工作台椅与工具设计

1、第6章 工作台椅与工具设计第5章链接 第7章链接6.1 控制台设计控制台（工作台）： 是包含操纵装置和显示装置的作业单元。它小到一台便携式打字机，大到一个房间（控制室或控制中心）。6.1.1 控制台的形式，见图6-11. 桌式控制台2. 直柜式控制台3. 组合式控制台4. 弯折式控制台6.1.2 控制台设计要点 控制台设计的主要内容：工作台尺寸宜人、造型美观、方便使用、给人以舒适感。 关键：根据人体尺度，将控制器与显示器布置在作业者正常的作业空间范围内。保证作业者能良好地观察必要的显示器，操作所有的控制器，以及为长时间作业提供舒适的作业姿势。控制台有时在操作者前侧上方也有作业区，所有这些区域都

2、必须在可视可及区内。1. 控制台作业面，见图6-22. 显示器面板形式，见图6-33. 控制台上方干涉点高度，见图6-4 式中 h干涉点高度k操作者眼高H显示面板下端高度d操作者眼点与干涉点的投影距离D干涉点与显示面板的投影距离6.1.3 常用控制台设计1. 坐姿低台式控制台，见图6-5（a）2. 坐姿高台式控制台，见图6-5（b）3. 坐立两用控制台，见图6-64. 立姿控制台，见图6-65. 标准控制台，见图6-7，尺寸参阅表6-16.2 办公台设计6.2.1 电子化办公台人体尺度，见图6-8，图6-96.2.2 电子化办公台可调设计，见图6-106.2.3 电子化办公台组合设计，见图6-

3、116.3 工作座椅设计的主要依据 当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态，而坐时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有利于保持身体的稳定。 目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分体力劳动者都采用坐姿工作 。随着技术的进步，愈来愈多的体力劳动者也将采取坐姿工作，因而工作坐椅设计和相关的坐姿分析日益成为人机工程学工作者和设计师们关注的研究课题。6.3.1 坐姿生理学 1. 脊柱结构，见图6-12 2. 腰曲弧线，见图6-13 3. 腰椎后突和前突，见图6-146.3.2 坐姿生物力学 脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱连

4、接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度（活动量）增加，招致疲劳酸痛。实验结果表明，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。 1. 肌肉的活动度 2. 体压分布，见图6-15 3. 股骨受力分析，见图6-16 4. 椎间盘受力分析，见图6-17 6.3.3 坐姿人体测量尺寸，见图6-186.4 工作座椅设计6.4.1 一般工作场所座椅GB/T14774-93 工作座椅一般人

5、类工效学要求1. 座椅设计要点（1）使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进行准确的控制和操作。 （2）座高（360480mm)和腰靠高(165 210mm)必须是可调节的。（3）椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。（4）腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角不得超过115度。（5）工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人员作业活动的安全。（6）其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。2. 座椅结构形式，见图6-193. 座椅主要参数，参阅表6-26.4.2 办公室工作座椅，见图6-206.4.3 座椅设计的新概念

6、1. 动态座椅，见图6-21 2. 前倾式座椅，见图6-223. 膝靠式座椅，见图6-236.4.4 其它工作座椅 1. 作业用凳，见图6-24 2. 其它支撑物，见图6-256.5 手握式工具设计 6.5.1 手的解剖及与工具有关的疾患，见图6-26，图6-27，图6-28 抓握工具动作分类着力抓握：（手指和手掌同时用力）精确抓握：手指力与小臂平行力与小臂垂直着力和控制动作不能同时进行重复性积累损伤病症腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处发炎； 腕道综合症（腕隧道症侯群）：由于腕道内正中神经损伤所引起的不适。表现为手部疼痛、灼热、刺痛及麻木感。 网球肘(肱骨外踝炎、主妇肘

7、)：一种肘部组织炎症，由手腕的过度桡偏引起。尤其是当挠偏与掌内转和背屈状态同时出现时，肘部挠骨头与肱骨小头之间的压力增加，导致网球肘。 狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指)：是由手指反复弯曲动作引起的。在类似扳机动作的操作中，食指或其它手指的顶部指骨须克服阻力弯曲，而中部或根部指骨这时还没有弯曲。导致手指前端弯曲。职业性肩酸痛6.5.2 手握式工具设计原则 1. 一般原则必须有效地实现预定的功能； 必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率； 适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异；作业姿势不能引起过度疲劳。 2. 解剖学因素 （1）避免静肌负荷，见图6-29 （2）保持手腕处于顺直状态，见图6-

8、30，图6-31，图6-32 （3）避免掌部组织受压力，见图6-33 （4）避免手指重复动作，见图6-343. 把手设计 直径：通常着力抓握30-40mm，精密抓握8-16mm 长度：一般合适度为100-125mm 形状：视用途而定，一般圆形、三角形、矩形、 丁字形、斜丁字形等； 弯角：最佳为10度左右 双把手工具：抓握空间；见图6-35 用手习惯与性别差异：见图6-36第 6 章 结 束回 总 目 录第 7 章7.1.2疲劳 疲劳是一种人体的生理状态,在作业过程中,作业者作业机能衰退、作业能力下降、有时并伴有疲倦感等主观症状的现象，就叫作业疲劳。是一系列复杂现象的综合体，既有人的生理和心理因

9、素，又有机器系统的因素，还受环境和社会因素的影响。一、 疲劳的特点与分类疲劳的特点：操作者为了某种目的，通过自已的努力可以在短时期内掩盖疲劳效应，相反，若心理上的某种不适或不满情绪又会提前或加速疲劳的出现。疲劳的分类： 1肌肉疲劳：个别器官疲劳或全身疲劳。前者发生在仅需个别器官或肢体参加紧张作业如：计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳，打字员手指、腕疲劳等。后者主要是全身参与较为繁重的体力劳动所致，表现为全身肌肉、关节酸痛，困乏思睡，作业能力明显下降工，失误增多，操作迟钝等。2 精神疲劳： 智力 技术性 心理性 智力：长期从事紧张的脑力劳动引起的头昏脑胀、全身乏力嗑睡或失眠等，常与心理因素有关。 技

10、术性：常见于体力与脑力并用的劳动和神经相当紧张的作业，如驾驶员 心理性：单调作业引起，如监视仪表的人员、信号率越低越易疲劳，使警觉性下降。这时体力并不疲劳，而是大脑皮层的一个部位经常兴奋引起的抑制。3 生物疲劳（周期性疲劳） 根据疲劳周期的长短分为周期性疲劳和月、周、日周期性疲劳。这种疲劳出现的周期越长，似乎越具有社会因素和心理因素的影响。人的生物节律和生物备动度的昼夜动力学。是有周期性的智力曲线、情绪曲线 体力曲线都有高潮期和低潮期。这种周期是可以通过办法调整的。实例：有人参加考试 下午2:004:00 是其一天中智力及情绪最低潮期，考前一个月开始调整，在此时间段做真题。考试时达到最好状态。

11、 引起疲劳的原因及某些规律原因超生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动工作单调 使人不愉快和厌烦，另外还会使人注意力失调。注意力是最易疲劳的心理机能之一环境不良 温度 湿度 照明 振动 噪声等不适应人的心理和生理需要，会增加劳动强度和疲劳感精神因素 受强烈刺激、焦虑、烦恼、工作责任感及人际不和导致不振身体状况不好人机工程设计不合理: 1 劳动姿势与体位选择不合理 2 生产设备与工具设计不合理,不能减轻劳动强度和人的紧张情绪 3 人机界面设计不合理不符合人的感觉功能和心理特点 4 未按生物力学原则合理使用体力 5 工作空间过小某些规律疲劳可以恢复 青年人比老年人恢复快，产生疲劳小，因其心血管和

12、呼吸系统旺盛，供血、供氧机能强；体力上的疲劳比精神上的疲劳恢复快。心理上造成的疲劳常与心理状态同步存在，同步消失。疲劳有一定的累积效应 未完全恢复的疲劳可在一定程度上延续到次日。人对疲劳有适应能力 连续工作反而不觉累，（马拉松长跑到最后不觉累 机械迈腿）生理周期的影响 低潮期月经期疲劳自我感受较重，高潮期轻环境因素的影响 如噪声可加重疲劳，优美音乐舒张血管，松弛紧张情绪并减轻疲劳。二、 降低作业疲劳的措施a 提高作业的自动化水平b 正确选择作业姿势和体位 c 合理设计作业中用力方法 d 改善作业内容，避免单调重复性作业e 合理设计作业空间及环境 附录本章所附插图图6-1 a 桌式（显示 、控制

13、器件少）b 直柜式（器件多） c 组合式 （电器 元气件箱柜）d弯折式（长时间连续控制）返回图6-2 推荐的控制台作业面布置区域返回女性：P2.5长：110120cm宽：40cm图6-3 面板模式返回图6-4 控制台干涉点高度返回图6-5 a 坐姿低台式工作台 b坐姿高台式工作台 返回火车驾驶室返回波音747驾驶舱返回图6-6 坐立两用工作台返回图6-7 一种标准工作台设计返回表6-1返回返回轮船驾驶室控制台机舱控制台返回图6-8 电子化办公台返回图6-9电子化办公台主要尺寸返回图6-10电子化办公台调节方式返回 可调防静电办公台返回图6-11办公台组合设计 返回返回图6-12 脊柱的形状及组

14、成图6-13 各种不同姿势下所产生的腰椎曲度返回从坐姿生理学角度，应保证腰弧曲线正常。图6-14 a 腰椎后突 b 腰椎前突返回图6-15 体压分布曲线返回压力分布不均匀原则单位：102Pa图6-16 座面对股骨的影响返回图6-17 不同姿势时椎间盘受力分析返回从坐姿生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。从坐姿生理学角度，应保证腰曲弧线正常。图6-18 对座椅设计有用的人体尺寸返回图6-19 一般工作椅结构形式返回图6-20 办公用座椅原形返回图6-21 “动态”座椅的设计返回图6-22 座面前倾的写字 绘图返回图6-23 膝靠式座椅返回图6-24 a 立姿岗位用凳 b坐姿岗位用凳 c 支撑

15、旋转凳 d 单边支凳返回图6-25 作业用支撑物（a）脚踏板和搁臂组合（b）脚踏板和支撑凳组合（c）回跳凳（d）带转动支架的转椅返回立姿工作岗位，如果工作面较低，为减轻弯腰引起的人体疲劳，可采用支撑物 。给操作者身体一个平衡力，同时操作活动又不受此力的影响。实践表明：操作者靠在此类支撑物上，比其他凳上更便于改变姿势和方便操作。返回返回图6-26 人体手部的掌侧观模型返回图6-27 腕关节动作状态 返回图6-28 肱二头肌与桡骨连接的情形返回图6-29 烙铁把手的设计返回避免静肌负荷手臂自然下垂图6-30使用传统和改进的两种钢丝钳操作的X光照片比较（a）传统 造成掌侧偏 ，改良后使握把弯曲，维持手腕的顺直状态，不用侧偏返回保持手碗处于顺直状态图6-31 使用不同钢丝钳后患腱鞘炎病人数比较10-12周内，传统钳，患者显著增加 ，改进钳无此现象返回图6-32 把手弯曲式工具设计返回一般将工具把手与工作部