安全人机课程设计

1、 课程设计 设计课题 湖工四人间电脑桌的安全人机设计及改进系部班级 安全与环境工程学院安本1003班 所属专业 安 全 工 程 学生姓名 袁滔 学号 指导教师 张 力 刘爱群 设计时间 2012.05.28 2012.6.10 摘 要对我校四人间宿舍电脑桌椅进行实测、分析、并提出改进方案，全面考虑大学生的生理、心理因素以及在宿舍的生活习惯。考虑电脑桌椅的颜色，运用安全人机工程的基本原理，对人与电脑这个系统的各个人机结合面进行分析并最终提出改进方案，使人机处于良好的结合状态，尤其对座椅的椅面，高度，宽度，深度及倾角和靠背的高度，宽度及倾角作了详细的阐述，从而让学生舒适，安全，合理的使用电脑，减少

2、由于长期使用电脑带来的不便与不适甚至是病变。关键词：电脑桌椅；人机结合面；高度；颜色；材料ABSTRACTFour men of our school dormitory computer desk and chair was measured and analyzed, and put forward the improvement scheme, the comprehensive consideration of college students' physiological and psychological factors, and in the dormitory life

3、 habit. Considering the computer desk and chair color, using safe man-machine engineering, the basic principles of the system of people and the computer each man-machine combined with surface analysis and finally put forward the improvement plan to make the combination of man-machine in good conditi

4、on, especially for the seat chair face, height to width, depth and Angle and the height of the back of a chair, the width and the inclination of detail, so as to let the students comfortable, safe and reasonable. using computers reduce, because the long-term use of computer inconvenience and not eve

5、n lesions.Key words： computer desk and chair face highly color combination man-machine material目 录1 前言12 国家标准22.1 人体参数.32.2 电脑桌结构尺寸.43 我校顺枫公寓四人间宿舍电脑桌的现状及不足之处54 电脑桌的改进74.1桌面尺寸的改进.84.2键盘抽屉的改进.84.3主机柜的改进.84.4电脑桌的整体布局改进.95 其他105.1电脑椅子改进.105.2色彩设计.115.3工艺水平.125 结束语146 参考文献 151 前言随着人们生活水平的提高，经济的发展，电脑的普及率以

6、及很高了，大学生基本上人手一台电脑，根据实际调差发现大学生大部分课余时间花在了电脑上，导致一些病变等副作用发生，由于电脑屏幕离眼睛距离较近，眼睛会感到疲惫或不适，近视加深等。手腕也会因为摆放位置不对造成软组织伤害等；由于椅子高低不当，不当的坐姿也会造成脊椎损伤等。由于脚弯曲时间过长，导致血液循环不流畅。我校的电脑椅的结构基本是“h”型（直面直角型），就坐时人体的重量主要有臀部和大腿根部承受，上身与大腿之间的角度一般小于 90 度，上体成“c”型，这种坐姿自然会使人的脊椎弯曲，腿部、腰部、殿部负担加重，久坐腰酸背痛。为了舒适而高效地工作和学习，在设计宿舍电脑桌时，根据安全人机工程学的原理进行改进

7、。2 国家标准2.1 人体参数电脑桌椅一般在设计中要用到一些人体有关参数。而下面的数据主要来自于GB/T 100001988和GB/T 135471992工作空间人体尺寸表2.1-1 人体主要尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99身高1543 1583 1604 1678 1754 1775 1814 1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697体重/kg44 48 50 59 70 75 8339 42 44 52 63 66 71上臂长279 289 294 313

8、 333 338 349252 262 267 284 303 302 319前臂长206 216 220 237 253 258 268185 193 193 213 229 234 242大腿长413 428 436 465 496 505 523387 402 410 438 467 476 494小腿长324 338 344 369 396 403 419300 313 319 344 370 375 390 表2.1-2 立姿人体尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99眼 高1436

9、1474 1495 1568 1643 1664 1705 1337 1371 1388 1454 1522 1541 1579肩 高1244 1281 1299 1367 1435 1455 1494 1166 1195 1211 1271 1333 1350 1385肘 高925 954 968 1024 1079 1096 1128873 899 913 960 1009 1023 1050手功能高656 680 693 741 787 801 828630 650 662 704 746 757 778会阴高 701 728 741 790 840 856 887 648 673 68

10、6 732 779 792 819胫骨点高 394 409 417 444 472 481 498 363 377 384 410 437 444 459表2.1-3 坐姿人体尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99坐 高836 858 870 908 947 958 979 789 809 819 855 891 901 920坐姿颈椎点高599 615 624 657 691 701 719 563 579 587 617 648 657 675坐姿眼高729 749 751 798 836

11、 847 867678 659 704 739 773 783 803坐姿肩高539 557 566 598 631 641 659504 518 526 556 589 594 609表2.1-4 人体坐姿水平尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99坐姿肘高214 228 218 216 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高441

12、 456 461 493 523 532 549410 424 431 458 486 494 507小腿加足高372 383 389 413 439 448 463331 341 350 382 399 405 417坐 深407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 486臂膝距499 515 524 554 585 595 613481 495 502 521 561 570 587坐姿下肢长892 921 937 992 1046 1063 1093826 851 861 921 960 975 1005 表2.1-5 人体水平

13、尺寸 单位：mm年龄分组男(18-60岁)女(18-55岁)百分位数1 5 10 50 90 95 991 5 10 50 90 95 99胸 宽 242 253 259 280 307 315 331219 233 239 260 289 299 319胸 厚176 186 191 212 237 245 261159 170 176 199 230 239 260肩 宽330 344 351 376 397 403 413304 320 328 351 371 377 387最大肩宽383 398 405 431 460 469 486347 363 371 387 428 438 458

14、臀 宽273 283 288 306 327 334 346275 290 296 317 340 346 360坐姿臀宽284 296 300 321 347 355 369295 310 318 344 374 382 400坐姿两肘间宽353 371 381 422 473 489 519326 348 360 404 460 379 509胸 围762 791 806 867 944 970 1018717 745 760 826 919 949 1005腰 围620 650 665 735 857 895 960622 659 680 772 904 950 1025臀 围780 8

15、05 820 875 948 970 1009795 824 840 900 975 1000 10442.2 电脑桌结构尺寸 具体说明如下表：表2.2-1电脑桌椅结构尺寸（单位: mm）桌面长度900桌面宽度600桌面厚度24主机板板长560主机板板宽240主机板板厚16键盘板板长710键盘板板宽560键盘板板厚16小桌面长500小桌面宽240小桌面厚16桌下横杆长750桌下横杆宽36桌下横杆厚20桌腿高度750桌腿半径18桌腿定位见图2-8座高450座宽420座深400座面倾角5°腰靠高350腰靠倾角110°3 湖工四人间宿舍电脑桌椅的现状及不足之处测量工具： 卷尺测量

16、对象：电脑桌的高度，电脑桌的深度，电脑桌的宽度，电脑椅子的高度。宽度、背靠的考度测量目的：具体的数据来说明、分析电脑桌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测量数据湖工四人间宿舍电脑桌测量数据如：表3-1 电脑桌尺寸测量对象尺寸（单位：cm）桌面的深度57.8桌面的高度72.5桌面的宽度139.5书架的深度28书架的宽度45.2抽屉的宽度42表3-2椅子尺度测量对象尺寸（单位：cm）椅子总高度96椅子背靠高度52.5椅子脚的高度38.5椅子座部长度（平均）40椅子座部宽度（平均）42.5湖工四人间宿舍电脑桌的立体图如下图3-1【备注】1.衣柜部分 2.书架 3.桌面 4.抽屉 5

17、.小柜子 6.物品架湖工四人间宿舍电脑桌现在存在的不足：1.桌面上没有孔不方便接通电源。还需要从下面接电源，不方便。2.桌面里侧没有阻挡物小物品容易掉下去，以致于不好搞卫生。3.没有键盘抽屉，键盘放在桌面，导致桌面狭窄。4.电脑桌的颜色为银白色和环境的对比度太小，给人单调的感觉使用久了就容易产生疲劳。5.少数桌面尺寸不合理等。6.电脑桌没有设置放主机的地方4 电脑桌的改进电脑桌的桌面要带有圆孔，里侧要带有一块高度为6cm的挡板。电脑桌上的小柜子用来放主机，增大桌面的可用空间。外侧的平板可以滑出方便主机的存放与取出，平板上要有个小圆孔方便线路连接。主机柜的前面还是要带有一块小门方便数据线的拔插。

18、6.1-1设计的电脑桌的整体图【备注】1.书架 2.储物柜 3.键盘抽屉 4.主机柜 5.抽屉 6.衣柜4.1 桌面尺寸的改进桌面是学生的作业工作面，它的设计合理与否直接影响着学生工作的效率，因此它的设计是至关重要的，工作面的设计可以从它的长，宽，高三个方面的尺寸进行设计。桌面的高度设计，经测量，我校顺枫公寓四人间电脑桌的坐姿工作面的高度是72.5cm。而这种电脑桌不带有键盘抽屉，因此键盘要放在桌面上，学生在打字时手关节夹角小于90度，使肘关节神经受到压迫，不能舒适地打字，手容易感到疲惫，从而影响他们的工作效率。长期处于这种工作状态还会使手发生病变。由安全人机工程的知识可知坐姿工作时最佳的工作

19、台面高度为66cm ，左右波动20mm。这样才能在使用键盘或鼠标时，使前臂保持水平，手腕处于自然舒适的状态。因此，电脑桌需要有键盘抽屉。因为女生满足95个百分位的坐姿膝高为49.4cm,坐姿大腿厚为15.1cm。为了保证学生的容膝空间，加上尺寸修正量2.5cm，应使键盘抽屉所在的工作台面高度为66cm。为了减少由于作面的高度不当带来的不适后果，电脑桌的桌面高度应该设计为78cm。桌面宽度的设计，查资料可以知道电脑主机的宽度是25cm左右，键盘的宽度是47cm左右结合学生的生活特点以及宿舍的面积可知桌面的宽度设计为150cm符合现在的需要桌面深度的设计，由人机知识可知，人的容膝深度最小为46cm

20、，最大为66cm。考虑到寝室的面积桌面深度设计为60cm。加上键盘抽屉的30cm的宽度，按女生的95个百分位计算前臂长30.2cm.使得人眼距显示器的距离大于70cm。减少近视。4.2 键盘抽屉的改进查资料可知键盘的长度为47cm左右，鼠标垫的宽度为17cm左右。为了便于操作，使得键盘抽屉能容下键盘和鼠标，抽屉的宽度设计为70cm。键盘的宽度为15cm左右，为了较大范围地控制键盘和人的距离，抽屉的深度设计为30cm.。长期打字时手肘没有一个支撑点容易疲劳，因此在设计键盘抽屉时在抽屉里面嵌入一对可以拉出收进的弧状手肘支撑平板，同时还配有一对皮软垫，打字时抽出支撑平板将软垫粘在上面支撑手肘，用完就

21、取下。结合桌面高度与容膝空间的设计，键盘桌面的高度应该设计为12cm。而且抽屉里侧要加一个挡板以防人不小心将键盘推到地下。 -1键盘抽屉的设计图 【备注】图中的小板为支撑板的设计形状4.3 主机柜的改进使用电脑后我们发现本来就不宽敞的桌面更加拥挤，如果使用的是纯平显示器桌子上连写字的地方都没有。为了保证学生在放置了电脑后还能保持桌面的宽松，将对电脑桌下的小柜子进行改造，使主机放到小柜子里。主机放在小柜子里也减少了主机对学生的辐射，可以防止长期使用电脑的病变。将小柜子的外侧改为滑动式的平板，方便主机的存放。并且平板上带有小孔方便接线，柜子后面要敞开便于电脑散热。柜子前面是可以自由打开的小门方便数

22、据线的插取。查资料可知电脑主机的宽度为25cm，设计的桌面的宽度为139.5cm，键盘抽屉的宽度为70cm测量统计可知我们的教材宽度都小于30cm书架设计为30cm，因此将主机柜设计为30cm以保证生活中其他活动的空间余隙。-1主机柜的的设计图 【备注】图中加黑部分的线条处要设计成滑动式的柜门4.4 电脑桌的整体布局改进电脑桌桌面高度不宜过高也不能太低，因此需要选用中身材百分位（50）来计算桌面的高度。桌面高度：1678×7/1730（功能修正量）50（心理修正量），取774；桌面长度：450（键盘长度）80（修正量）180（主机箱宽度）40（修正量）150（桌腿空间），取900；桌

23、面宽度：400（显示器厚度）100（功能修正量）100（心理修正量），取600；桌下空间的设计应选用大百分位来计算。因为如果桌下空间满足大个子也必然适合小个子人，假设选小百分位计算，空间太小，大个子就会感到空间不够，产生压抑感。桌下空间：1775×1/350（修正量）,取640；上层小桌面距桌面距离：400（显示器高度）60（修正量），取466；放置主机箱板长：460（主机箱长度）100（修正量），取560。放置键盘的抽屉没有，应加一个 长：450 宽2005 其他5.1电脑椅子改进坐姿工作对椅子的要求是非常高的，因此椅子的设计也是至关重要的。我们设计的椅子应该让学生在使用时感到具有

24、生理上舒适，操作上方便，容易维持躯干的稳定和变换姿势。从而达到减少疲劳和提高工效的效果。 顺枫公寓座椅的椅面有两个凹槽，这样的设计是不合理的。因为椅子的材料是木，非常的硬。由于凹槽的设计使整个身体的重心都落在两边的胯骨上容易疲劳。椅面设计为平面的则大腿也可以分担一部分身体的重量，减轻学生长期使用电脑时臀部的不适与疼痛。座椅需要占有的空间，不仅包括座椅本身的几何尺寸，还包括了人体活动需要改变座椅位置等余隙要求。椅子的尺寸设计要结合桌面的各个尺寸。椅面高度应该根据坐姿腘窝高和坐姿时高的95百分位 设计，一般椅面高度比工作高度低于27-29cm时上半身操作最方便。由安全人机工程学的知识可知按女生95

25、个百分位算小腿加足高为40.5cm加上3厘米的穿鞋修正量椅面高度应设计为43.5cm,.95个百分位的坐深为46.9cm，因为座椅前缘要和小腿有一定的距离才能保证小腿自由活动，坐深设计为34cm.,按女生95个百分位坐姿臀宽为38.2cm,座椅的宽度要在这个基础上增加10cm，因此座椅的宽度设计为48.2cm。 靠背的设计，现在宿舍椅子没有靠背，这人机关系不合理，长久学习时会感到不舒适，而靠背可以保持脊椎处处于自然形状的放松姿势。由表4知95百分位数女子坐姿两肘间宽 P95女= 379mm一般情况 考虑人体尺寸参数的功能修正，设计靠背的宽 379+80=459mm人的背高可依据 表3中95百分

26、位数女子 背高=坐姿肩高-坐姿肘高即为 594-284=310mm设计时应考虑功能修正量和心理修正量 则背高为 310-80=230mm。座椅的靠背设计为与水平面的夹角为90度也是不合理的，不能让背部得到充分的依靠。因此，座椅与水平面的夹角应该大于略90度使背部的肌肉得到适当的放松，减少使用电脑时的腰背部疼痛现象。同时还可以增加眼睛和显示器的距离，保护眼睛。5.2 色彩设计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

27、心理作用来分析，色彩的作用可以使房间看起来变得扩大或缩小，给人以“凸出”或“缩进”的印象。如冷色调使空间造成扩大的强烈感觉，因为墙壁石斛向后退缩了，暖色调刚刚相反，给人以向前凸出的感觉。根据色彩的心理感觉，大致的有视觉、触觉、听觉、情绪感觉等，如表2-2所示。表7-1色彩心理感受心 理 感 受表 现相 应 色 彩视觉心理感受前进色（凸）暖色系：红、橙、黄等退缩色（凹）冷色系：绿、蓝、紫等面积大高明度色、淡色（白）面积小低明度色、浓色（黑）触觉心理感受轻色(软)高明度色（中度纯度、中高明度）浅色、浅蓝、粉紫、黄色、白色（淡黄草绿色）重色（硬）低明度色（表面粗糙色）深色、黑红、紫、深蓝、单一暗色干

28、暖色系：红、橙、黄等湿冷色系：蓝、青、紫等暖色红、橙、黄、褐等冷色绿、蓝、紫、白等听觉心理感受高音红、橙、黄、白（高明度）低音蓝、青、紫、黑（低明度）情绪心理感受积极色（欢乐）：红、棕、橙、黄等表2-2色彩心理感受续表消极色（忧伤）：蓝、紫、黑等华丽彩度高、高明度、不同色搭配朴实彩度低、低明度、不同色搭配此外，色彩对人的心理状态，对人的情绪也有影响。人对色彩的心理反应所产生的抽象联想如表2-3：表7-2色彩的具体与抽象联想 性别颜色具 体 联 想抽 象 联 想男女男女白雪、白云雪、砂糖洁白、纯真洁白、神秘灰灰、混凝土乌云、冬天荒废、平凡沉没、死灭黑夜、洋伞墨、套服生命、严肃阴沉、冷淡表2-3色

29、彩的具体与抽象联想续表红红旗、血口红、红鞋热烈、备俗热烈、幼稚橙太阳、香橙蜜柑、麦子甘美、明朗欢喜、华美褐皮包、土栗、鞋涩味、坚实古雅、朴素黄月亮、鸡雏柠檬、月亮光明、明亮光明、明朗黄绿嫩叶、春嫩叶、布新鲜、跳动新鲜、希望绿树叶、军服草、毛衣深远、和平希望、公平蓝海洋、天空大海、潮水冷淡、薄情平静、悠久紫裙子、礼服茄子、紫藤古风、优美高贵、消极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，使室内环境显得活跃而有生气。工作面的涂色，明度不宜过大，反射率不宜过高，选用恰当的色彩对比，可以适当提高对细小零件的分辨力。但色彩对比不可过大，否则会直接造成视觉疲劳的提早出现。而长时间对着同一种色彩时，眼睛容易感到疲劳，因此桌面的颜色和墙面的对比度要稍大，以便眼睛得到休息。宿舍的墙面普遍是白色，因此电脑桌的环境颜色是白色，而我校顺枫公寓宿舍的电脑桌的颜色为银白色和环境的对比度太小，给人单调的感觉