大学寝室人因学设计1

人因工程学课程设计PAGEPAGE14课程设计说明书课程名称：人因工程学题目：基于人机学的大学生宿舍空间改进设计专业：工业工程班级：12-1姓名：李静静许哲学号：20120223732012022354指导教师姓名：鞠金艳设计起止日期：2014年12月22日—2015年01月04日目录TOC\o"1-4"\h\u326一、设计题目及说明 129871（一）题目 118982（二）说明 16685二、现状调研 223250（一）黑龙江科技大学学生宿舍的空间现状调研及描述 2250451.学生宿舍的现有空间分布情况 211881（二）调查问卷主要问题分析 3125241.调查问卷统计表 3258562.饼状图分析 312351三、调研结果分析 56821（一）宿舍床问题的分析 5116191.床高的问题： 5101862.床长问题： 6264653.床宽问题： 62092(二)桌子问题的分析 78381.书桌作业面问题 7176532.书桌台高度问题 717571(三)书架问题分析 877631.空间问题： 8210652.安全问题： 820935（四）衣柜问题分析 896901.布局问题 81004（五）日光灯问题分析 99473(六)椅子 9290141.安全问题 964762.噪声问题 9264863.舒适度问题 99218四、改善方案 1019888（一）床的改进设计 1030053（二）桌子的改进设计 1120451.电脑桌宽度设计 1228772.电脑桌长度设计 1220063.电脑桌桌面高度设计 126316（三）书架的分层设计 1317723（四）衣橱的设计 132445（五）照明设计 1426888（六）椅子的设计 1526101（七）人性化设计 1631491五、结论 1616012附录 1814659（一）调查问卷 1820695（二）小组工作安排 19一、设计题目及说明（一）题目基于人机学的大学生宿舍空间改进设计（二）说明作为学生休息学习活动的主要场所之一，大学生宿舍舒适性，可靠性，安全性越来越得到重视。但是，现在我们的寝室在空间布置上出现了不少问题。因此，大学生空间改进设计对于学生宿舍是很有必要的，合理的空间布局能够使心情舒适，愉悦，缓解了我们焦造的内心，使我们疲劳的身体得到很好的休息，同时也有利于提高我的学习效率。本文利用了人因工程学的原理对大学生宿舍空间改进设计。体现了仍因工程学的核心“以人为本,提高效率”。背景:第17周和第18周是我们的人因工程课程设计周,我们的题目跟大学生宿舍直接相关，让我们更深如彻底的去了解我们学生休息学习活动的主要场所的环境，给予了我们去改善大学生宿舍的机会。我们这里选择研究的是大学生宿舍的四人寝室。在四人寝室里，我们可以看到这样的情景：我们寝室里皮箱没地放置，书架上的书放不下，一个寝室没有地放一个大的试衣镜，寝室里摆的都是鞋子，拖把，笤帚没地放置。在宿舍里有时会听到有的学生因个子高总会撞到头，还有就是桌椅摆放后造成没有了活动的空间，人因为空间小有时会心情烦躁，郁闷等，为了自己的身体及心里的健康学生们十分关心这些问题。然而从学校宿舍的角度来说，虽说空间问题得到很多改善，使用组合双层床（上面睡觉，下面工作），节约了一部分空间，提高学生对宿舍的满意度，从而使学生更放心的阅读和学习，但是由于东西很多，空间还是太小了。因此如何在这两者之间进行权衡，我们应该怎样找到最佳的契合点，对学生和学校双方都有帮助。本次课程设计将在参阅相关资料、进行实地测量的基础上，分析与评价学生与组合柜及周围环境这一系统中的安全人机界面的协调关系，并以安全、健康、协调舒适为目标，针对相关问题提出建议和相关改进设计措施。二、现状调研（一）黑龙江科技大学学生宿舍的空间现状调研及描述学生宿舍的现有空间分布情况首先对男生的宿舍空间结构做一下介绍。男生宿舍的主体卧室空间长为480厘米、宽为330厘米、高为310厘米（阳台除外）；其次，宿舍内部的主体空间分为四个部分，每个部分都是完全一样的组合床（上铺下桌式）。下部分是木制桌子，每个桌子可供一个人单独使用，桌子每个人的使用面积为1200mm×600mm，桌面离地面的高度为高760mm。桌子下面容腿空间为高730mm、长600mm。桌子的右下面是一个带有抽屉的小柜，抽屉长300mm、高145mm，左下面也是一个带有抽屉的长柜子。通过对现有宿舍组合型床铺进行的测量，组合床：高1730mm、长2000mm、宽900mm。衣橱位于桌子右边，柜子高1680mm、宽600mm、长700mm、内横杠距顶40mm。书架位于桌子上方，长1200mm、至顶部高42mm、宽24mm、到桌面的高54mm。两床共用一个榻柜，榻柜的长420mm、总高为150mm，分为四个阶梯，每个阶梯下面有一小格。图1宿舍现状分布图（二）调查问卷主要问题分析1.调查问卷统计表表1调查问卷统计表题目各选项及所占比例1A很满意10%B满意10%C一般15%D不满意65%2A很大17%B合适14%C小48%D很拥挤21%3A需要72%B不需要28%4A双层床10%B组合双层床90%5A合理22%B一般15%C不合理42%D非常不合理21%6A每次22%B经常28%C偶尔30%D不会20%7A非常够用15%B够用15%C一般20%D不够用50%8A每次8%B经常32%C偶尔42%D不会18%9A非常够用12%B够用39%C一般8%D不够用50%10A非常够用10%B够用12%C一般30%D不够用48%11A非常够用15%B够用35%C一般25%D不够用25%12A够用，还挺大20%B一般，凑合45%C不够，太小了35%13A方便38%B不方便62%14A很多12%B合适28%C很少60%15A非常希望42%B希望32%C一般12%D不希望14%16A挂在衣柜60%B叠放在衣柜40%2.饼状图分析图2饼状图分析：通过对调查问卷的分析，我们发现了宿舍存在的主要问题。1.关于寝室组合床撞头的问题，根据同学们的反馈信息，58%的同学在学习或者是取放东西的时候或多或少的都有过撞头的经历，显然床铺设计的高度存在问题，给同学们造成了身体伤害。2.我们发现鞋柜也是同学们比较头疼的问题，50%的人认为鞋柜不够用，另外其8%的人勉强认为一般。3.有25%的人认为书架不够用,25%认为一般，显然一半的同学发现书架不够用。4.在对衣柜的调查分析可以看出48%的受调查者认为衣柜空间太少，这是一个很大比例，所以衣柜问题显得格外突出。5.在衣服放置问题上，60%的受访者喜欢将衣服悬挂式放置，大部分人对现有的衣柜设计不满意。6.另外一个渴求度比较大的问题是在床上需要一个放置小物品（比如，手机，MP3，头绳等）的平台。这些突出问题将是我们接下来分析改进的重点。三、调研结果分析（一）宿舍床问题的分析现有组合式床铺人机系统分析：对于现有的宿舍组合型床铺，在一定程度上设计符合了人机工程学的设计要求，但是在一些细节性的问题上面，只有在长期使用过程中才会暴露出来。图3宿舍现状图1.床高的问题：对于学生宿舍中的床进行调查发现床高设计的不合理，床高设计需要采用人体百分位数作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于床高设计应该使用大尺寸由第三章的表3-3人体主要尺寸可知，人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，根据第三章的表3-10可知，功能（穿鞋）修正量25mm，根据查找资料可知，由于时代差异需要在现有身高基础上加50mm,经计算床高得1889mm，现有床的高度为1730mm,小于第九十九百分位数，即不满足了百分之九十九的人使用，所以床的高度设计不满足大多数人的使用习惯，也就有必要为了多数的人群的需求进行一些必要改进的设计，所以在床铺的高度设计上，现有的组合式床铺不满足人机工程学设计。2.床长问题：在床长设计中，由第三章数据以及表1数据可知，人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，现有床铺长度2000mm，大于第九十九百分位数，即满足了百分之九十九的人使用，由于每件产品在使用设计时候不可能满足所有人的使用习惯以及喜好，也就没有必要为了少数和个别人群的要求进行一些不必要的设计，所以在床铺的长度的尺寸上，现有的组合式床铺可能满足人机工程学的设计。3.床宽问题：在床宽设计，对于床宽设计应该使用大尺寸，由第三章数据以及表3-6数据可知，人体水平尺寸中最大肩宽的第九十九百分位长度为486mm，现有床铺长度800mm，所以在床铺的宽度的尺寸上，现有的组合式床铺可能满足人机工程学的设计。表2人体主要尺寸百分位表年龄分组百分位数/%男（18-60）51050909599女（18-55）51050909599数据项目坐高/mm858870908947958979809819855891901920身高/mm158316041678175417751814148415031570164016591697坐姿肘高/mm228235263291298312215223251277284299坐姿大腿高/mm112116130146151160113117130146151160坐姿膝高/mm456461493523532549424431458485493507小腿加足高/mm383389413439448463342350382399405417表3人体尺寸修正量表项目尺寸修正量修正原因肩宽/mm100被子厚度坐姿高/mm3裤子厚膝高/mm33鞋高大腿高/mm13裤子厚(二)桌子问题的分析书桌作业面问题在测量的时候发现，桌子的长度为1200mm，宽600mm，根据控制台的作业面控制区域（图3）。人的手眼协调区域宽为59.7-19=40.7mm，长度在人体正中矢状面左右，各7.6cm—53.5cm所以现有组合床铺的桌面设计长度1200mm，宽为600mm，远远超过了人眼协调区域，不符合人机工程学设计原理这样的设计让使用者在使用过程中，由于各个物品摆放问题使用起来会频繁出现单手工作，眼睛注意力随工作的变化而左右上下移动，这样不仅会出现效率不高，还会一起使用者的操作疲劳。由此可见，课桌应该是对于组合式床铺改进设计的重点之一。图3推荐控制台作业面控制区域[2.书桌台高度问题对于书桌的高度设计，应该采用大尺寸设计，最小功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量（公式1）根据第三章表3-5坐姿人体尺寸可知，男士的坐姿膝高第九十九百分位数为549mm，根据第三章表3-10功能修正量可知，坐姿膝高功能修正量为33mm，根据公式1可以计算出，书桌最小功能尺寸为582mm，现有的书桌设计为750mm，根据人机工程学的坐姿工作台的设计，以及人体百分位数的选择，750mm大于人体坐姿的第九十九百分位数，即满足百分之九十九的人使用，还预留了一定的心理修正量。所以符合了人机工程学的设计原则。(三)书架问题分析存在的人机问题空间问题：根据调查发现，随着年级的增长同学的书会不断的增多，书架明显不够用。现有书架只有一层，长度为117cm，厚度2cm，高度即距离床底41cm。据调查发现，现有书本高度26cm左右，小点的书高度也就22cm，显而易见，书架高度41cm太高，空间浪费量极大，和同学们书多没地方放产生很大矛盾。安全问题：书架隔板厚度太薄，学生的书比较多，隔板上东西放的多了，隔板就会弯曲，甚至断裂，存在安全隐患。（四）衣柜问题分析存在的人机问题1.布局问题我们学校四人寝室的柜子放在床下面，每个衣柜左右分两个部分，上下分两部分，上面为衣柜，下面为鞋柜。衣柜的里面有一个隔板隔开，将衣柜左右分为两部分，左边部分有两个隔板，将衣柜分为三层，右边有一个晾衣杆。左边由于没有晾衣杆，所有衣服都要叠放，柜子深度600mm，宽300mm，一般叠起来的衣服大小为300mm*350mm左右，所以此衣柜无论是放2排还是单放衣服显得拥挤，放一堆衣物时长度又显得深，放衣柜靠里的衣物显得非常费劲。同时，右边的晾衣架横杆距离顶部50mm，也就是说横杆距离鞋柜顶（柜子底部）为130mm，晾衣架的长度330mm，柜子总体高度1680mm，再加上底部鞋柜350mm，即右边挂衣服的长度为1330mm。由于同学们衣服多并且很多衣服必须挂起来放置，但是晾衣架横杆太短，不能满足同学们的需求，而且长度太长，下面还有大约200mm的闲置空间。（五）日光灯问题分析目前男生宿舍中是安装两盏日常的日光灯，可以满足一般的照明需求。存在的人机问题：当有人需要休息室时，就需要关灯，当有人需要学习的时候，由于寝室只安装两盏日光灯，桌子上的视线就会受到影响，光线不足的问题就会暴露无遗。有的同学自置台灯来解决这个问题，但是宿舍里插座有限，学校不让使用自己的插排，私拉电线时有存在，线路混乱也带来了用电安全隐患。(六)椅子宿舍椅子为木质模板结构，坐面、靠背均为硬木板，不适合长时间学习时使用，同样，不适合休息，休闲娱乐轻松地坐着，重量大、形状笨重，不方便搬运。如下图存在的人机问题：1.安全问题椅子的面板质量不好，经常容易开裂，脱落。2.噪声问题椅子四脚均为木质的，移动椅子时，就会发出刺耳的声音。3.舒适度问题椅背和椅子的面板均为硬木，坐着感到不不舒适，而且椅背和椅子面角度过大，长时间坐感到疲劳。图4椅子四、改善方案（一）床的改进设计针对学校的宿舍设计，在宿舍面积条件的允许下，增加了床的高度和长度。因为在Ⅱ型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，所以依据人体大尺寸设计。最佳功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量+心理修正量+时代修正量(公式2)[1]对于床的高度设计，需要采用人体百分位数作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于床高设计应该使用大尺寸由第三章的表3-3人体主要尺寸可知，人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，根据第三章的表3-10可知，功能（穿鞋）修正量25mm，根据查找资料可知，由于时代差异需要在现有身高基础上加50mm,经计算床高得1889mm，改进设计的尺寸为1889mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。对于床的长度设计，选择了人体身高的第九十九百分位数，长度为1814mm，加上睡觉的功能修正量100mm，依据第4章公式1可以算出最小功能尺寸为1914mm，加上人体心理修正量100mm，再加上时代修正量50mm，由公式2可以计算出最佳床长度设计尺寸为2064mm。改进设计的尺寸为2064mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。床的宽度选择人体肩宽的第九十九百分位数，长度为486mm，睡觉的功能修正量由表2功能修正量表可得为100mm，依据第4章公式1可以算出最小功能尺寸为586mm，加上人的心理修正量380mm，加上由公式2可以计算出最佳床宽设计尺寸为966mm，再加上时代修正量15mm。改进设计的尺寸为981mm，大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。这样的设计可以在满足学生休息需求的同时尽量给学生创造一个舒适的环境，使学生舒适度尽可能达到最大满足。（二）桌子的改进设计考虑到大学生普遍拥有电脑，基于这点，我们在桌子设计上考虑放电脑的尺寸和实际需求。表1和表2是我国男女坐姿时人眼的高度,取功能修正值,着装修正取为3mm，放松坐姿时眼高修正值取为40mm。其尺寸选择既可以基于均匀原则，适合于大多数人，在电脑桌设计时，也可以采用可调原则，使键盘高度、桌面高度都可在一定范围内调节，以适应不同身高的需求。具体如图4-1、图4-2和图4-3。表4坐姿人体尺寸项目百分位数/%男（尺寸）女（尺寸）尺寸平均值坐姿50908855881.5坐姿眼高50798739768.5坐姿肘高50263251257小腿加足高50413382397.5坐姿大腿厚95151151151坐姿膝高95532493512.5表5人体水平尺寸项目百分位数/%男（尺寸）女（尺寸）尺寸平均值最大肩宽95469438453.5坐姿两肘间宽95489378433.5臀宽95334346340坐姿臀宽95355382368.51.电脑桌宽度设计人眼与显示器应保持一定距离,以保证不受电子射线直接的伤害。由于电脑属于坐姿操作，显示器处于人眼和平面中心的连线与视平线向下15°--20°的夹角为宜,以17英寸显示屏为例,屏幕边长约为305mm,此时的视距最小为305/(2tan15°)=569mm,视距随着显示器的增大而变大，加上心理余量，桌面宽度设计成650mm。2.电脑桌长度设计脑桌在使用过程中整个桌面的宽度不宜过宽，但是又要操作自如流畅，良好的视线和流畅的操作会减轻疲劳，大大的提高工作效率。故我结合市场上普通键盘的长度为430mm和鼠标垫宽度为200mm，外加中间间隔，两边空余距离以及心理余量，合适的桌面宽度大约为950到1000mm。这样桌面不会过宽显得笨重还能满足正常的舒适体验。结合现有实际床的宽度，在这里桌面我们取981mm。3.电脑桌桌面高度设计对于电脑操作者，毫无疑问键盘鼠标也是接触最多的工具之一，作业面高度设计选择是否合理舒适很大方面影响了人在作业时的疲劳程度，其高度选择对于作业者有极大的意义。根据表格数据设计分析得出：男性与女性对电脑桌的高度要求不尽相同，男性对桌面的高度要求范围变化为690～853mm，而女性对桌面的高度要求范围变化为595～747mm。按照均匀原则,以女性第50百分位的眼高为依据，则桌面的高度为740mm左右。现有的书桌高度为750mm所以符合人因工程学的人体设计。以上计算并没有考虑显示器底盘支承结构的高度,应结合人体高度不同以及显示器底盘的高度加以适当的调节,以保证屏幕最上端不超过人眼的水平视线，确定对视力和颈椎的保护。（三）书架的分层设计在改进设计的时候采用了分层设计的原理，不同层次放置不同的书籍，设计的尺寸也不同。由于改变了书架和书桌的整体设计，根据国标GB/T1999书本长度数据：32开书籍长度为203mm，16开书籍长度为260mm，A4纸张试卷长度为297mm，根据第公式可以计算出书架的最小功能尺寸分别为300mm、270mm、220mm，根据公式可以计算出最佳的书架设计高度尺寸分别为320mm、280mm、230mm、，大于最小功能尺寸，这样的设计，使得在放书时候更加方便，由于根据不同大小的书进行摆放，在找书时候也能迅速找到，这样可以大大提高对于书架的使用效率。（四）衣橱的设计在改进时候采取在衣橱下面采用组合式设计，摒弃了现有的单调分层。衣橱的位置还是在床下面，为了充分利用空间把门的开关方向调向了里面。经过实际测量，现有的床的宽度为981mm，所以衣橱的宽度不能大于床的宽度。根据实际需求，衣橱的设计宽度如果达到床的宽度确实是衣橱的空间大大提高，但是盲目的寻求大空间也是没有任何意义而且还存在衣橱空闲产生浪费。我们的设计正是既满足对衣橱大空间的需求，同时又利用发掘隐藏的空间。首先我们设计的具体尺寸是长650mm，宽600mm，高1680mm，去掉之前下半部分的鞋柜，现有衣橱中间有隔板将衣橱平均分为左右两部分。通过调查分析研究，现有的挂衣服空间太小，基于这点我们的设计自然就是增加一个挂衣杆。具体设计如下：右边部分距离顶部580mm放置一个固定挡板把右半部分分为上下两部分，即高度为580mm的小格，下面为1100mm的长衣柜，主要挂裤子还有长的衣物。左半部分距离底部800mm设置一个固定挡板，上半部分留有880mm的可调小格。我们可以根据自己的需要来利用可调的空间，这主要是叠放衣物的地方，充分考虑到了人的需求。左边下部分留有800mm的固定挂衣柜，这部分我们可以挂一些上衣，主要是短的衣物。通过这样的设计，充分体现了组合重组的思想，体现了以人为本的思想。还额外增加了一个横杆，这样可以方便同学们分别挂不同季节的衣服或者分开挂一些不同类的衣服。同时衣柜距离床顶部就留有高209mm的和衣柜长宽一样的空间，这部分空间就是设计剩余空间。我们也可以考虑为了增加衣柜的空间将高度设定为床高，考虑到女性平均身高，柜子高度设计不变。将柜子上面设计成一个储物柜，说明：此储物柜不是常用储物柜，所以柜子距地面偏高，还有此储物柜的内部高度偏小也是可以理解。此衣柜另一个改进的地方是在衣柜左侧即靠外面地方增加的储物小格。由于改进后的衣橱长度为650mm，所以外侧还留有深度310mm的空间。为了解决同学们鞋子多，鞋柜少的矛盾，这部分设计成鞋柜，开门方向朝外。图5柜子（五）照明设计在这次设计中，我们把书桌放在里面，现有的日光灯无法满足作业的需求。所以在进行阅读、书写的位置增设局部照明，解决阅读、书写的照明需要，适合各种活动的需要；其次，电脑在阅读书写区的附近，可以充分利用新增的局部照明，减少亮度对比和眩光对注意力以及视觉的伤害，最后，在照明的形式上，采用家具内嵌灯具的方式，可以取得很好的效果。（六）椅子的设计椅子的设计，采用斯塔克1990年设计的glob椅见图5。在尺寸方面做了修改，椅面高度根据人体坐姿臀高第五百分位数383mm，加上功能修正量3mm，根据公式可以计算出最小功能尺寸为386mm，给予44mm心理修正量，由公式可以算出最佳功能尺寸为430mm，大于最小设计尺寸，能满足大部分人的使用，也使得更加符合学校宿舍，以及桌子的设计，选择glob椅，因为椅面的弧线设计符合人体臀部受力面分析，背靠的弧线设计完全符合人体脊椎曲线，使得人在长时间使用时候不会出现疲劳以及身体损伤.整体设计简洁大方，适合宿舍这种集体环境，放置在公共场所，维修简单。椅子采用纯的实木和钢材的支架，为了保证椅子的高质量，在椅子的靠背上把以前的木质改为棉制品，更好的满足学生的舒适度，另外，在椅子的底端加上四个橡胶垫子，便于椅子的移动和移动时减少噪声。图6（七）人性化设计根据需求在床头设计出了一个可以折叠的板，首先这个板可以支撑折叠起来，也可以收起来。不用的时候，这块板是垂直放在床头的。如果要用则只需要需要旋转270度，使木板搭在床头的横板上即可。主要的目的是为同学们提供一个放置睡前读物或者其他非床上用品的地方，这样就不会因为东西放在床上而影响睡觉空间，从而影响睡眠质量。根据分析和重新设计的到得新尺寸，做出设计图。图7组合床五、结论宿舍就是我们在学校里的家，而宿舍中的一切产品与设施都和我们息息相关。通过这次小组的综合讨论分析，以及说明的撰写，在人机工程学的知识体系方面有了更加全面更加深刻的体会，人机工程学的特点是在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。此次的课程设计就是运用人机系统设计理论，分析发现学生宿舍空间的不足并提出相关改进措施，达到“人—机—环”系统的协调，展现学生宿舍空间设计的人性化，使学生能有一个舒适、安全的环境休息和学习。也从中知道了该怎么从人机工程学的角度分析产品设计，从人机工程的角度进行改进分析，提出符合人机工程学的论点看法。我们小组在本次人因工程课程设计中，对现有的黑龙江科技大学学生宿舍进行改进，运用人因工程的相关理论和知识，在充分考虑人的生理、心理特点和需求的多样性情况下，我们针对宿舍设计的弊端作出了相应的改善和改进。综合考虑人的因素，从学生的感知需求出发，我们首先从宿舍内最主要的床、