，憑借新材料、新工藝和技術(shù)，使座椅的功能性與外在形態(tài)以不同的方式結(jié)合，人性化座椅不斷被賦予新的含義.根據(jù)人機工程學(xué)原理對座椅靜態(tài)舒適性的參數(shù)確定給設(shè)計師們帶來了很大的方便和參考價值。它通過確定椅面高度、靠背與座面的夾角及扶手的高度等，使不同的人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. 第二章學(xué)生坐姿舒適性的生理學(xué)效應(yīng)一、坐姿分析在坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳等1.腰椎、骸骨和椎間盤及軟組織承受坐姿時上身大部分負荷,還要實現(xiàn)彎腰扭轉(zhuǎn)等動作。對座椅設(shè)計而言，這兩部分最為重要。正常的姿勢下，脊柱的腰椎部分前凸

6、，而至骸骨時則后凹.在良好的坐姿狀態(tài)下，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤上，肌肉織織上承受均勻的靜負荷。人體的坐姿本身就是一對矛盾。當(dāng)直腰坐時，身體保持“甲型，椎間盤內(nèi)壓力小，但是肌肉負荷大；當(dāng)彎腰坐時，可以解除背部肌肉的負荷,使整個身體感覺舒服，有利于身體平衡，但增加了椎間盤的內(nèi)壓力，易形成佝僂。二、體壓分布根據(jù)人體組織的解剖特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢動脈的分布，故不宜承受重壓。因此，譬部的合理壓力分布應(yīng)為體一半以上的重量由骨盆下的坐骨結(jié)節(jié)承受,由此向外，壓力為最小。因此,座椅不僅應(yīng)有合適的高度，而且座椅面應(yīng)緊密平坦，以保證臀部壓力的合理分布

7、。研究表明2,過于松軟的椅面,使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性,而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞.當(dāng)人坐著的時候，覆蓋著坐骨結(jié)節(jié)的皮膚能夠更好地經(jīng)受住持久的壓力3。因此，座面上的臀部壓力分布應(yīng)該是坐骨結(jié)節(jié)處最大，由此向外逐漸減少，直至與座面邊緣接觸的大腿下部，壓力最小.座椅靠背上的壓力分布,應(yīng)當(dāng)是肩腳骨和腰椎骨兩個部位最高，這就是靠背設(shè)計中的“兩點支撐 ”準則.沒有腰靠將只靠肌肉來維持腰曲弧形，勢必引起腰部肌肉疲勞和損傷。當(dāng)人長時間保持一個坐姿不動而出現(xiàn)肌肉緊張時,稍稍轉(zhuǎn)動身體位置可以促進生物電的活動，使肌肉放松而重新獲得體息。第三章 舒適坐姿對座椅設(shè)計的要求一、保持脊柱

8、正常的生理彎曲舒適的坐姿生理特征4，應(yīng)該保證腰曲弧形處于正常自然狀態(tài),腹背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血管不受壓迫，保持血液正常循環(huán).因此,最舒適的坐姿,是臀部稍離靠背向前移,使上體略向后傾斜,保持體腿夾角在90°150°之間，小腿向前伸,大腿與小腿，座椅的設(shè)計應(yīng)盡可能使乘客脊柱處于生理體位,保持正常的生理彎曲度。各部分肌肉處于放松狀態(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)。保持脊柱正常生理彎曲是減輕疲勞的主要因素。人應(yīng)靠在座椅靠背上，使身體后傾，與水平成150°，若是靠背角度能調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)范圍在95°135°為宜

9、5。為了達到人體舒適坐姿，人體的背部和腰部應(yīng)給予合理的支承。為了保證乘客的舒適，還應(yīng)在座椅靠背的合適位置配備頭枕，一方面維持正常的頸曲形狀,另一方面能防止頭部由于猛烈后仰(如列車突然加速起動等）所造成的頸椎傷害。 二、合理的體壓分布以保證全身肌肉放松及血液正常循環(huán)舒適坐姿壓力在臀部的分布,體重應(yīng)落在較大的承受面上，但不是平均分布。坐骨結(jié)節(jié)處應(yīng)壓力最大，從坐骨結(jié)節(jié)向外,壓力逐漸減小，直到與座面前緣接觸的大腿下面,壓力為最小。為了使壓力集中于大腿后部的坐骨結(jié)節(jié)周圍，應(yīng)略提高座墊與水平方向的夾角,約5°100 °為宜.另外,為了使腹部與大腿之間的血管不受壓迫且血流暢通，軀干與大腿

10、之間應(yīng)保持鈍角，大約105°115°為舒適。這一生理要求需要座椅靠背略向后傾。但若靠背角過大,也會使乘客起坐不便，向窗外視物傾斜，并使頸部有向前彎曲上抬的趨勢，不僅造成頸部疲勞以及心理上的不適感和疲勞感，而且還會影響車內(nèi)有效面積的合理使用.座面不能過高，應(yīng)比小腿長度短，這樣雙腿能踩到地面以支持大腿的部分重量.此外，坐位時大腿略傾斜并向下,小腿略向前的位置也使靜脈血易于回流，可減少疲勞的產(chǎn)生。座椅扶手也能起到促進上肢靜脈血回流的作用，其高度要配合適當(dāng),應(yīng)不使人體的肌肉勉強適應(yīng)扶手高低而產(chǎn)生屈曲或伸張的感覺。因此，舒適座椅設(shè)計的主要原則如下： A人體驅(qū)干的重量應(yīng)該由坐骨、臀部及

11、脊椎按適當(dāng)比例分別承擔(dān)，其主要部分應(yīng)該由坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān). B人體上身應(yīng)該保持穩(wěn)定。 C人體腰椎下部(第45腰椎之間)應(yīng)該由適當(dāng)?shù)难恐巍?D座面的高度應(yīng)該確保大腿的肌肉和血管不受壓迫。 E就座者應(yīng)該能夠方便自如地改變姿勢。 F座椅的位置和尺寸應(yīng)該與工作臺、顯示裝置、操縱裝置相配合并具有方便性.第四章 舒適座椅的設(shè)計思路座椅的設(shè)計首先要滿足人們的舒適度要求,充分利用人機體工程學(xué)原理，使旅客在乘坐時不能有生理性壓迫,盡量保持人體在直立狀態(tài)時其脊椎的 S 形曲線，因為這種狀態(tài)下脊椎的負重很小，旅客不易疲勞。一種舒適的座椅應(yīng)使旅客腿部輕微支撐，坐骨關(guān)節(jié)部全面支撐，腰部全面支撐，背中部輕微支撐.如果座椅

12、的設(shè)計不合理，背部太硬，腰部太弱,腿部太硬，臀部過度下沉，則會約束人體動作，從生理上給旅客造成壓力。 一般情況下,我們在考慮座椅的各部分尺寸,座墊面、靠背面曲線造型，扶手造型,腳踏裝置，茶桌等時都要滿足以下要求： A。人體在不同坐姿下應(yīng)有一定的活動范圍。 B。內(nèi)包墊材軟硬合適，能全面支撐身體，體壓分布合理. C.側(cè)部設(shè)支撐、扶手，其高度、造型應(yīng)滿足坐立、躺位時對手臂不產(chǎn)生壓力。 第五章座椅設(shè)計的幾何參數(shù)一、座面與靠背夾角座面與靠背夾角是保證得到舒適姿勢的必要條件。座面與靠背的夾角多為115°。左右調(diào)節(jié)靠背一般在95°135°。這樣，靠背和座面與人體背部、臀部、大腿

13、形成的曲線相吻合使人感到舒適6。二、座椅設(shè)計幾何參數(shù)推薦值以上對人的坐勢進行全面系統(tǒng)的人機分析,考慮到產(chǎn)品是否符合學(xué)生人體尺度，符合學(xué)生人體機能，形體是否符合學(xué)生大眾的心理需求。座椅的設(shè)計是否符合學(xué)生的認知模式等因素。根據(jù)以上分析并結(jié)合實際參數(shù)，給出學(xué)生座椅設(shè)計幾何參數(shù)推薦值。參數(shù)名稱參數(shù)值座高 40cm 座寬 50cm座深45cm靠背高 75cm 靠背寬 50cm 扶手高 16cm座靠背夾角 115° 座墊傾角 7° 第六章結(jié)論本文通過剖析人體坐姿的生理學(xué)機理，分析了學(xué)生座椅的舒適性設(shè)計原理，研究了如何使人保持脊柱正常的生理彎曲，合理的體壓分布，從而保持全身肌肉放松及血液正常循環(huán)。本文結(jié)合學(xué)生人體實際生理參數(shù)數(shù)據(jù)得出學(xué)生座椅設(shè)計參數(shù)與人體身高的關(guān)系，為學(xué)生座椅的舒適性設(shè)計提供了依據(jù)，以達到減少疲勞，舒適性的目的.