座椅设计

座椅设计中的人机工程 座椅对人有以下益处： 减轻腿部肌肉的负担； 可以防止不自然的躯体姿势； 降低人的耗能量； 减轻血液循环系统的负担。 长期坐着的人，腰部肌肉松弛，脊柱变形弯曲，进而影响消化器官和呼吸器官。 7.1 坐姿研究 （ 1） 脊柱结构 7 12 5 5 4 坐姿情况下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚。 良好坐姿情况下，压力适当地分布在各椎间盘间。 （ 2） 腰曲弧线 与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。 良好坐姿情况下，压力适当地分布在各椎间盘间。 各种姿势下的腰椎曲线 （ 3）腰椎后突和前突 正常的腰弧曲线微微前突。 第一支撑点位于第 5-6胸椎之间，称为肩靠。 第二支撑点位于第 4-5腰椎之间，称为腰靠。 无腰靠或者腰靠不明显，腰椎将如（ a）图所示后突；腰靠过分突出，将使腰椎呈现如图（ b）所示呈前突。 （ 4）椎间盘受力分析 60%的人有腰痛的感觉，其中最常见的痛因是椎间盘的问题。 椎间盘象一块弹性软垫将各椎骨分开，脊柱具有可变形性就是由于椎间盘的作用。椎间盘内充满粘液，外层由强韧的纤维环构成。 椎间盘有可能退化，丧失强度。 （ 5）矫形学研究 椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。 不同姿势下，第 3和第 4腰柱间椎间盘的内压力 姿势 椎间盘内压力（ %） 姿势 椎间盘内压力（ %） 站立 平躺 100 24 直腰坐 弯腰坐 140 190 坐姿 坐姿腰弧曲线正常时，椎间盘上受的力均匀而轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，腰部无不舒适感，如（a）所示。 当人体前弯时，相邻两椎骨前端间隙缩小，后端间隙增大，椎间盘在间隙缩小的前端受到推挤和摩擦，引起不舒适，长时间可造成椎间盘病变。 从坐姿生理学角度来讲，应保持腰弧曲线正常；从坐姿生物力学角度来讲，应保证肢体免受异常力作用。 结合两方面的分析，图（ c）是汽车驾驶员舒适驾驶姿势。 直腰坐，以保持脊柱的自然“ S”形状，椎间盘内压力比弯腰坐时小；但是坐着时稍微放松，身体弯曲，可以缓解背部肌肉，使整个身体感觉舒适，这可以从肌电图看出。 直腰坐有利于降低椎间盘内压力，但肌肉负荷大；弯腰坐有利于肌肉放松，但却增加了椎间盘的内压力。 椎间盘需要营养，而椎间盘内部并没有直接的血液来运送营养，营养物要穿过外层纤维通过扩散进入椎间盘。当椎间盘内压力增高时，可形成由内向外的扩散梯度，迫使粘液外漏。当椎间盘压力减小时，扩散梯度反向，体液则向椎间盘内扩散渗入，并输入营养物。 营养供应 坐高 靠背倾角 办公人员的坐姿 疼痛 座椅高度为 38 54厘米能使躯体上部感觉舒服； 造成大腿疼痛的原因主要是工作时体重压在大腿上，其次才是座椅的高度； 如果座椅可调并备有脚垫台，桌子高度应为 74 78厘米；以提供最大的调节范围； 57的坐姿工作人员有腰痛症状； 肩痛和颈痛的占 24，手和手臂痛的占 15，大多数打字员抱怨桌子太高； 在坐着工作人员中有 29的人有膝痛和脚痛的症状，其中大多数是身材不高的人，这是因为没有垫脚台，人只好坐在椅子前缘； 无论身材大小，绝大多数人都希望坐面要低于桌面27 30厘米，人倾向于优先保证躯体部分的自然姿势， 坐姿人员中腰痛的占 57，图 47中倒靠背上的时间占整个工作时间的 42，说明靠背的重要性。 三、侧面轮廓 座椅是坐的机器，对人体影响最大的是侧面轮廓。 工作座椅 这类座椅用于办公室及各种坐姿操作场所。 设计时应将舒适性与操作效率一并考虑。 7.2 座椅种类 日本人体测量数据所设计的工作座椅原型 工作座椅的设计原则 通过研究，设计工作椅应注意： （ 1） 高度可调 。 办公椅的高度调节范围为3853cm。 （ 2） 可防止座椅打滑 。椅脚应设计 5个 ， 平分在40 45cm的圆周上 。 工作座椅的设计原则 （ 3） 给人留有足够的活动空间 。 需要经常站立的座椅应采用小脚轮 。 （ 4） 应保证腿的活动空间 ， 以减轻腿的疲劳 。 （ 5） 坐面应为 40 45cm宽 ， 38 42cm长 ， 坐面中部稍微下凹 ， 前缘呈弧曲面 ， 坐面后倾 4 6 。 （ 6） 坐面的材料应透气而且不打滑 ， 以增加坐面的舒服感 。 工作座椅的设计原则 （ 7） 座椅靠背的垂直高度应为 4850cm， 宽为 32 36cm；垫腰凸缘应高于坐面最低点 1020cm， 以支承腰椎和骶骨；靠背横向应以 4050cm半径向后呈凹面 。 （ 8） 可调靠背应按腰部支承来调节 ， 靠背尺寸应为高 30cm， 宽 38cm， 垂直和水平方向均可调 。 工作座椅的设计原则 （ 9） 垫脚台可防止身材小的人由于坐面过高而引起的不正确姿势； （ 10） 人的肘关节部应可自然下垂 ， 前臂内收 90 ，坐面距桌面或者 （ 作业面 ） 的高度应为 2730cm。 休息座椅 这类座椅适用于休息室及各种交通运输工具中，如飞机、汽车、火车、轮船中的乘客座椅。 这类座椅应以舒适性作为设计重点。 懒椅 用来休息的座椅，称为懒椅。由于椎间盘内压力和肌肉疲劳是引起不舒服感觉的主要原因，因此，座椅的侧面轮廓若能降低椎间盘内压力和肌肉负荷，并且使之降到尽可能小的程度，就能产生舒服的感觉。当靠背倾角达到 110 时，人体的肌电图的波动明显减少，被试有舒服的感觉。 设计懒椅应注意以下几点： 为了防止臀部前滑，坐面应后倾一个角度，一般为14 24 ； 靠背倾斜角度： 相对于坐面为 105 110 ； 相对于水平面为 110。 130 ； 靠背应有垫腰的凸缘，凸缘的顶点应在第 3腰椎骨与第 4腰椎骨之间的部位，即顶点高于坐面后缘 1018厘米。垫腰的凸缘有保持腰椎柱自然曲线的作用。 多功能座椅 适用于多种场合，既可就餐时用，也可作为工作用椅或备用椅，便于搬动和堆贮。 快餐店座椅 影剧院座椅 车站、公园座椅 坐立交替作业座椅 如吧台等，要求其结构十分稳固，高度比一般的椅子要高，视情况高度可调，座椅可以旋转。 美国 UPS邮政车司机的座