室内家具设计与人机工程学.ppt

目前，国际人类工效学学会(iea)所下的定义是最权威和最全面的： 人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理 学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作 中、家庭生活中和闲暇时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和 舒适等问题的学科。 人机工程学 基本概念和定义 人机工程学与 工业设计 一种辅助牙科医生对牙病患者进行治疗的工具 人机工程学与 工业设计 对于“人的因素”的共同关注，使得人机学和设计在产品使用功用、人与物的交互方式等 方面的探讨上具有相似的研究内容，设计首先要探讨人的生产方式和生活方式。这具体地落 实到探讨物品使用功用如何适应人的行为（生产和生活）需要，并如何反过来影响和改变人 的行为方式。 人机工程学与 家具设计 人体尺度与数据处理 一、人体测量学及其术语 人体尺度是工业设计师进行产品设计时必须考虑的基本因素。这就必须借助人体测量 学所获取的人体尺寸数据及其分布规律，来指导作业空间、工具和设备等设计工作。 测量人体的科学称为人体测量学（anthropometry）。它是通过测量人体各部位尺寸来 确定个人之间和群体之间在人体尺寸上的差别的一门学科。 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 1人体测量方法 进行人体测量，一般遵循一定的通用方法。我国国 标gb5703-85“人体测量方法”中，为使用人体测量仪对 成人和青少年进行测量规定了测量方法。其中对被测者 基本姿势、测量基准面、测量方向、支撑面、被测者衣 着、测量值读取精度等多方面加以了规定。只有在满足 这些条件的前提下，测量方法才是有效的、测量所得到 的数据才是有价值的。 测量工具则包括人体测高仪、弯脚规、直脚规、软 卷尺、坐高椅、量足仪、医用人体秤等。对于功能方面 的动态尺寸，如在工作状态或在做某种工作时的运动中 的尺寸，除这些必需工具外，还往往需要高级的设备和 技术，如光度计摄影系统、人体测量摄影机和三维测量 装置（图2一5、图2一6）等。 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 2.人体测量术语与定义 人体测量基准面的定义是由三 个互为垂直的轴（铅垂轴、纵轴 和横轴）来决定的。 通过铅垂轴和纵轴的所有平面 都称为矢状面（sagittal plane）（ 图2-12）。在矢状面中，把通过 人体正中线的矢状面称为正中矢 状平面（medialsagittal plane)。它 将人体分成左、右对称的两部分 （图2-12）。 通过铅垂轴和横轴的所有平面 都称为冠状面（coronal plane）。 冠状面将人体分成前、后两个部 分（图2一12）。 与矢状面及冠状面同时垂直的 所有平面都称为水平面（ transverse plane）。又称为横断 面。它将人体分成上、下两个部 分（图2一12）。 3测量数据的统计 人体测量的数据常以百分位数来表示人体尺寸等级，最常用的是以第5%、第50%、第95% 三种百分位数来表示。其中第5百分位数是代表“小”身材，是指有5%的人群身材小于此值，而 有95%的人群身材均大于此值。第50百分位数表示“中”身材，是指大于和小于此人群身材尺寸 的人群为50%，第95百分位数代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸均小于此值，而有5% 的人群身材尺寸大于此值。 百分位这一概念由于其易于理解的特性而广为使用。将身体尺寸测量值以百分位值形式表 达出来，是将人体测量数据引入工程人体测量学的第一步。 4.静态尺寸和动态尺寸 人体尺寸数据主要有构造上的和功能上的两类，即静态尺寸和动态尺寸。静态尺寸是指： 人体身体构造的尺寸。动态尺寸是指：人在工作姿势下或在某种操作活动状态下的活动空间尺 度。 静态尺寸：结构尺寸 国标gb 10000-88是1989年7月开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标谁共提供了 七个类共47项人体尺寸基础数据 a.人体主要尺寸 国标gb 10000-88给出身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项人体主要尺寸 数据， b.立姿人体尺寸 该标准中提供的成年人立姿人体尺寸有：眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点 高， c.坐姿人体尺寸 标准中的成年人坐姿人体尺寸包括：坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘 高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 动态尺寸：（功能尺寸） 人在各种情况工作时都需要有足够的活动空间。工作位置上的活动空间设计与人体的功能尺寸 密切相关， 立姿的活动空间 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。脚 的站立平面不变时，立姿活动空间的人体尺度如所示。 正视图零点位于正中矢状面上（从前向后通过身体中线的垂直平面）。侧视图：零点位于人体 背点的切线上，在贴墙站直时，背点与墙相接触。以垂直切线与站立平面的交点作为零点。 坐姿的活动空间 正视图：零点在正中矢面上，侧视图：零点在经过臀点的垂直线上，并以该垂直线与脚底平面的 交点作为零点 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 二.人体尺寸百分位值的应用原则与方法 为了使人体测量数据能有效的为设计者所利用，选出部分设计常用的数据，并介绍这些数据 的定义、应用条件、选择依据等见列表 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 人体测量值是在着装很 少的情况下测得的。在实际 应用这些尺寸值时，应该给 予一定量的补偿值（表2-7 ）。 项目尺寸修正值（mm ） 修正原因 站姿高25-38鞋高 坐姿高3裤厚 站姿眼高36鞋高 坐姿眼高3裤厚 肩宽13衣 胸宽8衣 胸厚18衣 腹厚23衣 立姿臀宽13衣 坐姿臀宽13衣 肩高10衣（包括坐高3及肩7） 两肘间宽20 肩肘8手臂弯曲时，肩肘部衣服压紧 臂手5 akunbo叉腰8 大腿厚13 膝宽8 膝高33 臀膝5 足宽13-20 足长30-38 足后跟25-38 人体测量及其术语 人体尺寸百分位值的 应用原则与方法 设计中运用人体测量 数据的原则 三 .设计中运用人体测量数据的原则 有关人体测量数据（如国标gb10000一88提供的数据表）为产品和工位等设计提供了主 要依据。但这些数据需要以系统的方法加以应用。在设计中系统地运用人体测量统计数据的 具体过程如下。 首先确定谁是预期的使用者或作业者对象，即使用者群体。对于不同的产品或作业岗位， 使用者群体不同，其性别、年龄、种族等方面也会不同；对于不同的用途（如民用与军用） ，使用者群体也会不同。这些都需要在设计过程中加以考虑、分析和预测。 确定有哪些人体尺寸变量需要考虑，尤其是确定什么尺寸是最需考虑的。 确定要适用于第几百分位的使用者群体。要百分之百地满足使用者群体的所有个体，这在 实际设计活动中往往是不可能的，因为受到财务上的、经济上的以及设计上的制约因素限制 。一般确定为使用尽可能大的百分位值，以满足尽可能多的使用对象使用。 确定百分位时有三个方法。满足使用对象中较大或较小身材者的需要，即在产品、工位 或生活环境设计中，在不同情况下需要使用较大或较小身材者的人体测量值；满足可调节性 需要；对于一些应用，确定某一尺寸参数时如果上述两点都不能实现，则可以使用人体测量 变量的平均测量统计值 确定所选人体尺寸变量的百分位值。 在不同的情况下，对所使用的百分位值给予适当的补偿量。 为了确保设计正确，尽可能使用实物模型或计算机模拟对设计加以验证。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 桌椅的人机工学设计 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 桌椅的历史与现状 人类使用桌椅的历史与人类文明史等长。各国博物馆里保存着各个历史时代的家具 珍品，其中我国明代的桌椅家具，倍受学者们的推崇。但总的说，古代桌椅可供今人研 究借鉴的，仅在于造型、装饰等审美、文化、精神方面，而对于座椅的主要实用功能 使用中的人体舒适性，则既缺乏文字记述，也难觅精绝的佳品。从皇家贵族的殿堂， 到寻常百姓的厅室，很符合人体解剖学要求、能较长时间坐着感到舒适自在的座椅，却 鲜如凤毛麟角。 直至1948年，瑞典整形外科医生阿克布罗姆的站与坐的姿势一书问世，才有了 历史上第一本分析坐姿解剖特性的专著，奠定了用人体解剖学理论指导座椅功能设计的 基础。1968年，国际人机工程学学会(iea)在瑞士召开了以座椅为主题的第一次国际学 术研讨会，这次会议在全世界掀起了座椅研究的新高潮。20世纪70年代前后，各国纷纷 将座椅研究的新成果，用于制定或修订新的座椅技术标准，如学校课桌椅、办公用椅、 工作椅、飞机座椅、火车座椅等的工业标准。以日本为例，1966年完成了学校用课桌椅 的新标准(jis)修订，1980年文部省又汇编了学校用家具指南分发给各地教育委员会 。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 桌椅的历史与现状 1980年以前的长时期内，我国办公桌的通用高度为800mm，不但明显高于上述日 本的新旧标准，也明显高于欧美高身材国家办公桌的通行高度。那时我国数以千万计 的办公室工作人员(包括教师、学生)，尤其是其中终日伏案抄写的文书一类职工，老 是耸着双肩工作，一天下来，颈椎、大小臂，特别是肩胛部位常感不适或酸痛，不仅 影响工作效率，时间长了还会诱发疾病。据当时统计，文书一类工作人员中，肩胛部 位有不同程度疾患者比例高达18左右，远远高于其他职业的人群。这从反面印证了 改进桌椅设计对人们生活质量的意义。近年来，我国大中城市市场上的新型办公桌已 经降到较为合适的高度，但800mm高的旧办公桌还随处可见，尤其在欠发达的乡镇地 区。 从1971年4月开始，日本对办公用家具进行了三年多时间的研究，然后决定把原 先高度为740mm的办公桌改为高700mm(男用、或男女合用)，与高670mm(女用)的两 种新标准规格。1970至1980年，日本还对包括新干线车厢在内的火车座席、列车卧铺 、飞机座席进行研究与改进，提高了乘坐舒适性，成果显著。 我国也已经制定发布了一批有关家具的技术标准，如gb/t 39761983学校课 桌椅功能尺寸、gb/t 14774-1993工作座椅一般人类工效学要求，以及关于办 公桌、文件柜、衣柜等家具外形尺寸标准gb/t3326-33281982等。 桌子是人们坐着使用的(站着使用的称为工作台)，所以确定桌面高度时不应取地 面、而应取椅面作为基准。有了椅面高度，再加上合理的“桌面椅面高度差”，就得到 了合理的桌面高度。因此，本章优先和重点的分析对象是座椅。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、坐姿脊柱形态及其生理效应 1脊柱、椎间盘与骨盆结构 人体骨骼共有206块，分为 中轴骨和四肢骨两大部分，如 左图所示。其中支撑头颅与全 身的骨结构为脊柱、骨盆与下 肢。脊柱分4个区段：上段是7 节椎骨组成的颈椎，接下来12 节椎骨组成胸椎，再下面5节组 成腰椎，以上共24节椎骨；脊 柱的下端是骶尾骨，即由5块融 合成一体的骶骨和由4块融合成 一体的尾骨，见右图。 每两节脊椎骨之间的软组 织称为椎间盘，由于椎问盘软 组织的变形，才使整个脊柱能 够实现弯曲活动。全部椎间盘 的厚度之和约占脊柱总长度的 1/4。其中以腰椎段的椎间盘为 最厚，所以人体上身腰部的可 能活动度较大。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 2坐姿脊柱形态的变化及其生理效应 坐姿引起的脊柱形态改变，可由示 意图说明。图a)还是示意地表示站立时 的脊柱生理曲线，腰椎向前凸，且曲度 较大。图b)示意地表示坐下后脊柱曲线 形态的变化及引起变化的原因。站着时 大腿与脊柱一致地顺着铅垂的方向，坐 下后相当于大腿骨连带着髋骨一起转过 了90度，如图b逆时针箭头所指；于是 嵌插在左右髋骨腔孔里的骶尾骨也发生 了相应的转动，从而带动整个脊柱各个 区段的曲度都发生一定变化，而其中以 腰椎段的曲度变化最大：由向前凸趋于 变直(从腰椎的局部区段看)，甚至略略 向后凸的形态。因此腰椎骨间的压力不 能再维持正常、均匀的状态，而这对于 坐姿舒适性会产生明显的不利影响。这 种影响主要存在于上身没有倚靠的情况 下。若座椅靠背有一定的后仰角度，使 整个后仰的上身的体重能较多地由靠背 分担，影响的程度则有所缓解。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 二、坐姿下的体压 坐姿下，臀部与大腿、腘窝、腹部等人体 部位都受有压力，关系到坐姿的舒适性，分述 如下： 1椅面上臀部与大腿的体压 由于进化的结果，人体骨盆下部两个突出 的坐骨粗大坚壮，坐骨处局部的皮肤也厚实。 所以由坐骨部位承受坐姿下的大部分体压，比 体压均匀地分布于臀部更加合理。但坐骨下的 压力过于集中，阻碍此处微血管内的血液循环 ，压迫神经末梢，时间较长，会引起麻木与疼 痛，也不好。影响椅面上臀部与大腿体压的主 要因素是椅面软硬、椅面高度、椅面倾角及坐 姿等。（书） 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 二、坐姿下的体压 2腘窝的压力 膝盖的背面称为腘窝。通向 小腿的血管和神经都从腘窝部位 经过，且离体表较浅，腘窝处的 皮肤又薄，因此腘窝是对体压敏 感的部位。此处受压，小腿的血 液流通受到阻碍，坐不多久小腿 就会感到麻木难受。座面高度过 高，与座面进深过深，都会造成 腘窝受压，如图a，b中的箭头所 指，应该避免。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、坐姿下的肩部、小腿与背肌 1肩部与扶手高度 对于带扶手的椅子，扶手高度若高于坐姿人体尺寸中的“坐姿肘高” ，则扶 手通过上臂将肩部耸起。这种“端肩”姿势使肩部肌肉紧张，时间稍长，便会感 到酸痛，是不适宜的。适宜的扶手高度是略低于“坐姿肘高”。 2小腿的支承与背肌 小腿在地面获得支承，在正直端坐时对降低背肌的紧张，很有作用。人打 瞌睡时，背部肌肉不自觉地开始松弛，上身就会前仰后合起来，这就反证了在 背部没有倚靠的情况下，是靠背部肌肉的力量维持着上身的稳定。小腿在地面 获得支承，有利于上身的平衡稳定，使背部肌肉得到放松。但在上身后仰倚靠 在靠背上时，背肌总是放松的，就与小腿是否有支撑无关了。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 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。这就是“人体平衡调节理论”在 人体姿势中的体现。两脚分开站立，使 体重均匀地由两脚分担，无疑是理论上 合理的立姿；但是这样站立时间长了， 就需要改换为“稍息”姿势，让体重改由 某一条腿脚来主要承担，使另一条腿获 得一段时间的充分放松；过一段时间， 再换由那只休息过的腿脚承担。这就是 立姿下证实平衡调节理论的例子。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 以坐姿解剖生理分析为基础，本节讨论座椅的各项功能尺寸和形态。 座椅的合理功能尺寸和形态，首先应随就坐者的目的要求而异。根据就坐者的目的 要求，可将座椅分为以下几种。 1) 工作座椅，简称工作椅。就坐者的主要要求，是在胸腹前的桌面上进行手工操作或 视觉作业。需用上身前倾的姿势进行伏案读、写、绘图、打字以及比较精细的检测、装 配、修理等，都属于这类操作或作业。 2) 休息用椅，简称休息椅。就坐者的主要要求是放松、休息，如候车室候诊室的座椅 、影剧院座椅、公交车客车椅、公园休闲椅、沙发、安乐倚、躺椅等。 3) 办公室用椅、会议室用椅，教室中的学生座椅等。这是介于前面两种座椅之间，就 坐者有时要低头读、写，有时上身要后仰着听、看或说的座椅，因可以把办公椅作为代 表，故统称为办公椅。 把座椅分为上面3种，只是为了在本节中分析叙述较为方便，并不是具有严格标准的 或已经被公认的分类方法。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、座面(前缘的)高度 1工作座椅 工作椅座面前缘高度(简称座高)的设计要点是：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；腘窝不受压；臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得“ 弹性支承”。 研究指出，符合上述要求的工作椅座高为：比坐姿人体尺寸中的“3.8小腿加足高” 低 10mm15mm。 由表可查得，中国成年男女“3.8小腿加足高”50百分位数分别为 p50男=413mm， p50女=382mm 加上穿鞋修正量(男25mm，女20mm)，穿裤修正量(-6mm)，就可算出适合中国中等身 材男子、女子的座高值(按比“小腿加足高”低10mm计算)： 适合50百分位数身高男子的座高：413mm+(25-6)mm-10mm=422mm 适合50百分位数身高女子的座高：382mm+(20-6)mm-10mm=386mm 同样可查得男子95百分位数和女子5百分位数的小腿加足高数值： p95男=448mm， p5女=383mm 从而可算出 适合95百分位数身材男子的座高：448mm+(25-6)mm-10mm=457mm 适合5百分位数身材女子的座高：342mm+(20-6)mm-10mm=346mm 把这两个数据四舍五人为圆整的数值，就得到了工作椅的一个基础数据， 中国男女通用工作椅座高尺寸的调节范围：350mm一460mm。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、座面(前缘的)高度 2其他椅子 非工作椅的座高应适合其自身的使用特点，与工作椅的要求是不尽相同 的。大部分非工作椅为了坐姿的舒适，就坐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椅低一些。例如，从会议室用椅、影剧院座椅、 ；候车室座椅、公园休闲椅、沙发、安乐椅、，到躺椅，座高可以依次降 低。但座高过低，会使老年人站立起身困难，必要时应予考虑。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 二、座面倾角 1工作座椅 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。综合起来可 简要归结为以下3条： 1) 一般办公椅的座面倾角可取a=0-5度，常推 荐取a=3-4度。 2) 主要用于前倾工作的座椅，适宜于椅面前 缘低一点，即座面倾角约略取为负值。若工作 时前倾程度较大，且持续时间长，则加大座面 倾角的负值符合工作者的解剖生理要求。但人 在这样的椅子上是坐不住的，要往下滑。解决 这个问题的方法是增加一个带有软垫的“膝靠”， 对人的膝部提供支承。图a所示的“平衡椅”，和 图b所示的“云椅”就是两款这样的设计。据报道 ，它们颇受专职打字员、录入员们的青睐。 3) 如前所述，办公椅应提供前倾工作和后倚 放松两种可能，现今市场的新式办公椅可以顺 应这两种工作姿势的要求，能在一定范围内自 动地调节座面倾角和靠背倾角，使两种状态下 都有较舒适的姿势，见图。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 2休息椅 与工作椅有所不同，休息椅多为椅面前缘翘起，a为正值的。坐在休息椅上，上身会自然 地后倚在靠背上，使背肌放松，躯干稳定舒适。越是以休息放松为主的座椅，座面倾角a越应 取较大数值；公交车等振动环境下的座椅，为避免在振动中身体下滑，也应适当加大a值。几 种非工作椅座面倾角的参考值如下： 会议室椅5度 影剧院座椅5-10度 公园休闲椅10度 公交车座椅10度 一般沙发8-15度 安乐椅可达20度 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、靠背的形式及倾角 1不同座椅的靠背功能 靠背的形式、倾角和尺寸，关系到坐姿脊柱形态、座面和背部的体压、背肌的紧张 度等解剖学因素，是座椅人机工程设计中的重点内容。 靠背设计的关键，仍在于正确掌握不同座椅的靠背功能要点，分述如下： (1) 工作椅 对于工作椅，靠背的功能要点，主要不是支承就坐者后倚时的上身体重 ，而是维持脊柱的良好形态，其中又主要在于避免腰椎的严重后凸。因此，工作椅的靠 背主要是腰靠，即在以第三、四腰椎为中心的位置上，有一个尺寸、形状、软硬适当的 顶靠物。中等身材男子，第四腰椎约在肘下4cm处(也是大部分人系腰带的高度)，可以此 作为腰靠中点的高度。我国老式工作椅中很少能见到合理的腰靠，多数工作椅靠背偏高 ；新式工作椅已有改进。 (2) 休息椅 休息椅的靠背是后仰的，就坐者的上身体重有较大的比例由靠背承担， 且大腿骨与上身间的夹角也较大，于是缓解了腰椎形态的变化及其对椎间盘压力异常的 影响；因此对于休息椅，腰靠的作用降低，靠背功能的要点转向支承躯干的体重，放松 背肌。躯干的重心大约在人体第八胸椎骨的高度，宜以此位置为中心对就坐者提供倚靠 。对于安乐倚、躺椅等长时间休息的用椅，为缓解颈椎的负担，最好还能提供头枕。处 于振动环境下的客车座椅，若头枕的支承在人们颅骨的后部，则人的头部容易左右晃动 ，很不舒服；头枕对头的支承位置应该在颈椎之上、后脑勺的下部；但这一位置的高度 因人的身材高矮不同有较大的差异，因此固定高度的头枕的通用性很小，适合较高身材 者的头枕便不能适合较矮身材者，反之亦然。把头枕做成高度可调虽无很大困难，却终 归要另外增加机构，且人们也往往嫌调整头枕高度麻烦，这是目前客车座椅头枕仍然存 在的问题。 (3) 办公椅 办公椅介于工作椅和休息椅之间，可采用以支承躯干体重为主的靠背， 若同时还提供腰靠，一般来说效果更好。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、靠背的形式及倾角 2四种座椅靠背形式 日本人机工程学者小原二郎等人，设计了4种形式的靠背，能分别适用于不同功能 的座椅。下表概略介绍了他们的名称、功能特性、形态尺寸要点和适用条件。下表所列 与上面的分析是一致的，因此不再赘加重复的解释。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、靠背的形式及倾角 2四种座椅靠背形式 右图是四种靠背形式中的 一种：中靠背座椅的功能尺寸 。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、靠背的形式及倾角 2四种座椅靠背形式 以上讲述的座椅三种主要功能尺寸都随座椅的应用条件而变，下图大体上综合表示 了它们的依次变化和对比情况。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 四、其他功能尺寸 1座深 工作椅座深的设计要点是：座面 有必要的支承面积，臀部边缘及大腿在 椅面的“弹性支承”能辅助上身的稳定， 减少背肌负担；在腘窝不受压的条件 下，腰背部容易获得腰靠的支托。 办公椅座深的设计原则与工作椅相 同，座深数值同于或稍大于工作椅座深 。休息椅座深可以比办公椅座深再大一 些，这是因为就坐者小腿前伸，腘窝不 易受压；也是为了增大座面接触面积， 降低座面体压。但休息椅加大座深也有 个原则，就是不让腰椎在座面和靠背交 接处总是后凸着造成生理不适(前面讲 过，有些大沙发座深过大，存在这个问 题，不得不配加腰枕”)。另外对于老年 人用椅，还要注意，若座深过深，则老 年人要从椅子上站起来会感到费力和困 难，见图 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 四、其他功能尺寸 1座深 工作椅座深的设计要点是：座面 有必要的支承面积，臀部边缘及大腿在 椅面的“弹性支承”能辅助上身的稳定， 减少背肌负担；在腘窝不受压的条件 下，腰背部容易获得腰靠的支托。 办公椅座深的设计原则与工作椅相 同，座深数值同于或稍大于工作椅座深 。休息椅座深可以比办公椅座深再大一 些，这是因为就坐者小腿前伸，腘窝不 易受压；也是为了增大座面接触面积， 降低座面体压。但休息椅加大座深也有 个原则，就是不让腰椎在座面和靠背交 接处总是后凸着造成生理不适(前面讲 过，有些大沙发座深过大，存在这个问 题，不得不配加腰枕”)。另外对于老年 人用椅，还要注意，若座深过深，则老 年人要从椅子上站起来会感到费力和困 难，见图 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 四、其他功能尺寸 2座宽 带扶手的座椅若座宽不够，让就坐 者只能勉强地挤下去固然不行，见图a； 但座宽太大，两侧扶手不能给就坐者提 供稳定的位置，使就坐者有“不着边”的 感觉，也不好，见图b排椅的单人座宽应 大于人体水平尺寸中的“3.7坐姿两肘间 宽”，并考虑穿衣引起的尺寸修正量。这 一要求适用于礼堂、影剧院里有扶手将 座位隔开的座椅，也适用于公园里没有 扶手将座位隔开的长条休闲椅以及体育 场看台、长条凳子。这是为了避免并排 的就坐者的两臂互相碰撞干扰。由表可 查得，中国成年人“4.7坐姿两肘间宽”的 男性95百分位数为p95男=489mm。考虑 了穿衣引起的尺寸修正量，排椅的单人 座宽一般需要在500mrn以上。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 四、其他功能尺寸 3扶手 扶手常用于办公椅和休息椅，其功能 主要有：落座、起身或需要调节体位时 用手臂支撑身体，这对躺椅、安乐椅尤其 必要；支承手臂重量，减轻肩部负担； 对座位相邻者形成隔离的界线，这一点 有实际的和心理的两方面作用。 从扶手的三项功能可知，扶手设计的 关键参数是它的高度：扶手过高，会使肩 部被耸起，如图a所示；扶手过低，则起不 到支承大小臂(部分)重量的作用，如图b所 示。这两种情况都会使肩部肌肉受力紧张 。为避免上述两种情况，座椅扶手高度宜 略小于坐姿人体尺寸中的“3.5坐姿肘高”。 由表可查得，中国成年人“3.5坐姿肘高”的 男性50百分位数、女性50百分位数分别为 ：p50男=263mm，p20女=251mm。这两个 数值的平均值为257mm，公用座椅的扶手 高度宜略小于这个数值。gb/t 14774-1993 推荐的扶手高度为23020mm。我国老式扶 手椅的扶手多数偏高。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 课堂讨论：你体验过、考虑过不同 坐姿的不同感受吗? 如果座椅的尺寸、结构不符合人们的 解剖学要求，你想要坐着舒服，自然是不 可能的。那么，反过来，坐在设计合理的 座椅上，是否一定能保证你有很好的感受 呢?请看右图：这位先生驾驶着自己的 汽车，几小时下来，有时觉得腰部难受， 挺累；有时又不大有这种感觉。他自己不 知道这是为什么。一位人机学专业的朋友 画了右图，告诉他，这是由于他有时采用 图a所示的坐姿驾驶，有时又像图b那样坐 着驾驶，自己却并未觉察坐姿的差异及其 后果。 请问，两种不同驾驶坐姿分别引起了 怎样的后果?为什么? 尺寸与形态合理的座椅，未必一定能 起到应有的效能。所以向广大公众普及一 些人机学常识，让他们了解什么样的姿势 才是正确的坐姿，其重要性实在不低于座 椅设计的正确与合理 同学们考虑过这个问题，有自己的感 受与体验吗? 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、椅垫的生理学评价要素 硬座面和硬靠背，使人体臀部和背部突出的局部受压过于集中，造成不 适。为了缓解这种不适，有一定弹性的椅垫，包括坐垫和靠垫，是必要的。 但怎样的椅垫才是好椅垫，却是值得研究的问题。一般认为，椅垫性能的生 理学评价应有以下两方面的要素： 第一，椅垫的软硬性能。 第二，椅垫材质的生理舒适性。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 二、椅垫的软硬性能 硬椅面使人体的局部体压过于集中，肯定给人造成不舒适，见图a。而椅垫过软，在 人体压力下发生很大的变形，椅垫甚至顺应人体轮廓形成“包裹”人体的形态，如图b所示， 也使人不舒适。这种不舒适的原因在以下几方面：接触面上体压过于均匀，使坐骨骨尖 下等人体适于承受较大压力的部位和不宜承受较大压力的部位趋向于“同等待遇”，不符合 人的生理解剖要求；不能通过改变坐姿体位来进行生理调节；过于柔软的椅垫让人体 陷人一种“悬浮”着的动态之中，使人体产生动摇不定、不稳定的感觉；而为了稳定体位， 人体还会不自觉地使全身肌肉紧张收缩起来，容易疲劳；有研究表明，过于柔软的座椅 还会减少对大脑的刺激，使大脑反应迟钝，所以工作椅的椅垫尤其不可太软太厚。 能缓解局部体压过于集中，能适当地增大与人体的接触面积，又不形成对人体轮廓的 “包裹”形态，才是椅垫较好的软硬性能，如图c所示。通常在一层耐磨面料里面装一块不太 厚的软垫子，就能基本达到这样的要求。如果软垫子材料是松软的泡沫塑料，要稍许厚一 点，根据不同情况，坐垫厚度一般大概在40-80mm之间，靠垫则应比坐垫薄一些；如果软 垫子是相对密实一点的乳胶之类的材料，可稍许薄一点，根据不同情况，坐垫厚度一般大 概在20-40mm之间，靠垫可以更薄一些。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 三、椅垫材质的生理舒适性 椅垫材质的生理舒适性，分皮肤触感和椅面的微气候条件两个方面。 1椅垫材质的皮肤触感 皮肤触感可简称触感，取决于椅垫蒙面材料的材质和纺织制作工艺，触感要求柔软而 不是硬挺、暖和而不是僵冷、粗糙而不是光滑。 2椅垫的微气候条件 椅垫的微气候是指就坐后在人体(含衣着)与椅垫之间形成的湿度、温度状况。优良的 椅垫应避免人体接触部位湿度的局部攀升，保持皮肤的干爽，因此要求椅垫蒙面材料有良 好的透气性；同时椅垫保温陛能应该适当，不宜过强或过弱；保温性能实际上与材质的粗 糙触感和透气性直接相关。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、桌面高度(桌椅配合) 桌子是坐着使用的，确定桌高的正确方法应该是：座高加上合理的桌面椅面高度差， 即 桌高=座高+桌椅高度差 前面已经讨论过座高，那么，怎样确定合理的桌椅高度差呢? 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： 书写用的桌子：合适的桌椅高度差=(坐高/3)-(20-30)mm 学生用的课桌：合适的桌椅高度差=(坐高/3)-10mm，等。 于是可以大体推算出中等身材中国成年男子、女子书写用桌的桌高如下： 书写用桌高=座高+合适的桌椅高度差=座高+(坐高/3)-20mm 对50百分位数身高的男子：座高50男=422mm 坐高50男=908mm 因此 书写用桌高50男=422mm+(908/3)mm-20mm=705mm 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 一、桌面高度(桌椅配合) 对50百分位数身高的女子，座高50女=386mm 坐高50女=852mm 因此 书写用桌高50女=386mm+(852/3)mm-25mm=655mm 考虑到普通办公桌与书写专用桌略有区别，办公桌现实中也难以区别男用或女用等因 素，我国国家标准gb/t 3326-1982规定的桌高范围为h=700-760mm，级差s=20mm。因 此，共有以下四个规格的桌高：700mm、720mm、740mm、760mm。 我国中等身材男子使用办公桌的适宜尺寸如图a所示，可调办公桌椅的尺寸大体如图b 所示。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 二、中屉深度 与高度为800mm的传统老式办公桌比较，gb/t 3326-1982规定的桌高700-760mm是明 显得到合理降低了。但桌下面的“容膝空间”还是必须保证的。就是说，桌面低了，中间那 个抽屉(简称中屉)就不能太深，否则大腿在中屉下受压，或根本放不到桌子下面去。根据 桌椅高度差的尺寸组成，应该有 a=b+x+c+d+e+f 式中 a桌椅高度差； b桌子面板的厚度； x中屉的深度； c中屉底板的厚度； d坐姿人体尺寸“3.6坐姿大腿厚”； e穿衣修正量； f中屉下面大腿的(小幅度)活动空间。 以中等身材(50百分位数身高者)的男子为例，应该有 由表查得 a=(908/3)mm-20mm=283mm，d=130mm 设取 b=20mm，c=lomm，e=(26mm)=12mm，f=30mm， 代入上式就可得到 中屉深度 x=283mm-20mm-10mm-12mm-130mm-30mm=81mm。 中屉深度仅80mm左右，相当浅。可见新式办公桌的中间抽屉，比传统办公桌的要浅 得多，这是新老办公桌在结构上的一个明显区别。 桌椅设计概述 坐姿生理解剖基础 座椅的功能尺寸 座垫与靠垫 办公桌的功能尺寸 思考题与练习题 外出游玩走累了，就坐在小砖头上休息 片刻，如图所示，试分析： 从坐姿脊柱形态、臀部体压、背部肌 肉三方面来看，这种休息姿势是否符合生 理解剖的舒适性要求?为什么? 如果对的回答是否定的，那么为什 么会觉得休息一会儿还挺舒服呢? 家具与人体尺寸的 适应 床、柜等家具的人机工学设计 床、柜尺寸的国家 标准简介 褥垫与躺卧的生理 解剖因素 图a是柜类家具内部空间的三个区域。第一区域的上限距地面约1870mm，这是考虑了穿鞋修 正量的女子“双臂功能上举高”50百分位数的约值；第一区域的下限距地面约603mm，这是仅需略 略弯腰，而不必蹲下可以取物的高度。第一区域是取物方便的区域，其中又以肩高(男女肩高的平 均值加穿鞋修正量)1328mm附近为最方便。高度603mm以下是第二区域，要蹲下取物，不方便。 高度1970mm以上视线够不着，要踮脚甚至站在凳子上或用梯子才能取物，更不方便，这是第三区 域。图b是抽屉高度的上限和下限，考虑取物时的手臂动作和视线，抽屉上沿的上限和下限高度分 别约为1360mm和300mm。 家具与人体尺寸的 适应 床、柜尺寸的国家 标准简介 褥垫与躺卧的生理 解剖因素 还应注意家具某些细节与人体的关系。例如，人在一些低柜或工作台边可能需要站得比较近 ，那么在这些家具的支脚部位留有“容足空间”就有必要，如图a所示。容足空间对于放在沙发前的 长茶几尤其值得重视，因为人们为了舒服，坐在沙发上时常把小腿往前伸出，而长茶几又不宜远 离沙发放置，若小腿伸不进茶几下部，对就坐沙发的自由放松影响较为明显。又例如，无论是用 拖把墩布，还是使用吸尘器，家具底部留有必要的空挡是有好处的，空挡高度不小于130-150mm, 才能达到一定的清洁进深。如图b所示。 家具与人体尺寸的 适应 床、柜尺寸的国家 标准简介 褥垫与躺卧的生