教室桌椅设计

PAGE人因工程课程设计人机工程学座椅设计姓名：李江涛学号：41206022002班级：产品造型设计1班西安工程大学教室桌椅改良设计背景目前西安工程大学临潼校区的教室桌椅普遍存在设计不合理问题，桌椅是学生一天的学习生活中使用最多的学习“工具”，一套设计不合理的桌椅，长期坐着会使人肌肉松弛，行动变得迟缓，也影响到人的消化和呼吸功能，并会引起各种疾病，轻者背部肩部肌肉酸痛，重者引起局部损伤、腿部血液循环问题，而合理适用的工具可以减少学习疲劳和提高学习效率，这也是人机工程的共识。“人性化设计”,即是任何人性化的产品都是以满足人的需要为目的的。同理,在教室桌椅的设计上也应该以使用者的需要作为基本的出发点。本设计目的就是通过一则基于人机工程学的教室桌椅设计,阐述人机工程学中人性化产品的设计理念,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、相互依存的思想。以“为人而设计“的崇高理想来指导教室桌椅的设计,让人文关怀充满设计。一丶教室桌椅现状分析1、西安工程大学临潼校区教学楼桌椅存在尺寸设计不合理现象，给上课的学生带来了很多不便，同学们抱怨反应的方面主要有：=1\*GB2⑴、相邻两个座位间距过窄，活动不方便，特别是在写字的时候，双臂不能舒适自由的进行活动，不能以最佳的姿势写字，不仅对书写的内容的精确度及美观度有所影响，并且长时间在这样的条件下写作极易引起双臂及眼睛的疲劳，还会使注意力下降，学习效率降低；其次，如果是在炎热的夏天并且是一百多人的大课，由于人体本身就在不断的释放热量再加上相邻两人距离过近，会让学生在本就异常炎热的夏季倍感闷热，心情烦躁；所以适当增加相邻两个座位之间的距离是非常有必要的。=2\*GB2⑵、座椅靠背与桌面的与座椅靠背平行的垂直切面之间的距离让人感觉宽窄不一，合适的距离会使人在桌面书写时感到方便舒适，过宽的话身体会不自觉的稍往前倾，以寻求最舒适的距离在桌面进行书写，距离过窄身体没有足够的空间寻求最舒适的姿势，并且最不方便的是大腿部部分，因为距离过短膝盖在桌洞的下方，如有需要双腿没有空间交叠，而大部分学生有“跷二郎腿”的下意识习惯，这样的设计不能满足学生的需求。（3）椅背和桌面容易被涂鸦，也容易弄脏，影响同学们的心情，产生烦躁的不良心情，影响学习效率。3、实验课桌椅的测量尺寸（单位mm）图1左视图2俯视图二、基于人机工程学的设计分析1教室桌椅设计原则=1\*GB2⑴桌椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应，。因此在设计桌椅椅前，首先要明确设计的桌椅要供大学生在上课教室使用。=2\*GB2⑵应尽可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿势，并且要使就坐者可以不时变换自己的坐姿。=3\*GB2⑶应符合人体生物力学原理。座椅的结构与形态要有利于人体重力的合理分布，有利于减轻背部与脊柱的疲劳和变形。=4\*GB2⑷坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定，并根据作业要求进行设计。=5\*GB2⑸应使坐用者活动方便，操作省力，舒适。=6\*GB2⑹牢固、稳定。防止坐者倾翻、滑到。2座椅主要部分的测量尺寸分析及设计=1\*GB2⑴椅面高度（座椅面至地面的高度）舒服的坐姿是大腿近乎水平以及两脚被地面所支持。为了避免大退下有过高的压力（一般发生在大腿的前部），椅面高度应设计得比“小腿加足高”略低一点，可避免就坐者的大腿紧压在椅面前缘上，椅面前缘以低于小腿加足高五厘米左右比较适宜，或者以座椅使用者群体“小腿加足高”的第5百分位数值做参照，使椅面高度稍低于这一测量值。成年男性“小腿加足高”第5百分位数为38.3cm，成年女性34.2cm，而高等院校椅面GBT（国标推荐）尺寸为41±1cm。如表1所示，实验桌椅实际测量值为35.0cm，实际值与理想值的偏差较大，所以这一设计是不符合人因工程学原理的，需要进行改进。考略本校男女生比例情况以及以上各因素，将此尺寸调整为41.0cm。=2\*GB2⑵座椅的深度座椅的深度要设计成使人的腰背自然地倚靠在靠背上时椅面前缘不会抵到小腿，一般以“臀膝距”尺寸为参考，取第5百份位数的3/4为依据，这样使短腿者膝盖不会压在椅缘上。成年男性“臀膝距”第5百分位为51.5cm,女性为49.5cm，取3/4后，分别为38.63cm,37.13cm,可得实验座椅的深度为42cm,实际值于理想值偏差过大，应人机工程学的设计要求将椅面深度改进为36cm。 =3\*GB2⑶ 座椅的宽度宽度要按大身材人的体宽尺寸设计。一般以女性成人臀部测量的第95百分位数为依据。最小的椅子宽度是40cm再加上5cm的衣服和口袋装物的距离。对于有靠手的座椅，两靠手之间的距离最小是50cm。不会妨碍手臂的运动。成人女性臀部测量的第95位百分数为34.6cm,加上5cm的衣服和口袋装物的距离，理想值为39.6cm，实验座椅实际测量宽度为43.8cm，将椅面的宽度改进为40.0cm。=4\*GB2⑷座椅面倾角 座椅面倾角由于用途不同设计要求不同，休息椅后倾20°左右；音乐厅、讲演厅、会议厅为5°~15°；办公座椅一般后倾3°左右为宜。我认为教室坐椅的面倾角应与办公座椅的面倾角一致，以3°左右为宜，而实际上我校的座椅为曲率不大的离线型，在设计上更为符合人体的结构尺寸需求。=5\*GB2⑸靠背中靠背，上下40cm左右，适用面较广。中靠背除了低靠背具有的支撑腰椎部的功能外，还可以支撑到胸椎下半部，使人的腰背部受到一定支撑，比较省力，比起低靠背更舒适，比起高靠背更经济，实际测量值与理想值之间有5cm的偏差，可不进行调整。=2\*GB3②靠背角指靠背与椅面的夹角。靠背角的大小对坐姿和脊柱、背肌的负荷程度有重要影响。一般认为座椅的靠背可在95°~110°范围内选取。办公用椅以100°左右为宜，阅读用椅子则为101°~104°最好，休息用椅靠背角的最佳范围是105°~110°。实验桌椅的实际测量值是102.23°，学生座椅就是阅读座椅，是比较符合标准的，所以选用GBT尺寸104°进行改进。3课桌主要部分的测量尺寸分析及设计=1\*GB2⑴课桌的高度坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。从人体力学的角度来看，作业者的小臂接近水平稍微下倾放在工作面上而上臂处于自然悬垂状态，是最适宜的操作姿势。所以，一般把工作面高度设计在肘部以下5~10cm（轻作业者，正常位置），但也要根据作业性质进行调整。例如负荷较重时工作面的高度应低于正常位置5~10cm，以避手部不负重，易于肩部施力；对于装配和书写这样的精细工作，作业面搞度要高于正常的位置5~10cm,使眼睛接近操作对象，便于观察。所以对于成年男性来说使用桌面高度为90~110cm，成年女性为80~100cm，而高效桌面高度的GBT尺寸为73±1cm，实验课桌的实际测量尺寸为71cm所以，我们小组整和各方面因素觉得桌面高度尺寸可以改进为73cm，以保证大腿的容膝空间.=2\*GB2⑵桌面宽度（学生手臂横向活动范围）适当的桌面宽度可以给学生提供舒适书写环境，提高学生的学习效率和减缓疲劳，方便学生放置书本以外的学习用品或是水杯等物品，宽度过小则会与相邻座位的同学相互影响甚至妨碍对方学习。实验书桌宽度的实际测量值为49cm，而高校桌面宽度GBT尺寸为60cm，所以我们小组将桌面宽度改进为60cm。=3\*GB2⑶桌下净空高桌下的净空高需要为学生提供合适的容膝空间，以便学生变换姿势缓解疲劳。实验课桌的桌下净空高测量值为53.5cm，而GBT大于等于62cm，所以需要改进，但考虑到学生有书包需要放在桌空里，本校学生每次去上课平均带两本书，并不多所以我们小组将桌下净空高改进为55cm.=4\*GB2⑷桌面深实验课桌深度测量尺寸为35cm，刚好与GBT尺寸相符不需要在改进。4、桌子和椅子的配套=1\*GB2⑴桌椅高度差GBT桌椅配套使用标准尺寸为，桌椅高度差应控制在２８０至３２０ｍｍ范围内，而实验课桌椅经过改进后的高度差为30cm,是符合国家标准的，保证了学生的正常活动范围，并且满足了学生久坐变换坐姿的需要。=2\*GB2⑵每套课桌椅前后长每套课桌椅前后长GBT尺寸为81～85cm。而实验课桌椅的前后长为加桌面的深度35cm，即为76cm到81.8cm不等，最小值与最大值的差距过大，不符合标准需要改进为83cm，这样就解决了个别座位在书写时身体需要往前倾，臀部及大腿占有椅面的面积减小，压力增大，极易疲劳等问题。=4\*GB2⑷色彩设计色彩是课桌椅的基本构成要素之一，如果运用恰当，会起到丰富造型、突出功能的作用，并表达出产品不同的气氛和性格。因此，在设计中既要保证课桌椅单体色彩的美观，还要保证色彩在教室环境相协调，总体来说课桌椅的设计色彩设计要求色彩明朗精神饱满安静平和。设计中使用的色彩主要为稍显平静的浅灰色。三、课桌椅的改进设设计和创新设计通过对教室现状进行分析后，综合考虑安全舒适性、经济适用性及可实施性给给出了两个方案，它们分别是：1、改良设计方案根据对教室桌椅的尺寸及形状的具体分析，针对现状的不足进行了改进，根据改进后的数据，得到以下设计如下图3、图4所示：图3左视图图4俯视图本方案是针对原有桌椅尺寸进行改进的，这样的尺寸更符合人体的尺寸特点，尽量满足了大多数人的需求，让同学们感觉更加舒适，不容易产生疲劳。2、有所创新的设计方案本方案是在以上方案的基础上，为了更能体现本课程的安全可靠、舒适经济的思想和以人为本、为人而设计的原则，在桌椅的颜色上也进行了改进，也对座椅的靠背形状进行了改进，在设计上更能满足学生通过靠背来减缓身体对臀部及腿部的压力，缓解学生疲劳，为学生延长学习时间提供了一定的物理环境，促进学习效率的提高，具体的改进效果如下图5、图6所示：图5左视图图6俯视图根据人的脊柱自然弯曲，靠背形状要设计成与脊柱的自然弯曲状相适应，我们设计中使用的色彩主要为稍显平静的浅灰色，整体看起来明快简约，让人心情舒适，这样的设计更体现着人性化设计的理念。总结

产品设计应坚持以人为本的原则，要实现人性化的设计，就要从最基本的使用者的生理和心理考虑，高校课桌