宿舍组合床铺的人机工程学分析及改造.doc

院系名称 ： 机电工程学院 学 科 ： 机械人机工程设计 专业班级 ： 车辆1103 学生姓名 ： 王东方 学 号 ： 201115910217 宿舍组合床铺的人机工程设计学分析及改造 现在的大学宿舍大部分是四人间，本学院也不例外，但与其他学院的四人间不同的是宿舍的床铺并非现在普遍的上面是床铺下面是书桌、书架以及衣橱，而是上下铺的老式床铺。一个人两个床铺这个已经很不符合人机工程设计学了。在这里我说的宿舍床铺是新校区的，也就是现在已经普遍的大学生宿舍的床铺。 对于一般的组合床铺，床铺的设计者没有根据每个实际环境进行具体的改进，对于学生生活习惯，工作方式没有具体了解，因此，在设计的时候，很多不符合学生习惯的设计方法会给同学的生活和学习带来不方便和困扰，从而大大降低了学生们的学习效率，甚至有些不合理的地方会影响到学生们的身体健康。一、数据建立 通过对新校区现有宿舍组合型床铺进行的测量，得到以下具体的数据：床高1750mm、长1950mm、宽870mm，衣橱高1750mm、宽600mm、内横杠距顶90mm，椅子高430mm、宽350mm、长380mm、靠背倾斜角度为25、高距地730mm，长书架长860mm、距桌面450mm，桌子高750mm、宽550mm，短书架高280mm、长440mm，右边抽屉宽390mm、高100mm，左边抽屉宽320mm、高100mm，容腿空间高670mm、长610mm。 通过互联网可得到人体百分位数尺百分位数：人体百分位数尺寸百分位数，见表1。表1 人体主要尺寸百分位数表年龄分组百分位数/%男（18-60）1 5 10 50 90 95 99女(18-55)1 5 10 50 90 95 99数据项目 坐高/mm836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 891 901 920身高/mm599 1583 1604 1678 1754 1775 1814563 1484 1503 1570 1640 1659 1697坐姿肘高/mm214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚/mm103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高/mm441 456 461 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 507小腿加足高/mm372 383 389 413 439 448 463331 342 350 382 399 405 417续表1 人体主要尺寸百分位数表坐深/mm407421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 485坐姿下肢长/mm892921 937 992 1046 1063 1069826 851 865 912 960 975 1005人体功能修正量，见表23。表2 人体尺寸修正量表项目尺寸修正量修正原因肩宽100mm被子厚度坐姿高3mm裤厚膝高33mm鞋高大腿厚13mm裤厚二、现有组合式床铺人机系统分析对于现有的宿舍组合型床铺，在一定程度上设计符合了人机工程学的设计要求，但是在一些细节性的问题上面，只有在长期使用过程中才会暴露出来。床长问题分析人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，床的长度1950mm，现有床铺长度大于第九十九百分位数，即满足了百分之九十九的人使用，由于每件产品在使用设计时候不可能满足所有人的使用习惯以及喜好，也就没有必要为了极端少数的人群的要求进行一些不必要的设计，所以在床铺的长度的尺寸上，现有的组合式床铺满足人机工程学的设计。桌面作业面积的问题分析在测量的时候发现，桌子的长度为1350mm、宽550mm根据控制台的作业页面控制区域人的手眼协调区域宽度为59.7-19=40.7cm，长度在人体正中矢状面左右各7.6cm53.5cm，所以现有组合式床铺的桌面设计长135cm、宽55cm远远超过了人眼协调区域，不符合人机工程学设计原理，这样设计让使用者在使用过程中由于各个物品摆放问题，使用起来会频繁出现的单手工作，眼睛注意力随工作的变化而左右上下移动，这样不仅会出现效率不高，还会引起使用者的操作疲劳。由此可见，课桌应该是对于组合式床铺改进设计的重点之一。图2 推荐控制台作业面控制区域书架的问题分析桌面上的小书架在设计制造时候产生了一些小偏差，高度分别为290mm、280mm、280mm，当在使用的时候发现，A4纸张试卷直立放置时候有些不方便，据此，根据国标GB/T1999可得知A4纸张的长度为297mm，这就导致了在放置A4纸张大小的试卷时候的出现的困难问题。 作业光环境的问题分析由于是组合式床铺，在设计时候下层是书桌，但是横向，平行于床长的设计，桌子宽度为550mm小于床的宽度为870mm。所以在日常写作业时候，身体和床会挡住宿舍的光源，这样不仅十分不利于学生们的学习生活，也十分不利于学生的身体健康，长期在昏暗的光环境下看书会引起近视等生理疾病，是不良的工作光环境。这也成为了改进的重点。 作业台高度的问题分析因为在产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于书桌的高度设计，应该采用大尺寸设计。最小功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量。坐膝高的第九十九百分位数为549mm，根据第三章表2功能修正量可知，坐膝高功能修正量为33mm，根据公式1可以计算出，书桌最小功能尺寸为582mm，现有的书桌设计为750mm，根据人机工程学的坐姿工作台的设计，以及人体百分位数的选择，750mm大于人体坐姿的第九十九百分位数，即满足百分之九十九的人使用，还预留了一定的心理修正量。所以符合了人机工程学的设计原则。衣橱的问题分析整个衣橱一体设计，没有考虑到学生的衣服长度，在设计时候没有一个类似抽屉或者台面设计，让一些不容易挂起来的衣服没有放置的地方，一般衣服挂起来也没有完全占用整个衣橱，这样造成很大的空间浪费。在挂衣服的横杆设计方面，现在宿舍的横杆距离衣橱顶部90mm，这是产品的功能修正量加上心理修正量，但是这一尺寸过大，浪费了有效空间。宿舍面积和组合床的问题分析学校在买床铺时候直接很据现有的床铺进行选择，而没有针对学校宿舍的具体环境进行合理的设计，导致在床铺和洗漱柜之间存在一定的空间，这样不仅浪费了对于宿舍的使用空间，由于清洁工作不到位，导致这个空间经常被堆放杂物，脏乱不堪。椅子的问题分析椅面设计太平，会产生身体向前滑动，椅面设计也不符合人机工程学臀部受力的分析，导致在使用过程中对于身体健康影响较大。靠背设计也不符合人机工程学，不能完全贴合人的脊椎，让使用时候造成不舒适感觉。综上所述，现有的宿舍组合式床铺在日常生活中，基本保证了正常使用的同时还存在很多小的细节性的问题，改进方案针对以上问题进行改进设计。改进方案的设计分析改进设计主要针对在工作台面的问题，光环境等问题，在此次设计中，还主要增加了一些让学生们更好的进行学习、生活的改进。在改进设计的同时，大幅度增加了组合床铺的安全性和易用性，在满足各种需求以后，提高了使用效率。3、 改进 床的大小的改进由于针对学院的宿舍设计，在宿舍面积条件的允许下，增加了床的长度。因为在型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，所以依据人体大尺寸设计。最佳功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量+心理修正量选择了人体身高的第九十九百分位数，长度为1800mm，加上加上睡觉的功能修正量100mm，依据第4章公式1可以算出最小功能尺寸为1900mm，加上人体心理修正量100mm，由公式2可以计算出最佳床长度设计尺寸为2000mm。改进设计的尺寸为2000mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。床的宽度选择人体肩宽的第九十九百分位数，长度为480mm，睡觉的功能修正量由表2功能修正量表可得为100mm，依据第4章公式1可以算出最小功能尺寸为580mm，加上人的心理修正量380mm，由公式2可以计算出最佳床宽设计尺寸为960mm。改进设计的尺寸为960mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。这样的设计可以在满足使用者工作需求的同时尽量给使用者创造一个舒适的环境，使使用者舒适度尽可能达到最大满足。书架的分层设计在改进设计的时候采用了分层设计的原理，不同层次放置不同的书籍，设计的尺寸也不同。由于改变了书架和书桌的整体设计，根据国标GB/T1999书本长度数据：32开书籍长度为203mm，16开书籍长度为26mm，A4纸张试卷长度为297mm，根据第四章公式1可以计算出书架的最小功能尺寸分别为300mm、270mm、220mm，根据5.1节公式2可以计算出最佳的书架设计高度尺寸分别为350mm、320mm、250mm、250mm、230mm、230mm，大于最小功能尺寸，这样的设计，使得在放书时候更加方便，由于根据不同大小的书进行摆放，在找书时候也能迅速找到，这样可以大大提高对于书架的使用效率。 光源设计新的设计改变了宿舍课桌的设计，侧向的设计让使用者在工作时候没有挡住宿舍总体光源，还在书桌上方的书架底部设计一个20W日光灯，这样在保障了学生的安全，也保障了学习光环境，良好的光环境能保障学习效率。容腿空间可以知道人体坐姿膝高第九十九百分位数为549mm，根据表2可以知道坐姿功能修正量为33mm，根据公式1可以计算出容腿空间的最小设计尺寸为582mm，加上人体心理修正量，根据5.1节公式2可以计算出最佳的容腿空间长为640mm，这样的设计尺寸大于最小功能尺寸，能保证人腿在一般坐姿时候有足够的空间进行活动。 衣橱设计在改进时候采取在衣橱下面采用上部分为挂衣设计，下部分为抽屉设计，这样，一些不方便挂起来的衣服，可以很方便放置，整体看来显得会很整洁。在改进的设计中，这一个距离被缩短为50mm，由于改进设计的衣橱的宽度变成960mm，还额外增加了一个横杆，这样可以方便同学们分别挂不同季节的衣服或者分开挂一些不同类的衣服。针对宿舍的面积设计改进方案中完全根据宿舍面积进行设计，设计了完全符合宿舍的组合式床铺。配合宿舍现有的洗漱柜，可以在保证安装的前提下，留下尽量少的空间，这样可以大大减少了脏乱差的问题出现。四、改进图 下图为改进后的床铺设计：五、结果和分析通过这次小组的综合讨论分析，以及论文的撰写，在人机工程学的知识体系方面有了更加全面更加深刻的体会，知道了该怎么从人机工程学的角度分析产品设计