教室桌椅的人机设计.doc

安 全 人 机 工 程 学课 程 设 计学 院：汽车与交通学院专 业： 级安全工程姓 名： 学 号： 指导教师：撒占友 张永亮 王春源 王玉华青 岛 理 工 大 学 2014年7月安全人机工程学课程设计任务书一、设计题目：青岛理工大学教学楼教室桌椅的安全人机工程学优化设计二、设计背景：良好的坐姿能够将压力分布到各脊椎骨之间的椎间盘上，并将最适当、最均匀的静负荷量分布于所附着的肌肉组织上，从而减轻作业疲劳。良好的坐姿除了取决于作业者自身的作业姿势以外，桌椅本身的物理设计是否符合使用者的人体生物力学特性也是一个重要因素。第二个因素就是人机工程学所研究的领域。三、设计内容：针对我校教室的现实情况，对课桌椅的各项尺寸进行实地测量，并对课桌椅的使用者进行调查，访问其意见，然后评价分析，提出符合实际情况的改进意见及设计方案。其设计流程图如图1-1所示。四、设计要求：1、实地测量数据准确、全面；2、对于桌椅使用者的调查要结合在校学生的实际情况，统计人数不少于50人，且应有代表性，可以以问卷的形式进行，并对数据进行统计分析，需给出调查问卷；3、选择合适的比例尺用A3图纸绘制新方案桌椅在教室中的位置示意图；4、选择合适的比例尺用A3图纸绘制新方案桌椅的加工图；5、有条件可用计算机绘图。目 录一、绪论. 1.1前言 1.2现状问题分析1.2.1优化设计要解决的问题1.2.2优化设计得产品所具有的功能二、青岛理工大学教室桌椅设计数据收集及分析 . 2.1、实地桌椅数据测量. 2.2、问卷调查与结果分析.5 2.3、人体参数测量、对比和分析. 2.3.1.校内学生人体参数实际测量分析 2.3.2、理论数值分析2.32.1、（GB10000-88）中国成年人人体尺寸.623.2.2、GB/T3976-2002高校固定式课桌椅的主要尺寸. 72.3.23、人体测量数据及人体主要尺寸的应用原则.三、关键尺寸计算及对比分析.9 3.1、关键尺寸计算与分析.9 3.2、关键尺寸的最小功能尺寸计算与分析.9 3.3、关键尺寸的最佳功能尺寸计算与分析.四、优化设计方案.164.1.优化尺寸汇总.164.2.优化设计图.174.2.1、教室桌椅布局图4.2.2、关键尺寸图 4.3、桌椅颜色、材料的分析及选用。 4.3.1颜色的分析及选用 4.3.2材料的分析五、 设计总结与反思.18六、参考文献.19 一、绪论 1.1前言 高校教室的课桌椅，作为学生感受学习人性化服务的一个重要界面，它的宜人程度直接影响着学习者的工作效率。虽然近年来大学校园硬件建设高速发展，提高了学生们的学习效率，但是同学们每天使用的课桌椅并不如意。基于这个前提，我们采取问卷调查的形式随机抽取了50名同学作答，发现80%以上的同学对目前使用的课桌椅存有意见，认为其存在的种种设计缺陷导致学生身体疲劳、视力下降、腰部损伤、甚至颈椎病等现象增加。因此，需要更加健康舒适人性化的高校课桌椅的人性化设计。本次设计从人机工程学中人性化产品的设计理念出发，将人的因素放在首要位置，重点是人、桌椅和环境之间相互影响、相互依存。以“为人而设计”的崇高理想来进行教室桌椅的设计，让人文关怀充满设计。2.现状问题分析 1.2.1优化设计要解决的问题：（1） 解决现在一些课桌椅设计中，设计尺寸不合理如课桌下部空间狭小，伸不开腿；课桌太窄，没有足够的空间摆放书本和文具；相邻之间座椅间距过小，出入不方便等问题；（2） 解决一些课桌椅高度不合适的问题；（3） 结合人机工程学尽可能解决课桌椅的人机问题，减少对人体腰部、颈部、肩部、背部的伤害；（4） 在设计中既要保证桌椅单体色彩的美观，还要保证各种色彩在教室环境内的协调性。1.2.2优化设计得产品所具有的功能；（1） 课桌椅设计更合理，考虑到了人体高度；（2） 课桌椅水平面和椅背垂直背面的角度调整，在设计上满足学生通过靠背来缓解身体对臀部及腿部的压力，缓解学生疲劳；（3） 课桌应保证有足够的空间摆放书本和文具；（4） 课桌在规定的使用期限内，保证能够正常使用，一般不发生故障。2、 青岛理工大学教室桌椅设计数据收集及分析 2.1、实地桌椅数据测量测量方式：随机抽取一个教室进行测量。测量时保证准确度。测量工具：直尺和皮尺测量结果如下：关键尺寸 实际测量数据(mm)课桌高度766课桌宽度501课桌深度356椅面高度446椅面宽度451椅面深度426靠背深度387靠背宽度500桌下容膝高度630人侧桌缘与靠背面的距离540单人桌椅总长900 2.2、问卷调查与结果分析调查方式：我们对教学楼一楼、二楼、三楼的各个教室采用随机调查。每个教室只调查一人（男女比例为7:3）。本次调查发放50张调查问卷，收回50张，废卷0. 青岛理工大学教室课桌调查问卷 调查日期： 2014 年 6月 30 日教室是我们学习、答疑解问的地方，和我们的生活密切相关。为了给同学设计更舒适的桌椅。调查我们学校教室的现状，了解同学们的意见和建议，更为了设计良好的学习环境，下面做出了一些问题调查，希望同学们配合参与，谢谢。1. 请问您的性别。（） A.男B.女2.您的年级。（） A.大一B.大二C.大三D.大四3.您对现在所用的教室的感觉怎样？（） A.满意B.一般C.不满意4. 上课时喜欢单人单桌还是多人一起坐？（）。A.单人B.多人5您希望我们课桌椅是什么材质的？（） A.木质B.铁质C.其他6.您觉得你现在用的课桌大小合适吗？（） A.合适B.不合适C.无所谓7.您觉得现在用的课桌高度和容腿空间合适吗？().A.合适B.不合适C.无所谓8.你觉得上课时前臂压着桌子边沿难受吗？（）。A.难受B.没感觉9.你觉你现在用的课桌椅高度合适吗？（）。A.合适B.一般C.不合适10.你觉得你现在用的桌子存贮空间足够吗？（）A.够B.不够11.您对教室桌椅的布局满意吗？（） A.满意B.一般C.不满意12.您上课时视线是否被前面同学挡住？（） A.是B.否13.如果你坐在的边角的位子上，你会觉得看黑板有困难吗？（）A.有B.没有C.无所谓14.当你想站起来离开座位时桌子腿有没有阻碍了你的动作？（）A.有B.没有15.您认为你所用的教室应容纳多少人合适： 人16.你对我们的教室设计有什么建议呢： 问卷分析：青岛理工大学教室课桌调查问卷 选项 问题A票数百分比B票数百分比C票数百分比1.请问您的性别男370.74女 130.262.您的年纪大一220.44大二100.2大三180.363.您满意现在所用的专业教室吗满意130.26一般 300.6不满意70.144.您对教室桌椅的布局满意吗满意190.38一般300.6不满意10.026.您上课时时是否被前面同学挡住是230.46否210.427.您希望我们课桌是什么材质木质470.94铁质10.02其他20.048.您觉得你现在用的课桌大小合适吗合适290.58不合适190.38无所谓20.049.您觉得现在用的课桌高度和容腿空间合适吗合适320.64不合适140.28无所谓40.0810.您觉得教师的过道宽度合适吗合适410.82不合适90.1811.上课时喜欢单人单桌还是人多一些单人240.48多人260.5212.你觉得上课时前臂压着桌子边沿难受吗难受190.38没感觉310.6213.你觉得你现在用的课桌椅高度合适吗合适280.56一般170.34不合适50.114.你居多你现在用的桌子储存空间够吗够200.4不够300.615.要是你坐在前排的边角上，你会觉得看黑板有困难吗有310.62没有140.28无所谓50.116.当你下课后想站起来离开座位时有没有觉得桌子腿阻碍了你的动作有 220.44没有280.5617.您认为你所用的教室应容纳多少人合适调查问卷分析 为了全方面了解我们学校其他同学对教室的满意度，以及建议。我们组采用了随机发放调查问卷的方法。我们针对教学楼一楼、二楼、三楼的各个教室采用随机调查。每一个教室调查一人（男女比例为7:3）。本次调查发放50张调查问卷，收回50张，最后的调查结果分析如下：一、针对于课桌尺寸的问题：1） 58%的同学认为课桌大小合适；2） 64%的同学认为课桌高度和容腿空间合适3） 56%的同学认为椅子高度合适4） 38%的同学认为前臂压着桌边会感到难受由此可见，课桌的尺寸并没有让巨大多数同学满意，因此这些不满足的地方则是我们需要去重点研究、设计。2、 针对于教室布局的问题：1）38%的同学不满意教室的布局；2）46%的同学感觉前排同学会阻挡我们的视线；3）82%的同学认为过道宽度合适；4）48%的同学喜欢单人座；5）62%的同学认为坐在前排边角时会觉得看黑板有问题。由此可见，教师的布局没有满足大多数人，因此我们应着眼于对于教室空间布局的问题。3、 针对于材质等其他问题1）94%的同学认为木质材料的课桌最舒适；2）40%的同学认为桌子的储存空间合适。3） 同学认为教室应该承纳。个同学最合适。综上所述：我们可以判定，我们学校的教室需要优化改进，主要从尺寸、布局等方面进行优化设计。 2.3、人体参数测量、对比和分析 2.3.1.校内学生人体参数实际测量分析考虑到本次人机设计是针对青岛理工大学的教室课桌，因此为了更好、更客观、全面对我校课桌的进行优化设计。我们决定对我校的部分同学做人体关键尺寸测量与分析。测量对象：大一、大二和大三的同学，每一个年纪随机抽取级3女7男共10人共计30名同学。测量方式：根据我们的所需要设计的进行部分人体尺寸测量。重点测量坐姿的各项数据。测量工具：皮尺测量结果图下青岛理工大学人体部分尺寸统计测试项目（mm） 身高坐姿肘高坐姿膝高小腿加坐深臀膝距二郎腿坐姿下支长坐姿臂宽坐姿两肘宽前排1155921248142449048655293035651021600226481397436507590927340523316122415004254784905889933675194162225652043045051260599536953851646247501400463519660987381515平均数1607.8236.4496.6415.2463.4502.8599966.4362.6521标准差32.117.4716.3215.4521.5114.2439.2734.7415.4410.655（95）%1660.6207.66523.44389.78428.01479.38534.41023.55387.99538.53中间排1165525651939948953362095838354621660241502405478539612934349558316722465214254805456329393725314168026548940952354071993435152351684259505425518533603960345534616872785344015095237029613565437170625654743051753070099335856081718301558423509537720102335758991731339551429530555680104535453910173227855843752356069010393785501117393105514394995247321029368522121740310556436509547755104135856013174633754944151852967010383675481417503045674395245737611001359579平均数1707.14284.29536.21424.14509540.57685.43992.5361.07548.71标准差33.5132.5724.6714.8216.6114.351.9943.5211.0619.465（95）%1762.27252.27576.8448.52484.62513.25661.911078.02432.66566.91后排11780301571440526559759105040356121781365569441534559758107839859131782361570439509532770110940159441786339560440528560770109441355951800371585438538560763110541064861801376556449546540750107539757871809359540451529556710108842862881815340580452551567736107042060191820389582458565573765118440257110183033159046157056978910734466451118503305634645615827841123423624平均数1804.91351.09569.64448.45541.55559.73759.451095.36412.82600标准差22.6325.3714.549.5218.8614.0921.9735.8815.2232.155（95）%1842.14309.36593.56432.79510.51536.56723.311154.38437.86652.88结果分析：对比中国成年人人体尺寸（GB 10000-88）上相应的数据。本次对我校的同学的人体尺寸测量。由于测量的基数小、测量方式不合理、测量工具不合适等原因产生了一些误差，但都在误差允许范围内的。所以我们在设计计算尺寸的时候，以本次对我校学生人体尺寸的测量为主，中国成年人人体尺寸（GB 10000-88）上相应的数据为辅。2.3.2、理论数值分析2.32.1、（GB10000-88）中国成年人人体尺寸23.2.2、GB/T3976-2002高校固定式课桌椅的主要尺寸2.3.23、人体测量数据及人体主要尺寸的应用原则.三、关键尺寸计算及对比分析.9 3.1、关键尺寸计算与分析.9、根据所测数据：以身高将所测的30组数据分为以 155-165cm、 165-175cm、175-185cm三组。然后对三个组分别进行分析讨论，把黄思远写的加进去，然后再改改就应该可以根据所测数据： 根据我组搜集到的人体坐姿的主要数据及他们的身高，我组将他们分为三组。具体为155CM-165CM为第一组，165CM-175CM为第二组，175CM-185CM为第三组。 根据第一组同学的小腿加足高确定座椅面的高度：P(95)=411.8+21.24*1.645=446.7.考虑到测量是本组数据多为女生，且他们都穿着高跟鞋。因此，我们将该组的座椅高定为44.5CM。测得该组同学坐姿肘高平均约为22CM左右。考虑到学习过程中的阅读及写作时坐姿眼高与桌面的距离，及写字时的舒适性，我们在此基础上再加5CM-10CM。最终，将桌面的高度定为：44.5+22+5=71.5CM。根据该组同学的坐姿臀宽，及节约空间等多方面因素的考虑，我们最终将椅面宽度定为44CM。根据该组同学的坐姿肘宽及教室整体布局的美观，我们将课桌宽度定为60CM。靠背宽度为50CM。根据该组同学的坐深及心里修正量，我们将该组椅面深度设定为40CM。根据该组同学的坐姿膝高以及心里修正 量等因素，我们将桌下容膝高度定为60CM。此外，根据桌面的高度，以及座椅的高度，我们将靠背高度定为34CM.综合考虑，我们将课桌深度定为40CM。 根据第二组同学的小腿加足高确定座椅面的高度：P(95)=431+24.1*1.645=470.5因此，我们 将该组的座椅高定为47CM。测得该组同学坐姿肘高平均约为28CM左右。考虑到学习过程中的阅读及写作时坐姿眼高与桌面的距离，及写字时的舒适性，我们在此基础上再加5CM-10CM。最终，将桌面的高度定为：47+28+5=80CM。根据该组同学的坐姿臀宽，及节约空间等多方面因素的考虑，我们最终将椅面宽度定为45CM。根据该组同学的坐姿肘宽及教室整体布局的美观，我们将课桌宽度定为60CM。靠背宽度为50CM。根据该组同学的坐深及心理修正量，我们将该组椅面深度设定为40CM。根据该组同学的坐姿膝高以及心理修正量等因素，我们将桌下容膝高度定为63CM。此外，根据桌面的高度，以及座椅的高度，我们将靠背高度定为34CM.综合考虑，我们将课桌深度定为40CM。 根据第三组同学的小腿加足高确定座椅面的高度：P(95)=454.1+26.9*1.645=498.3CM。.我们将该组的座椅高定为50CM。测得该组同学坐姿肘高平均约为30CM左右。考虑到学习过程中的阅读及写作时坐姿眼高与桌面的距离，及写字时的舒适性，我们在此基础上再加5CM-10CM。最终，将桌面的高度 定为：50+30+5=85CM。根据该组同学的坐姿臀宽，及节约空间等多方面因素的考虑，我们最终将椅面宽度定为46CM。根据该组同学的坐姿肘宽及教室整体布局的美观，我们将课桌宽度定为60CM。靠背宽度为50CM。根据该组同学的坐深及心里修正量，我们将该组椅面深度设定为45CM。根据该组同学的坐姿膝高以及心里修正量等因素，我们将桌下容膝高度定为66CM。此外，根据桌面的高度，以及座椅的高度，我们将靠背高度定为34CM.综合考虑，我们将课桌深度定为45CM。 3.2、关键尺寸的最小功能尺寸计算与分析.9 3.3、关键尺寸的最佳功能尺寸计算与分析.四、优化设计方案.164.1.优化尺寸汇总.16关键尺寸 实际测量数据(mm)优化设计尺寸 (mm)前排中间后排课桌高度766700750800课桌宽度501600课桌深度356400450椅面高度446390400420椅面宽度451400440460椅面深度426400450靠背深度387340靠背宽度500600桌下容膝高度630680730752人侧桌缘与靠背面的距离540450450500抽屉高度150抽屉宽度500抽屉深度250椅面倾角3度靠背倾角105度单人桌椅总长9008509009504.2.优化设计图.174.2.1、教室桌椅布局的CAD4.2.2、关键尺寸图 4.3、桌椅颜色、材料的分析及选用。 4.3.1颜色的分析及选用 颜彩三要素：色相、明度、彩度。在设计中既要保证