《人机工程学》课件第五章

1、第5章 产品设计的若干专题5.1 桌椅设计5.2 手工具设计5.3 床、柜等家具5.4安全性设计5.5 维修性设计 5.1 桌椅设计5.1.1 桌椅的历史与现状 5.1 桌椅设计5.1.1 桌椅的历史与现状 桌椅以其与人们生活关系密切而一直为工业设计而关注。 20世纪20年代，德国教师Breuer设计出第一把钢管椅 5.1 桌椅设计5.1.1 桌椅的历史与现状 1948年，瑞典整形外科医生Akerblom站与坐的姿势，六年后，Akerblom曲线 5.1 桌椅设计5.1.1 桌椅的历史与现状 1968年，第一次召开以座椅为主题的国际学术研讨会 20世纪70年代，各国纷纷制定新的桌椅的标准 日本

2、：71年，办公桌的高度由740mm改为700mm（合用），女用则是670mm80年以前，我国的通用高度为800mm83年学校课桌椅等标准出台 5.1 桌椅设计5.1.2 坐姿生理解剖 5.1 桌椅设计5.1.2 坐姿生理解剖 5.1 桌椅设计5.1.2 坐姿生理解剖 5.1 桌椅设计5.1.2 坐姿下的体压 1、椅面软硬与椅面体压10的平方Pa 5.1 桌椅设计5.1.2 坐姿下的体压 2、座高与椅面体压 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸1、座面（前缘的）高度设计要点是：大腿基本水平，小腿垂直放在地面上，使小腿的重量获得支撑；腘窝不受压；臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得弹性支撑。一

3、般要求：比坐姿人体尺寸中的小腿加足高低1015cm，可求得调节范围为350-460mm之间。休息座椅：座高再低一些，不可过低。 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸2、座面倾角通常把前缘座面翘起的椅子的座面倾角定义为正值，反之为负值。一般为正值。但用于读写、打字等身躯前倾的椅子的倾角多为负值。前者一般不大于5。若是沙发一般8-15。后者不大于15。 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸2、座面倾角 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸3、靠背的形式及倾角 工作椅：靠背是为了维持脊柱的良好状态，主要在于避免腰椎的严重后凸。选择腰靠，以第三、四腰椎为中心。 休息椅：靠背后仰，上身

4、体重较多由靠背承担，大腿骨与上身的夹角也大，可环节腰椎的形态的变化。 躯干的中心大约在人体第八胸椎高度，可再次位置提供椅靠。颈椎处准备头枕。 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸4、其他功能尺寸： 座深设计要点：座面有必要的支撑面积，臀部边缘及大腿在椅面的弹性支撑能辅助上身未定，减少背肌负担；腘窝不受压，获得腰靠的支撑。 一般座深为：比坐姿人体尺寸中的3.9座深小一定数值。360-390mm。推荐值为380mm。座宽：370-420mm，推荐值为400mm。排椅的一般在500以上。 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸4、其他功能尺寸： 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸4

5、、其他功能尺寸： 扶手：推荐的扶手高度：23020mm 5.1 桌椅设计5.1.3 座椅的功能尺寸讨论： 5. 桌椅设计5.1.4 坐垫1、软硬性能 5.1 桌椅设计5.1.4 坐垫2、 材质的舒适性：皮肤触感和微气候条件 5.1 桌椅设计5.1.5 办公桌的设计1、高度： 桌高= 座高+ 桌椅高度差桌椅高度差： 书写用的桌子：坐高的1/3- (20-30)mm 办公桌：坐高/3我国的规定：桌高为700-760mm 级差为20mm 5.1 桌椅设计5.1.5 办公桌的设计2、中屉深度： a=b +x + c+ d+ e+ fa为桌椅高度差b为桌子面板的厚度x 为中屉的深度c 为中屉底板的厚度d

6、 为坐姿大腿厚e 为穿衣修正量f 为中屉下面大腿的活动空间一般为80mm左右 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 1桌椅设计5.1.6 各种椅子欣赏 5. 2手工具设计5.2.1 手工工具设计原则课本P136-138页1、一般原则：2、解剖学因素： 5. 2手工具设计5.2.1 手工工具设计原则 5. 2手工具设计5.2.1 手工工具设计原则 5. 2手工具设计5.2.1 手工工具设计原则 5. 2手工具设计5.2.

7、1 手工工具设计原则 5. 2手工具设计5.2.2 把手设计1、直径：30-40mm2、长度：100-125mm3、形状：圆面截形，或矩形三角形4、弯角：10左右5、双把手抓握空间：平行：45-50mm 内弯：75-80mm6、用手习惯与性别差异 5. 2手工具设计5.2.2 手工具的使用方式 5. 2手工具设计5.2.2 手工具的使用方式 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.

8、3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.3 各种手工具欣赏 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析重量分布及重心当工具重量较大或操作姿势不正确时，提举工具和操作很容易造成骨骼肌肉的损伤。因此，对于舒适性的研究，手柄的重量分布及重心位置是重要的因素之一。在理想状况下，工具应该单手操作，一般手工具应尽量不超过23kg，而重量在09175kg之间，操作者感觉最舒适，特别是对于重复使用的工具重量不要超过1 kg。 5. 2手工具设计

9、5.2.4 实例分析重量分布及重心原则上，工具的重心应该穿过手抓握的中心，这样就不会引起操作者手腕和手臂的旋转，从而不需要克服扭力，就不会引起手及手臂的疲劳。 5. 2手工具设计 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析手柄形式与操作姿势动力工具的手柄可分为线形(in 1ine)、手枪式(pistol-grip)、转角式(angle)和辅助手柄(accessory)。手柄形式的选择取决于扭矩反作用力的大小、工件的位置和方向、操作者的位置和接近工件的方式等操作因素。比如，在选择手柄形式时，要选择使用时手腕不需要弯曲的形式，应该使操作者在抓、握和工作等不同状态下手腕都保持顺直状态。 5. 2手工具设

10、计 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析手柄截面形态手掌上肌肉丰富，其中最丰富的部位是手上的指球肌，大鱼际肌和小鱼际肌，而最少的部位是掌心肌肉，布满神经末梢的部位是指骨间肌。因此，手柄的截面形态应该符合手掌的生理结构。 5. 2手工具设计 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析手柄截面形态 传统的把手是圆形的截面，不符合手抓握时的自然状态。不稳定的抓握使手柄很容易从手上滑落。三角形的截面，手柄太宽，而不易握紧。同时，手柄的转角压迫了手掌，影响了手部的血液流动。接近椭圆的截面，最理想的形态，适合工具工作的方向性，同时手握时有摩擦力，最适合手的抓握。 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析手柄直

11、径及握把长度选择每个人的手掌大小不一样，因此，手柄的直径及长度的选择非常重要。不同的工具，例如电锤和电钻，操作时手臂施力要求不一样，直径及握把长度也不同；操作人员性别、手长、手宽、手掌长度等不同，握持强度、指力峰值等也不一样，直径及握把长度的要求也不同。例如，大手握持小跨度手柄，或者小手握持大跨度手柄，操作者用力就很大，很容易疲劳。经大量的研究表明最佳握把范围约在3851mm之间。为了让使用者有更多的抓握空间，建议125cm以上的握把长度会更为舒适。 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析开关扳机设计手指反复弯曲可能会引起狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指)，因此，开关扳机的设计非常重要。开关扳机的形态

12、要圆滑过渡，避免对手指引起冲击压力。开关扳机要宽大，可减轻握持工具的指力和掌力，建议扳机的最小长度为50mm。同时还要考虑容指空间和手柄之间的距离。但是当需要精确控制时，例如调速等，因为稳定性的关系四指控制就不可行。因此不同的使用场合，要采用不同的扳机结构。 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析表面贴层为确保手柄有较好的持握，手与手柄之间必须有足够的摩擦力，特别是汗手用力操作时，因此表面贴层也是影响手柄的舒适性的重要因素。如橡胶纹路的手柄可提供较好的抓握感，有效地减少用力，防止工具滑出手掌，要避免光滑贴层或抛光的手柄。表面贴层的形式除了受形态的影响外，更重要的是从操作者的手与工具手柄之间的接

13、触面进行考虑，对于与手柄有直接接触或用力的表面尽可能的采用贴层以减少工具带来的冲击力。推荐手柄采用塑料或合成橡胶，尖锐边或轮廓可以用胶垫覆盖。 5. 2手工具设计手电钻是典型的电动手工具，在许多场合，操作者须手握电钻持续工作较长时间，应充分考虑到人际关系之间的协调，其关系框图见右图手电钻的人机因素运动范围重复作业肌肉紧张施力把手设计操作活动应在手的最佳活动范围内完成，不得使操作者过度伸展任何关节，施力时肘关节是直角允许换手作业（左手人数约占总人数的10%），避免疲劳肘关节保持在身体两侧，避免静态施力。肌肉施力不大于最大肌力的50.避免冲击力，不得用手指是较大的力断面为圆形较舒适。圆形直径为30

14、-40mm防止手沿把手滑动，提供安全防护、增大施力、施力平行于前臂。注意减少压迫手掌中心的压强手电钻的人机关系框图 5. 2手工具设计5.2.4 实例分析 5. 3 床、柜等家具设计5.3.1 家具与人体尺寸的适应 三个空间区域穿鞋修正量+女子双臂功能上举高50百分位数略弯腰而不必蹲下 5. 3 床、柜等家具设计5.3.1 家具与人体尺寸的适应 抽屉高度的上限、下限300mm1360mm 5. 3 床、柜等家具设计5.3.1 家具与人体尺寸的适应 细节与人体的关系 容足空间 5. 3 床、柜等家具设计5.3.1 家具与人体尺寸的适应 细节与人体的关系 容足空间 5. 3 床、柜等家具设计5.3

15、.1 家具与人体尺寸的适应 细节与人体的关系 空档 不小于130-150mm 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 单层床主要尺寸 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 双层床主要尺寸 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 双层床主要尺寸 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 书柜主要尺寸 5. 3 床、柜等家具设计5.3.2 床、柜的国家标准简介 书柜主要尺寸 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧时的身体形态与褥垫

16、 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧时的身体形态与褥垫枕头高侧专为侧卧睡眠而设计，而低侧则在您仰卧睡眠时具有良好的承托。 一种硬型枕头，具有贴合您的颈部曲线的形状。 温度和重量灵敏型泡沫充填物顺应您的体形，使您获得适宜的支撑，可在睡眠时放松。 枕套外层面料为莱赛尔/棉混纺而成，衬料为聚酯/木代尔，能有效地吸收和消除潮气，而且，更加舒适，同时，保护枕头。 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧时的身体形态与褥垫a 褥垫软硬适中b 褥垫过于柔软 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧时的体压a 褥垫软硬适

17、中b 褥垫过于柔软 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧时的体压 A层：触感好、透气性好、保温性适宜 B层：挺括，不存在 小局部变形 C层：足够的弹性和 柔软度褥垫的三层结构 5. 3 床、柜等家具设计5.3.3 褥垫与躺卧的解剖生理因素 仰卧与侧卧 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 安全装置与防护装置 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 安全装置与防护装置 可能造成人身伤害的因素有： 高压电线、高速旋转的齿轮、电锯片、冲压头，以及 机器外缘锐利的外凸部分等。 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 常用的安全装置形式 5. 4 安全性设计

18、5.4.1 安全与防护 家用或生活用品的安全性设计 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 防护罩 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 防护罩 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 5. 4 安全性设计5.4.1 安全与防护 5. 4 安全性设计5.4.2 防止触及危险区的距离 5. 4 安全性设计5.4.3防止触及危险区的距离 5. 4 安全性设计5.4.4避免人体各部位挤压的最小间距 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示红色 5. 4 安全性设计5.4.5安全标示与警示黄色 5. 4 安全性设计