折叠桌的人机工程学设计.doc

折叠式书桌人机工程学产品设计院 系： 华北科技学院机电工程学院 班 级： 材料B092 专 业： 材料成型机控制工程 指导老师： 田冬梅 设计学生：丁九权、 设计时间： 2012年6月3日 1、技术背景31.1现有技术31.2现有状况31.3存在的问题32、设计原理32.1设计原理32.2设计理念42.3人机工程学人体参数基础42.4产品设计创新点53、产品功能53.1产品结构53.2产品功能63.3产品优缺点63.3.1产品优点73.3.2产品缺点84、市场应用价值85、产品展望85.1结论85.2展望95.3心得96参考文献：91、技术背景 改革开放之后，我国经济迅速发展，为了满足经济发展的人才要求，大学生在原有的基础上扩招很多，随之也出现一些列的问题，很多大学的基础设施建设跟不上学生扩招的速度，这在寝室建设方面尤为突出，寝室住宿方面会存在一些不足和缺陷，有些大学甚至借用外面企业的寝室或者租用旅馆来充当学生的宿舍。如此之下，寝室的内部装饰之简陋也可想而知，大部分寝室除了床、柜、桌之外，便没有了其他家具或摆设，最主要的床,是简单的钢体床，类似监狱里面的床位，毫无人性化，空间布局则大部分是统一的二二布局，本来寝室的空间就不怎么宽敞，再结合这样的布局，更加使人感到狭隘，有时甚至会有窒息感。 1.1现有技术 可折叠桌椅，属新型桌椅家具技术领域，对于绝大多数产品，无论国内国外设计基本采用铁、木结构或铁、塑结构，在钢管制成的所有桌腿和椅子腿的底部都设有外粗内细的套管，在内外两层的管壁上设有调节孔，在高低度调节好后，用铁钉插入固定，形成高低可调的桌；用完后将靠背架和靠背进行折合，将椅子后退，通过导向活动轴，打开拉筋将其和椅子前腿进行合拼，再通过桌子腿和椅子腿中间的夹垫将其推入桌子的下端，进行椅子的折叠；桌子主要由扇形桌箱、桌箱盖、活动桌盖、合页、开关拉板所组成，该扇形桌箱的下端用桌箱固定带孔铁板和箱腿相连接组成，安装在桌腿上端，这些设计合理巧妙，节省资源，适应性广泛，可用于家庭，学校，宜推广应用。 1.2现有状况现在国家大学生数量急剧增加，学校宿舍空间普遍偏小，学生对于合适的床上用桌的需求就急剧增加，所以设计一款简洁舒适的方便实用的桌是相当有必要的。1.3存在的问题 通过本人和同学们对电脑桌的使用，以及在网上查到的一些调查情况发现：学校宿舍的桌存在诸多设计缺陷。第一、作业面的高度不合理。第二、视觉的高度、角度与视距不合理。第三、缺乏合理的支撑。第四、用材不合理存在质量问题等。工作学习一段时间以后，常常会感觉脖子、肩膀发沉，眼部疲劳，手腕酸软的诸多不适现象。2、设计原理 2.1设计原理 指导方针：提供人体福利安全健康的最佳条件，同时也考虑到技术的经济的最佳效果。设计方便舒适的折叠式书桌。图21 产品设计原理2.2设计理念人性化设计：就是在设计时把人的因素放在首位考虑的设计思想子人、产品、环境这个大系统中时产品合适、适宜于人的使用，人与产品所处的环境应对人的健康无害、且有助于发挥最大的效率强调整个系统的完美协调使整体系统处于最佳状态。在进行人性化设计时要考虑人的因素可大致从需求层面、美学层面、环境层面等方面综合考虑.。2.3人机工程学人体参数基础国标 GB/T 5703-1999 规定了人机工程学使用的成年人和青少年的人体测量术语，该标准规定，只有在被测者姿势、测量基准面、测量方向、测点等符合下列要求的前提下，测量数据才是有效的。折叠书桌的所有尺寸根据下表设计完成表2-2 我国人体主要尺寸测量项目男性女性均值标准差均值标准差身高167859.93157052.12体重596.66526.06上臂长31314.5528413.33前臂长23712.7321312.12大腿长46522.4243821.82小腿长36918.7934418.79立姿眼高156859.99145450.30立姿肩高136752.12127146.06立姿肘高102442.4296036.97手功能高74136.9770437.37立姿会阴高79037.5873336.36立姿胫骨点高44421.2141020.00坐高90830.3085527.88坐姿眼高79839.7073926.67坐姿肩高59824.8555623.03坐姿肘高26321.2125121.82坐姿大腿厚13010.9113010.30坐姿膝高49322.4245820.61小腿加足高41318.1838224.24坐深45721.8243319.39臀膝距55423.6452920.61坐姿下肢长99243.0391236.97胸宽28016.3626013.36胸厚21215.7519917.58肩宽37518.7935118.29臀宽30614.5531716.36坐姿臀宽32115.7634420.61坐姿两肘间宽42230.9140433.94胸围86746.0682548.48腰围73551.5277268.48臀围87542.4290046.06头围56014.5554615.77头全高22310.302169.702.4产品设计创新点1.可折叠书桌一般形态为折叠后隐藏于书架下，不影响书架的正常使用，不影响床上空间。2. 可折叠书桌其通过合页展开和两侧的斜拉式钢丝绳形成书桌桌面。操作简单方便可行3.桌面与书架呈90+15.6度的角度，其与视线更为契合，在阅读写字时视距科学，视野开阔，长久学习眼睛也不会感到疲劳，有效保护视力、预防驼背。4.桌面侧边采用弧线设计，托肘板、凹型护胸自然贴近缓,解肌肉紧张 当孩子双肘被托肘板轻轻托住肘部不再悬空，双臂自然下垂，大大缓解肩、肘、腰各部位肌肉的紧张感，从而降低学习疲劳，提高学习效率。凹形护胸与孩子的前胸以相同的角度自然的贴近，有效地矫正坐姿。3、产品功能3.1产品结构图3.1 产品整体示意图折叠式书桌主要有三个部分组成：桌面由可以折叠的铝合金板通过合页进行连接，通过钢丝绳进行收放达到随时取用随时收好的效果。收的时候将钢丝绳和板分离（通过挂钩），然后将板折叠放置于书架第一层底面下，不占空间方便快捷。放的时候将板取出，接上挂钩便可。图3.2 产品一般形态 图3.3 产品的展开形态结构特点：合页连接易于收合，造型简单，钢丝绳挂钩连接方便快捷，桌板质轻承重，加上靠近身体一边设计有弧线，近身而不占太多的空间，使人没有压迫之感。产品数据：三块铝合金板 90X20 cm2 六个标准合页 8X3 cm2 合页所在位置 距两边各30cm书架于桌面夹角 90+15.6 桌面身前圆弧 弦长50cm 进板深10cm 钢丝绳索规格 直径4mm 长度90cm 3.2产品功能1、这是一种便于操作的辅助设计，主要用于临时的学习作业和需要放置东西的时候使用，如玩电脑，写作业，临时放置杂物等等作用。2、由于床位空间有限，产品主要用于必要时辅助桌面作业所以开发的产品，功能简便实用，易于操作。3.3产品优缺点长时间从事桌面作业对于人的健康会产生种种不利的影响,例如读书写字会带来弯腰驼背,操作电脑会产生颈肩腕综合症,更为严重的是还会影响视力健康,甚至导致近视从人类工效学的原理出发,研究如何克服桌面作业的弊端,使之满足舒适和健康的要求克服桌面作业对健康的不利影响是我们此款产品的出发点和落脚点，鉴于此，我们可以从一下几个方面说明产品3.3.1产品优点1、能避免因作业姿势而造成的损伤和疲劳。在桌面上读书写字时,桌面对上肢的支撑多是把双肘支持在桌面上。按照人类工效学的原理,合理的桌面高度应当与坐姿时处于自然状态的肘部等高或稍低,即当上臂处于人体两侧的自然下垂位置肘,肘部可以与桌面相接。但是,桌面并不处于人身体的两侧,而是在身体的前边,双肘要寻求桌面的支撑,就要前伸。而肘部前伸即以肩为圆心,上臂向前向上做圆弧运动,此时肘部会抬高于桌面。如果双肘要接触到桌面,只能是肩部和躯干都要向前倾,而且是过度前倾。要防止过度前倾的坐姿,就必须改变支撑方式。有人不是让双肘前伸置于桌面上,而是把双前臂搭在课桌边沿,此时双肘处于身体两侧的悬空位置,躯干就不会过度前倾了。但是,学生由于前臂幼嫩,很少能采取这种支撑方式。也有人只把一个肘支持在桌面上,另一只手或前臂搭在课桌边沿,身体扭向一侧,这样会产生脊柱侧变及扭曲,更使人感到不舒服。支撑的方式会引起前臂不适感,不易于持久,考虑到此，我们对桌子的高度做出了一定的调整，使双手可以在桌面上方操作以避免不必要的肘部支撑，这种改进有利于保护我们的身体健康，避免长期的压迫造成伤害。2、能避免空间的过度浪费，以及能避免造成压迫感。这种辅助型产品设计最大的限制点就是空间的利用率，如果占用的空间太大容易造成活动空间不足，作业时域的减少不利于辅助作业而且压迫感使人精神上疲劳，影响作业效率。这个产品能够充分保证足够的空间来进行学习作业以及放置电脑等附件的安放和作业，同时身体运动空间大且活跃自主，没有控制之感，充分保证产品在完成作业效率的同时能够给人带来一定的舒适感，加上一些视觉上的图片和颜色的设计，充分消除人的紧张感，让人轻松。3、设计简便，造价低廉实用，材料易得。此产品主要有三个部分：桌板，合页，钢丝绳。桌板为铝合金板，强硬而且质轻便于折叠，用合页连接使板与板之间活动以实现折叠，钢丝绳能承受一定的强度不至于断裂，利于收拾不占空间。这几个部分组成的折叠桌子，设计简便易得，操作简单实用。3.3.2产品缺点1、由于此设计是书架与桌子为一体，所以使用时后背没用可以倚靠的东西，长时间使用会造成腰肌劳损，因此建议使用者在网上购买懒人沙发配合使用。2、本产品出于为大众设计，造价实惠的角度考虑，没有设计调节桌面高度的装置，因此身高过高与过矮的人群可能使用此桌子并不会特别舒适。4、市场应用价值由于我校寝室采取上下铺设计，且寝室面积较小，因此没有足够空间让所有人都可以使用落地桌。所以可以在床上使用的便携式桌子成为了人们的首选。价格估计（市场价）：1、90cmX60cmX0.3cm防锈铝合金板材 20元30元2、铝合金制合页X6 10元18元3、钢丝绳索90cmX2 5元7元4、批量生产加上加工费桌子总造价约为30元45元。在同类型床上用桌子处于中等价格5、产品展望5.1结论寝室之温馨的家在大体不改变学校设施的条件下尽可能的为人的舒适设计，尽可能的符合人体工程学的各项指标，是一件完全以人为中心设计原则设计出来的贴近于大家生活的产品。 图5.1 产品受力分析结果 根据ansys有限元分析结果可知（贴图），此桌子至多可以承受45kg重量，足够平时学习娱乐。使用电脑时，90cmX60cm的桌面面积可以轻松地放下15寸的笔记本电脑与外置键盘；使用台式机时，显示器等设备也可以轻松的放在桌面上，并有一定的空间用于平时的学习。寝室之温馨的家大胆的把书架与床上用桌子结合在了一起，使的床铺的空间利用率更高，对大家平时在寝室的活动限制更少。本产品大部分材料采用的是回收利用率较高的铝合金，很好的贴近了绿色设计原则和生命周期设计原则。5.2展望寝室之温馨的家现阶段只有设计理念，并没有实施，但由于它面对广大华科学子的定位，会让它的成品在一定群体里产生强烈的反应，并且由于其较高的性价比和新奇的设计理念会让它的量产化之路走得比较顺利。5.3心得 寝室之温馨的家是我们236寝室的心血，它的理念出产是我们我们共同的努力的结果。当然了，我们的产品设计并没有逃脱寝室这个范围，甚至选择了桌子这一类大家首先会想起的的器件，但我们却将书架与桌子结合在了一起，这是一次不大不小的创新，而这种想法的出发点则是源于对生活的观察。第一次做此类设计，不足点很多，但大家都努力了并在设计过程中将人机工程的知识、ansys，pro.E等又巩固了一遍。总言之，这次设计体现了我们寝室的想象力，观察力。并将我们寝室的团队合作意识彻底发挥了出来。6参考文献：1. 苏垣.从人类工