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人机工程学(全套课件154P)

作者:admin 日期:2020-07-08 人气: 

  人机工程学(全套课件154P) ERGONOMICS 人 机 工 程 学 Ergonomics 上次课应该掌握的重点及思考题 1、人机工程学的学科命名的由来? 2、人机工程学的综合定义和发展历史? 3、人机工程学到底研究什么? 4、人机工程学的研究方法? 5、人机工程与工业设计。 思考题 欧洲:Ergonomics 人类工程学或工效学。 美国: Human Factors ; Human Factors Engineering人类因素学或人类因素工程学。 其他:工程心理学(前苏联);人间工学 (日本);人体工程学;人机工程学;人类 工效学;人机控制学;宜人学等。 概述 学科命名的由来: 人机工程学的定义:人机工程学是以人的生理、心理特性为 依据,应用系统工程的观点,分析研究人与 机械、人与环境以及机械与环境之间的相互 作用,为设计操作简便省力、安全、舒适, 人?机?环境的配合达到最佳状态的工程系 统提供理论和方法的科学。因此,人机工程 学可定义为:按照人的特性设计和改善人? 机?环境系统的科学。 概述 发 展 史 早期历史(20世纪前期) 人机工程职业的诞生 (1945?1960年 ) 快速发展时期 (1960?1980年) 计算机、灾难和诉讼 (1980?1990年) 1990年以后 人机工程学发展史 ?使人适应机器 ?使机器适应人 ?还是不为大多数人所了解 ?认识到人机的重要性 ?人-机-环境系统的建立 人机工程学 人 体 科 学 技术科学 环 境 科 学 生理学 心理学 劳动卫生学 人体测量学 人体力学 环境卫生学 环境医学 环境心理学 环境保护学 环境检测学 工业设计 工程设计 安全工程 系统工程 机械工程 管理工程人机工程学学科体系 人体尺寸与作业空间 (第三章) 人机工程学 主 要 内 容 人体尺寸与作业空间 人体尺寸测量的基本知识 人体测量的基本术语 我国人体尺寸的基本情况 人体尺寸测量的应用 作业空间设计 座椅设计 1 人体测量的基本知识 人体尺寸测量 1、定义 人体测量学是一门用测量方法研究人体的体 格特征的科学。它是通过测量人体各部位尺寸 来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差 别,用以研究人的形态特征,从而为各种工业 设计和工程设计提供人体测量数据。 (如图2?1) 人体尺寸测量 人体尺寸测量 2、人体测量的基本术语 人体尺寸测量 人体尺寸测量 2.1 尺寸与尺度(P36) 尺寸:尺寸是指沿某 一方向、某一轴向或 围径测量的值。人体 尺寸指用专用仪器在 人体特定的起点、止 点或经过点沿特定测 量方向测的尺寸。 尺度:尺度是基于人体 尺寸的一种关于物体大 小或空间大小的心理感 受,也可以说,尺度是 一种心理尺寸。尺度是 一个相对的概念,一种 相对的感觉,也可以说 是一种比例上的关系。 尺寸是客观的,尺度是主观的。美产生于尺度关系,所以, 尺寸是物理层面的人机工程学问题,尺度是认知和感性层面 的人机工程学问题。 (1)立姿 挺胸直立,头部以眼耳平面定 位,眼睛平视前方,肩部放松,上 肢自然下垂,手伸直,手掌朝向体 侧,手指轻贴大腿侧面,自然伸 直,左、右足后跟并拢,前端分 开,使两足大致呈45角,体重均匀分 布于两足。见图2?6。 人体尺寸测量 2.2 标准化的测量条件?被测者姿势(P37) 眼耳平面通过左、右耳屏点及右 眼眶下点的水平面称为 眼耳平面或法兰克福平 面。 人体尺寸测量 (2)坐姿挺胸坐在被调节到腓骨头高度 的平面上,头部以眼耳平面定位, 眼睛平视前方,左右大腿大致平 行,膝弯曲大致成直角,足平放在 地面上,手轻放在大腿上。见图 2?7。 人体尺寸测量 人体基准面的定位是由三个 互为垂直的轴(铅垂轴、纵 轴和横轴)来决定的。人体 测量中设定的轴线和基准面 如图2?2。 矢状面;正中矢状面;冠状 面;水平面; 眼耳平面。 人体尺寸测量 2.3 标准化的测量条件 ?测量基准面(P37) 2.4 标准化的测量条件?支承面和衣着(P37) 立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平 面应是水平的、稳固的、不可压缩的。 人体尺寸测量 2.5 人体尺寸的基本类别(P38) 人体尺寸测量 高度 宽度 围度厚度长度 指在人 体上、 下方向 测量的 垂直高。 直线长度 指两测点 之间的直 线距离曲 线长度指 沿人体表 面过测点 的曲线围 长。 指头部、面部、躯 干左、右方向上对 称的两个测点之间 的直线距离;指上 肢绕骨侧和尺骨侧 的两个测量点之间 的直线距离;指下 肢胫骨侧和腓骨侧 的两个测量点之间 的直线距离。 指人体 前、后 方向上 两个测 量点的 直线距 离。 指通过 或经过 人体某 一部位 的测量 点的围 长。 2.6 标准化的测点及测量项目(P37) (GB3975?83) (GB3975?85测量方法) 测 点 头部测点 (16个) 躯干和四肢部位测点 (22个) 测 量 项 目 头部测量项目 (12项) 躯干和四肢部位测 量项目(69项) 人体尺寸测量测量项目-立姿(一) 人体尺寸测量测量项目-立姿(二2) 人体尺寸测量测量项目-立姿(三) 人体尺寸测量测量项目-立姿(四) 人体尺寸测量测量项目-立姿(五) 人体尺寸测量测量项目-坐姿(一) 人体尺寸测量 测量项目-坐姿(二) 人体尺寸测量 测量项目-坐姿(三) 人体尺寸测量 测量项目-坐姿(四) 人体尺寸测量 测量项目-坐姿(五) 人体尺寸测量 2.6 人体普通测量法的主要仪器 在普通测量法中常用的人体测量仪器有:1. 人体测高仪,见图2-7;2. 人体测量用直脚规,见图2-9;3. 人体测量用弯脚规,见图2-8; 此外,还有人体测量用三脚平行规,坐高椅, 量足仪,软卷尺以及医用磅秤等。 人体尺寸测量仪器 图2-7 图2-8 返回 人体尺寸测量仪器 图2-9 人体尺寸测量仪器 人体尺寸测量方法 传统手工测量方法 人体尺寸测量方法 肩高 传统手工测量方法 人体尺寸测量方法 人体测量现状 ?激光扫描法 ?投射光法 ?图像处理三维建模法 人体尺寸测量方法激光扫描法 人体尺寸测量方法投射光法 人体尺寸测量方法图像处理三维建模法 人体尺寸测量方法人体外形测量:人体测量、医疗整形等人体尺寸测量方法 参数化人体模型 结构模型用于 不需要精确尺 寸的概念人机 设计 人体尺寸测量方法 利用人体模型进行力学分析研究 L b Fb 面部测量 人体尺寸测量方法 面部测量与三维重建 人体尺寸测量方法 2.7 人体尺寸的统计特征(P39) 总体、样本 均值、标准差 术语 适应域 百分位 百分位数 人体尺寸的统计特征 总 体 统计学中,把所要研究的全体对象的集合称 为“总体”。人体尺寸测量中,总体是按一定特 征被划分的人群。因此,设计产品时必须了解 总体的特性,并且对该总体命名,例如,中国 成年人、中国飞行员等。 样 本 统计学中,把从总体取出的许多个体的全 部称为“样本”。各种人体尺寸手册中的数据就 是来自这些样本,因此,设计人员必须了解样 本的特点及其表达的总体。 人体尺寸的统计特征 均 值描述一个分布,必须用两个重要的统计量:均值和 标准差。前者表示分布的集中趋势;后者表示分布的离 中趋势。 标 准 差 N X M N K k? 1 为相加,N为测量次数, KX1 1 2? N MX S n K K S为标准差,其 他符号与(1) 相同。为各单独测量值, M为均值。 人体尺寸的统计特征 适应域 一个设计只能取一定的人 体尺寸范围,只考虑整个分 布的一部分“面积”,称为“适 应域”,适应域是相对设计而 言的,对应统计学的置信区 间的概念。 适应域可分为:对称适 应域、偏适应域。对称适应 域对称于均值;偏适应域通 常是整个分布的某一边。 人体尺寸的统计特征 百分位 百分位由百分比表示,称为“第几百分位”。例如,50%称为第50百分位。 百分位数 百分位数是百分位对应的数值。例 如,身高分布的第5百分位数为 1543,则表示有5%的人的身高将低 于这个高度。 人体尺寸的统计特征在人体测量资料中,常常给出的是第5、第50和第95百 分位数值。在设计中,当需要得到任一百分位数值时,则可 按下式求出: 1%-50%之间的数值:PM-(SK) 50%-99%之间的数值:PM+(SK) M为标准值;S为标准差;K为百分比变换系数。 人体尺寸的统计特征 人体尺寸的区域划分 东北、华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区 黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北京、 天津、河北。 甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、河南、 新疆。 安徽、江苏、上海、浙江。 湖南、湖北、江西。 广东(海南)、广西、福建。 贵州、四川(重庆)、云南。 人体尺寸测量 东北、华北区 西北区 东南区 华中区 华南区 西南区 各地区身高、体重的M、S值 身高: M1693(1586);S56.651.8 体重: M64(55);S 8.27.7 身高: M16841575; S53.751.9 体重: M6052;S7.67.1 身高:M16861575; S55.250.8 体重:M5951; S7.77.2 身高:M16691560; S56.350.7 体重:M5750; S6.96.8 身高:M16501549; S57.149.1 体重:M5649; S6.96.5 身高:M16471546;S56.753.9 体重:M5550;S6.86.9 人体尺寸测量 百分比对应的变换系数K5%?1.645 10%?1.282 20%?0.842 25%?0.674 50%?0.000 75%?0.674 80%?0.842 90%?1.282 95%?1.645 人体尺寸测量 例1 设计适用于90%华北男性使用的产品,试问应按怎 样的身高范围设计该产品尺寸?解:由表查知华北男性身高平均值M1693mm,标准差S56.6mm.要求产品适用于90% 的人,故以第5百分位和第95百分位确定尺寸的界限值,由 表查得变换系数K1.645;即第5百分位数为:P1693-(56.6*1.645) 1600mm第95百分位数为:P1693+(56.6*1.645) 1786mm结论:按身高1600-1786mm设计产品尺寸,将适应用于 90%的华北男性。 人体尺寸测量实例 注意:例中被排除的10%的人,是10%的矮小者还是高大 者或者大小各排除5%即取中间值,取决于排除后对使用 者的影响和经济效果。 当需要得到某项人体测量尺寸M1所处的百分率P 时,可按下列步骤及公式求得:Z(M1-M)/S然后根据Z值查表得小p的值,再按下列公式求百分率 P;即P0.5+p以下列例题说明: 人体尺寸测量实例 例2 已知男性A身高1720mm,试求有百分之多少的西北男 性超过其高度?解:由表查得西北男性身高平均值M1684mm,标准差 S53.7mm那么Z(1720-1684)/53.70.670再根据Z0.670查表得p0.24860.249即 P0.5+0.2490.749 结论:身高在1720mm以下的西北男性为74.9%,超过 男性A身高的西北男性则为25.1%。 人体尺寸测量实例 3 我国人体尺寸基本情况(P41) 人体测量数据 3.1 我国成年人人体尺寸国家标准 参阅GB10000-88我国成年人人体尺寸国家标准,主要包括:1. 人体主要尺寸2. 立姿人体尺寸,见图2-83. 坐姿人体尺寸,见图2-94. 人体水平尺寸,见图2-105. 各大区域人体尺寸的均值和标准差6. 我国香港地区成年人人体尺寸各类人体测量尺寸的数值参阅表2-2至2-7。 人体头部尺寸 人体手部尺寸 人体足部尺寸 人体测量数据 人体头部尺寸 人体手部尺寸 人体足部尺寸 人体手部尺寸 人体测量数据 人体足部尺寸 人体测量数据 图2-8 图2-9 返回 人体测量数据 图2-10 返回 人体测量数据 人体测量数据 3.2 人体尺寸的特征 3.2 人体尺寸特征(影响人体测量数据差异的因素) 人体测量数据 nthropo Application 职业 年龄 性别 年代 地区 种族 影响因素 类型 类型 静态尺寸 动态尺寸 人体构造上的尺寸 人体功能上的尺寸 (包括人在工作姿势下或在某种操作活动 状态下测量的尺寸) 人体测量数据 年 龄 注意:在采用人体尺寸时,必须判断对象适合那些年 龄组,要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如: 人体尺寸增长过程:男20岁、女18岁。(结束) 手的尺寸:男15岁、女13岁。(达到一定值) 脚的大小:男17岁、女15岁。(基本定型) 成 年 人:身高随年龄增长而收缩;体重、肩宽、腹 围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。 人体测量数据 性 别 1、对于大多数人体尺寸,男性比女性大些; (但有四个尺寸?胸厚、臀宽、臂部及大腿周长正相反) 2、同整个身体相比,女性的手臂和腿较短,躯干和头占 的比例较大,肩较窄,骨盆较宽; 3、皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布,男女也有明 显差别; 4、在腿的长度尺寸起重要作用的场所(如座姿操作的岗 位),考虑女性的人体尺寸至关重要。 人体测量数据 年 代 在使用人体测量数据时,要考虑其测量年代,然 后加以适当修正。 一组数据:欧洲居民每隔10年身高增加1?1.4cm;美国城市 男性青年在1973?1986年的13年间身高增加2.3cm;日本男性 青年在1934?1965年的31年间身高增加5.2cm、体重增加4kg、 胸围增加3.1cm;我国原广州中山医学院男性在1956?1979年 的23年间身高增加4.38cm、女性身高增加2.67cm。 人体测量数据 根据统计,我国与20年前相比,现在中国17岁孩子的体重整整多了8公 斤。与20年前的标准相比,男孩子的胸围增大了8公分,身高增长了5厘 米。未成年人平均身高增长7.5cm。地区与种族 注意点: 由于不同国家、不同地区、不同种族的人体尺 寸的差异,即使是同一国家,不同地区的人体 尺寸也有差异。因此,在设计中考虑产品的多 民族的通用性。 人体测量数据 职业 不同职业的人,在身体大小及比例上也存 在着差异。例如,一般体力劳动者平均身体 尺寸都比脑力劳动者稍大些。 人体测量数据 3.3 人体尺寸的应用(人体尺寸与设计)P50 人体测量及其应用 3.3.1 主要人体尺寸的应用原则1、极限设计原则:主要内容包括设计的最大尺寸参考 人体尺寸的低百分位;设计的最小尺寸参考人体的高 百分位。2、可调原则:设计优先采用可调式结构。一般调节范 围应从第5百分位到第95百分位。3、非“平均人”设计原则:设计中不能简单采用平均 尺寸计算。(多数专家不主张按平均尺寸设计) 人体测量及其应用 人 体 身 高 在 设 计 中 的 应 用 方 法 人体测量及其应用 3.3.2 身高在设计中的应用日本东京?不同身高的人 ?心手把 人体测量的应用 专为亚洲人设计的鼠标 左图为亚洲人的手,右图为欧美 人士的手 象欧美一些鼠标品牌产品,如罗技、微软等在鼠标个头都特别大,并且后背都非 常弓,因为如果鼠标后背太平,欧美人士的人握上去之后,手掌心就会有悬空的 感觉。但最符合欧美人士人体工程学的鼠标并不一定最符合亚洲人的人体工程学。 人体测量的应用 专为亚洲人设计的鼠标 175CM亚洲人手握欧美国 家的品牌鼠标 175CM亚洲人手握太阳花 天梭鼠标从上两图中我们可以看到即 使是身高位于平均身高之上的 亚洲人握欧美人士的大鼠都很 勉强。从图片中看起来这个人 的整只手都放了鼠标上,并且 手心也非常贴合鼠标后背,但 你可以看到在手贴合鼠标的同 时,他的腕关节被抬高了,使 手背与桌面的夹角大于了30 度,根据人体工程学原理,人 的手背同桌面保持在15-30度 夹角的半握拳状才是人体的最 佳休息状态。也就是说,这位 使用者的腕关节并没有得到完 全放松,腕关节部位及手的前 臂部位的伸肌群都还处于强直 的受力状态,受前臂肌群力的 影响,上臂的肱三头肌及肱三 角肌也都会同时受到力牵拉的 作用,这样一来,人的肩关节 也会一直处于强直状态。在这 种状况下用鼠标,时间长了很 容易出现腕关节及肩部酸胀的 症状,从而极易产生疲劳感。 人体测量的应用 手握工具的人机分析 人体测量的应用 超声诊断设备人因设计分析 人体测量的应用 4 作业空间设计 P51 人体尺寸与作业空间 作业空间设计 4.1 作业空间的含义 作业空间一般是指个体操作所要求的空间,也会有多 人同时完成一个任务的作业空间。 作业空间设计 4.2作业空间设计的一般要求 1、保证90%以上的使用者在所设计的空间内能顺 利完成规定的作业;(保证人体结构的活动要求) 2、所设计的空间能均衡四肢的作业负荷; 3、避免不必要的空间障碍和违反使用者正常习惯 的空间; 4、保证在紧急条件下人员撤离安全。 作业空间设计 4.3 影响作业空间设计的因素 1、可视性要求:视 觉决定了人的头部 的位置,进而决定 了人体的姿势; 2、作业的性质:作 业性质分为技能作 业、脑力作业和体 力作业,技能和脑 力作业要求更多的 视觉观察,二体力 作业要求肌肉施力。 (a)精密作业;(b)一般作业;(c)重荷作业 作业空间设计 4.4 人体作业空间设计 4.4.1 人体作业空间设计之一立姿活动空间:立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸,而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉松弛、脚的站立平面不变时,为保持平衡必须限制上身和手臂能达到的活动空间。 作业空间设计 男性:P5 51 作业空间设计 站姿作业面高度与作业性质的关系 (a)精密作业;(b)一般作业;(c)重荷作业 作业空间设计 站姿一般作业面高度与身高的关系 作业空间设计 70-8575-90重工作 85-9090-95轻度工作 95-105100-110精密工作 对女性的推荐高度对男性的推荐高度工作类型 立姿工作时推荐的工作面高度/cm 2100≥2030过头顶余隙 ≥150×150容脚空间 ≥200容膝空间 380≥305行走空间宽度 380≥330身体通过的深度(侧身通过的前后间距) 810≥510身体通过的宽度 910≥760站立用空间(工作台至身后墙壁的距离) 推荐值最小值余隙类型 立姿作业活动余隙设计参考尺寸/mm 作业空间设计 作业范围 立姿作业的作业范围/? 作业空间设计 立姿作业空间垂直方向布局设计 0~500脚控制器 500~700不宜设计控制器 700~1600常用的手控制器、显示器、工作台面等 1600~1800极少操纵的手控制器和不太重要的显示器 1800报警装置 推荐值控制器种类 立姿作业空间垂直方向布局尺寸/mm 作业空间设计 4.4.2 人体作业空间设计之二坐姿活动空间 作业空间设计 作业空间设计 坐姿作业空间设计 工作面高度 650680用力作业 700?740740?780轻作业 800?1000900?1100精密工作 对女性的推荐高度对男性的推荐高度工作类型 坐着工作时推荐的工作面高度/mm 作业空间设计 工作面宽度视作业功能要求而 定: 一般若单供靠肘之用,最小宽度 为 100mm , 最 佳 宽 度 为 200mm; 仅当写字用时,最佳宽度为 400mm; 工作面板的厚度一般不超过 50mm,以便保证大腿的容膝空 间。 工作面宽度 作业空间设计 作业范围 水平作业范围 平面正常范围和最大范围,以及斯夸尔斯提出的正常范围/cm 作业空间设计 作业范围 垂直作业范围 坐姿作业时手的垂直作业范围/mm 作业空间设计 作业范围 立体作业范围 坐姿上肢运动范围 作业空间设计 坐姿立体作业范围? 坐姿人体尺寸和工作面高度、座椅高度的关系示意图 视觉显示终端作业岗位尺寸 返回 作业空间设计 仪表控制台作业岗位尺寸 男性:P 90 女性:P 90 女性:P 10 返回 作业空间设计一般办公状态的人体尺度 作业空间设计 P5 男性:65cm 女性:58cm 作业空间设计 作业空间设计 1000660容腿孔深度 240200大腿空隙 660460容膝孔深度 680640容膝孔高度 1000510容膝孔宽度 最大尺寸最小尺寸尺寸部位 容膝空间尺寸/mm 作业空间设计 脚作业空间 脚作业空间 作业空间设计 蹬力较大的脚操作器作业空间 蹬力较小的脚操作器作业空间 脚操作器作业空间 作业空间设计 4.4.3 坐立姿交替作业空间设计 坐立交替工位设计cm在设计坐-立交替的 工作面时,工作面的 高度以站立时的工作 高度为准,椅子高以 680~780cm为宜,  同时提供脚踏板, 使人坐着工作时脚有 休息的地方,否则人 们很难工作持久。 作业空间设计 4.4.4 其它作业姿势的作业空间设计 受限作业空间设计 受限作业的空间尺寸/mm 作业空间设计 2.维修空间设计 作业空间设计 由上肢和零件尺寸限定的维修空间/mm 2.维修空间设计 作业空间设计 4.4.5 主要工作岗位的空间尺寸 1 工作间 ≥18重体力作业者 ≥15不以坐姿为主人员 ≥12坐姿工作人员 作业面积 作业性质 工作间面积/m? 作业空间设计 (2)机器设备与设施间的布局尺寸 ≥1.1≥0.7≥0.6操作空间 ≥0.9≥0.7≥0.6设备与墙、柱间距 ≥2≥1≥0.7加工设备间距 大型中型小型 设备类型间距 机器设备与设施布局间的尺寸/m 4.4.5 主要工作岗位的空间尺寸 作业空间设计 4.4.5 主要工作岗位的空间尺寸 (3)办公室管理岗位和设计工作岗位 ≥3≥20≥6设计人员 ≥3≥15≥5管理人员 最低高度 /m 活动空间 /m? 最小面积 /m? 办公室人员的空间尺寸 作业空间设计 办公台的空间布置 作业空间设计 作业空间设计 (1)出入口 710560圆形 560460正方形 510×710405×610矩形 最佳最小 尺 寸出口形状 应急出口的尺寸/mm 4.4.6 辅助性工作场地的空间设计 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 各种情况下通道的尺寸/? (2)通道和走廊 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 通道和走廊的最小空隙 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 坡度 抬步高度/mm 踏脚板深度 /mm30? 160 280 35? 180 260 40? 200 240 45? 220 220 50? 240 200 楼梯.楼梯的斜度应设计为30?~35?角左右,坡度 在20?以下应设计为坡道,50?以上应该使用梯子。 楼梯的设计参数 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 梯子 常用的梯子有移动式和固定式两种,固定的梯子 一般设计有扶手,称为登梯,其坡度为50?~75? 之间。移动的梯子一般可折叠,使用时应使其坡 度大于70?,以免出现滑移。梯子的坡度决定其抬 步高度和踏板深度,坡度越大,踏板越浅,而抬 步高度也越大,具体尺寸可参考楼梯设计参数。 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 斜坡道 坡道是在作业区域连接两个不同高度作业面的地面 通道,经常用于装卸货物、运输重物等。斜坡道的 设计要考虑的是人的力量和安全性,一般对于手推 车和运货车,斜度不能超过15?,无动力时设计坡道 要缓一些。坡道也要设计防滑表面,并在两边安装 扶手,搬运设备还要设计刹车装置。 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 平台 在生产中,经常需要将作业人员升至一定高度进行 作业,这时就需要建立围绕工作区域或在工作区域 的相关部分建立连续工作面,这种工作面叫平台。 平台的设计要求负荷要大于实际负荷,并与相邻工 作设备表面的高度差小于±50mm,平台的尺寸应大 于910×700mm,空间高度大于1800mm,此外, 还要在平台面板四周装踢脚板,高度应大于150mm。 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 护栏 护栏的合理设计 当作业者的工作平 台高于地面200mm 时,或为保证作业 者远离危险部位 时,都应该设计合 理的护栏以保证作 业者的安全。 栏杆与防护物的间距关系/cm 作业空间设计 辅助性工作场地的空间设计 护栏 4.4.7人体作业空间设计之七单腿跪姿的活动空间仰卧活动空间 作业空间设计常用的功能尺寸 GB/T13547-92国家标准提供的立、坐、跪、卧、爬等常取姿势的主要功能寸, 参阅表2-8 表2-8 作业空间设计 人 体 各 部 分 的 活 动 范 围 作业空间设计 人 体 上 部 及 上 肢 固 定 姿 势 活 动 角 度 范 围作业空间设计 项 目 公 式 项目 公 式 坐高 S10.523H 坐姿两肘间宽 S80.256H 坐姿膝高 S20.311H 坐姿臀宽 S90.203H 小腿加足高 S30.249H 肩宽 S100.229H 坐姿肘高 S40.135H 上肢最大前伸长 S110.462H 坐姿大腿厚 S50.086H 坐姿眼高 S120.454H 臀膝距 S60.342H 两臂展开宽 S130.032H 坐深 S70.280H 座面至中指指尖 举高 S140.795H 美国、加拿大和欧洲男性坐姿各部分尺寸计算公式 (cm) 作业空间设计 作业空间设计 5 座椅设计 P58 座椅设计5.1 座椅设计的重要性 5.1.1 坐姿作业的优点 (1)减轻人的腿部的负荷 (2)能量消耗较少 (3)身体平衡较易控制 南京商场惊现马桶座椅 座椅设计 5.1 座椅设计的重要性 座椅设计 5.1.2.坐姿作业的问题 29膝盖和小腿疼 19大腿疼 56腰疼 24脖子疼或肩膀疼 14头疼 百分比%部位 坐着办公人员的抱怨 5.1.3 坐姿作业问题原因 5.1 座椅设计的重要性 为什么坐着工作看起来舒服,而又 有这样高的比例的抱怨呢?  这是因 为坐着工作时,人的脊椎的压力发 生了根本的转变。 图12-23给出了在站立时和坐下时人 的脊椎的形状。在站立时,人的脊 椎相对的直一些,向前凸(图12- 23a)。坐下时人的脊椎后凸(图 12-23b),而且在腰椎以下要承受 较大的压力。 座椅设计 虽然飞机的经济舱较之于火车、汽车等陆地的交通工具已经舒服很多了。但 是,长途旅行过后,还是会令人感到不适。为了缓解旅客的疲劳,美国达美航 空设计了这样一种新型经济舱座椅。 它的最大特点在于引入了之字形的曲折排列,因此每个乘客都可以获得更为独 立的空间,而且当你想要小憩一会儿的时候,还可以直接把头靠在侧面。而且 这种新型的座椅也提供有更为宽敞的腿部空间,从而最大限度的为旅客提供更 为舒适的空间。 这种座椅计划于2010年安装在达美航空旗下的波音777和767客机的经济舱内。 之字形的曲折排列经济舱座椅 座椅设计 打着著名F1名号 宝马儿童安全座椅问世 安全是无价的,为让家中小朋友可以获得最佳的 支撑性,一张合乎规定的儿童安全座椅绝对值得 父母亲花钱购买,不过如果父母亲想要来点与众 不同,或者从小培养小孩的赛车基因,以下这张 儿童安全座椅也是个不错选择! 此张宝马SAUBER F1儿童安全座椅从名字就相 当引人注目,造型更是不在话下,用上宝马蓝白 厂徽配色,座椅中央部分采用白色设计,两侧的 支撑则为蓝色,再加上红色立体线条的点缀,最 后绣上宝马厂徽与宝马SAUBER F1字样,相信 你的小孩绝对会认同你独到的眼光。 不过可别以为打着F1名号而来的这张座椅便 会如同F1赛车般的紧绷与不舒适,此张座椅可是 根据孩童的人体力学加以设计而成,可以适用于 3.5岁至12岁内的孩童,或者是体重33磅至79磅 的小孩们,约为15公斤至36公斤之间。 座椅设计 a) b) a)腰椎的前凸 b)腰椎的后凸 实验表明,在坐、立两种不同 姿势下,人的第三根腰椎与第 四根腰椎之间的压力,以站立 时的压力为100%,直着坐着 时,压力为140%,弯着身子 坐下时,压力为190%,增加 了近一倍。人的脊椎在短时间 内是能够承受高于空手直立时 所产生的压力的。坐着工作的 人长所累月地使脊椎超负荷运 行,脊椎之间的脊椎盘慢慢地 失去了弹性,功能开始下降, 在严重的情况下,脊椎盘之内 的液汁甚至被挤出脊椎盘,使 脊椎的功能彻底丧失。不正确 的坐姿,不合适的椅子更加快 了这种速度座椅设计 座椅的基本结构 座椅的主要参数/mm 110?β靠背倾角 30~4?α椅面倾角 195r倾覆半径 550R圆弧半径 165~210g腰靠高 40f腰靠厚 250e腰靠宽 330d腰靠长 380c坐深 400b坐宽 360~480a坐高 数值符号参数 座椅设计 5.2 座姿舒适性的概念1 概述 人坐着时,大腿和上肢的重量必须由座面来支撑, 人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大部分 体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节处最大, 并由此向外,压力逐步减少,直至与座面前缘接触的大 腿下部,此处压力最少。坐骨下面的座面应近似水平,以使股骨不承受过分 的压迫,斗形的座面或座面过于松软会使股骨趋于向上 转动而受力,从而引起不舒适感。 座椅设计 不同坐姿的舒适程度不同 座椅设计 2 舒适座椅的探讨座椅的硬度及形状; 背垫的硬度及形状; 背垫与座垫的关系; 身体支撑的舒适度和座面的舒适度; 座椅的通气程度等。 座椅设计要把人的坐姿与座椅的样式和尺寸联系起来;座椅的尺寸应适宜于就坐者的人体尺寸;座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要;靠背的结构和形状要尽量减少就坐者背部和脊柱疲劳;座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布。人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑;上身应保持稳定;座位的高度应不使大腿肌肉受压;可以变换或调节坐姿,座面高度应与桌面相配合,尽量减少身 体的不舒适感。 5.3 座椅的设计原则 座椅设计5.4 座椅的尺寸设计 座高 座深 座宽 靠背 扶手 坐垫 座椅设计 座 高座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处的高度。合 适的座高应使臀部受力符合要求。 讨论: 座位过高,则不能使体重正确地压在臀部,而使大腿 肌肉受压,而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。 座高过低,则会使背部肌肉紧张,久而久之会产生背 痛。 因此,座高一般不宜超过小腿高(约为身高的 1/4),按中国人的标准,可取为380?450mm。 座椅设计 讨论:座深应使臀部得到全部的支撑,同时,要求座面的 前沿不过分伸出,以防止挤压小腿,而且座面前沿应离 开小腿一定的距离,以保证小腿的灵活性。一般情况 下,座深应取450mm。 座 深 座深是指座面的前后距离。 座椅设计 座 宽 座宽应满足臀部就坐所需要的尺度,使 人能自如地调整坐姿,一般取400?500mm,, 肩并肩坐的排座,座宽应能保证人能自由活 动. 因此,座宽应比人的肘间宽稍大一些, 530mm的座宽能满足95%人的需要。 座宽是指座面的左右距离。 座椅设计 坐位面倾角 不同用途的座椅,坐面倾角应有不同的要求。 供休息用的座椅,椅面一般后倾200左右。音 乐厅、讲演厅、会议室等场合使用的座椅, 椅面可设计成50~150。对办公座椅的椅面倾 角,一般以后倾30左右为宜。 靠背座椅设计 靠背尺寸。靠背按其高度尺寸可以分为四类:低靠背、 中靠背、高靠背和全靠背。低靠背只支撑腰部,因而又称为腰靠。低靠背一般取上 下高15~25cm,左右宽30~40cm。腰靠的位置最好放 置在第3和第4腰椎部上下。因为坐姿作业时脊柱的这部 分最容易疲劳。在双手运动范围较大的操作椅上使用低 靠背最为合适。 中靠背除了低靠背具有的支撑腰椎部的功能外,还可支 撑到胸椎下半部。其上下高度可取40cm左右。中靠背座 椅使人的腰背部受到一定支撑,比较省力,因此适用面 较广。教室、会议室、办公室等场合的用椅及一般通用 椅常采用这|种靠背。高靠背指高度达到肩部的靠背。高靠背座椅由 于其形状可设计成与脊柱自然弯度相似,坐起 来特别省力,因此广泛用于办公室、休息室、 电影院、音乐厅、交通车等场合。 高靠背加上头部位置就成了全靠背。这种设计 常应用于飞机机舱、长途客车以及躺椅等主要 供休息用的坐位设计中。 座椅设计 靠背角。靠背角指靠背与椅面的夹角。靠背角的 大小对坐姿和脊柱、背肌的负荷程度有重要影响。 一般认为坐位的靠背可在950~1100范围内选取; 办公用椅以1000左右为宜,阅读用椅则以1010~ 1040时最好; 休息椅靠背角的最佳范围为1050~1100。甚至还 可大一些。 座椅设计 靠背形状 人的脊柱有几个向前向后的自然弯曲,靠背形状 要设计成与脊柱的自然弯曲状相适应。脊柱腰椎 段是承受上体重量的关键部位,它呈较大的前凸 弯曲形状。靠背应在腰椎倚靠的部位适度隆起, 使人后靠在上面时能与腰椎段的自然弯曲状恰 贴,并使上体前倾。从事桌面操作时,不使腰椎 段后凸,以免腰椎间盘产生过度压力。 座椅设计 扶手 扶手有用来放置手臂、起坐时的扶持及分 隔坐位、防止与相邻者碰触的作用。扶手 高度以坐者上臂下垂时的肘部高度或略低 于肘部高度为宜。扶手宽度不应小于10cm。 座椅设计 坐垫。设置坐垫的主 要目的是使坐者的体 重压力能较均匀地分 布在椅面上。如图 12-25所示。这是比 较理想的体重压力分 布。要达到这一分布 状态,就需要按照臀 部骨盘肌肉的形态特 点设计坐垫。 每根等压线上面的数值单位为g/cm2用从坐骨结节至外周的等压线表示臀区合乎理想的 体重分布 座椅设计 显示器终端用椅的尺寸范围 座椅设计 学习本章后应该思考的问题? 人体尺寸与作业空间设计 1、人体测量的基本术语(总体、样本、均值、适应 域、百分位、百分位值等。) 2、人体测量的应用。 3、什么是作业空间? 4、作业空间设计的一般要求 5、作业空间设计。 6、座椅设计的参数。 结束