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学生宿舍楼的人机工程学设计 班级学号：工业061-27 学生姓名：XXX 指导教师：XXX摘 要人因工程学就是按照人的特性设计和改进人机环境系统的科学，它的应用涉及非常广泛的领域，人们把与人有直接关系的应用领域概况为机具、作业、环境和管理等几大类别。校园的环境、设施都能够直接影响到学生的学习和工作，所以校园的建设必须符合或接近人机工程学的标准，这样才能使我们民族的下一代能够得以更好的教育。本次研究是针对当前某校园宿舍房间内的设施、环境等方面展开的，通过调查和实地测量获取材料，包括总体布局设计、床铺的尺寸设计、桌椅的尺寸和布置设计、环境设计（照明、颜色等）、公用盥洗室设计和其他必要的设施进行人机工程学研究。获取该宿舍房间内的存在的不合理因素，并提出相应的改进意见。关键字：人机工程学，人性化设计，人体尺寸，座椅的尺寸设计目 录1绪论11.1研究的内容11.2研究的目的21.3研究的意义32宿舍研究的特点和理论方法42.1宿舍设施人机工程的特点42.2宿舍设施人机工程理论方法53宿舍设施的数据分析63.1总体布局设计63.2床铺的尺寸设计73.3桌椅的尺寸和布置设计103.4衣橱的设计153.5环境设计163.4.1色彩163.4.2采光184结论与建议20参考文献211绪论1.1研究的内容人因工程学就是按照人的特性设计和改进人机环境系统的科学，把人的工作优化问题作为最求的重要目标。其标志是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活。本文的主要内容是对一学生宿舍楼内的设施进行描述和分析，其中包括总体布局设计、床铺的尺寸设计、桌椅的尺寸和布置设计、环境设计（照明、颜色等）、公用盥洗室设计和其他必要的人机工程学设计。设计人机环境系统的目的是使整体系统工作性能最佳。研究者在特定系统中作用，克服片面强调机器和设施性能的思想。只有设计的机器或设施等要素适应人的特性，系统的整体效率才能充分发挥，同时也应考虑到个别差异的制约，通过挑选也是必要的。人体具有很大的可塑性，通过学习和培训，提高人的能力和身心素质，也有助于系统的优化，工作、生活场所设计的合理性，对人的工作效率和生活质量有着直接的影响。研究设计工作和生活场所时，应该从生理学、心理学、生物力学、人体测量学和社会性等方面保证符合人的特性和要求。使人的生活和工作条件合理，工作和生活范围适宜，工作姿势正确，达到工作时不易疲劳、方便舒适、安全可靠和提高效率的目的。研究工作和生活场所设计也是保护和有效的利用资源，发挥人体潜能的需要。研究人机环境系统功能的合理分配，系统中人机环境的要素各有特点，都有各自的能力和限度。在系统设计时，应充分考虑，发挥各自的特长，合理分配人与机器的功能，使其相互补充、取长补短、有机结合，以保证系统的整体功能最优。1.2研究的目的通过对宿舍内设施的分析得出其符合人机工程学之处和不符合之处。按照人机工程学原则重新设计学生宿舍楼的人机系统，保留和完善其合理之处，改进其不合理之处。通过本次学生宿舍人机工程学的调查研究和撰写人机工程学论文来提高我们在人机工程学方面的工作技能，同时加深对人机工程学的理解，以达到能够熟练的运用人机工程学方面的知识来解决一些生活、生产中的不合理或不够人性化的问题。1.3研究的意义对学生宿舍的人机工程学研究和人机工程学设计能够改善入住学生的生活环境，提高学生的生活质量，保证学生在宿舍内能够得到充分的休息和拥有科学的生活环境，从而间接的使学生的工作和学习效率得以提高。对研究者来讲通过本次研究可以提高工业工程学科人机工程学方面的知识，进一步加深研究者对“优化”“人性化”概念的理解，为以后的工作道路上对待问题研究问题的研究奠定了基石。2宿舍研究的特点和理论方法2.1宿舍设施人机工程的特点人机工程学的基本内容是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。本文运用人机工程学对学生宿舍的研究、分析和设计与常见的人机工程学研究对象有所不同。人机工程学一般是对工作场所的分析研究，注重工作场所内的设备布置、生产环境以及作业姿势、作业方法、作业量的分析，本次研究主要是对生活场所的分析研究，重点在于对设施的尺寸和布置、生活的环境等方面着手。2.2宿舍设施人机工程理论方法研究采用调查法对宿舍内入住的学生进行口头调查，然后通过具体的测量和研究，掌握宿舍内设施存在的不合理之处。调查法是研究者获取有关研究对象材料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考察法、和问卷法。本次报告的数据和资料来自与宿舍所住同学的谈话和具体的考察，访谈法有严密的计划，要求做到与被调查者进行良好的沟通和配合，引导谈话围绕展开，并尽量客观真实。考察法是通过实地考察，发现现实的人机环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。为了做好实地考察，要求研究者熟悉实地情况，并有实际经验，善于在人、机、环境各因素的复杂关系中发现问题和解决问题。采用感觉评价法对宿舍内噪声、照度、颜色、干湿度、气味等方面进行主观感觉上的测量。感觉评价法是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对客观事物作出的主观感受度量。在人员工程学的研究中，离不开对各种物理量、化学量的测量，如噪声、照度、颜色、干湿度、气味、长度、速度等，但还需对人的主观感觉进行测量。客观量与主观量之间存在一定的差别关系。在实际的人机环境系统中，直接决定操作者行为反应的是他对客观刺激产生的主观感觉。因此，对人有直接关系的人机环境系统设计和改进时，测量人的主观感觉量非常重要。这种方法在心里学经常使用，称作心理测量法。3宿舍设施的数据分析3.1总体布局设计宿舍房间设施总体布局如下图所示，由于需要入住的学生较多，而房间的面积有限，所以该寝室安排为六人的居室。如下图中所示每个床位安排的都是上下铺的双人床，共三个床位。三个床位的位置安排的合理得当。衣橱的位置与床位并排，可以省出很大的空间，衣橱共分为上下六个隔间供六名学生分别使用。桌子和门之间留有一定的空间能够容纳外来设施家具或者作为学生的活动区域。房间内整体布局良好，基本不存在浪费空间资源的现象，整体上感觉房间条理清晰，不存在生活设施杂乱现象。房间内生活设施位置安排合理的当，不会在正常活动的程序中出现条理不清晰或交叉现象。所以在房间的总体布局上不存在问题，符合人机工程学中所要求的内容。图3.1房间总体布局图3.2床铺的尺寸设计床铺是宿舍内的主要生活设施，它是否能够为学生提供舒适合理的休息场所直接关系到宿舍提供生活场所的整体质量。所以床铺的设计是否人性化是非常有必要进行研究的。图3.2床铺梯子尺寸图（改善前）如同3.2床铺梯子尺寸图（改善前）通往上铺的梯子第一阶距离地面的尺寸是52cm，生活在上铺的学生若欲上床休息，则必须得把大腿尽量往高处抬起，待脚底与地面大于52cm时才能够踏上第一级阶梯，同时还需要很大的力量抬起第二只脚，如此做法不仅不容易顺利登上床铺而且容易造成床铺的摇动，有一定的危险性。根据人体工程学中对人体尺寸的测量数值得出，人体站立时大腿抬起脚离地面的距离在2036cm为宜，所以梯子的第一级距离地面的高度应该处于36cm以下，而实际的梯子高度远远大于该数值，所以才会出现上铺同学登上床铺困难的现象，具体的修改方案如图3.3床铺梯子尺寸图（改善后），就是在第一级阶梯的下方另接一级阶梯，尺寸与其他的阶梯相同，相邻的阶梯间尺寸保持不变。经过修改后最后一级阶梯与地面的高度就会缩小到19 cm，学生轻微的抬起腿就可以登上第一级阶梯，并且能够很顺利的登上床铺。图3.3床铺梯子尺寸图（改善后）由于很多学生反映梯子的形状导致登梯子的不方便，对梯子的形状进行了调研，发现现有的梯子形状的确不符合人性化的设计，学生在上梯子的时候双手没有东西可以把持，这样会导致登梯子的时候身体不能保持平衡，很可能会有危险发生。通过运用人机工程学对人体学的研究，建议将梯子的形状做出一定的调整，具体调整见图3.4所示，该设计将梯子的上部设计成带有弧度的形状，便于双手扶持，就可以解决梯子形状导致登梯子不方便的问题了。 改善前 改善后 图3.4床铺梯子的形状图3.3桌椅的尺寸和布置设计桌子和椅子是为学生提供学习和工作的生活设施，符合人性化要求的桌子和椅子能够给人提供舒适的坐姿，不宜发生身体疲劳和视觉疲劳，更可避免长期错误坐姿引起的颈椎、腰椎类疾病。舒适的桌椅能够让学生长时间的保持坐姿而不感到疲劳和不适，能够很大程度的延长学生的学习和工作时间，提高工作效率。图3.5书桌尺寸图经过对宿舍桌子的实际测量与实际生活中的体验和感受，发现该宿舍的桌子存在一个很严重的问题。如图所示，桌子底面与地面之间的距离约为54cm，根据人因工程学中我国成年人人体主要尺寸坐姿膝高平均为53.2cm，鞋底的平均厚度为2.5cm。经计算53.2+2.554，平均坐姿膝高大于桌子底面到地面之间的距离，学生保持正常坐姿时，膝盖不容易伸到桌子底下，从而导致不健康坐姿的出现。改善方案为适当的提高桌子底面与地面之间的距离，使之大于55.7cm，可以是学生在保持正常坐姿的状态下，双膝可以自然的伸到桌子下面。当然在增加桌腿尺寸时，也要注意保持桌子的整体高度，以及与椅子之间的配合高度，不能够只考虑到一个方面而盲目的增加桌腿的长度。桌面的尺寸大小是否合适，也与桌子设计是否人性化有很重要的关系。经测量得知该宿舍桌面为240cm60cm4cm的木质长方体结构，由房屋的整体布局得知，该桌子应该能够同时提供6名学生的学习或工作的空间，由图3.6得知，人体正常的坐姿状态下双臂的最大活动范围，基本呈110cm80cm的长方形区域，如果按此要求来设计桌子的话，该宿舍的桌子尺寸应该为330cm160cm4cm，很显然目前桌子的实际尺寸还远远达不到这样的要求。但考虑到整个房间的总体面积，如果按计算的结果来安放桌子的话，寝室会出现空间窄小的问题，甚至连椅子都很难在摆放。考虑到另一因素，并不是6名学生总是同一时间需要学习或者工作，所以如果按照计算尺寸去设计桌子，就会出现空间上的浪费现象。图3.6人体尺寸图通过以上几个方面的综合考虑，桌子表面的尺寸应该在300cm80cm左右为最佳，如此设计该宿舍的桌子可以同时满足23名学生同时进行工作或学习，而又不会因为桌子过大而导致的其他空间过小的问题和桌面上的空间资源浪费的问题。 改善前 改善后图3.7椅子尺寸图除了对该宿舍的桌子进行了测量分析和改进外，还对椅子的尺寸与形状做了分析和研究。如图3.7椅子尺寸图（改善前）所示，通过测量发现椅子的尺寸基本符合人员工程学中人体尺寸的要求，所以在椅子的尺寸上只做了少量的改动。将椅子面与地面之间的距离稍微增加了2 cm，这样以来可以是学生坐定时，双腿能够尽量的保持垂直，可以保持腿部的血液循环通畅，不会因为长时间的坐姿出现腿部麻木的现象。此外对椅子的形状做出了较大的改动，人机工程学在对椅子的研究是有很多成功的实例，椅子也是能够做出最大改动的设施。本次对椅子的人机工程学研究主要从椅子的舒适性上着手，人机工程学中的理论研究发现，人体保持坐姿的时候腰部必须长时间保持紧张状态，长时间的腰部紧张状态会使人体产生疲劳感和不适感，如果某人的工作是始终坐姿的话，会发生腰肌劳损、腰间盘突出等各种腰部的疾病。如果在保持坐姿是随意将腰部放松的话，整个人体的肩部会前倾，长时间的这种坐姿会使人体养成不良的坐姿甚至发生驼背现象。有关的科研项目对人体的坐姿作出过具体的分析，如图3.8不同坐姿的X光片所示。图3.8不同坐姿的X光照片本次的研究和改善是将椅子上相对于腰部的位置安放一个棉质的靠垫，在椅子面的边缘也加一层较薄的坐垫，如图3.7椅子的尺寸图（改善后）所示，如此做法可以是人体在保持坐姿时能够自然的稍微后仰一定的角度。同时由于有了腰部靠垫的支撑，可以最大的减少腰部的压力，很有效的改善保持坐姿是腰部的紧张状态。如图3.9所示图3.9坐姿的改善图3.4衣橱的设计图3.10衣橱尺寸图衣橱是宿舍内的另一重要的生活设施，是学生的衣服以及一些不常用的物品储存的主要设施。对衣橱的要求应该是方便和实用，通过对该宿舍内的衣橱测量得到衣橱的具体尺寸，如图3.10衣橱尺寸图所示，衣橱的高度是206cm，衣橱的底面与地面之间的距离是13cm，根据人机工程学中对人体保持站姿时的尺寸以及双臂伸展所能够达到的高度测量，具体内容如图3.11人体尺寸图所示，人体保持站姿并双臂伸展时能够达到的高度平均为205cm，所以该宿舍的衣橱高度尺寸相对与人体尺寸来说，显得偏高了一点，可以将衣橱的高度降低一点以便学生能够顺利的将物品摆放在衣橱的上边或从衣橱上边将所需的物品顺利取下。据有关同学的建议衣橱的底面与地面之间的空间基本处于空间闲置的状态，由于之间的距离为13cm，很多物品都不能够放置在衣橱下面，学生平时所用的洗衣盆经常因为没有地方放置而出现随意摆放的情况。建议将衣橱与地面之间的距离适当的放大至20cm，这样能够将洗衣盆等物品放置在衣橱的下面。图3.11人体尺寸图通过对衣橱的尺寸和形状的改动，能够使学生在宿舍房间内生活时，能够做到方便、快捷。同时衣橱的上边和下边都有足够的空间来摆放生活中的必须品和某些经常使用的物品，如此做法可以使整个房间看起来干净、整洁，杜绝了脏、乱、差的现象，为学生提供更好的学习和生活空间，对他们的身体和心理健康发展带来正面的影响。3.5环境设计3.4.1色彩颜色是光的物理属性，人可以通过颜色视觉从外界环境获取各种信息。人类生活的世界，色彩斑斓，无论家庭、办公室、宿舍、车间，恰如其分的颜色及颜色配置，会收到意想不到的效果。鉴于颜色对人的生理和心理都会产生影响，可以作为一种管理手段，提高工作质量和效率。颜色具有三个基本特性即色调、明度、彩度，明度是指颜色的明暗程度，藉此区别颜色的明暗与深浅，是物体颜色在量方面的特征。这种感觉由于光线强度不同而引起视觉对反射光的反映程度也不同。白色明度大，纯白色反射100%的光，黑色明度小，纯黑色反射0%的光。宿舍一般都是要求有较好的采光质量，房间一般以白色调为主。如图3.12人眼对不同颜色的视野范围所示，人眼对白色的视野范围基本在130度左右，黄色的视野范围基本在95度左右，蓝色的视野范围基本在80度左右，红色的视野范围基本在45度左右，绿色的视野范围基本在40度左右。由此可见人眼对白色或接近白色的颜色视野范围是最大的，所以房间内的颜色才用白色会使人在视觉上感觉房间的面积较大。图3.12人眼对不同颜色的视野范围鉴于颜色的反光率可以增强光亮，提高照明装备的效果，节省光源，减少阴影等作用。墙壁涂料易采用发射率较高的颜色，现宿舍内的墙壁主色调以白色，符合以上的标准，但是由于考虑到宿舍房间主要是用来休息的场所，建议宿舍阳面采光的房间采用暖色调，比如浅黄色，宿舍阴面采光的房间主色调可以以白色为主。这样可以使入住的学生生理和心理上都能够得到最大的放松，同时又不会因光线过暗而产生视觉疲劳。3.4.2采光环境照明设计，在任何时候都应遵循工效学原则。自然光是任何人工光源所不能比拟的，在设计是应最大限度的利用自然光，应尽量防止眩光，增加照度的稳定性和分布的均匀性、协调性等。建筑物的照明通常采用三种形式，即自然照明、人工照明和二者同时并用的混合照明。人工照明按灯光照射范围和效果，又分为一般照明、局部照明、综合照明和特殊照明。照明方式影响照明质量，且关系到投资及费用的支出。选用何种照明方式，与工作性质和工作点分布疏密有关。图3.13光源的相对位置对视效的影响 室内自然照明是通过天窗和侧窗接受户外的光线。作为光源，自然光最为理想。因为自然光明亮柔和，人眼感到舒适，人们习惯也太阳光谱，而且光谱中的紫外线对人体生理机能有良好的影响。因此设计照明时应该始终考虑最大限度的利用自然采光。但是自然照明受不同时间、不同季节和不同条件的影响，因此在作业环境内常常要用人工光源补充照明，以此来保持工作或生活的场所保持稳定的光量。宿舍阴面房间的吊灯只有一盏，所以采光条件不好。吊灯的位置位于书桌的正上方，虽然能够得到最大强度的照射，但是单一的光源容易产生阴影现象，学生在书桌上学习时身体产生的阴影容易投射到书桌上，从