基于人機工程學考慮的大學生電腦桌的改進設計

1、基于人機工程學考慮的大學生電腦桌的改進設計楊志剛 指導教師：張圓圓摘 要在現(xiàn)代生活中，越來越多的人離不開電腦，而在大學生群體中電腦在日常生活中的使用率更顯得尤為突出，所以作為承載電腦以及相關系統(tǒng)的直接平臺，電腦桌的設計顯得尤為重要。它關系到使用者的操作體驗和工作效率以及身心健康。通過我對臺式電腦桌的設計改進，說明其中運用安全人機工程學的原理，使產品不僅能用、好用、還舒適宜人。探討了電腦桌設計中要解決的實際問題, 如桌面高度和寬度的選擇依據(jù)、鍵盤擺放高度、使用鼠標時與人舒適的確定方法和整體顏色的選擇以及電腦在使用過程中應注意的安全問題, 使其更安全、更舒適、更有效、更宜人、更適合于人的使用。關鍵

2、詞：安全人機工程學，大學生電腦桌，改進設計 目錄第一章 緒論21.1 選題的目的、理論意義和現(xiàn)實意義21.2 國內外研究和發(fā)展概況31.2.1 國外對電腦桌的設計有兩款最具代表的兩個設計31.2.2國內對電腦桌的設計主要也分為幾個方面41.3 本課題研究的主要內容6第二章 安全人機工程學介紹72.1人機工程學72.1.1 人機工程學的發(fā)展及命名82.1.2人機工程學研究的目的、內容和方法82.1.3人機工程學的研究方法及基本原則92.1.4人機工程學的產生與發(fā)展102.2安全人機工程學122.2.1安全人機工程學研究的內容122.2.2安全人機工程學研究對象132.2.3安全人機工程學的研究目

3、的及方法14第三章 基于安全人機工程學電腦桌分析153.1當前電腦桌缺點與不足分析153.1.1.電腦桌的作業(yè)面高度163.1.2.電腦桌顯示器面的高度與桌面長度163.1.3.電腦桌整體安全舒適163.1.4.電腦桌在大學生寢室中的功能17第四章 確定方案及尺寸174.1 基于安全人機電腦桌尺寸的確定194.2 基于安全人機電腦桌結構確定224.2.1電腦桌實用結構改進224.2.2 電腦桌的安全性改進23第五章 最終方案確定及效果圖255.1整體效果圖265.2 局部設計細節(jié)圖29結論31致謝32第一章 緒論1.1 選題的目的、理論意義和現(xiàn)實意義 隨著社會科技的迅速發(fā)展，現(xiàn)代人的生活變得越

4、來越離不開電腦、無論是工作，生活還是娛樂，電腦都成了不可或缺的工具，特別是在大學生人群中的電腦使用普及率更是高于其他方面，因此不少大學生用戶在購買自己的電腦時，總是會提前做功課，在實體店認真細致地挑選，貨比三家然后選擇最適合自己使用的電腦。但卻往往忽視了電腦桌在整個使用電腦過程中的重要性。不少大學的寢室中只是最普通的電腦桌，其結構簡單單調，甚至有的天檢查的學校并沒有配置專門的電腦桌，只能用普通的書桌代替，結果使用電腦時間一長，弊端便會出現(xiàn)，經常會造成腰酸脖子痛，不僅身體疲勞還會影響視力及脊椎成長。大學生人群關乎祖國未來，所以說在大學生寢室中配置一個合適的電腦桌也是很有必要的。 此外，電腦在大學

5、生的生活、學習和工作中也得到了越來越廣泛的應用。與此同時，我國也迎來了第三次計算機普及的高潮時期，這就意味著電腦必將廣泛進入到當今社會中，而大學生人群也是互聯(lián)網上最活躍的群體之一。然而在電腦帶給人們方便的快捷訊息和高科技體驗的同時，它所帶來的許多負面影響也在人們的關注中越來越凸顯。比如，長時間進行電腦操作的人群會感到手腕、手臂、肩、背、腰和頸等處的肌肉酸麻疼痛，從而導致這些肌肉群疲勞過度或造成損傷等綜合癥狀。另外還會引發(fā)近視和精神上的疲勞等病癥。因此研究開發(fā)如何從人機工程學角度出發(fā)，分析設計出合理的電腦桌，使其符合人體的生理、心理的特性及實際使用時的體驗，以提高人們在電腦操作時的舒適度和作業(yè)效

6、率已成為當今基于人機工程設計領域的一個重大課題。而現(xiàn)有電腦桌設計中普遍存在的問題和缺陷。雖然當前市場上電腦桌品種繁多，款式和顏色不乏新穎豐富。然而仔細分析這些產品，真正完全基于人機工程學角度設計的卻寥寥無幾。一些進口的和仿國外的山寨品牌設計的電腦桌，雖有部分基于人機工程學原理設計合理的地方，但設計的尺寸卻是按國外的人體尺寸照搬照抄，實際并不符合國人身體的尺寸模型。在應用到大學生寢室中的電腦桌也存在這同樣的問題和缺陷，用普通的書桌作為電腦桌更不需要加以評論，在使用時都會體驗不佳，以至于給健康帶來不良影響。所以要提高目前國內電腦桌的設計水平，重視應用到大學生寢室的電腦桌設計，是離不開人性化的設計、

7、離不開人機工程學在設計中的應用。而本設計改進正著力于提高人機交互體驗、進行人性化設計、解決用戶使用電腦桌時產生的各種人機問題：如鼠標手、頸椎痛以及視力和精神上的影響等，使電腦桌的設計達到一個更高的層次。1.2 國內外研究和發(fā)展概況 1.2.1 國外對電腦桌的設計有兩款最具代表的兩個設計1.來自美國的產品賴特電腦桌是特意為了紀念工業(yè)設計大師弗蘭克賴特而設計的電腦桌，其采用了脫磁的不銹鋼板為材料，表面作電鍍處理，使質感更為細膩、優(yōu)雅。賴特電腦桌設計是借鑒大師弗蘭克平生所遵從的現(xiàn)代主義為理念的設計，極簡的幾何外形表達出產品的簡介構造，并且賦予其人性化的實用功能。桌面左邊是四個可以打開的內嵌式儲物盒，

8、桌子右邊前方為開口抽屜，簡約而不簡單。表達出了超前的科技感和唯美的質感。2.同樣是來自美國的比恩電腦桌以其極其簡單的外形設計而著稱。桌子的一體化設計具有很大特色，把整個桌子作為一個整體功能模塊，并將電腦所有的USB和光驅功能賦予其整體之中，使其在使用中更為方便快捷。1.2.2國內對電腦桌的設計主要也分為幾個方面1.普通電腦桌（1） 整體外形結構簡潔大方，材質較市面主流產品有所提高，以實木為主要組成材質，桌面表層嵌以鋼花玻璃，給人以一絲靜謐質感。桌角的鋼絲不僅在結構上起到了固定作用，在外形上也點綴整體，使人眼前一亮。作為電腦桌可能也會為屋子整體帶來不錯的視覺效果，這類產品代表了目前國內市場上中高

9、檔產品的設計水平。如圖1-1所示。圖1-1普通電腦桌（1）2. 普通電腦桌（2） 整體結構主要由桌面、鍵盤抽、音箱臺以及抽屜構成，從外型上看中規(guī)中矩，從材料上看平淡無奇，從色彩上看單一乏味，從人機上看乏善可陳。這類產品體現(xiàn)了當前國內電腦桌的主流設計水平，其占據(jù)了國內絕大部分的電腦桌市場。但隨著臺式機的一體化以及電腦、音箱的整合化，它將逐漸退出歷史舞臺。如圖1-2所示。圖1-2 普通電腦桌（2）3.普通電腦桌（3） 整體結構是將電腦桌與書架以及抽屜結合，這種電腦桌在生活中表現(xiàn)出極大的實用性，材料則多以木材為主，形式也因環(huán)境不同而多種多樣，但理念基本雷同。從人機上看并不科學，易造成使用人群手部、頸

10、部和視覺疲勞。這類產品代表了市面上另一種主流設計，也是應用到大學生寢室中的最普遍設計。圖1-3 普通電腦桌（3）1.3 本課題研究的主要內容 本課題設計的產品主要定位于大學生宿舍使用，對象主要是全國普通大學生宿舍，主要研究內容包括在科技飛速發(fā)展新時代下，電腦的承載者電腦桌的功能設計以及電腦桌造型設計。當前市場上的電腦桌，產品種類雖然有很多，而且應用到學生宿舍的電腦桌基本功能都能滿足學生日常的需要。但隨著新式電腦的更新?lián)Q代，以及人們對體驗要求的不斷升級，在使用過程中，現(xiàn)存的電腦桌中規(guī)中矩的設計已經滿足不了大多適用人群。其次，隨著電腦的使用時間越來越長，電腦桌使用時的舒適體驗顯得尤為重要，在滿足基

11、本功能的同時也要注重結構尺寸的確定。另外，在學生宿舍中電腦及電腦桌組成的整個系統(tǒng)不宜過于復雜，其結構功能的整合使其電腦桌變得更加簡潔很有必要。針對以上的一系列問題以及趨勢，我將把我的設計以安全人機工程學為基礎，在人-機-環(huán)境中，對人的心理、生理以及物理特性進行分析，從大學生電腦桌的結構，材質及尺寸進行設計改進。力求在華麗美觀基礎上更符合人的使用習慣，更加安全舒適。第二章 安全人機工程學介紹2.1人機工程學人機工程學(Man-Machine Engineering是一門專門研究人體(即人的身心)與外界事物聯(lián)系的交叉技術科學。該學科在其自身的發(fā)展過程中，逐步打破各學科之間的界限，并有機地融合各相關

12、學科理論，不斷地完善自身的基本概念、基礎理論、研究方法、技術標準和操作規(guī)范。它起源于歐洲，形成于美國，發(fā)展于日本，作為一門獨立學科的歷史已有50余年。 英國學者莫瑞爾于1949年首次正式提出Ergonomics一詞，該詞是由希臘詞根“ergon”(即工作、勞動)和“nomics(即規(guī)律、規(guī)則)復合而成，其含義是“人出力正?；被颉叭说墓ぷ饕?guī)律”。就是說，這門學科是研究人在生產、生活和操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規(guī)律問題。在1950年2月召開的學術會議上通過了使用Erganamics”這一術語。由于該詞能夠較全面反應本學科的本質，又源于希臘文，便于各國語言翻譯上統(tǒng)一，而且詞義保持中立性，

13、不會對各組成學科親密或間疏.因此目前較多的國家采用Ergonomics”一詞作為該學科名稱。該學科誕生之前，如同其他學科一樣經歷了一個漫長的醞釀和發(fā)展歷程。由于該學科研究和應用范圍極其廣泛，它所涉及的各學科、各領域的專家、學者都試圖從各自研究領域的角度和解決問題的著眼點來給本學科命名。這門學科的名稱在美國被稱為“Human Engineering，即(人類工程學)或Human Factors Engineering(人的因素工程學)，西歐國家多用“Ergonomics，日本和俄羅斯則都用西歐名稱。其他國家大都是沿用英、美兩種名稱。在我國，也由于看問題的角度和著眼點不同而采用的名稱不同，其稱呼大

14、致有“人體工程學”、“人因工程學”、“人類工程學”、“工效學”、“宜人學”、“人機工程學”等。2.1.1 人機工程學的發(fā)展及命名人機工程學在歐洲是以勞動科學為基礎發(fā)展起來的，英國有歐洲開展人機學研究最早的國家，于1950年成立了英國人機學研究會，1957年創(chuàng)辦會刊Ergonomics。美國于1957年成立人類因素工程學會，同時發(fā)行了會刊。日本于1963年成立日本人間工學研究會。蘇聯(lián)、德國、法國、荷蘭、瑞典、丹麥、芬蘭、澳大利亞等國也先后開展了人機工程學的研究。1960年成立國際人機學協(xié)會。我國進入80年代以后，也開始人機工程學的研究。關于人機工程學的研究命名，各國有所不同，側重點也各不相同。歐

15、洲稱作Ergonomics（人機學），美國稱作Human Engineering（人類工程學）和Human Factors Engineering （人類因素工程學），日本稱為人間工學，目前普遍采用的是Ergonomics，我國曾譯為人類工效學，人機工程學、人機學等。、2.1.2人機工程學研究的目的、內容和方法 1.人機工程學的研究目的如下： (1)設計機器和設備及工藝流程、工具以及信息傳遞裝置與信息控制設備時，必須考慮人的各種因素生理的和心理的及人體測量參數(shù)、生物力學的需要與可能; (2)要使人操作簡便、省力、快速而準確; (3)要使人的工作條件和工作環(huán)境安全衛(wèi)生和舒適; (4)最終目的是為

16、了使人機系統(tǒng)協(xié)調，保障安全健康和提高工作效率: 2.人機工程學的研究內容如下： (1)人的因素方面，主要包括人體生理、心理、人體測量及生物力學; (2)機的因素方面，主要包括顯示器和控制器等物的設計; (3)環(huán)境因素方面，主要包括采光、照明、塵毒、噪聲等對人身心產生影響的因素;(4)人機系統(tǒng)的綜合研究:研究人機系統(tǒng)的整體設計；崗位設計；顯示器設計；控制器設計；環(huán)境設計；作業(yè)方法及人機系統(tǒng)的組織管理等。此處應該指出:在中文中人機丁程學與工效學在概念上存在著差別，即在人機工程學基礎理淪上不能使用人-機-環(huán)的概念。而只能用人-機(即物)及其所產生的人與人、物與物和人與物關系的表現(xiàn)形式以及其內在聯(lián)系(

17、即人機系統(tǒng))的泛指概念來解釋。在解決具體問題時，把人和機都狹義化，才出現(xiàn)“環(huán)”的概念。2.1.3人機工程學的研究方法及基本原則人機工程學的研究萬法除本學科建立的獨特方法外，還廣泛采用了人體科學和生物科學等相關學科的研究方法和手段，也運用系統(tǒng)、控制、信息、統(tǒng)計與概率等其他學科的一些研究方法。這些方法包括:人體結構尺寸、功能尺寸的測量；人在活動中的行為特征；對人的活動時問和動作分析；人在作業(yè)前后及作業(yè)中的心理狀態(tài)和各種生理指標的動態(tài)變化；分析人的活動可靠性、差錯率、意外傷害原因等；運用電子計算機模擬或仿真人的作業(yè)過程實驗；運用統(tǒng)計學的方法找出各變數(shù)之間的相互關系等。具體包括有實測法、實驗法、分析法

18、、調查研究法、計算機仿真法、圖示模擬和模型實驗法以及感覺評價法。 人機工程學在研究中應遵循的基本原則則包括客觀性和系統(tǒng)性原則: （1）客觀性原則。所謂客觀性原則，是指在研究上作中堅持嚴肅認真，實事求是的科學態(tài)度，要根據(jù)客觀事物的本來面目去反映其固有的本質和規(guī)律性。開始時，要根據(jù)科研或實際需要，并遵循客觀條件選擇合適的研究課題;在研究過程中，要全面、客觀、真實地反應研究對象和主客觀實際情況;在分析研究結果時，要從現(xiàn)實出發(fā)，做出符合實際的結論。（2）系統(tǒng)性原則。所謂系統(tǒng)性原則，就是要將研究對象放在系統(tǒng)中進行認識和研究。人機系統(tǒng)中的人，機、人機結合面之間存在著相互制約、影響、滲透的有機聯(lián)系，而不是要

19、素之間的簡單迭加關系。而且人、機，人機結合面各自的組成成員，又構成各自的系統(tǒng)。不僅各子系統(tǒng)之間存在著物質、能量、信息的交換。而且人機系統(tǒng)作為一個整體，它還置于整個社會的大系統(tǒng)中，因此，對人機系統(tǒng)的研究，必須從系統(tǒng)的整體出發(fā)去分析各子系統(tǒng)的性能及其相互關系，同時尋求社會性因素對系統(tǒng)中各要素及其相互關系的制約，以便尋求各要素之間的最合理的匹配，以取得最佳的效果。2.1.4人機工程學的產生與發(fā)展自人類社會形成以來，人類在求生存、求發(fā)展的搏斗中，開始創(chuàng)造各種各樣的簡單器具。人類利用這些器具進行狩獵、耕種。從而有了人與器具的關系原始人機關系。在古老的人類社會中盡管沒有系統(tǒng)的人機工程學的研究方法，但人類通

20、過實踐的啟發(fā)所創(chuàng)造的各種簡單工具，以其形狀的發(fā)展變化來看，是符合人機學原理的。例如:舊石器時代的石刀、石槍、石斧、骨針等工具大部分呈直線形狀，有利于使用；到新石器時代，人類所用的鋤頭及石磨等的形狀，就更適合人的使用。人類用這些工具進行笨重的體力勞動時，客觀上存在保護自己和提高勞動效率兩方面需要解決的問題。隨著人類社會的發(fā)展，人類所創(chuàng)造的工具更是大大向前發(fā)展，這些工具由于人的使用經驗、體會促使人機關系由簡單到復雜，由低級到高級，由自發(fā)到自覺，逐漸科學化口但這個時期的人機關系及其發(fā)展只是建立在人類不斷積累的經驗和自發(fā)的基礎上，因此稱為經驗人機關系或稱自發(fā)人機關系。 人類在歷史的長河中，通過勞動改造

21、自然，同時改造人類本身，不斷地提高文明程度和改造客觀環(huán)境的能力。產業(yè)革命以后，隨著科學技術的迅速發(fā)展，人們所從事的勞動在復雜程度和載荷量上均起了很大變化，人們更注意從多方面研究來提高勞動效率。世界上一些工業(yè)發(fā)達國家就在客觀需要的條件下提出了“操作方法”課題，如進行過“鐵鍬作業(yè)試驗研究” 、“砌磚作業(yè)試驗”及“肌肉疲勞試驗”等，以便于耗費最少的體力，獲得較多的效益。由于當時機器和設備主要還是依靠人來直接操作、調整和維修。人們?yōu)閷で蟾酶啽愕氖止げ倏v方法，進行了大量的研究，如工作分解、過程表解、動作分解、流程圖解、屏間操作分析、知覺與運動信息分析等，同時也提出了許許多多的行之有效的節(jié)省動作的原則

22、。其目的是如何耗費最少的體力來換取最大的勞動成果.隨著機器的不斷改進，人與機器的關系越來越復雜，機器要求操作者接受大量的信息和進行迅速而準確的操縱。特別是第二次世界大戰(zhàn)期間，復雜的武器系統(tǒng)要求人們在特殊條件下進行高效率的搜索、控制工作。例如，飛機的飛行，由于座艙及儀表位置設計不當，造成駕駛員誤讀儀表盤和誤用操縱器而發(fā)生意外失事，或戰(zhàn)斗時操作不靈敏、命中率降低等事故經常發(fā)生。究其原因，大約有二:一是這些儀器本身的設計沒有充分考慮人的生理、心理和生物力學特性，致使儀器的設計和配置不能滿足人的要求；二是操作人員缺乏訓練，不能適應復雜機器系統(tǒng)的操作要求。這些教訓，引起了決策者和設計者的高度重視。他們深

23、深感到“人的因素”在設計中是不可忽視的一個重要條件，同時還認識到要設計好一個先進的設備，達到高效率的目的，僅有工程技術知識是不夠的，還必須有其他學科方面知識的配合。在這種情況下，人機結合的一門新興學科人機工程學應運而生了，但這時的人機工程學研究的角度和著眼點主要是側重于上作效率。 綜上所述可以看出一，從原始人機關系一經驗人機關系人機上程學的歷史進程，這門學科是隨社會的進步而前進;隨著科學技術的發(fā)展而不斷完善，現(xiàn)在已經進人上業(yè)經濟向知識經濟過渡的時期，隨著機械化、自動化、電子化的高度發(fā)展，人的因素在生產中增效和人身免受危害的作用越來越大，人機協(xié)調問題也越顯得重要，人們對勞動條件的要求越來越高，促

24、進了人機工程學的迅速發(fā)展。當今，人機工程學的應用研究分解成為互為條件各有目標的安全人機工程學與工效人機工程學兩大應用學科分支，并沿著各自的學科特征向前發(fā)展。2.2安全人機工程學安全人機工程學是從安全的角度出發(fā)，以人、機、環(huán)境三大要素所構成的系統(tǒng)為研究對象，以安全、高效、經濟三者為主要評價指標，以系統(tǒng)科學和人體科學為基礎理論、以系統(tǒng)工程方法為工具深入細致的研究人、機、環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)組合的新興的交叉學科，其立足點放在安全上面，以活動過程中的人文實行保護為目的，主要闡述人、機與環(huán)境保持什么樣的關系，才能保證人的安全。也就是說，在實現(xiàn)一定的生產效率的同時，如何最大限度地保障人的安全健康與舒適愉快。這主

25、要是從活動者的生理、心理、生物力學的需要與可能等諸因素，去著重研究人從事生產或其他活動過程中在實現(xiàn)一定活動效率的同時最大限度地免受外界因素的作用機理為預防與消除危害的標準與方法提供科學依據(jù)，從而達到實現(xiàn)安全衛(wèi)生的目的，確保人類能在安全健康、舒適愉快的條件與環(huán)境中從事各項活動。2.2.1安全人機工程學研究的內容 安全人機工程學研究的內容大體包括：1.研究人機之間分工及其相互適應問題。分工要根據(jù)兩者各自特征，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，達到高效、安全、舒適、健康的目的。2.研究信息傳遞過程。人與機器在操作過程中要不斷傳遞信息，因此，機器上各種顯示器、控制器要設計得適合于人使用。3.研究作業(yè)環(huán)境，創(chuàng)造安全的條件

26、。生產場所有各種各樣的環(huán)境條件，例如高溫、高濕、振動、噪聲、空氣中的有害物質、工作地的狀況等。這些因素，都會影響人的健康。安全人機工程學研究的目標，是要將這些因素控制在規(guī)定的標準范圍之內，使環(huán)境條件符合人的生理和心理要求，從而使操作者感到舒適和安全。4.研究安全裝置。許多設備都有“危區(qū)”，若無安全裝置、屏障、隔板、外殼、將危區(qū)與人體隔開，便可能對人產生傷害。因此，設計可靠的安全裝置，是安全人機工程學的任務。5.選擇合適的操作者。人的個體差異，使操作者對工作的適應程度不同。在人事安排上，要研究人機關系的協(xié)調性，人適其職，才有利于安全生產。6.研究生產過程中，操作者疲勞的特點以及減輕疲勞和緊張度的

27、措施。7.研究人機系統(tǒng)的可靠性，保證人機系統(tǒng)的安全。研究事故的預防和危險情況的控制。2.2.2安全人機工程學研究對象 在任何一個人類活動場所，總是包括人和機（此處的機是廣義的，即物）兩大部分。加上人類所活動的場所，組成的整體包括人、機、人機結合面。 這里所謂的人(Man)，是指活動的人體，即安全主體，人應該始終是有意識有日的地操縱物(機器、物質)和控制環(huán)境的，同時又接受其反作用。這里所謂的機(Machine)，是廣義的，它包括勞動工具、機器(設備)、勞動手段和環(huán)境條件、原材料、工藝流程等所有與人相關的物質因素。所謂人機結合面(Man Machine Interaction )，就是人和機在信息

28、交換和功能上接觸或互相影響的領域(或稱“界面”)。此處所說人機結合面、信息交換、功能接觸或互相影響，不僅指人與機器的硬接觸(即一般意義上的人機界面或人機接口),而且包括人與機的軟接觸，此結合面不僅包括點、線、面的直接接觸，甚至還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機結合面是人機系統(tǒng)中的中心環(huán)節(jié)。主要由安全工程學的分支學科即安全人機工程學去研究和提出解決的依據(jù)，并通過安全設備工程學、安全管理工程學以及安全系統(tǒng)工程學去研究具體的解決方法、手段、措施。安全人機工程學主要是從安全的角度和以人機工程學中的安全為著眼點進行研究的，其研究對象是人、機和人機結合面三個安全因素。其目的：研究以保證工作(包括

29、各種活動)效率為必要條件和以追求實現(xiàn)人的安全(含健康，下間)為目標，研究實現(xiàn)這一要求所需要的人機學型淪、入法、手段和采取安全設備工程或其他工程措施的依據(jù)。2.2.3安全人機工程學的研究目的及方法 人的活動效率和人的安全是同一事物運動變化過程中兩個不同側面的要求，人們的共同心愿是既要求活動時必有收獲，而勝力求耗費最少的能量，獲取最大的成果，同時又要求在安全、舒適、健康(健康應包括軀體與精神兩個方面的內容及其綜合、偷快的環(huán)境下進行生產勞動或其他活動。 人類原始時期人的體力是唯一的動力，后來以風力、水力、牲畜作動力，發(fā)展到利片熱能、機械能、電能、光能、化學能、核能、太陽能、生物能等作動力。現(xiàn)代機器有

30、的起著動力的作用，有的擔負著一列過去只有人才能完成的工作，如復雜的運算、自動控制，邏輯推理和圖像識別、信息儲存、故障診斷等等。它把人從簡單的勞動中解放出來，去護行更多更復雜的任務。盡管人類采用了種種新的、高效能的機器或設備，但如果它的結構不適應人的生理和心理特征及人體生物力學要求時，則既不能保證安全，也得不到應有的效益。 可見，機的效能不但取決于它木身的有效系數(shù)、生產率和可靠性等，而且、還取決于是否適應人的操作要求。而適應人的操作要求，又要取決于機的信息傳遞方式和操縱裝置跳布局等。因此，通過信息顯示器、操縱器和控制裝置把人和機連接成一個系統(tǒng)、一個整體，它們都是人機系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，是人與機

31、聯(lián)通的橋梁。在任何一個人類活動的場所，總是包含著人和機以及圍繞著人和機器的關系及其環(huán)境條件，是一個綜合體。安全人機工程學的主要研究目的是:對上述綜合體建立合理的方案，更好地在人初之間合理地分配功能，使人和機有機結合、有效地發(fā)揮人的作用，最大限度地為人提供安全衛(wèi)生和舒適的環(huán)境、達到保障人的健康、舒適、愉快地活動的目的，同時提高活動效率。安全人機工程學基礎研究的方法與人機工程學的研究方法基本相同，但是研究問題的角度和著眼點與工效(工作、活動效率)人機工程學相對成為同一研究領域的兩個不同的研究側面，即不同側重點。安全人機工程學是從適合人的角度和著眼點例重于研究人機結合面。其研究方法主要有調查法、實驗

32、法和模擬法。第三章 基于安全人機工程學電腦桌分析3.1當前電腦桌缺點與不足分析在現(xiàn)實生活中，隨著電腦數(shù)量的不斷增加，電腦桌成為每個家庭以及大部分學生的一件必備品，而當前市場中的電腦桌卻滿足不了廣大消費者的需求，它們普遍存在很大的問題，從外形上看，市場上的樣式千篇一律，極少創(chuàng)新。而功能上基本雷同，互相仿照，安于現(xiàn)狀嚴重落后于時代的發(fā)展。從制作工藝上看，成本價錢的限制以及傳統(tǒng)的的加工水準，大多使用木質作為主體材料。這些產品讓消費者選擇的層面很窄，而可以應用到大學生寢室的電腦桌更是少之于少。3.1.1.電腦桌的作業(yè)面高度 按照安全人機工程學的理論，無論是寫字臺、課桌的桌面高度，還是電腦桌上鍵盤與鼠標

33、面板的高度，都應當與人在坐姿時的肘部等高或稍低為標準，這樣，才更有利于人們在作業(yè)時保持正確的坐姿。日本修訂后的辦公用具的標準，分別規(guī)定了70cm 與67cm為男用與女用辦公桌的標準高度，從而在很大程度上減少了疲勞的產生。有的人可能認為，日本人比中國人的平均身高矮，不足為據(jù)。但是，據(jù)資料記載，英國推薦的桌面高度也只有71cm，英國男子平均身高是要高于國人的。而我們的電腦桌、寫字臺、課桌，一般的高度卻達到了7576cm，這顯然有些太高了。3.1.2.電腦桌顯示器面的高度與桌面長度 作為顯示器擺放面，其高度有顯示器的放置決定。顯示器的上緣或屏幕文字最上端應不高于人的水平視線而顯示器的下緣或者文字最下

34、端應不低于水平視線下40度角的方向, 顯示器的中心應在水平視線以下10度角20度角上下。過高時需要不時仰頭,使頸部伸展而過低時又要頸部傾斜加大了屈頸力矩,使人在相同時間內更易疲勞,并坐姿肘距地高引起頸部不適，而眼睛與顯示器的距離根據(jù)視線夾角以及安全視距范圍，以70厘米左右為宜，而我們現(xiàn)在使用的電腦-電腦桌系統(tǒng)打不到上述參數(shù)便會對視力以及頸部產生不良影響。3.1.3.電腦桌整體安全舒適 從電腦桌安全角度看，最大的危險源就是錯綜雜亂的電源線，以及質量良莠不齊的插座，隨意散落在后邊很不安全又有失美觀，而且是很大的安全隱患。而當前電腦桌的通病則是沒有一個合理整合錯綜復雜的線和規(guī)整的電源插座以保證電腦桌

35、的使用安全性。從安全桌舒適角度看，電腦桌前方放鍵盤以及鼠標的部分空間過于狹小，操作不方便，靈活機動性極低，而這部分的邊緣前沿的處理，多數(shù)只是采用了簡單的小角度倒角工藝，多數(shù)人使用電腦期間很難始終保持一個標準的姿勢，惰性會使人們的整體高度略微降低，使手臂產生一個自然的下垂的動作，會出現(xiàn)手臂與桌面邊緣極小面積接觸產生嚴重壓迫而造成的損傷，時間久了更可能會產生手腕酸疼，小臂發(fā)麻。3.1.4.電腦桌在大學生寢室中的功能 考慮到我設計的電腦桌是需要應用到廣大的大學生寢室中去，大學生活中有大部分的作業(yè)是需要體現(xiàn)在書本上的，電腦并不能滿足大學生所有需求，則應用到大學生寢室中的電腦桌還要承擔偶爾客串書桌的作用

36、，這就需要桌面需要足夠的空間去完成書本上的作業(yè)要求，而且在寢室中整體的干凈整潔對于大學生的學習生活也是極其重要的。所以大學生電腦桌桌面不宜過于繁瑣雜亂，整體簡約整潔最為合適。第四章 確定方案及尺寸從安全人機工程學出發(fā)，以人、機、環(huán)境三大要素所構成的系統(tǒng)為研究對象，以安全、高效、經濟三者為重要評價指標，以系統(tǒng)科學和人體科學為基礎理論以系統(tǒng)工程方法為工具深入細致的研究人、機、環(huán)境系統(tǒng)的最優(yōu)組合。 基本功能是本次設計的出發(fā)點。為了更好的改進電腦桌與相關系統(tǒng)搭配問題，設計以基本功能為中心，基于安全人機工程學的設計就是在設計時把人、機與環(huán)境的因素最為一個整體考慮的設計思想，在人、產品、環(huán)境這一整個系統(tǒng)中

37、，使產品更安全、更舒適、更有效、更宜人、更適合于人的使用，人與產品所處的環(huán)境應對人的安全無威脅、且有助于發(fā)揮最大的工作效率，使整體系統(tǒng)處于最佳組合狀態(tài)。在進行安全人機設計時，人往往占據(jù)主導，要考慮人的因素可大致可以從需求層面、美學層面、環(huán)境層面等方面來考慮。需求層面；生理需求是指借助某些產品功能來彌補人們本身功能的不足,協(xié)助他們去完成無法或不易完成的事情。因此在設計時要考慮到大多數(shù)人的靜態(tài)、動態(tài)尺寸以及施力特點，使產品更適合于人的生理需求。比如桌椅的高度要符合人坐姿下的各項人體尺寸；比如電冰箱冷凍室和冷躲室的上下顛倒就可以減少人在取東西時彎腰的次數(shù),為人們提供方便的同時也避免了對脊椎的傷害。心

38、理層面；心理需求是比較高層次的精神需求，是指能夠滿足人們在精神、情緒以及感知層面上的需求。比如說審美需求、安全需求和自我實現(xiàn)的需求等等都是屬心理需求的。隨著我國經濟的持續(xù)發(fā)展、社會文明的不斷進步，心理需求的內容也會隨著大方向變得更廣，同時層次會變得更高。美學層面；美學需求是指失誤滿足了人的審美要求。主要是從視覺、聽覺和觸覺三方面來體現(xiàn)的。產品的美學層面也很大程度上影響了產品的競爭力。環(huán)境層面；環(huán)境層面是考慮人、產品與所處環(huán)境的影響。在考慮了溫度、濕度、噪聲、光線、顏色以及其它干擾因素等的同時，營造一個滿足人生理和心理需求的工作環(huán)境是很必要的。比如光環(huán)境，不僅要滿足基本照明的視覺要求，還需要滿足

39、舒適、怡人的心理要求?，F(xiàn)在市場中的臺式電腦桌產品多數(shù)華而不實，只考慮系統(tǒng)環(huán)境而忽略人本身的使用感覺，隨著社會的發(fā)展，在電腦越來越普及的今天，臺式電腦桌與人的生活聯(lián)系更為緊密，在享受繽紛多彩的網絡世界的時候，更應該注意安全舒適，通過調查同學和老師在使用中發(fā)現(xiàn)的各方面問題，本文以安全人機工程學為基礎，在人-機-環(huán)境中，對人的心理、生理以及物理特性進行分析，從臺式電腦桌的結構，材質及尺寸進行設計改進。力求在華麗美觀基礎上更符合人的使用習慣，更加安全舒適。4.1 基于安全人機電腦桌尺寸的確定從電腦桌高度、寬度等方面研究分析，多數(shù)尺寸并不符合國人的使用習慣以及身材尺寸。從而我結合安全人機工程學理論數(shù)據(jù)和

40、國人使用習慣把電腦桌尺寸確定在合理的范圍內。表1和表2是我國男女坐姿時人眼的高度, 取功能修正值,著裝修正取為3mm，放松坐姿時眼高修正值取為40mm。其尺寸選擇既可以基于均勻原則，適合于大多數(shù)人，在電腦桌設計時，也可以采用可調原則，使鍵盤高度、桌面高度都可在一定范圍內調節(jié)，以適應不同身高的需求。具體如圖4-1、圖4-2和圖4-3。表1 坐姿人體尺寸項目百分位數(shù)男（尺寸）女（尺寸）尺寸平均值坐姿50908855881.5坐姿眼高50798739768.5坐姿肘高50263251257小腿加足高50413382397.5坐姿大腿厚95151151151坐姿膝高95532493512.5表2 人體

41、水平尺寸項目百分數(shù)男（尺寸）女（尺寸）尺寸平均值最大肩寬95469438453.5坐姿兩肘間寬95489378433.5臀寬95334346340坐姿臀寬95355382368.51.電腦桌桌面長度分析 人眼與顯示器應保持一定距離,以保證不受電子射線直接的傷害。由于電腦屬于坐姿操作，顯示器處于人眼和平面中心的連線與視平線向下15-20的夾角為宜,以17英寸顯示屏為例,屏幕邊長約為305mm,此時的視距最小為305/(2tan 15)=569mm,視距隨著顯示器的增大而變大，加上心理余量，桌面寬度設計成650mm。2.電腦桌桌面寬度 電腦桌在使用過程中整個桌面的寬度不宜過寬，但是又要操作自如流暢

42、，良好的視線和流暢的操作會減輕疲勞，大大的提高工作效率。故我結合市場上普通鍵盤的長度為460mm和鼠標墊寬度為250mm，外加中間間隔，兩邊空余距離以及心理余量，合適的桌面寬度大約為1000mm。這樣桌面不會過寬顯得笨重還能滿足正常的舒適體驗。 3.電腦桌顯示器面高度 顯示器作為電腦最重要的部分之一，也作為人際交流最頻繁的設備之一，關系到人眼和頸椎的健康安全，其高度的選擇尤為重要，根據(jù)表格數(shù)據(jù)設計分析得出：男性與女性對電腦桌的高度要求不盡相同，男性對桌面的高度要求范圍變化為690853mm，而女性對桌面的高度要求范圍變化為595747mm。按照均勻原則,以女性第50百分位的眼高為依據(jù)，則大約桌

43、面的高度為740mm，以上計算并沒有考慮顯示器底盤支承結構的高度, 應結合人體高度不同以及顯示器底盤的高度加以適當?shù)恼{節(jié), 以保證屏幕最上端不超過人眼的水平視線，確定對視力和頸椎的保護。 4.電腦桌作業(yè)面高度 對于電腦操作者，毫無疑問鍵盤鼠標也是接觸最多的工具之一，作業(yè)面高度設計選擇是否合理舒適很大方面影響了人在作業(yè)時的疲勞程度，其高度選擇對于作業(yè)者有極大的意義。我根據(jù)上述表格中我國女性和男性的坐姿肘高和小腿加足高數(shù)據(jù)，總結得出男性對作業(yè)面的高度要求范圍變化為611746mm，而女性對桌面的高度要求范圍變化為557689mm。按照均勻原則,綜合男女數(shù)據(jù)所占比例則作業(yè)面高度大約為670mm。圖4

44、-1 電腦桌主視圖及相關尺寸圖4-2電腦桌俯視圖及相關尺寸圖4-3電腦桌側視圖及相關尺寸4.2 基于安全人機電腦桌結構確定4.2.1電腦桌實用結構改進 在市面上，電腦桌的結構似乎已成定式，無論外形的樣子怎么變化，大體的結構都是一樣的：一張普通的桌面，下邊配以可抽拉式鍵盤托，右邊機箱托，左邊抽屜等等。其實大多結構在使用中都會是畫蛇添足，特別在大學生寢室中，一些可以略去或者可以改進的結構不僅不能幫助使用者在使用過程中增添良好的使用體驗，反而使整體顯得雜亂。根據(jù)自己平時的體驗以及老師同學們的反映體驗效果，我將平常的電腦桌擺放顯示器的平面至于作業(yè)面后半部分之上，且兩者之間存在一定空間，鍵盤和鼠標在使用時置于作業(yè)面上，視野寬廣，操作毫不受拘束，在需要完成書面作業(yè)時或者是平時不使用時候則可以將鍵盤鼠標至于顯示器平面與桌面之間的空間內，這樣便可以很好的完成作業(yè)以及在平常時