我校普通教室课桌椅的安全人机工程评价与改进设计.doc

学生姓名： 学号：40 专业： 安全工程 1. 设计题目 我校普通教室课桌椅的安全人机工程评价与改进设计 2. 设计期限：自2009年 5 月 8 日开始至2008年 5 月 22日完成3. 设计原始资料：为了使人机之间合理地分配功能，使人机有机结合，有效地发挥人的作用，最大限度地为人提供安全舒适的环境，同时带来活动效率的提高，抽样搜集到在校大学生的身高尺寸，结合学生心理和生理的特点，以及现在教室普遍存在的问题，再加以对比，做出记录，设计出最佳的方案。 4. 设计完成的主要内容：通过对我校普通教室课桌椅的调查，发现其中存在的问题和原因，运用人机工程有关理论，结合安全系统分析和评价方法对问题的原因进行比较深入的分析， 并就目前我校普通教室课桌椅存在的人机问题和现状分析的结果作出评价和结论，从而达到改进和设计的目的。 5. 提交设计（设计说明书与图纸等）及要求： 提交一份改进和设计报告和设计图纸一张；要求语句通顺、层次清楚、推理逻辑性强；设计改进明确、可实施性强；报告要求用小四号宋体、A4纸型打印。 6. 发题日期： 2009 年 5 月 8 日老师（签名）： 学 生（签名）： 目 录1.前言42 理论依据42.1设计原则42.2 座椅的设计标准42.2.1课桌的功能尺寸62.2.2课椅的功能尺寸73 实测分析及应用73.1课桌椅实测数据73.2我校学生平均身高83.3我校学生对我校课桌椅的满意程度83.4 对于我校课桌椅的分析83.4.1 座椅的分析83.4.2 课桌的分析103.4.3 其它114. 改进设计114.1 座椅的改进114.2 课桌的改进124.3座椅和课桌之间距离的改进124.4 其它135 结束语13参考文献14 我校普通课桌椅的安全人机评价与改进设计【摘要】对我校普通课桌椅的人机关系进行了实测和整改设计。运用了安全人机工程学的基本原理和方法，全面考虑大学生的生理、心理因素，人课桌椅环境系统综合的宜人性，借鉴以往情况，取长补短。人类社会进步了，其最大的标志就是创造一个适合人类生存与发展的优美舒适空间。作为学生的我们当然也离不开一个安全、舒适、和谐的社会.。适合学生的课桌椅是必不可少的。事实总是跟人的想法有差距，我校的课桌椅离最好的人机结合还相差相当远的距离。坐久了不仅全身酸疼还会降低学习效率。所以，拥有好的课桌椅是我们的希望。好的课桌可以减少我们的疲劳，促进我们的健康，提高我们的效率。一副好的课桌椅会关系到育人的有机结合。基于安全人机学，不仅考虑到人的视觉，与人的接触面，还要考虑课桌椅的高度和人所在的空间等。课桌椅的高度、宽度、应有利于学生的人体尺寸，学生在使用课桌椅时由愉悦、舒适的感觉、有靠椅部活动等，以满足人体生物力学需求，因此对课桌椅的整改设计成为义不容缓的事情。【关键词】安全、人机结合、安全人机学、人体生物力学The human society progressed, its biggest symbol is creates one suits the human survival and the development extends is exquisitely the condition. Certainly also cannot leave one as students we peacefully, comfortable, the harmonious society. Suits students class furniture is essential. Those who let me sad is, my schools class furniture also differ to the best man-machine union the quite far distance. Will sit a long time not only the whole body to ache will also cut the study efficiency. Therefore, Have good furniture is our hope. Good desks can reduce our fatigue, promote our health, improve our efficiency. Deputy good in the classroom desks and chairs will be related to the organic integration of educating people. Based on the safety of human-computer science, taking into account not only the vision, and the contact surface, we must also consider the height of classroom desks and chairs and the space is located. Office furniture height, width, it should help the students body size。【Key words 】 security, human-computer integration, security, human-computer science, human biomechanics1.前言随着世界的发展，我国高等教育制度的也随着改革和发展，高校办学和管理模式逐渐发生变化，从主要依靠国家投入转向与社会化、市场化相结合；与此同时，作为学校主体的学生结构成分，也以独生子女为多，他们生活条件更好，学生对产品的需求有了很大的改变，从对物理功能的需求上升到生理功能心理功能的需求同时大学生对课桌椅的需求也不外乎如何满足不同身高，体形的学生对课桌椅的需求，如何提高课桌椅的舒适性等受到了人们的强烈关注。为了改善我校课桌椅的状态，对普通教室课桌椅的进行实地测量，运用安全人机学的原理对其进行分析评价，并进行改进设计2 理论依据2.1设计原则 一般而言，座椅的设计原则如下：（1）把人的坐姿与座椅的式样及尺寸联系起来。（2）座椅的尺寸应适宜于就坐着的人体尺寸与功用。（3）座椅要适宜于就坐者的体位并保持其稳定性，有利于对于作业学习。（4）座椅要适于就坐者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要。 （5）靠背的结构和形状要尽可能减少就坐者背部和脊柱疲劳。（6）座椅上应配有适当地的坐垫以改善臀部及背部的受力分布。（7）人体的主要重量由坐骨结节承担。（8）座椅应固定脚、膝、髋和脊椎各关节，减轻全身肌肉的静负荷，减少人体能量的消耗。 （9）有利促进血液循环。2.2 座椅的设计标准2.2.1课桌的功能尺寸尺寸名称尺 寸(mm说 明桌面高（h1）桌面深（t1）每个席位桌面宽（b1）桌下净空高（h2）桌下净空深（t2、t3）座面高（h4）座面有效深（t4）靠背上缘距座面高（h5）靠背点距座面高（）靠背下缘距座面高（h5）坐人侧桌缘与靠背点之间的水平距离每套课桌椅前后长7301035060062030041010，360340210170420810850使h1 -h4320mm或与后排桌前侧一体化靠背点以上向后倾斜6?10?角。 1983年，我国制定了学校课桌椅功能尺寸一文，对其中的有关设计作了较明确的规定：在高等院校中只设一种高度的课桌椅，男女通用，品种如下：a）固定式课桌椅；b）非固定式课桌和课椅。(A) 高校固定式课桌椅适用于阶梯教室，也适用于坡面或平面教室。课桌椅固定于教室地面。(B) 高校非固定式课桌和课椅适用于平面教室，课桌单人用或双人用。课椅单人用。主要尺寸，见表1。尺寸名称尺 寸（mm）桌面高（h1）桌下净空高1（h2）桌下净空高2（h3）桌面深、桌下净空深（t1）桌下净空深2（t2）桌下净空深3（t3）桌面宽（b1）桌下净空宽（b2）座面高（h4）靠背上缘距座面高（h5）靠背点距座面高（）靠背下缘距座面高（h5）座面有效深（t4）座面宽（b3）73010600460400250330单人用600，双人用1200单人用440，双人用1040410103402101703803601、h1和h4的具体选用，使h1 -h4320mm2.2.1课桌的功能尺表1 高校非固定式课桌和课椅的主要尺寸学生身高cm桌高h1桌下空区高 h2桌面宽桌面深度 t1单人用双人用172以上158172150164143157135149760730700670640620以上590以上560以上550以上520以上550600550600550600550600550600100012001000120010001200100012001000！1200380420380420380420380420380420表2 学生身高对应的课桌各部课桌尺寸 注：（1）桌高h1：坐人策桌面上缘至地面的高度 （2）桌下空区高h2：屉箱底面至地面的高度 （3）桌面宽度b1：桌面左右方向的尺寸 （4）桌面深度t1：桌面前后水平方向的尺寸（5）课桌的桌面可具有向后倾斜1012度的斜坡，后可为水平面 2.2.2课椅的功能尺寸学生身高 cm椅面高 h3椅面有效深度 t2椅面宽度 b2背靠上缘距椅面高h4背靠上下缘距h5背靠宽度b3172以上158172150164143157135149430420400380360380380380340340340以上340以上340以上320以上320以上320310300290280100以上100以上100以上100以上100以上300以上300以上300以上280以上280以上表3学生身高对应的座椅各部的座椅尺寸 注：（1）椅面高h3：椅面中心线上，椅面前部最高点至地面的高度 （2）椅面有效深度t2：椅面前缘中点至靠背下缘中点之间的水平距离 （3）椅面宽度b2：椅面宽度b2：椅面前缘左右方向的尺寸 （4）靠背上缘距椅面高h4：靠背上缘中点至椅面最低点的高度 （5）靠背上下缘间距h5：靠背左右方向尺寸 （6）靠背宽度b3：靠背左右方向的尺寸 （7）课椅的椅面应向后倾斜02度角，当椅面后半部有左右方向的时候, 靠背面时，凹面的曲率半径应在500mm以上。3 实测分析及应用测量仪器：卷尺 测量对象：卷尺测得我校普通教室的课桌椅长度、宽度及高度等。测量目的：具体的数据来说明、分析课桌椅的人机界面的不合理性，从而为下一步改进措施提供有利的依测量数据。3.1课桌椅实测数据一类二类三类桌宽桌与椅相差高度座深座高容膝高度桌高后倾斜角30cm42cm30cm40cm65cm82cm9030cm34cm30cm42cm58cm75cm9323cm35cm30cm42cm57cm75cm100表4 我校课桌的分类 3.2我校学生平均身高男 168mm女 158mm3.3从身边同学调查的我校学生对我校课桌椅的满意程度满意不满意无所谓男生女生5%4%85%90%10%6%表5我校学生对课桌的满意程度调查由上表可以看出我校学生对于课桌椅基本是不满意的。主要是对于课桌椅的尺寸和破坏程度最大。既然不满意那就会有不愉快的心情，还影响学习的效率。3.4 对于我校课桌椅的分析3.4.1 座椅的分析 姿势的好坏与椅子类型及座高有关，从安全人机工程角度出发，以可调式桌椅为好，可适应学校的不同身高，转椅可使腰部转动自如，不合理的桌椅设置可明显影响工作姿势，对人体的健康不利。 3.4.1.1座高我校的座高大致在4042cm之间，其设计原则是：座椅的高度一般不应超过小腿较短的人做适合的高度，以免座椅太高，使其脚不能放到地上，造成腿部血液循环受阻。座椅的高度选择应该便于就座者向前伸腿。这样，即可以使腿部肌肉放松，又可以协调身体平衡。因此，椅的座面可以稍低一些。再根据课椅的功能尺寸得出，我校的座高是可以接受的。3.4.1.2座深 正确的设计应使臀部得到全面的支撑，要部得到靠背的支持，作面前缘于小腿间留有适当距离，保证小腿可自由活动。而且座深的设计应该考虑大多数人的需要，而现实生活中也应该对男女肥胖者的需要加以考虑，一般来讲，座宽的长度应该为3842cm为最佳，而我校部分椅深只有29cm左右，低于这个标准，特别是一栋教学楼的座深，很明显不能满足要求，当身材高大或者肥胖的人坐在这些椅上时，大腿回伸出椅面以外，这样既增加了脚的负担，还会因为大腿失去支托而处于静力负荷状态，不利身体的调节。3.4.1.3座面倾角座面与水平面的夹角。座面应向后倾，这样既可防止作者从座面滑出，又可由座面后倾斜的座椅有两种效果：首先就座者会自然的后倚，通过背靠的支持，可以减少背部肌肉承受的静负荷。再者后倾斜的座位可以防止坐者从座椅上慢慢向下滑，为克服这种滑力，腿部肌肉和臀部肌肉将处于紧张状态，不利于人的放松。我校的座面向后倾斜的角度几乎没有，与地面平行，因此，它的舒适度就相对而言差了很多，而且容易疲劳.坐久了就会前滑。但是它有时会引起一点学生在做作业时身体不必要的向前的弯曲。3.4.1.4桌宽 我校的课桌宽普遍有点偏小，而且尤其是一栋教学楼的课桌。有的其深度只有23cm左右，而且桌面与座位是一体的。这样，在做作业时，很容易就会因为前排学生的向后靠而被打扰到，影响到正常的学习生活。想改变一下到课桌的距离都不容易,坐起来好累。3.4.1.5靠背与座面倾角靠背与座面夹角如小于90,则腹部受压迫;夹角太大会降低人的警觉状态。从保持脊椎的正常自然形态和舒适感考虑。学生读书用椅可取95100。而我校的座椅基本成90,缺乏舒适感。3.4.1.6座面硬度与座面接触最紧密的是坐骨结节两个点,这两个点周围承受人体岳70%的重量。所以，人坐久以后,感觉臀部酸痛。这样一般加上软硬适度的坐垫,增加接触面积,减少压力分布的不均匀性。再我校的桌椅是没有坐垫的,往往两节课下来,臀部酸疼酸疼的。3.4.1.7颜色在色彩设计时现实的色彩搭配，应该从科学、理性的角度合理地运用色彩，给人以明亮、和谐、美观、舒适的生活、工作及学习环境。视觉对明暗的适应和颜料的色彩视觉以及色彩辐射对人的生理和心理产生积极影响，各种色彩都能对人起作用。从色彩的心理作用来分析，色彩的作用可以使教室看起来变得扩大或缩小，给人以“凸出”或“缩进”的印象。冷色调使空间造成扩大的强烈感觉，暖色调刚刚相反，给人以向前凸出的感觉。此外，色彩对人的心理状态，对人的情绪也有影响。在设计时有调和及对比两种色彩设计的方法。若以调和的手法，则整个室内家具与各界面之间的色彩和谐统一，显得幽雅、宁静，若以对比的手法，则家具色彩明快突出于环境的背景色，使教室内环境显得活跃而有生气。对于颜色,室内应布置的明亮、舒适，因此，要以白、乳白、浅黄、天蓝为主色调较好，我校有一部分的课桌椅还是基本符合要求的。不过还有一部分则以褐色为主，使心情有些压抑。3.4.2 课桌的分析课桌的设计，决定于人体测量数据。合理的课桌，应该是：做作业时舒适；操纵方便；结构稳固；有利于减轻生理疲劳。课桌是我们在教室学习、工作必须的装置，课桌布置是否合理，对学生影响深远。3.4.2.1桌宽我校的课桌宽普遍有点偏小，而且尤其是一栋教学楼的课桌。有的其深度只有23cm左右，而且桌面与座位是一体的。这样，在做作业时，很容易就会因为前排学生的向后靠而被影响到。一本书的长度都不够，更谈不上写字。3.4.2.1桌高 我校的桌高也没考虑到人机关系，对于身高矮的，眼睛距课桌面的高度就近。对于身高高的，脊椎容易弯曲。都容易造成疲劳。3.4.2.3课桌的容膝空间我校的课桌容膝空间对于身高较高的同学就不行了，这些同学坐下来往往要斜着身子或伸直腿，影响到学生的体形，还易疲劳。3.4.3 其它3.4.3.1我校的课桌椅位置太过固定，长时期采用同一种坐姿也会对身体产生不利的影响，容易使人感到疲劳或者身体不适应。椅子太固定不能以自身的条件改变，脱离了人机结合。因此也有改进的必要。3.4.2.2有些课桌椅破坏程度严重，影响使用。4. 改进设计4.1 座椅的改进4.1.1座深改进座面的深度应能保证座臀部得到全面的支持，其深度应取臀部至大腿全长的3/4，座椅不能太深，那样会不利于靠背，而且小腿背侧背座椅前缘压迫而至膝部无法弯曲。座椅也不能太浅，会造成大腿支撑不足，身体重量都压在坐骨结节上，时间长了会产生不适感。一般来讲，椅深的取值以3540cm为宜，这样的距离会使人的腿部找到支托，可以更好的放松肌肉，特别是在长时间的采取坐姿的情况。4.1.2座高的改进座面的高度是一个重要的参数，应根据工作高度和人体的高度等确定座年高度，单纯考虑小腿长度是不全面的。决定座面高度最重要的因数是使人的肘部与工作面之间有个合理的高度差。实验证明，这个高度差较合适的距离是27525mm。当上身处于良好位置后，在考虑下肢，舒适的坐姿是大腿近乎水平以及脚底被地面所支持。一般椅面至脚掌的距离为腓骨的高度，即430450mm，如果脚掌接不到地面，应加适当高度的踏板。座面不能太高，否则双腿悬空，压缩腿部肌肉，造成下肢麻木；座面也不能过低，会导致膝部伸直，妨碍大腿活动，又易于疲劳。4.1.3座面倾角的改进因为工作时身体前倾，若倾角过大，会因身体前倾而使脊椎拉直，破坏正常的腰椎曲线，我校采用了向后倾的桌椅虽然会给人带来较大的舒适感，但是也会使人在例如做作业的情况下增加不必要的弯曲，使腰部容易疲劳。总的来说，座面应有一定的高度可以一般采用仰角3-5。用这样的桌椅可以使坐者脊椎自然放松挺直，达到最舒适、最省力的状态。4.1.4靠背改进在学校一般选用半靠，仅支撑腰部。半靠只有腰椎一个支撑面。靠背的倾斜度可取95-100。此时，腰椎间盘接近于自然状态，其受力越小，从而越使人有舒适感。背靠的功能是保持脊柱具有轻松的姿势，由于每个人的脊柱长度不同，身材也不完全相同，因此，每个人的脊柱曲度变化存在一定的差异。4.1.5座面硬度人的臀部大小和大腿粗细，个体差异很大，设计应考虑到臀部在左面上的自由移动和坐骨结节承重的结论，血液流通。人们坐久以后，经常感觉臀部酸疼。所以一般加硬适度的坐垫，可增加接触面积，从而减少压力分布的不均匀性。坐垫以纤维性材质为好，既通气又减少下滑。也不可太软太高的坐垫，以造成身体不稳，反而会产生疲劳。 4.2 课桌的改进4.2.1桌高的改进 桌高应考虑到学生的高度，根据不同的身高，按照学校课桌椅功能尺寸配备不同型号的课桌椅。如有必要在配备一些可升降的桌椅，主要解决因身高相差太大造成的眼睛到课桌的距离，影响到学生的看书、作业、双肘作为支撑点。总而言之，努力让每个学生坐着舒服。4.2.2桌宽的改进桌子的宽度至少达到放开一本书加一个笔盒的宽度，然后再加几厘米的宽度，以符合学生的需要。对于我校课桌比较窄的，要换成课桌符合国家规定宽度的桌子，再以防止桌子的宽度不够，东西容易下掉。可在桌子的前沿增加12 cm的高度作为隔板。4.2.3课桌容膝空间的改进我校的容膝空间较小，比较高的同学根本就坐不了，没有了容膝空间，身体也会向后仰，写字的时候重心不免会自觉靠前，感觉相当累。在改变不了桌高的情况下，可减小桌洞大小。在大学，学生去教室上课携带的资料较少，所以可以减小桌洞来扩大容膝空间。4.3座椅和课桌之间距离的改进座椅到课桌的距离也和人们是否座得舒服息息相关，离得太远人体要向前倾很大的幅度，人体的重心也会随之改变，重心悬空，感觉就会很累；离得太近对眼睛也有影响。而我校的座椅和课桌是连在一起的，想改变一下距离也不容易。所以，座椅和课桌不应该设置成连体的。在能容下大部分较高的学生空间的前提下，又能满足身材较矮的学生，应该添置容易改变座椅和桌子之间的距离的滑动型的降座椅，具有5个轮子的座椅最好。4.4 其它4.4.1破桌椅的处理许多桌椅由于使用的时间较长和人为的破坏，已到了影响正常使用，如大面积的油漆脱落，螺丝松动等，损坏了其使用价值，同时也影响教室布局的整体形。4.4.2桌椅棱角的改进我校的课桌椅的棱角太过尖，学生容易被创伤。要是将课桌椅的棱角设计出那种圆弧形状的，