普通教室的空间设计.doc

_ 普通教室的空间设计专业班级：工业工程111班所在院系：机械工程学院指导教师：于晓洋（副教授）姓名：何岳谦 学号：1104050117（第三组）目 录第一章 课程设计任务书 11.1 课程设计目的11.2 技术参数和设计要11.3 设计内容11.4 工作计划1第二章 教室座椅和课桌的设计 22.1 教室座椅的设计与计算 22.1.1 座椅的设计思想、基本原则及原理 22.1.2 座椅尺寸的设计与计算 22.2 教室课桌的设计与计算 52.2.1 课桌的设计思想、基本原则及原理 52.2.2 课桌尺寸的设计与计算 5第三章 教室的空间布局设计 93.1 绘制教室平面图 93.1.1 准备用具 93.1.2 测量方法 93.1.3 测量注意事项 93.1.4 绘制平面图 93.2 课桌椅的布置 93.2.1 一组课桌椅所占空间的确定 93.2.2 横排座位数的摆放方案 93.2.3 第一排起始位置103.2.4 桌椅摆放方案113.3 验算黑板高度12第四章 总结与心得 13精品资料_第一章 课程设计任务1.1 课程设计目的该课程设计是工业工程专业的重要事件教学环节，是学生综合运用所学专业知识，对常见作业空间进行作业空间设计的一次基本训练。设计目的具体如下：（1）能正确运用人因工程的基本原理、方法及有关专业知识，掌握作业空间设计的方法；（2）通过课程设计，培养学生如何编写有关技术文件；（3）通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际问题的能力。1.2 技术参数和设计要求本次研究对象为实验馆408房间，要求学生按照人因工程的原则和方法进行学生用桌椅尺寸进行设计，并进行整体布置设计。具体要求如下：（1）30人为一个自然班，满足整数班数授课需要；（2）满足考试需要。1.3 设计内容（1）绘制房间408的平面图；（2）设计桌椅尺寸、黑板尺寸；（3）进行桌椅布置、包括讲台的布置；（4）绘制平面布置图；（5）撰写设计说明书（10000字左右）。1.4 工作计划（1）测绘408房间平面图（时间：1天）；（2）设计桌椅、黑板尺寸，绘制桌椅三维效果图（6天）；（3）进行桌椅、黑板、讲台布置（3天）；（4）绘制平面布置图（按比例进行）（2天）；（5）按照要求撰写说明书（2天）；（6）参加答辩（1天）。第二章 教室座椅和课桌的设计2.1 教室座椅的设计与计算2.1.1 座椅的设计思想、基本原则及原理1.考虑到学生中的身高差距，本次座椅设计为高度可调节座椅，使得座椅的尺寸适应各种人体尺度和坐姿。由于大学生上课的流动性与中学的指定座位差别，所以座椅高度调节需简便易行，座椅利用倾斜的支撑柱使椅子坐板自然落下时的重力卡在座椅支撑柱上的原理，可快速进行沿支撑柱方向的高度调节。2.靠背的结构和形状要尽可能减少就座者背部和脊部疲劳。3.给人留有足够的空间，特别是腿的活动，以防止腿经常疲劳。椅子效果图见图2-3。2.1.2座椅尺寸的设计与计算1.座椅高度的设计考虑到全国人体数据和大学生平均身高的差距，采用广东省2012年18-25岁最新数据（见下表2.1），考虑到我校男女比例情况，座高取男子第5百分位的“小腿加足高”，以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适，查表2.1得Xa=412mm，功能修正主要考虑（1）鞋跟高，一般为2538mm，取31mm。（2）裤厚：一般为3mm。f=31-3=28mm。桌椅座面高度的设计不许考虑心理修正量，即p=0。Xopm=Xa+f+p=412+28+0=440mm座椅座面上下可调200mm，即X=440200mm表2-1 广东省青年人体尺寸 单位：mm 百分位测量测量项目男（18-25岁）女（18-25岁）151050909599151050909599立姿眼高14761511152915951661168017161357139814191496157315951636立姿肩高13351367138314431503151915511227126412841353142314431480小腿加足高403412418436454459469358369374395415420431座深446455461484500505516416428435459482489501身高158216191639171017801800183814541498152116041686170917532.座椅宽度的设计考虑到男女身体差异与男女肥胖者的需要，座椅宽度应大于等于女性中第95百分位的坐姿臀宽尺寸382mm，其部位如图2-1，人体尺寸如表2-2。加上两倍裤厚修正量，即b382+23=388，由于大学生身高体重高于全国平均数值，所以b=420mm。表2-2 人体水平尺寸 单位：mm 年龄分组百分位数测量项目男（1860岁）女（1855岁）1510509095991510509095994.1 胸宽2422532592803073153312192332392602892993194.2 胸厚1761861912122372452611591701761992302392604.3 肩宽3303443513753974034153043203283513713773874.4 最大肩宽3833984054314604694863473633713974284384584.5 臀宽2732822883063273343462752902963173403463604.6 坐姿臀宽2842953003213473553692953103183443743824004.7 坐姿两肘间宽3533713814224734895183263483604044604785094.8 胸围762791806867944970101871774576082591994910054.9 腰围62065066573585989596062265968077290495010254.10 臀围780805820875948970100979582484090097510001044图2-1 人体水平尺寸部位3.座椅深度的设计根据我校男女比例，采用男性第5百分位座深455mm。尺寸见表2-1。4.座面曲线、倾角的设计原因及原理座面倾角是指座面前端翘高之后，座面相对于水平面的夹角，座面向后倾斜的座椅会使就座者自然的后倚，通过靠背的支撑减少背部肌肉承受的静负荷，还可以防止就座者从座面上滑落。工作座椅的后倾角取05为宜，取4。一般来说，坐姿引起的压力最大，其原因在于人坐下时骨盆和骶骨的位置变化。人体在骨盆下方有两块圆骨，称为坐骨结构。人体坐骨粗壮，比周围的肌肉能承受更大的压力；而大腿底部有大量血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而导致不适。所以，坐面上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向周围逐渐减少，至大腿时压力渐至最低值，如图2-1。图2-1 理想体压分布曲线（102Pa）5.座椅靠背的设计如图2-2正常的腰弧曲线是微微前突。为使坐姿下的腰弧曲线变形最小，座椅应在腰椎部提供支撑。由于第5,6胸椎高度相当于肩胛骨的高度，肩胛骨面积大，可承受较大压力，所以支承应位于第5,6胸椎之间。第5,6胸椎距椅面350400，取385。根据GB/T 14774-1993腰靠长d=340380mm，取380mm。靠背宽e=200300mm，取300mm。靠背圆弧R=400700mm，取580mm。靠背倾角=95115，取110。图2-2 脊柱及腰椎的前凸和后凸6.座椅支撑柱的设计座椅支撑柱采用8020832的钢杆，座椅支撑柱中段固定600mm的锯齿形胶皮用于增大摩擦并保护支撑柱不受损坏。2.2 教室课桌的设计与计算2.2.1 课桌的设计思想、基本原则及使用方法1.与座椅配套，本次课桌设计为高度可调节课桌，使得课桌与座椅适合各种身高的学生使用。和座椅的要求相同，课桌高度调节需简便易行，课桌两侧利用交叉杆一端固定，另一端前后滑动的方式对课桌进行上下调节，只需踩下特制踏板，前后推动即可，可以简单快捷对桌椅进行调节。2.书桌堂需留有至少能放下书包的空间。3.给人留有足够的空间，特别是腿的活动，以防止腿经常疲劳。课桌效果图见图2-3。2.2.2课桌尺寸的设计与计算1.课桌高度的设计查表2-3 设备及用具的高度与身高的关系第24项桌椅高差。桌椅高度差为3/17。Y=16193/17+椅高440=726mm，桌子上下可调80mm。Y=72680mm表2-3 设备及用具的高度与身高的关系代号定义设备高与身高之比123456789101112131415161718192021222324252627举手达到的高度可随意取放东西的搁板高度（上限值）倾斜地面的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为515）楼梯的顶棚高度（最小值，地面倾斜度为2535）遮挡住直立姿势实现的搁板高度（下限值）直立姿势眼高抽屉高度（上限值）使用方便的搁板高度（上限值）斜坡大的楼梯的天棚高度（最小值，倾斜度为50左右）能发挥最大拉力的高度人体重心高度采取智力姿势时工作面的高度坐高（坐姿）灶台高度洗脸盆高度办公桌高度（不包括鞋）垂直踏棍爬梯的空间尺寸（最小值，倾斜8090）手提物的长度（最大值）使用方便的搁板高度（下限值）桌下空间（高度的最小值）工作椅高度轻度工作的工作椅高度小憩用椅子高度桌椅高差休息用的椅子高度椅子扶手高度工作用椅椅面至背靠点的距离4/37/68/71/133/3411/1210/116/73/43/55/96/116/1110/194/97/172/53/83/81/33/133/141/63/171/62/133/20 坐位基准点的高度（不包括鞋）2.课桌宽度的设计课桌宽度应大于等于小臂放在课桌时的肘间宽。即b=2（肘高-手功能高）+2肩-肘修正量=2（1096-801）+28=606mm。3.课桌深度的设计根据表2-4我国成人男女上肢功能尺寸，桌深用男性第5百分位坐姿前臂手功能前伸长416mm。表2-4 我国成人男女上肢功能尺寸 单位：mm测量项目男（1860岁）女（1855岁）P5 P50 P95P5 P50 P95立姿双手上举高立姿双手功能上举高立姿双手左右平展宽立姿双臂功能平展宽立姿双肘平展宽坐姿前臂手前伸长坐姿前臂手功能前伸长坐姿上肢钱伸长坐姿上肢功能前伸长坐姿双手上举高跑姿体长跪姿体高俯卧体长俯卧体高爬姿体长爬姿体高1971 2108 22451869 2003 21381579 1691 18021374 1483 1593816 875 934416 447 478310 343 376777 834 892673 730 7891249 1339 1426592 626 6611190 1260 13302000 2127 2257364 372 3831247 1315 1384761 798 8361845 1968 20891741 1860 19761457 1559 16591248 1344 1438756 811 869383 413 442277 306 333712 764 818607 657 7071173 1251 1328553 587 6241137 1196 12581867 1982 2102359 369 3841183 1239 1296694 738 7834.下桌板高度的设计下桌板高度应大于等于椅面高加大腿厚，即h440+151=591mm，取596。则桌堂高度=726-596-30（上桌板厚20+下桌板厚10）=100mm。5.课桌两侧支撑架及地脚设计两侧采用23(20mm30mm730mm)钢管并列交叉连接放置，钢管间距10mm。地脚厚48mm，地脚上及桌面下配置配套滑道。6.特制踏板的设计及原理自制踏板100mm50mm30mm，表面放置高2mm齿状胶皮，用于增大脚底摩擦力。踏板与交叉管滑动端的管套相连，管套不受外力时自然下降，管套下端金属柱块卡在滑道下方齿状道中，使桌子前后固定。踩下脚踏时，管套上升，交叉管滑动端可前后滑动，使课桌上下移动。图2-3 桌椅效果图第三章 教室的空间布局设计3.1 绘制教室平面图3.1.1 准备用具白纸2张（用于粗略的记录数据和最后的抄写），笔，卷尺。3.1.2 测量方法先测量了整体长方形轮廓的长度，再从进门处慢慢在草图上添加黑板，讲台，多媒体，讲桌，窗户，多个柱子等元素，最后用黑色签字笔将房间具体轮廓描出。3.1.3 测量注意事项测量数据时，卷尺应紧贴被测量面，这样才会尽量减小误差。3.1.4 绘制平面图小组测量教室尺寸后用CAD绘制出S-408的平面图，如图3-1。3.2 课桌椅的布置3.2.1 一组课桌椅所占空间的确定课桌椅之间距离取男性第95百分位大腿厚151，则两桌子前桌面距离L=416+459+151=1206mm。 3.2.2 横排座位数的摆放方案由于屋子宽10230mm，每张桌子宽606mm。一、布局采用4个过道，每个1M左右，则可摆放10个桌子，采用3-4-3的布局，中间过道1050mm，两边过道1035mm。二、布局采用2个过道，每个1M左右，则可摆放12个桌子，采用4-4-4的布局，过道1479mm。对比两个方案，方案二虽然可供上课人数更多，但是只有两条过道，两边坐在里面的同学进出很不方便，而且由于两面桌子靠墙，考虑到最边上的同学看黑板的角度需大于等于30度，不能很好的利用教室的长度，故而采用第一种方案。图3-1 408教室平面图3.2.3 第一排起始位置第一排起始位置需从两个方面考虑，一、第一排课桌前沿与黑板距离不宜小于2000mm。二、第一排最远的同学看黑板距离不宜小于30。基于408教室的大小考虑，距黑板2.5M时第一排最远的同学看黑板小于30，所以第一排起始位置应按照第二因素考虑。人眼距黑板距离L6662tan30=3846.3,mm，取3850mm，课桌深416mm，所以，第一排距黑板3430mm。3.2.4 桌椅摆放方案由于第一排距黑板3430mm，黑板厚220mm，全长16820mm，没套桌椅长1206mm，由于后门需留出进出人的位置，需至少2010mm，则可排列9排，符合30人一个自然班，整班人数授课需要，如图3-2。由于是单人可移动式桌椅，考试时只需简易移动桌椅即可满足两班考试，移动方式可以为左右两排向两边移动，四竖排每排最后加一套桌椅即可。图3-2 408教室布局图3.3验算黑板高度第一排看黑板的仰角应为30。经测量，发现S-408教室的多媒体高度为1210mm。因为S-408的黑板是带有滑倒的，可以上下平移，所以在黑板滑到最高点的时候，它的下边沿应该不低于1210mm。运用三角函数，已知30，长边2630mm，得出该三角形的短边为1518mm。测量得出黑板的边长数据为150mm2600mm，其长度较小，基本符合这个条件。 第四章 总结与心得三周的课程设计到这里就告一段落了。这次的课程设计题目是对普通教室的空间设计，较之以前偏理工科的画图设计减速器来说，这次的课程设计更加偏向管理科学，尤其是分析布局的时候，需要的综合能力非常多。设计桌椅的时候，我用到了人因工程学中的人体坐姿、站姿等的尺寸，在设计教室空间布局的时候，我应用了人因工程学科中对作业空间布置的相关知识，但是因为教室的设计和作业空间的设计相比所需的空间并不是那么大，所以可以适当的减小数值，也可以满足学习需要。在最后总结分析各种材质的桌椅的时候，我也运用了一部分物流设施方面的知识来帮助我选择方案。在设计中我了解到了是怎么样把人因工程中的一切书面理论运用到实际中的方法， 也了解到了科学的理论值在实际生活中可能还会有一些偏差需要修正，正是这些小细节让我更佩服那些致力于人因工程研究的科学家和老师们。在我列出第四章