桌椅设计工业设计人机工程课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,桌椅设计工业设计人机工程,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,桌椅设计工业设计人机工程,2024/11/12,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程2023/9/13桌椅设计工业设计人,1,第一节 桌椅设计概述,桌椅设计工业设计人机工程,第一节 桌椅设计概述桌椅设计工业设计人机工程,2,一：坐姿工作与座椅,从生理学、解剖学等方面分析，坐姿有以下特点：,坐姿解除上身重量对两腿、足踝、膝、髋等关节的压力，减轻了全身及腿部肌肉的负荷，可降低体能量消耗。,腿部血管内静压降低，血液易于向心脏回流循环，能缓解疲劳。,有利于身体和情绪的安定，对脑力劳动、对非脑力型的精细操作、视觉作业更适宜。,使腿脚能参与操作，还能利用靠背发挥腿脚的蹬力。,不利方面：操作范围、动作幅度小，双臂操作力小于立姿，增加了人体对于环境振动的敏感性等。,桌椅设计工业设计人机工程,一：坐姿工作与座椅从生理学、解剖学等方面分析，坐姿有以下特点,3,二、桌椅的历史与现状,20世纪20年代，德国包豪斯学校的教师布劳耶突破木制家具的传统，设计出第一把钢管椅，首开家具新材料使用的先河。,瑞典整形外科医生阿克布罗姆的站与坐的姿势一书1948年问世，奠定了用人体解剖学理论指导座椅功能设计的基础。他还于1954年发表了座椅靠背曲线设计，见图。,桌椅设计工业设计人机工程,二、桌椅的历史与现状桌椅设计工业设计人机工程,4,1968年IEA召开了以座椅为主题的第一次国际学术研讨会，掀起了座椅研究的新高潮。,日本1974年把原高度740mm的办公桌改为高700mm(男用或男女台用)，与高670mm(女用)的两种新标准规格。,近年我国市场上的新型办公桌已经降到较为合适的高度。我国已发布了一批有关家具的技术标准。,桌椅设计工业设计人机工程,1968年IEA召开了以座椅为主题的第一次国际学术研讨会，掀,5,第二节 坐姿生理解剖基础,桌椅设计工业设计人机工程,第二节 坐姿生理解剖基础桌椅设计工业设计人机工程,6,第二节 坐姿生理解剖基础,一、坐姿脊柱形态及其生理效应,1、脊柱、椎间盘与骨盆结构,在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚。,脊柱位于人体背部中线处，由33块短圆柱状椎骨组成，包括,颈椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾骨,，相互间由肌腱和软骨连接。,正常坐姿下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。,桌椅设计工业设计人机工程,第二节 坐姿生理解剖基础 一、坐姿脊柱形态及其生理效应桌椅,7,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程,8,2,、坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,脊柱的正常生理弯曲状态的特征是：颈椎为略向前凸的弧形，胸椎为略向后凸的弧形，腰椎是向前凸出的弧形，且曲度较大。,桌椅设计工业设计人机工程,2、坐姿脊柱形态的变化及其生理效应桌椅设计工业设计人机工程,9,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程,10,2、坐姿脊柱形态的变化及其生理效应,从脊柱侧面可看到有四个生理弯曲，即,颈曲、胸曲、腰曲及骶曲,。其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。,图 不同姿势下的腰曲弧线,桌椅设计工业设计人机工程,2、坐姿脊柱形态的变化及其生理效应图 不同姿势下的腰曲弧线,11,1、椅面上臀部与大腿的体压,骨盆下两个坐骨粗大坚壮，局部皮肤厚实，由此处承受坐姿的大部分体压比均匀分布更加合理。但若压力过于集中，会阻碍微血管血液循环，局部神经末梢受压过重。,影响椅面上体压的主要因素：,椅面软硬、椅面高度、椅面倾角及坐姿,等。,第二节 坐姿下的体压,桌椅设计工业设计人机工程,1、椅面上臀部与大腿的体压第二节 坐姿下的体压桌椅设计工业,12,椅面软硬与椅面体压,软硬适中,座高与椅面体压,图 三种座高下椅面体压等压线图(10,2,Pa),桌椅设计工业设计人机工程,椅面软硬与椅面体压图 三种座高下椅面体压等压线图(102,13,2、腘窝的压力,腘窝是对压力敏感的部位，应避免受压。,小腿在地面获得支承，可降低大腿的体压、背肌紧张，而且是轻松实现上身平衡稳定的条件。,图 造成腘窝受压的两种原因,a)座面过高 b)座面过深,桌椅设计工业设计人机工程,2、腘窝的压力图 造成腘窝受压的两种原因桌椅设计工业设计,14,a图中座面成近似水平，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过分的压迫，因而人体感到舒适。,b图中，座面呈斗形，,股骨向上转动，这种,状态除了使股骨处于,受压迫位置而承受载,荷外，还造成髋骨肌,肉承受反常压迫。,桌椅设计工业设计人机工程,a图中座面成近似水平，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置,15,2,、肩部与扶手高度,适宜的扶手高度是略低于坐姿肘高。,3,、小腿的支承与背肌,小腿在地面上获得支承，对于降低大腿与椅面前缘之间的体压，对于降低背肌的紧张，都很重要。,在需要前倾工作时，缓解背肌紧张的方法是让小腿获得支承，在其他情况下，让上身后仰倚靠在靠背上即可放松背肌。,桌椅设计工业设计人机工程,2、肩部与扶手高度桌椅设计工业设计人机工程,16,四、平衡调节理论,座椅在理论上无论怎么“合理”，坐的时间长了，也会产生不舒适的感觉，需要活动一下身体，使各部分的体压状况有所变动、调节，使骨骼肌肉的状态有所转换、变更，这才更符合人体的自然要求。,桌椅设计工业设计人机工程,四、平衡调节理论座椅在理论上无论怎么“合理”，坐的时间长了，,17,五、工作座椅的一般人类工效学要求,1）结构型式应与坐姿工作操作活动相适应，使操作者保持,身体舒适、稳定准确,的操作。,2）工作座椅的座高和腰靠高是可调节的。,适宜的人体尺寸调节范围：从女子5百分位数到男子95百分位数，座高调节范围360480mm之间；调节方式为无级的或间隔20mm有级调节。腰靠高度为165210mm间的无级调节。,3）零部件的外露部分不得有易伤人的尖角锐边。,4）工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用、阻燃、无毒。座垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。,桌椅设计工业设计人机工程,五、工作座椅的一般人类工效学要求1）结构型式应与坐姿工作操作,18,第三节 座椅的功能尺寸,桌椅设计工业设计人机工程,第三节 座椅的功能尺寸桌椅设计工业设计人机工程,19,一、椅面（前缘的）高度,1,、工作椅,设计要点：,a,大腿基本水平，小腿垂直置放在地面上，使小腿重量获得支撑,b,腘窝不受压,c,臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得弹性支撑,符合上述要求的工作座椅座高设计为：比坐姿人体尺寸中的小腿加足高低,1015mm,根据数据计算，得出一个工作椅的基础数据，即中国男女通用工作椅座高尺寸的调节范围为350mm460mm,桌椅设计工业设计人机工程,一、椅面（前缘的）高度1、工作椅桌椅设计工业设计人机工程,20,2,、其他椅子,大部分非工作椅为了坐姿的舒适，就座时小腿是往前伸出而不是垂直于地面的，因此座高均宜于比工作座椅低一些。,特殊用途座椅应根据使用特性确定座高。如车辆驾驶室座椅的座高，以下面的计算式为基础进行设计：,座高=(“小腿加足高”+穿鞋修正量)sin,踩油门、刹车时小腿与地平线间的夹角,桌椅设计工业设计人机工程,2、其他椅子桌椅设计工业设计人机工程,21,图 前倾工作时座面倾角与椅面体压的关系,二、座面倾角,1,、工作座椅,通常把前缘翘起的椅子的座面倾角,a,定义为正值，反之，为负值,桌椅设计工业设计人机工程,图 前倾工作时座面倾角与椅面体压的关系二、座面倾角1,22,工作椅的合理座面倾角，与工作姿势即工作中上身的前倾程度密切相关。,A.,一般座面倾角可取,a,05,，常推荐取,a,3,4,B.,主要用于前倾工作的座椅，适宜于椅面前缘低一点，即座面倾角略为负值。,C.,办公椅应提供前倾工作和后倚放松两种可能。,桌椅设计工业设计人机工程,工作椅的合理座面倾角，与工作姿势即工作中上身的前倾程度密切相,23,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程,24,2,、休息椅,休息椅多为椅面前缘翘起、,a,为正值。,桌椅设计工业设计人机工程,2、休息椅桌椅设计工业设计人机工程,25,三、靠背的形式及倾角,（一）不同座椅的靠背功能,1,、工作椅：维持脊柱的良好形态，主要在于避免腰椎的严重后凸。靠背主要是腰靠，以第三、四腰椎为中心的位置上。,2,、休息椅,靠背功能主要为支承躯干的重量、放松背肌。躯干的重心大约在人体第八胸椎骨的高度，宜以此位置为中心提供倚靠。,3,、办公椅,采用以支承躯干为主的靠背，若同时提供腰靠，效果较好。,桌椅设计工业设计人机工程,三、靠背的形式及倾角（一）不同座椅的靠背功能桌椅设计工业设计,26,第三节 座椅的功能尺寸,三、靠背的形式及倾角,1、不同座椅的靠背功能（重点）,靠背形式,功能,位置,工作椅,腰靠,维持脊柱良好形态，避免腰椎严重后突,第三、四腰椎,休息椅,靠背,支承躯干的体重、放松背肌,第八胸椎骨,办公椅,靠背、腰靠,桌椅设计工业设计人机工程,第三节 座椅的功能尺寸三、靠背的形式及倾角靠背形式功能位置,27,（二）四种座椅靠背形式,桌椅设计工业设计人机工程,（二）四种座椅靠背形式桌椅设计工业设计人机工程,28,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程,29,四、其他功能尺寸,1,、座深,座深比坐姿尺寸中的,3.9,座深小一定数值，范围为,360,390mm,，推荐为,380mm,。,桌椅设计工业设计人机工程,四、其他功能尺寸1、座深桌椅设计工业设计人机工程,30,2,、座宽,单人椅坐宽宜大于,4.6,坐姿臀宽。国标给出的座宽数值范围为,370,420mm,，推荐值为,400mm,。,桌椅设计工业设计人机工程,2、座宽桌椅设计工业设计人机工程,31,3,、扶手,工作椅一般不设扶手，扶手常用于办公椅和休息椅。,座椅扶手高度宜略小于坐姿尺寸中的,3.5,坐姿肘高。,扶手功能主要有：,用手臂支撑起座、调节体位，尤其对躺椅、安乐椅，,支承手臂重量，减轻肩部负担，,对座位相邻者形成身体和心理上的隔离。,桌椅设计工业设计人机工程,3、扶手桌椅设计工业设计人机工程,32,五、GB/T147741993工作座椅一般人类工效学要求的推荐值,桌椅设计工业设计人机工程,五、GB/T147741993工作座椅一般人类工效学要求,33,第四节 坐垫与靠垫,桌椅设计工业设计人机工程,第四节 坐垫与靠垫桌椅设计工业设计人机工程,34,第四节 坐垫与靠垫,一、椅垫的生理学评价要素,椅垫性能生理学评价的两方面要素：,椅垫的软硬性能(也就是力学性能或机械性能)，,椅垫材质对于体肤的生理舒适性。,桌椅设计工业设计人机工程,第四节 坐垫与靠垫一、椅垫的生理学评价要素桌椅设计工业设计,35,二、椅垫的软硬性能,桌椅设计工业设计人机工程,二、椅垫的软硬性能桌椅设计工业设计人机工程,36,椅垫材质的生理舒适性,a 椅垫材质的皮肤触感,触感应柔软、暖和、粗糙而不是硬挺、僵冷、光滑。,b椅垫的微气候条件,椅垫蒙面材料应该透气性良好，能保持皮肤的干爽保温性适当，,不过强或过弱，表面,不过于光滑，触感好。,如图是四种椅垫蒙面材,料生理适宜性的实验结,果。,图 蒙面材料与椅垫人体接触面上的湿度状况,桌椅设计工业设计人机工程,椅垫材质的生理舒适性图 蒙面材料与椅垫人体接触面上的湿,37,第五节 办公桌的功能尺寸,桌椅设计工业设计人机工程,第五节 办公桌的功能尺寸桌椅设计工业设计人机工程,38,一、桌面高度,桌高座高桌椅高度差,大量测试研究表明，合理的桌椅高度差可依据坐姿人体尺寸中的,3.1,坐高来确定，例如：,合适的桌椅高度差坐高,/3,（,2030,）,mm,办公桌：合适的桌椅高度差坐高,/3,国标规定的四个规格的桌高：,700mm,、,720mm,、,740mm,、,760mm,。,桌椅设计工业设计人机工程,一、桌面高度桌高座高桌椅高度差桌椅设计工业设计人机工程,39,桌椅设计工业设计人机工程,桌椅设计工业设计人机工程,40,