【工作座椅设计中人因要素分析4100字】

工作座椅设计中人因要素分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u3001工作座椅设计中人因要素分析综述 1237451人体坐姿因素 117791.1坐姿与脊柱状态 1253251.2体压分布 3266161.3坐骨结节受力分析 3214702人体尺寸因素 434022.1人体尺寸的相关国家标准[11] 4243462.2人体尺寸的时代差异 7202553工作座椅外观设计中的人因要素 7285813.1座椅的外形设计与人因 865303.2座椅的色彩设计与人因 887163.3座椅材料与人因 81人体坐姿因素与站立姿势相比，坐姿可以减轻腿部肌肉的负担，有助于血液循环，减少能量消耗，减少疲劳，提高工作效率；同时，稳定的坐姿也能完成更精准细致的工作。目前，在工业发达的国家，超过三分之二的工作场所采用坐姿；在我国，随着自动化水平的提高，越来越多的站立和体力劳动将被为坐姿和智能劳动取代[10]。如果坐姿不正确或座椅设计不合理，也会给身体带来伤害。如果长时间采用坐姿，静脉压会升高，大腿局部压力增加，血液回流阻力增大，会引起下肢肿胀麻木；同时，不正确的坐姿会因腹肌松弛和脊柱侧凸而影响呼吸系统和消化系统的功能；另外，躯干太向前或向后，都会引起颈椎病。因此，分析坐姿的受力情况，对研究座椅设计是非常必要的。1.1坐姿与脊柱状态图3-1直腰(a)和弯腰(b)坐姿时脊柱形态Figure3-1Spineconfigurationinstraight(a)andbent(b)posture图3-2不同坐姿下的腰椎曲线Figure3-2LumbarCurindifferentsittingpositions人体正常的腰部是一个曲线形状，侧卧，处于放松状态。在这种状态下，各椎骨之间的距离是正常的，对椎间盘的压力也是轻微而均匀的，椎间盘对韧带几乎没有推力作用，这让人最舒服。当人体做弯腰活动或座椅缺少腰枕支撑时，椎骨之间的距离发生变化，椎间盘被推揉，韧带被拉长，使腰部感觉不舒服。腰部曲线越大，不适感越严重，如图3-1所示。图3-2显示了人体在不同坐姿状态下的腰椎曲线。其中，F、G曲线代表躯干端坐向前弯曲、腰椎严重变形时的腰椎弧度；曲线C表示躯干和大腿之间的角度大于90°，而腰枕有支撑时，坐姿最接近正常腰部曲线。从图3-2可以看出，设计舒适的座椅,必须使坐姿的腰椎弧线逼近正常形状(C、D、E)。1.2体压分布图3-4正常和双腿交叉坐姿在座面所产生的压力分布Figure3-4Normalandcross-leggedsittingontheseatPressuredistribution由人体解剖学可知，人体坐骨粗壮，与其周围的骨骼相比，可以承受更大的压力。而大腿分布有大量血管和神经，压力过大会影响血液循环和神经传导，从而使人感到不适。图3-4表示正常坐姿和双腿交叉坐姿在座面所产生的压力分布曲线，坐垫上的压力分布应当是坐骨结节处最大，由此向外逐渐减小，直至与坐垫前缘接触的大腿下平面压力最小。所以，设计座椅坐垫时，应保证坐骨下面的座面近似水平，使人体重量的大部分集中在坐骨结节处，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少,至大腿部位时压力降至最低值，达到最佳的体压分布，减轻臀部疲劳，这是坐垫设计的压力分布不均匀原则。图3-4也显示，交叉腿坐姿会使压力集中在一侧坐骨，长期交叉腿坐姿对身体健康不利。1.3坐骨结节受力分析图3-5软、硬座面的坐骨结节受力比较Fig.3-5Comparisonoftheforceoftheischiumnoduleonsoftandhardseat在坐姿状态中，大腿和上肢的重量主要由座椅表面支撑。虽然坐骨结节能承受人体较大的重力，但前提是坐骨下的座面必须大致水平。只有这样，两个坐骨结节外侧的股骨才能处于正常位置，而不会过度受压；相反，如图3-5所示，当座椅表面太软且座椅横截面为U形时，股骨会向上旋转。这种状态不仅会使股骨处于压缩位置而承受载荷，还会使髋部肌肉承受不正常的压缩，并使肘部和肩部受力，容易造成疲劳。因此，座椅的设计原则之一是：坐骨结节承受身体重量，而不是股骨头。2人体尺寸因素大部分的工作空间需要考虑多种人体尺寸以及人的机能特征。例如轿车驾驶室的工作空间，操纵器的尺寸设计与布置要考虑手和脚各种操作动作的方便适宜，仪表板的设计要顾及驾驶视野和仪表板的读取,座椅也要兼顾身材高大者和身材矮小者的人体尺寸差异等，才能达到安全、舒适、高效的目的。2.1人体尺寸的相关国家标准[11]图3-6人体主要尺寸图3-7人体坐姿尺寸Figure3-6MaindimensionsofhumanbodyFigure3-7BodySittingSize表3-1坐姿人体尺寸(男)Table3-1Sittingbodysize(male)坐姿人体尺寸（男）Sittingbodysize(male)单位：mm18~60岁1510509095994.3.1坐高8368588709089479589794.3.2坐姿颈椎点高5996156246576917017194.3.3坐姿眼高7297497617988368478684.3.4坐姿肩高5395575665986316416594.3.5坐姿肘高2142282352632912983124.3.6坐姿大腿厚1031121161301461511604.3.7坐姿膝高4414564644935235325494.3.8小腿加足高3723833894134394484634.3.9坐深4074214294574864945104.3.10臀膝距4995155245545855956134.3.11坐姿下肢长892921937992104610631096表3-2坐姿人体尺寸(女)Table3-2Sittingbodysize(female)坐姿人体尺寸（女）Sittingbodysize(female)单位：mm18~55岁1510509095994.3.1坐高7898098198558919019204.3.2坐姿颈椎点高5635795876176486576754.3.3坐姿眼高6786957047397737838034.3.4坐姿肩高5045185265565855946094.3.5坐姿肘高2012152232512772842994.3.6坐姿大腿厚1071131171301461511604.3.7坐姿膝高4104244314584854935074.3.8小腿加足高3313243503823994054174.3.9坐深3884014084334614694854.3.10臀膝距4814955025295615705874.3.11坐姿下肢长8268518659129609751005由于人体尺寸数据是在受试者没有衣物的情况下测量的，而且测量过程中受试者需要保持直立、端坐，但在日常生活和工作中，我们不仅腰穿衣服，而且更多的时候我们处于自然放松的状态，不符合人体测量的标准条件。因此，在座椅的设计中，我们应该认识到这种细微变化的重要性，并对座椅的设计尺寸进行一定的修正。设计的实际尺寸通常根据实际设计需要从而进行修正，称为人体尺寸的功能修正。即尺寸修正量=功能修正量+心理修正量。功能修正量主要包含个方面穿着修正量、姿势修正量和操作修正量。姿势修正量常用数据：坐姿时的坐高、眼高减44mm。操作修正量包含的情况较多，但对于座椅设计而言，略微提升座椅的设计尺寸就可以满足操作修正。心理修正量是为了消除空间压抑感、恐惧感或为了美观等心理因素而加的尺寸修正量。例如，对于2~3米高的平台，其护栏高度只要略高于人的重心，大多数人就不会产生恐惧心理，然而若是百米高的平台，人站在和前者一样高的护栏旁边时，必会产生恐惧的心理，这时就需要进一步增加护栏高度。这项附加的高度就是心理修正量。又如挖掘机、大型吊车的驾驶室，站岗亭，坦克的舱室，若其内部空间仅仅满足人们完成必要的操作，是不行的，因为人在狭小的空间内会感到压抑甚至窒息，所以应该有富裕的活动空间，这空间也是心理修正量。2.2人体尺寸的时代差异1986~1988年，我国曾进行了首次人体尺寸测量。当时，中国标准化研究院根据一定的抽样方法，将全国分为六大区域,每个区域设置若干采样点,通过随机采样、手工测量的方式，采集了两万多份成年人人体尺寸数据,初步建立了国家级人体尺寸基础数据库,并在此基础上制定了GB10000—88《中国成年人人体尺寸》等系列人体尺寸国家标准。

但是随着人民群众生活水平的提高，20多年后的体貌特征已经发生巨大变化，许多数据已经不能适应生产生活设计的需要。为此，对成年人人体尺寸抽样测量试点调查,发现20年来我国人体尺寸基础数据的变化还是比较大的。2006年中国成年人的平均身高也比20年前增加了19mm。因此作为设计师，应该认识到这种缓慢变化的重要性，从而精准的做出对座椅尺寸的修正。3工作座椅外观设计中的人因要素随着人们生活质量的不断提高，人们在追求家具使用功能的同时，也在一定程度上要求其满足自身的精神需求。舒适性的重要组成部分是视觉舒适，人们在选购座椅时往往会首先关注座椅的颜色和外形，这会影响到人们对座椅的第一印象[12]。其次是嗅觉舒适，材料的味道会直接影响座椅的味道，木材、塑料或皮革等材质在制作的过程中要进行二次加工，避免气味过重。最后是触觉舒适，座椅是人体直接接触的家具，座椅的材料会直接影响人们的选择。椅子座面体压分布的均匀性或和材料的选用都会影响使用者的感受，不同的材质对人们的使用触感影响较大。座椅设计时要从不同方面综合考虑，增强座椅的舒适性，以满足人们的综合需求。3.1座椅的外形设计与人因座椅的外形是人们关注的焦点。虽然人们对座椅的审美来自于诸多方面，但形态因素对于人审美效果的影响无疑具有举足轻重的地位。在选购座椅时，人第一眼看到的就是椅子的外形，然后才会考虑其功能。因此，座椅的外形设计十分重要。消费者在购买椅类家具时，往往会优先选择外形讨自己喜欢的座椅。座椅的外形是一个整体，座椅的椅面、靠背、扶手与椅腿的设计及细节控制都会影响到椅子的整体外观。不同年龄段的消费者对外形设计有不同的偏好。年轻人更喜欢个性化和先进的设计；老年人更喜欢端正深沉、简洁、体现历史感的椅子。造型的设计涉及材料的选择与处理，合适的材料和处理工艺是座椅做工与质感的保证。当然，我们希望它舒适，但是不同寻常的设计和材料会迅速将椅子从纯粹的功能性产品提升为个性化的艺术产品，在很多有艺术细胞的人的眼中，完全不会将椅子视为只是一个坐着的地方了。具有创意的外形设计也是设计师设计水平的直接体现。所以，座椅外形的设计应该成为设计的重点。好的座椅形态，应该尽量减少在使用座椅时对健康威胁的同时具有引人注目的外观。3.2座椅的色彩设计与人因色彩与外型一样，是座椅设计中最直观的内容之一。色彩作用于人的感官，刺激人的神经，进而在情绪心理上产生影响。在日常生活中，座椅的颜色如果搭配的不好，既影响人的情绪又影响到工作质量。恰当的色彩设计能使人感到轻松愉快。座椅颜色的设计必须考虑其所用颜色的温度、饱和度和明度。首先，要真实、具体地反映事物的色彩面貌，彻底了解色彩的实际含义，也就是所谓的色彩真实性;其次,设计色彩在画面效果上需具有适应时代特点的文化内涵，利用色彩搭配的各种原理,使画面美观、大方符合大众的审美情趣，即色彩设计的审美性;最后，设计色彩同时也应具有突出座椅的专业特点和功能的实用性。此外，座椅通常作为家具设计的一部分出现。座椅的颜色要结合周围环境的整体色调来考虑，这样才能使内部环境在视觉上更加完