从人机工程学的角度分析马桶的设计

1、从人机工程学的角度分析马桶的设计作者：张旭来源：文艺生活文海艺苑2014年第10期摘 要：文章从人体工程学的角度对马桶设计进行了数据化的分析，提出了设计中需要考虑的几个要点，从而提出一个粗略的设计原型。关键词：人体工程学；卫生陶瓷；座压中图分类号：J524 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2014）30-0267-01马桶是如厕过程中是最重要的工具，马桶的舒适性对整个厕所的舒适性影响巨大，所以，在设计过程中，十分有必要利用人机工程学原理，以人体尺寸、人体重量、坐姿以及体压等因素为根据进行设计。根据生理学，站立中的人体，踝关节、膝关节、还有臀部都有一些肌肉处于静态受力状态，当人们坐

2、下时，这部分肌肉负荷就被解除了，为的是降低人体耗能，减轻血液负担，但这样增大了人体臀部的压力，所以“怎么坐”是马桶设计的关键。在马桶的设计理论上，我们可以参考汽车座椅的部分原理，汽车座椅应是处在工作状态的人最不易感到疲劳的形态。一、压力分布根据人机工程学原理，腰锥承受人上体的全部重量，同时承受人体运动的弯腰等活动产生腰曲变形。腰椎部分很容易受到损伤。因此，在座椅设计中， 要给予使用人员腰椎的依托感、贴和感和稳定感。马桶长时间使用会造成不舒适感，在造成这种不舒适感前，臀部所受的压力是不同的。坐骨粗壮，能承受比其周围肌肉更大的压力，大腿底部有大血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而导致

3、腿部发麻。坐垫上的压力按照臀部不同部位不同压力的原则来分布，即坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值。但是马桶作为座椅与传统座椅有一点不同在于：人在使用马桶时，承重部位并非坐骨，马桶的功能要求使得人体的坐骨位置必须处于悬空状态，承重的功能主要由大腿根部及两侧完成，这部分本身功能并非承重，与坐骨差别很大，所以很容易影响血液循环，造成下肢麻木，使人感到疲劳。二、座高马桶坐面前缘高度（简称坐高）的设计要点是：小腿基本水平，小腿垂直置放在地面上，使小腿的重量获得支撑；腘窝不收压；臀部边缘即腘窝后部的大腿获得支撑。中国成年男女“小腿加足高”50百分位数分别为：P（50男）=413mm

4、 P（50女）=382mm加上穿鞋修正量（男25mm，女20mm），穿裤修正量（-6mm），就可算出适合中国中等身材男子，女子的座高值（按比“小腿加足高”-10mm计算）。适合50百分位数身高男子的座高：413mm+（25-6）mm-10mm=422mm适合50百分位数身高女子的座高：382mm+（20-6）mm-10mm=386mm同样可查得男子95百分位数和女子5百分位数小腿加足高数值：P（95男）=448mm P（5女）=342mm从而可算出适合95百分位数身高男子的座高：448mm+（25-6）mm-10mm=457mm适合5百分位数身高女子的座高：342mm+（20-6）mm-10m

5、m=346mm把这两个数据四舍五入为圆整的数值，就得到了一个工作椅基本数据，即中国男女通用座高尺寸的调节范围为350到460mm。高身材男子和低身材女子适宜的座高差值很大，达460mm-350=110mm之多。但是由于常见马桶座高不可调节，我们势必要进行有选择性的放弃，已知人们的身高分布成正态分布，平均身高的人占大多数，所以我们取350mm及460mm的平均值，也就是405mm。从脊柱形态，体压几方面综合来看，一般而言，椅座高比适宜值稍低一些，我们取400mm为最终尺寸。三、座宽已知，马桶的宽度不应小于臀宽。中国成年男女“臀宽”50百分位数分别为：P（50男）=321 P（50女）=344。考

6、虑到穿裤修正量（6mm）。适合50百分位数臀宽男子的坐宽为：321mm+6mm=327mm。适合50百分位数臀宽女子的坐宽为：344mm+6mm=350mm。同时，女子95百分位数为最大坐姿臀宽为：382+6=388mm，取整390mm。所以，马桶宽度应该至少390mm。四、座面由生物力学分析，最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾斜，保持上体与大腿间角在90-115度。同时，小腿向前伸，大腿与小腿应达到一定角度。因此，马桶的合理座面倾角，可取0-5度，常取3-4度。另外，根据厕所的微气候环境，调整座椅表面的温度特性，可以适当调节人体代谢，达到增加舒适性的目的：如提高马桶垫材料的呼吸能力，增加材料的透气性等。通过对已知的人体工学数据分析，我们能够得到一个大概的马桶设计原型，但是这也只是我们设计工作的一个方向。在实际情况下，还有更多复杂的情况需要考虑：比如马桶在家用环境下以