工作台与座椅与作业空间设计说明

..第六章工作台与座椅与作业空间设计6.1工作台设计6.1.1工作台的基本类型工作台一般均由面板和支承部分构成。根据组合形式不同,一般可分为桌式工作台、柜式工作台和平台式工作台三种。1>桌式工作台桌式工作台是常见的工作台,它包括各种办公桌、课桌、微机操作台及各类服务性柜台等〔图6.45。桌式工作台的特点是结构简单,视野开阔,采光好,桌面上可任意组放各类供操作使用的物品。桌面下方可根据需要任意组合分割出供储备的使用空间。桌式工作台的桌面一般多做成水平的,也可根据需要做成带10°-20°倾角的斜面。因为桌式工作台在使用时多采用坐姿,所以,在设计和选用时必须充分考虑工作座椅的配套问题。2>柜式工作台柜式工作台是指控制器和显示器均固定安装在面板上的专用工作台。按工作台面板组合形式的不同,一般又可分为直柜式工作台、弯折式工作台和弧面形工作台等。柜式工作台的操作一般多采用坐姿或站、坐姿。因此在没计时必须充分考虑不同操作姿势的座椅配套问题,同时还应充分考虑到容膝空间问题。①直柜式工作台该形式工作台的支承部分多是一字形排列的箱柜,台面由几块面板按平面、竖面或斜面组合而成。其特点是台面沿横向尺寸较大,既可单件使用,也可多件组合使用；既可一人操作,也可供多人同时操作<图6．46>。②弯折式工作台该形式工作台是在直柜式工作台的基础上演变而成的。即根据需要把直柜式工作台的左、右两边各弯折一次,形成三面相交的形式。其基本要求是,弯折后各面板的中心距人眼的垂直距离应大致相等,并保证在最佳视野范围内<图6．47>。③弧面形工作台该形式工作台是在弯折式工作台基咄上的进一步变形<图6．48>。弧面形工作台的特点是,弧面上布置的各显示器与操作拘视距相等,观察时不需调节视距,因而准确、便捷。各控制器与人肢体活动距离一致,因而操作也能较为方便、快捷。若不需观察和监视台外情况,还可做成球面形。3>平台式工作台平台式工作台多见于工厂里供施力加工的工作台,如钳工操作台和木工操作台等。平台式工作台的特点是,结构较为简单且敦实。由于该形式工作台多用于施力加工,因此其造型尺度也不同于桌式工作台和柜式工作台<图6．49>。6.1.2工作台的造型尺度6.1.2.1操作姿势的选择人的任何操作动作都是在一定姿势下进行的。姿势不同,肢体活动的空间范围也不同,因此工作台的造型尺度也不同。一般来说,人在工作台上的操作姿势多为立姿、坐姿或立、坐姿交替三种。据测定,人立姿作业的能量消耗约为坐姿操作的1．6倍,若上身倾斜操作时可高达10倍。另外,坐姿操作的准确性通常都高于立姿。所以,在工作条件允许的情况下,作业姿势应尽可能地采用坐姿。对于作业时间持续较长,操作精度要求较高,需要手脚并用的场合,更应优先选用坐姿操作。只有在手或脚操作时需要较大空间且要经常改变操作体位的,或没有容膝空间而使坐姿操作有困难的情况下,才宜采用立姿操作。6.1.2.2桌式工作台的造型尺度桌式工作台一般分为操作型、装配型和服务型三种。其基本操作姿势多为坐姿。①操作型工作台的基本特点是,台面上供操作用的各种装置相对固定安放,人在台上仅完成某些操作动作。如微机操作台等。通常情况下,这类操作台的台面可做成水平面向下约15°<12~24°的斜面,显示屏平面应在正平面向后约15°左右的位置为佳。②装配型工作台主要是供较小机件的装配或包装等工作使用的。因此,台面必须做成平面,面积也应根据放置机件的大小和数量而定。③服务型工作台除了应满足人与物的造型尺度外,还应考虑到与服务对象的相互关系。下面以图6．51为例来分析讨论。由图<a>可看出,工作台上都有一屏障,使工作人员与服务对象有一种隔离感。其次,室内地面比服务厅地面高出260mm,从设计者来说可能是为了让坐着的工作人员与站着的被服务对象视线保持平行。但是,当工作人员站立时就会对服务对象产生一种居高临下感。显然,这种设计是不合适的。图<b>是经过改进后的工作台,其显著特点是拆除了屏障。从某种意义上讲也消除了工作人员与服务对象的心理屏障。另一方面也扩大了空间,活跃了气氛。其次是室内外地面高度一致,改过去工作人员的俯视为仰视,即使站立工作时也仅为平视。在顾客是"上帝"的今天,工作台造型尺度上的这种细小问题,也是值得有关人士思考和借鉴的。6.1.2.3平台式工作台的造型尺度在工作场合或家庭事务中,站着操作的工作台并不鲜见。如厨房里的清洗台,工厂里的木工操作台和钳工操作台等。据有关研究人员对成年男性清洗器皿时肌肉活动的测试结果显示,身体向前或向后倾斜以不超过10~15度为宜.工作台高度为身高60%人在距身体前方200mm,高为900mm的点位,人体能量消耗最少,越远离这一点,体能消耗越增大<图6.53>。一般来说,女性按此高度减去50mm即可。值得注意的是,该测试高度是便于工作的点位,并不是工作台的高度。如烹调台则应减去菜板的高度等。6.1.2.4柜式工作台的造型尺度柜式工作台是操纵控制装置中普遍采用的工作台,其中尤以直柜式工作台最为常见。直柜式工作台的造型尺度是根据操纵控制装置的功能范围,人体适宜的操作姿势而定。下面分别讨论。坐姿操作的直柜式工作台造型尺度P121<2>站姿操作的工作台造型尺度通常情况下,单纯采用站姿操作较少,一般多采用站一坐姿可交替的操作方式为基础进行设计和布局直柜式工作台。<3>站一坐姿操作的工作台造型尺度站一坐姿交替操作的优点在于：能使操作者在作业中变换体位,从而避免由于身体长时间处于一种体位而引起的肌肉疲劳。由于站-坐姿操作的姿势是可变的,而工作台的尺寸是不变的,因此采用站一坐姿势操作时,首先与工作台相配套使用的座椅在高度方向应是可调节的,以适应不同身高人的使用。其次椅子必须是可移动的,以便在坐姿改为站姿操作时方便地向后移动。另外,工作台下部必须设置脚踏板,以便坐姿操作时放脚,通常要求脚踏板的高度也应是可调节的。其调节范围一般取在20-230mm之间。<４>标准工作台造型尺度P123表６－１6.1.3办公台设计现代化办公室内电子设备的更新和完善,逐渐形成了电子化办公室。与其电子设备相适的办公家具设计,已显得非常重要。6.1.3.1电子化办公台人体尺度现代电子化办公室内大多数人员是长时间面对显示屏进行工作,因而要求像控制台一样具有合理的形状和尺寸,以避免工作人员肌肉、颈、背、腕关节疼痛。按照人机工学原理,电子办公台尺寸应符合人体各部位尺寸。图6-9是依据人体尺寸确定的电子化办公台主要尺寸,该设计所依据的人体尺寸是从大量调查资料获得的平均值。6.1.3.2电子化办公台可调设计,见图6-10由于实际上并不存在符合平均值尺寸的人,即使身高和体重完全相同的人,其各部位的尺寸也有出入。因此,在电子化办公台按人体尺寸平均值设计的情况下,必须给予可调节的尺寸范围,如图,下部三个高度尺寸范围和座椅靠背调节范围等。电子化办公台调节方式有：垂直方向的高低调节、水平方向的台面调节以及台面的倾角调节等,如图示,国外电子化办公台使用实践证明,采用可调节尺寸和位置的电子化办公台,可大大提高舒适程度和工作效率。6.1.3.3电子化办公台组合设计,见图6-11采用现代办公设备和办公家具,即意味着办公室内部的重新布置,因而要求办公室隔断、办公单元系列化、办公台易于拆装、变动灵活等特点。为适应这些要求,电子化办公台大多设计成拆装灵活方便的组合式,根据电子化办公台的几种基本组合单元,可组合成各种型式多变的办公单元系列。6.1.4工作台面板布局工作台的形式一经确定,面板上显示器和控制器的合理布局就是关键问题。为了保证工作效率和减少人体疲劳,面板的设计原则应尽可能地让操作者不转动头部和眼睛,更不必移动操作位置,便可方便地操作,并可从显示器上获取全部信息。为此,面板区域的合理划分,控制器与显示器的合理配置就成为首要问题。6.1.4.1面板的区域划分—显示器常用的主要仪表应尽可能配置在视野中心3°范围内,一般性的仪表可布置在20°～40°范围内,次要的仪表可布置在40°-60°的范围内,80°以外的视野范围一般不允许布置仪表。当视距为800mm时,人的正确认读时间与水平视野的范围如图6．58所示的关系。由图中可看出,当水平视野在20°范围内为有效认读范围,当超过24°时,其正确认读的时间便急剧增加。6.1.4.1面板的区域划分—控制器p96图6．59所示是有关学者对控制器分区布局设计的研究成果<以坐姿为基础>。图6．60所示是两种控制台面板布局设计的示意图,可供设计布局时参考。6.1.4.2控制器与显示器的布置方法控制器与显示器的布置涉及问题很多,但就单项的控制器或显示器的布置一般可采用以下几种方法。①按重要程度配置即把最重要的控制器布置在最佳操作区域内,依次类推；把最重要的显示器布置在最佳的视域内,依次类推。②按使用频率配置即把经常使用的控制器布置在最佳操作区域内,把需要经常认读的显示器配置在最佳视区内。③按使用顺序配置即把控制器的操作顺序按人习惯动作<如水平方向习惯从左到右,垂直方向习惯从上到下等>的顺序进行配置.同时也把显示器的认读顺序按人的视感觉习惯顺序进行配置<如水平方向习惯从左到右,垂直方向习惯从上到下,周围方向习惯于按顺时针方向等>。6.1.4.3控制器与显示器的配置原则控制器和显示器在生产操作中常常是组合在一起使用的。两者配合得是否合理,将直接影响信息传递的速度和质量。一般来说,控制器与显示器的配置应遵循以下原则。①空间一致性是指显示器与控制器在空间相互位置关系的一致性。②运动一致性是指同一对象的控制与显示,在运动方向上的一致性。一般旋钮顺时针为增加,反时针为减少③概念一致性指控制器与显示器编码的意义要和其作用一致。例如用表示危险的红色指明制动,用表明安全的绿色标明运行等。④通用定型性通用定型就是人们长期形成的共同习惯,也称习惯定型。例如收音机顺时针旋转表示音量增大；电闸向上推表示"接通"、向下表示"断开"；汽车的离合器踏板在"左"制动器踏板在"右"等。控制器与显示器的配置应尽可能遵守以上四项原则。若是彼此发生矛盾时,应综合考虑,权衡利弊后再进行配置。6.2座椅设计座椅与人们的生活息息相关,无论是工作、学习、出门旅行、在家休息都离不开座椅。关于座椅的设计问题至今仍是值得研究的课题。从50年代初,美国的科甘对整形外科的医用座椅进行研究以后,40多年来关于座椅的设计问题已有多位学者进行过系统科学的研究,各种设计参数也相继见于诸多资料。但就目前来看,尚不能说一把真正获得公认的理想的舒适座椅已经问世。这是因为人体的坐姿是个相当复杂的问题。比如,从事长时间体力劳动的人能坐上一只木板凳休息,则会感到非常舒适,而对于常年日工作量8h且取坐姿工作的人<秘书、打字员等>任何一种座椅都不会被认为是完美无缺的。在西方某些国家还流行一种“适度不舒适"的座椅设计,即某些流动性较大的公共空间<如快餐店等>为加速人员流动,有意识地把座椅设计得不太舒适；另有一些工作场合需要较高的警觉性,也通过把座倚设计得不太舒适,以提高工作人员的警觉性。日本在解决工作人员坐姿工作的警觉性问题另辟新招。如日本马自达汽车公司为了防止人们在从事单调坐姿工作时打瞌睡,推出一种"功能音乐式"座椅,即在座椅上安装附加设施,让坐者每隔30秒钟听一次音乐,同时振动坐者的腰部,以驱赶睡意,使人员集中注意力从事工作。综上所述,座椅的设计是很复杂的问题,要想设计出一把被公认为理想的舒适座椅几乎是不可能的。因而要想设计出一把相对理想的座椅必须根据使用目的进行多种因素的考虑。6.2.1座椅设计的人机学基础6.2.1.1坐姿生理学1脊柱结构人体脊柱是由7节颈椎、12节胸椎、5节腰椎,以及骶骨和尾骨组成,如图6．71所示。它们由软骨组织和韧带联系,使人体能进行屈伸,侧屈和回转等活动。由于人体的重量由脊柱承受且由上至下逐渐增加。因而椎骨也是由上至下逐渐变得粗大。尤其是腰椎部分承受的体重最大,所以腰椎也是最粗大。这就是人体脊柱的基本结构。2腰曲弧线脊柱侧面有四个生理弯曲：颈曲胸曲腰曲胝曲,与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。P126人体正常腰曲弧线是松弛状态下侧卧的曲线,如图B所示,躯干挺直坐姿和前弯时的腰弧曲线会使腰椎严重变形,如图中曲线F和G所示；欲使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线,躯干与大腿之间必须有大于90度的角度,且在腰部有所支承,如图中曲线C所示。可见,保证腰弧曲线的正常形状是获得舒适坐姿的关键。图6．72为坐姿与腰椎压力,当人体自然站立时,脊柱呈理想的"S"形曲线状,腰椎不易疲劳,见图<a>所示。当人体取坐姿工作时,往往会因座椅设计的不科学而促使人们采用不正确的姿势,从而迫使脊柱变形,疲劳加速,并产生腰部酸痛等不适症状,见图<b>所示。如果座椅设计得能让腰部得到充分的支撑,使腰椎恢复到自然状态,那么疲劳就会得到延缓,从而得到轻松舒适感,见图示。实验研究证明：人体自然放松状态下的人体曲线能与座椅靠背曲线充分吻合,座椅舒适度评价值就高。3腰椎后突和前突正常腰弧曲线是微微前突,为使坐姿下的腰弧曲线变形最小,座椅应在腰椎部提供所谓两点支承。由于第56胸椎高度相当于肩胛骨高度,肩胛骨面积大,可承受较大压力,所以第一支承应位于第56胸椎之间,称其为肩靠。第二支承设置在第45腰椎之间的高度上,称为腰靠,和肩靠一起组成座椅的靠背。无腰靠或腰靠不明显将会使正常的腰椎呈图6-14〔a中的后突形状。而腰靠过分凸出将使腰椎呈图6-14〔b中的前突形状。腰椎后突或前突都是非正常状态,合理的腰靠应该是使腰弧曲线处于正常的生理曲线。人在一般的坐姿作业时,由于身体通常需要前倾,只有"腰靠"起作用,因此可以不设"肩靠"。而对于非频繁操作的起间歇休息支撑作用的座椅<如办公学习用座椅及餐厅座椅>因人体通常需要间歇后仰,所以一般均应设置"肩靠"。此外,还有一类主要供人休息用的座椅<如飞机、汽车、火车等交通工具上供旅客乘坐的座椅及安乐椅等>,通常均应附加"头靠"以构成"三点支撑"。一般情况下,附加"头靠"的座椅其靠背均应做成可调节的。据有关人机学者通过测试研究的结果显示,可调靠背的倾角变化与各支撑点位置存在一定的最佳组合关系,见图6．73所示。6.2.1.2坐姿生物力学1.肌肉的活动度p127脊椎偏离自然状态,肌腱组织就会受到相互压力的作用,使肌肉活动度增加,招致疲劳酸痛。挺直坐姿下腰椎部位肌肉活动度高,提供腰靠后明显减小。2.体压分布,见图6-15座面体压主要分布在臀部,并在坐骨部分产生最大的压力。由坐骨向外,压力逐渐减少。为了减少臀部下部的压力,座面一般应设计成软垫,其柔软程度以使坐骨处支承人体的60％左右的重量为宜。其上压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则设计,坐骨处最大,向四周逐渐减小,至大腿部位最低。靠背体压主要分布在肩胛骨和腰椎骨两处。该两处的支撑位置通常被称为"腰靠"和"肩靠"。其中"腰靠"的位置大约在腰锥的第3-4节之间,"肩靠"的位置大约在胸椎的第5-6节之间。在设计座椅靠背时必须充分考虑到这两处的"两点支撑"作用。其中"腰靠"比"肩靠"更重要。人在坐姿状态下,体重作用在座面和靠背上的压力分布称为座态体压分布。它与坐姿及座椅的结构密切相关,是设计座椅时需要掌握的重要参数。3.股骨受力分析,见图6-16坐姿结节能支承上身大部分重量,坐骨结节下面的座面呈近似水平时舒适可使两坐骨结节外侧股骨处于正常位置不受过分压迫,。斗形坐面应该避免4.椎间盘受力分析,见图6-17当坐姿腰弧曲线正常时,椎间盘上受的压力均匀面轻微,几乎无推力作用于韧带,韧带不拉伸,腰部无不舒适感,但是,当人体处于前弯坐姿时,椎骨之间的间距发生改变,相邻两椎骨前端间隙缩小,后端间隙增大。椎间盘在间隙缩小的前端受推挤和摩擦,迫使它向韧带作用一推力,从而引起腰部不适感,长期累积作用,可造成椎间盘病变。6.2.1.3人体坐姿舒适性坐姿舒适性包括静态舒适性、动态舒适性和操作舒适性。静态舒适性要研究的问题,主要是依据人体测量数据设计舒适的座椅尺寸和调整参数。动态舒适性主要研究座椅的隔振减振设计,重点是座椅悬架机构的动态参数优化设计问题。操作舒适性主要研究座椅与操纵装置之间相对位置的合理布局问题人体正常的腰部是松驰状态下侧卧的曲线形状。在这种状态下,各椎骨之间的间距正常,椎间盘上的压力轻微而均匀,椎间盘对韧带几乎没有推力作用,人最感舒适。人体作弯曲活动时,各椎骨之间的间距发生变化,椎间盘则受推挤和摩擦,并向韧带作用推力。韧带被拉伸,致使腰部感到不舒适。腰弯曲变形越大不舒适感越严重.以松弛侧卧姿势时的腰椎弧线为正常。直立姿或各种坐姿时的腰椎弧线均会产生或多或少的变形,均会有一定程度的不舒适感。因此,尽量使腰椎弧线接近正常的生理弧线是舒适坐姿的前提,也是座椅设计中应遵循的基本原则。综合来看,从坐姿生理学角度,应保证腰弧曲线正常；从坐姿生物力学角度,应保证肢体免受异常力作用。6.2.1.4坐姿人体测量尺寸,见图6-186.2.2工作座椅设计6.2.2.1一般工作场所座椅1.座椅设计要点P129工作座椅的结构型式应尽可能与坐姿工作的各种操作活动要求相适应,应能使操作者在工作过程中保持身体舒适、稳定并能进行准确的控制和操作。工作座椅的座高和腰靠高必须是可调节的。座高调节范围在GB10000中"小腿加足高",即360~480之间；工作座椅腰靠高度的调节方式为165~210mm间的无级调节。工作座椅可调节部分的结构构造,必须易于调节,必须保证在椅子使用过程中不会改变已调节好的位置并不利松动。工作座椅各零件的外露部分不得有易伤人的尖角锐边,各部分结构不得存在可能造成挤压、剪钳伤人的部位。无论操作者坐在座椅前部、中部还是往后靠,工作座椅坐面和腰靠结构均应使其感到安全、舒适。工作座椅腰靠结构应具有一定弹性和足够的刚性。在座椅固定不动的情况下,腰靠承受250N的水平方向作用力时,腰靠倾角不得超过115度。工作座椅一般不设扶手。需设扶手的座椅必须保证操作人员作业活动的安全性。工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用、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6-19主要构件：坐面、腰靠、支架。工作座椅视情况而设的辅助构件有扶手。其主要结构形式如图。3.座椅主要参数,参阅表6-2下表中各符号代表参数意义见图6-19表中所列参数afgab为操作者坐在椅上之后形成的尺寸、角度。参数符号数值<mm>测量要点座高a360~480座宽b370~420推荐值400座深c360~390推荐值380腰靠长d320~340推荐值330腰靠宽e200~300推荐值250腰靠厚f35~40推荐值40腰靠高g165~210腰靠圆弧半径R400~700推荐值500倾覆半径r195坐面倾角a0~5度推荐值3~4度腰靠倾角b95~115推荐值1106.2.2.2办公室工作座椅见图6-20图6-20为根据日本人体测量数据所设计的办公用座椅原型,从该图可以看出座椅设计基本尺寸概况。其设计数据是：坐面高370~400mm,坐面倾角2~5度,上身支撑角约110度a作时以靠背为中心,与一般作业场所座椅最显著不同之处是,靠背点以上的靠背弯曲圆弧在人体后倾稍时休息时,能起支撑作用。该类座椅也可作为会议室用椅。办公用座椅多指在办公室内与办公桌配套使用的座椅。这类座椅多强调舒适性和短距离移动的灵活性,座椅可以旋转,椅脚上安装万向轮,椅背应有腰靠和肩靠的"两点支撑"。必要时,可加扶手,以便小憩时手臂有支撑<图6．63>。6.2.2.4操作用座椅设计操作用座椅是指操作微机所用座椅,以及与控制台、某些装配检验工作配套的座椅。它的特点是,人坐在座椅上主要是为了完成某些操作动作。由于操作人员多为换班制,因此这类座椅的坐高应为可调节的,其调节范围宜取在5-95百分位之间,以适应各班次工作人员的不同身高要求,如图6．64所示。随着微机的逐步广泛使用,人机学者对微机的工作座椅曾作了多种形式的研究设计,图6．65所示的座椅则是所推荐的形式之一。图6．66为挪威设计师汉司·孟索尔设计的新式座椅--跪式坐具。它的特点是坐面前倾,在坐面前下方有一个托垫来承托两膝；人坐时,大腿与腹部自然形成理想的张开角度,可避免躯干压迫内脏而影响呼吸和血液循环。两膝跪在托垫上,大大减轻了臀部的压力,足踝也得以自由。它的最大好处是使脊柱挺直,骨节间平均受压,避免变形增生,使人体的躯干自动挺直,从而形成一个使肌肉放松的最佳平衡状态。它没有靠背,背部可以自由活动,但不能后靠休息,且下肢活动不便。在跪式坐具的基础上,有关人机学者又研究设计出一种称之为"云椅"的坐具,它是将跪式坐具和微机工作台组合在一起的,见图6．67所示。6.2.2.6驾驶用座椅设计交通运输设备涉及范围很广,驾驶用座椅的基本要求相差也较大。但它们的共同特点是,作业空间有限,连续作业时间较长,操作频繁,要求精力集中等。因此,驾驶用座椅又不同于前述座椅的形式。图6.68所示是轻便小汽车驾驶座椅的形式。图中给出的尺寸是以身高1690-1800mm的人体形为基础,对于比这种身材高或低的人,可以调节座椅位置,在水平面上可以调节±100mm,在垂直面上可以调节±40mm。图6．69所示为载重汽车驾驶座椅的形式。图上给出的尺寸是对身高1750±50mm的驾驶员最佳。座椅位置可以调节,在水平面上可调节±l00mm,在垂直面上可调节±50mm图6．70所示为火车司机驾驶用座椅的形式。图中的尺寸是有关人机学者通过实践检验所得的数据。6.2.3座椅设计的新概念1.动态座椅,见图6-21其设计特点是：座椅能对坐者的动作与姿势做出自动响应。通常的座椅背靠与椅面夹角是固定的,座面除椅垫能部分地吸收落坐时的冲击以外,没在有其他吸收冲击的措施。图6-21为一"动态"座椅的设计示例,座面下配置的液压缸控制座椅角度在14度范围内连续调整,液压缸的动作由坐者重心的移动来实现。这种自动调节可以使座椅适应不同使用者习惯的坐姿,使用者也可以在座椅上时常改变姿势,以防止久坐对身体的压力局部积累。调整后,座椅还可以在任意角度锁紧。该座椅还可以设计有座面提升机构,以吸收落坐时的冲击。落坐时,座面下陷一定高度,坐稳后,提升机构使之回复到原来位置。2.前倾式座椅,见图6-22研究表明采用座面适当前倾设计的工作椅会适合于工作,尤其是办公室工作,比如对写字和绘图用椅的设计,见图6-22.当要求座高较高时,对于倾斜式绘图桌用椅,前倾角应达到15度以上,如果背靠角为90度,则相当于座面与靠背夹角为105度,这是坐姿的最小舒适角度,靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用,肌肉紧张较小,背部压力在椎骨上分布也较均匀。3.膝靠式座椅,见图6-23为了适应办公室工作,如打字、书写的坐姿要求,座面应设计成前倾式。但前倾式座面使坐者有从前缘滑脱的趋势,为了维持坐姿,坐者不得不腿部用力抵住地面,防止前滑。为了解决这一问题,设计时从膝部支承考虑,提供一膝部下方至小腿中部的膝靠,这样座面倾斜时前滑的趋势被膝靠阻挡发,保持坐姿的稳定。膝靠式座椅是一种打破传统座椅支承上体重靠臀部的椅子。其设计特点如图示,由坐骨与膝盖来分担大腿以上部位的重量,以减轻脊柱和臀部的负担。但膝靠式座椅本身还有一些缺陷有待克服。主要问题在于进出座椅不方便；坐者只能采取前倾作业姿势,如欲后仰休息,则膝部以下补膝盖所限制。6.2.4其它工作座椅对于一些特定的工作岗位,由于上身前倾或需要随时变换体位,使用凳子比座椅更为合适。1.作业用凳,见图6-24对立姿工作岗位,需间或坐一下作短暂休息,以减轻腿部疲劳时,可采用高度适宜、座面平坦的作业用凳,如图。对坐姿作业使用的座凳,其座面外形类似自行车坐垫,且向前倾斜,其高为500~600mm.虽然座面高于小腿,但因座面在大腿部位取向前倾斜角度,不会像水平座面那样压迫大腿后侧。该设计是考虑由坐骨结节点支承体重,下肢又能自由活动而采用的理想造型,它所提供的坐姿作业,与长时间立姿作业相比,可减轻下肢负担,但又方便操作,见图6-24b对于坐立交替作业使用的座凳,要求其结构十分稳固,高度可调,不用时可转至某个不妨碍操作的位置。据此要求可设计成图6-24c所示的支承旋转凳,它可便于操作者在立姿的伸展操作中改变姿势。如图6-24d所示的单边支凳,具有可调节高度和角度,在操作台上应设有脚踏板和容腿空间。当采用坐姿操作时,可使操作者尽可能接近工作面；当采用立姿操作时,可将其从操作台旁推开。2.其它支撑物,见图6-25对立姿工作岗位,如其工作面高度相对较低,为了减轻因弯腰引起的人体疲劳,可采用图6-25所示的支撑物,包括脚踏板和搁臂垫组合〔图a,脚踏板和支承凳组合<图b>,以及回跳凳。这些支撑物物都能够给操作者身体一个平衡力,但操作活动双不受这个力的影响。实践表明,操作者斜靠在这类支承物上,比正坐在其他椅凳上更便于改变姿势和方便操作。6.2.5优秀座椅赏析〔另见经典座椅设计幻灯片PPT6.3作业岗位的选择依据工作任务的性质来选择作业岗位,作业岗位分为坐姿岗位,立姿岗位和坐、立姿交替岗位,见图8-1。P157S=坐姿ST=立姿S/ST=坐或立姿ST/C=立姿,备有座椅6.3.1三种作业岗位的特征1.坐姿作业岗位：适于从事轻、中作业且不要求作业者在作业过程中走动的工作。2.立姿作业岗位：适于从事中、重作业以及坐姿作业岗位的设计参数和工作区域受到限制的工作。3.坐、立姿交替岗位：适于操作者在作业的过程中不得不采用不同的作业姿势来完成的工作。6.3.2作业岗位设计要求和原则1.设计要求1作业岗位的布局应保证工作能在上肢所能达到的范围内完成,且考虑下肢的舒适性。2考虑操作动作的频繁程度。3考虑作业者的群体。2.设计原则1作业岗位应考虑作业者的生理特点和动作的经济性原则。2作业岗位的各组成部分应符合工作特点和人机工学要求。3作业岗位不允许无关物体存在。4作业岗位设计应符合国家有关标准和规程的要求。6.3.3手工作业岗位设计以手工操作为主的生产岗位称为手工作业岗位〔国标GB14776-93为岗位设计提供了基本原则和确定尺寸的基本方法。6.3.3.1手作业岗位类型1.坐姿手工作业岗位,见图8-22.立姿手工作业岗位,见图8-33.坐、立姿交替作业岗位见图8-46.3.3.3手作业岗位尺寸设计1.与人体有关的作业岗位尺寸,参阅表8-1P1602.与作业有关的作业岗位尺寸,参阅表8-2,表8-3具体尺寸计算请参阅教材〔1作业面高度C〔2作业台厚度K〔3坐姿岗位相对高度H1和立姿岗位工作高度H2〔4作业平面高度A的最小限值〔5座位面高度S的调整范围〔6脚支撑高度F的调整范围〔7大腿空间高度Z和小腿空间高度U的最小值3.与性别有关的作业岗位尺寸<具体尺寸计算请参阅教材>〔1当作业人员性别一致时〔2当作业人员性别不一致时6.3.4视觉信息作业岗位设计6.3.4.1视觉显示终端作业岗位的人机界面,见图8-51.人-椅界面首先要求作业者保持正确坐姿,并采用适当尺寸、结构和可以调节的座椅。2.眼-视屏界面要求满足人的视觉特点并选用可旋转和可移动的显示器。3.手-键盘界面要求上肢能舒适的工作,可选择高度可调的平板放置键盘。4.脚-地板界面适当设计台、椅、地三者的高度差,避免引起下肢的静态负荷,避免造成大腿受工作台面下部的压迫。6.3.5视觉信息作业岗位人体尺寸1.视觉显示终端作业岗位的人体尺寸,见图8-62.仪表控制作业岗位的人体尺寸,见图8-73.荧光屏观察作业岗位的人体尺寸,见图8-86.4作业空间设计6.4.1作业空间的人体尺寸6.4.1.1有关概念作业空间设计应以"人"为中心,以人体尺度为重要设计基准。1.近身作业空间指作业者在某一位置时,考虑身体的静态和动态尺寸,在坐姿或站姿状态下所能完成作业的空间范围。2.个体作业场所指操作者周围与作业有关的、包含设备因素在内的作业区域,如：汽车驾驶室,计算机操作台。3.总体作业空间不同个体作业场所的布置构成总体作业空间,如计算机房或办公室。6.4.1.2近身作业空间指作业者操作时,四肢所及范围的静态尺寸和动态尺寸。近身作业空间的尺寸是作业空间设计与布置的主要依据。它主要受功能性臂长的约束,而臂长的功能尺寸又由作业方位及作业性质决定。此外,近身作业空间还受衣着影响。1.坐姿近身作业空间,见图8-9,图8-10坐姿作业通常在作业面以上进行,其作业范围为图8-9所示的三维空间。随作业面高度、手偏离身体中线的距离及手举高度的不同,其舒适的作业范围也在发生变化。若以手处于身体中线处考虑,直臂作业区域由两个因素决定：肩关节转轴高度及该转轴到手心〔抓握距离〔若为接触式操作,则到指尖。图8-10为第5百分位的人体坐姿抓握尺度范围,以肩关节为圆心的直臂抓握空间半径：男性为65cm,女性为58cm.2.站姿近身作业空间,见图8-11,图8-123.脚的作业空间,见图8-134.受限作业空间,见图8-14,图8-15,尺寸参阅表8-4至8-7表8-4受限作业空间尺寸mm代号ABCDEFGHIJKLMNOPQ高身材男性6404301980198069051024407401520100069014501020122079014501220中身材男高身材女64042018301830690450229071014209806901350910117079013501120表8-5通道的空间尺寸mm代号ABCDEFGHIJ静态尺寸3009005307109109101120760单向760610动态尺寸5101190660810102010201220910双向12201020许多维修空间都是受限作业空间,在确定维修空间尺寸时,应考虑人的肢体尺寸、维修作业姿势、零件最大尺寸、标准维修工具尺寸以及维修时是否需要目视等因素。见P169表8-68-76.4.2作业面设计6.4.2.1水平作业面水平作业面主要在坐姿作业和坐、站姿作业场合使用,它必须位于作业者舒适的手工作业空间范围内,见图8-16。对于正常作业区域,作业者应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适的操作。对最大作业区域,应使在臀部伸展状态下能够操作,且这种作业状态不宜持续很久。6.4.2.2作业面高度在站姿和坐、站姿作业中,必须依从一定的原则进行设计,参阅表8-8。1.站姿,见图8-17,图8-182.坐/站姿6.4.3作业空间的布置作业空间的布置：在限定的作业空间内,设定合适的作业面后,显示器和控制器〔或其它作业设备、元件的定位与安排。6.4.3.1作业场所的布置总则：1.重要性原则：优先考虑实现系统作业的目标或达到其它性能最为重要的元件。2.使用频率原则：经常使用的元件应布置于作业者易见易及的地方。3.功能原则：把具有相关功能的元件编组排列。4.使用顺序原则：按使用顺序排列布置各元件,见图8-19。6.4.3.2作业空间布置考虑顺序第一位：主显示器第二位：与主显示器相关的主显示器第三位：控制与显示的关联〔相合性第四位：按顺序使用的元件第五位：使用频繁的元件应处于观察、操作方便的位置第六位：与本系统或其他相关系统的布局一致。6.4.4作业空间设计的社会因素社会因素同样对作业者的工作效率、安全感产生影响6.4.4.1人的行为特征1.人与动物的"领地动物：争夺地地盘为了保护自已和家家族不受侵害,有益繁殖。蜥蜴：1.83米狮子：22.9米超过警戒线：进攻或逃遁2.人类的距离保持〔近体学1亲密距离接近状态---亲密者爱护安慰保护接触交流身体接触气味相投躲避行为---非亲密者不得不进入此距离,身体尽量少动相触时马上缩回,视线投向远方而不看附近人〔公交车地铁2个人距离接近态---45~75cm亲密者允许对方进入的不发生为难躲避的距离,非亲密者进入此距离会有较强烈反应正常态---75~100cm两人相对而立,指尖刚能相触,气味体温不能感觉,谈话声为中等响度。3社会距离参加社会活动时表现的距离接近态---120~210cm通常为一起工作时的距离,上级和下级秘书说话,此距离能起到传递感情力的作用正常态---210~360cm此时能看到对方全身,在外人在场继续工作也不会感到不安或干扰,为业务接触通行距离,正式会谈礼仪4公众距离演说演出等公众距离接近态---360~750cm须提高声音能看清对方活动正常态--->760cm不能分辨表情声音的细节,为吸引注意要用夸张手势表情大声交流靠身体姿势而非语言3.独处的个人空间行为西方—住宅每个房间均有锁,进入须房间主人同意东方---一般没独自房间,即使有也为方便,他人仍可进出,在饭厅更自我有固定坐位不同民旋文化判别个人空间的感觉手段不同日本—以视界内无人为独处德国---听不到他人声音当人们在难以保持独处场合,会采取躲避行为：在婚礼餐厅会议场所地铁总避开居中席位,离开他人一定距离,避免与他人面对4.交流的空间行为集社会性—咖啡馆酒吧的桌子人们一见如故易建立亲密关系离社会性----候车室背靠背座椅日本自顾自不交谈有时空间安排不等质---会议宴会有上下坐之分,这种空间会使到来者不明白自己席位,不安观望等候5.个人空间的方向性人站立时接近物体的距离总小于接近人的距离,且不同性别身体前后侧部的接近距离不同,构成了人体周围的八角形"缓冲带"一般前部宽男性比女性宽,女性走过站立男性时的距离比男性走过站立女性远6.影响躲避距离的因素在作业中,身旁有人存在时,女性作业者个人空间后面宽于前面；存在正面视线交错时,则前面宽于后面受人直视或从背面接近对被试所造成的不安感大于可视而非直视条件下的接近男性接近他人930mm时开始躲避女性1400mm就躲避接近双方均为男性时760开始躲避均为女性时1540开始躲避男性老人躲避距离比女性老人大三倍---老头特别注意避免冲突,老妇总要等他人躲避表5-8接近试验的不安全距离接近方向接近距离直视可视前面直视1592.01212.7可视1266.31035.3不可视1544.01314.3被试者戴上眼罩前面1414.81212.3后面1417.21217.76.4.4.2侧重行为1.优势半球与惯用手大脑半球是左右两侧构造相同的,但在语言运动机能上,总有一侧占有优势,称为优势半球。威尔尼克等人对失语症的研究表明,大多数人的语言中枢位于左半球。人的肢体左右侧面的知觉和运动,由于神经交叉结构是受对侧面半球控制的,这就造成了两侧肢体和感觉器官在机能上的差异,机能较强的一侧面就是惯用侧。脑的优势半球并不必然引起对侧肢体为惯用肢体。因为对惯用手的解释,还存在其他理论,例如,传统论认为古代战斗中为了保护心脏用左手持盾,右手执戈,形成右利习惯和传统；惯用眼论认为惯用眼导致同侧肢体优越化；重心论认为心脏分布偏右〔右半身比左半身重导致右利。一般来说,儿童时期约有25%人惯用左手,随年龄增加,此比例减小；成人中男性约5%、女性约3%是左利的。由于右利的人数大,造成器具设计中忽视左利者的现象,使纠正利改为右利。然而,事实上左利者作业虽改用右手,其工效必然降低,疲劳程度提高。研究表明,惯用右手者并不必然惯用右脚。惯用手脚不同侧的约占30~37%左右。在各项目中使用右手的人较多,是由于在写字、吃饭、打算盘等项目中有矫正的影响,在拨表针、拨号时,是设备结构的限制。此外,还有文化因素。2.行为的非对称性除惯用侧问题外,在步行、运动等行为中也存在偏重一侧倾向。例如,交通规则左侧通行与右侧通行,在丁字路口绕行方向选择等。左侧通行可使人体主要器官心脏靠向建筑物,有力的右手向外,在生理上、心理上比较稳妥的解释。在展倌、会场行人旋转方向总自左向右,入口各室内布置也应从左方开始。即使布置是从右开始的,人们也往往不顾规定,仍然从左方开始绕行。在公园向左绕行公,地下商场、体育比赛的跑道、赛车赛马的路线等多为左侧通行。但是,在自由选择坐位的教室、会场、影院中选择左侧或右侧的坐席,同出入口的位置有关。四分之三人选择靠近出入口和窗户一侧。而背后呼名,回头却向右多课堂思考题：为何我国交通规定左驾右行？资料：左駕與右駕之詳細說明<轉載>原文陳嘉基先生左駕右行與右駕左行為什麼英國、日本的行人和車子,是靠左邊前進而駕駛座在右邊：而美國、台灣卻是靠馬路的右邊走,而駕駛座在左邊呢？到底是怎麼回事？原來汽車的方向盤歷經不同的變革,且讓我們打開方向盤左右的搬家史,來看個分明。話說從頭,據歷史學家說,古希臘、埃及和羅馬時代的將軍,都要他們的戰車和軍隊靠左邊走,因為一般人都慣用右手,遇到迎面來襲的敵人時,可以很順手地拔劍迎戰。同此道理,古建築的迴旋樓梯都沿屢內左邊的那面牆拾級而上,因此行人與馬車隊靠左邊定是早期各國自古以降的傳統。後來拿破崙打破了這個傳統,他獨斷獨行地下令軍隊行軍時靠右邊走,全法國的人車交通也一律遵行。歐洲大陸被他征服的國家,都奉命改採靠右邊走的交通規定。「現代汽車之父」卡爾．賓士在一百一十年前發明汽車時,是採行三輪式的結構,沒有煞車及排檔的設備,駕駛座是位在車身的中央。隨著車速的增加,以手操控的煞車及排檔設備,依當時技術尚無法安裝配置在駕駛艙內,勢必要安排在車身的外側。依據多數人習慣使用右手的人體工學原理,為了準確、安全,駕駛人得以隨手可及的操控換檔與煞車,設計師自然將駕駛座設定在車身右邊。而這時歐洲的人和馬車都維持靠右走的習慣。汽車初問世時,車主絕大部份是有錢人,都雇有司機駕車,為方便司機下車為主人開車門,以及隨時下車清除路上障礙物,以免刺傷充氣輪胎,早期汽車自然成為「右駕右行」的格局。既然汽車在萌芽時期是「中駕右行」,茁壯初期則是「右駕右行」。那麼英國及大英國協會員國,又怎麼是「右駕左行」呢？原因是英倫三島不在歐陸之上,並沒有受到拿破崙的改變,仍然承續著傳統騎士的習慣－不論是兩軍交戰或是愛情決鬥,不論是比劍或出戰,上馬決生死時,因係右手使用武器,所以馬匹必須靠左走才能準確刺殺對手。當駿馬換汽車,現代騎士仍然沿襲右駕左行的傳統。而她所有的殖民地,也一律遵守左行的交通規則。至於讓日本脫胎換骨的「明治維新」,則以英國政體為師,自然而然亦跟著靠左行,跟傳說中的方便武士刀出鞘的理由應該無涉。一九二0年,汽車的數量和速度激增,隨著車禍的發生頻繁,有心的車廠研究顯示,若右駕又右行,遇到超車及會車時,會有視線不良及死角的情形。加上技術亦能克服,於是出現了「左駕右行」的新車款,到了一九二七年,歐陸各國達成左駕駛座靠右行駛的制式行車規則