大学生课桌椅尺寸的设计与分析

Xinjiang Institute of Engineering
毕业论文
论文题目大学生课桌椅尺寸的设计与分析
系（部）机械工程系
学科专业机电一体化
班级机电11-13-3班
姓名沙文婷
学号 W090082 指导教师陆亦工
二〇一三年四月十四日
新疆工程学院毕业论文任务书
新疆工程学院毕业论文成绩表
大学生课桌椅尺寸的设计与分析
摘要：本文介绍分析了学生课桌椅尺寸合理性对学生学习效率提高的重要性和目前学校学生使用的桌椅的尺寸设计标准以及依据人机工程学对学生课桌椅的更好的设计改进分析讨论。

对目前普遍的尺寸进行讨论分析和改进。

现在学校使用的桌椅，主要用于长时间学习，使得桌椅尺度设计的优劣对人体疲劳程度的影响非常大，所以针对学生桌椅尺度进行优化设计，得出合适的比例尺度，以最大程度的减少学习时其对人体产生的不舒适度，增加睡觉时对人体产生的不舒适度，就显得尤为关键。

关键词：尺寸设计；人机工程学；保健原理；尺寸的重要性
Design and analysis of college students ' desks
and chairs
Abstract：This paper introduces the analysis students on student learning size desks and rationality of the importance of improving the efficiency and at present the school students to use the size of the desk and chair of the design standard and the basis of human engineering students desks and chairs the design improvement and discussed better. The size of the current widely discussed analysis and improvement. Now the use of school desks and chairs, mainly for the study, the desk and chair of the dimension design quality to human body fatigue degree of influence is very large, so is designed for students desks and chairs scale optimization design, draw the appropriate proportion scale, with the maximum degree of learning to reduce the human body to produce not comfort, increase when sleeping on the human body to produce discomfort, more important
Keywords:size design; The man-machine engineering. Health care principle; Desks and reasonable size importance
前言
由于现代工艺技术的发展和进步，人类的生活质量正逐渐的往上提升。

可以说新颖实用有个性化的桌椅，很满足人们的需求。

但是现在市场上的大多数桌椅都是以实现功能为主要目的，很少考虑到安全人机工程学的因素。

一款符合人的行为习惯以及生理上和心理上因素的桌椅显得非常有必要，特别是对于学生这一群体。

学生用课桌椅在平时的学习中占有很重要的地位，日常工作学习都离不开它。

创造一个宜人的教室环境是关系到教学和学习效果的一个重要因素。

众所周知，学生生活的大部分时间是在书桌椅前度过的。

学生每天伏案学习时间长，同时又处于身体发育的关键时期，坐姿不正确轻者会引起脖颈不舒服，头脑发昏，视物模糊，四肢无力，疲劳困乏等症状，重者引起近视、驼背、脑血管痉挛及脊柱弯曲异常等疾病，脊柱弯曲异常又会影响心肺血液循环、呼吸和消化功能，使肺活量减少，将极大影响学生的学习兴趣，在其心理上投下阴影，若长期处于颈部过度前倾不良姿势，颈肌可因负荷过重而出现劳损，引起颈肌紧张综合症．甚至患颈椎病的危险性增高。

这些危害都必须引起我们的关注。

书桌椅是培养学生良好坐姿的重要外界环境，它与脊柱弯曲异常综合症及近视眼的发生有密切的关系，也是影响学习作业能力及身体功能的一个重要因素。

如课桌椅的错误设计或不合适的配置，会对学生的身心健康带来巨大的威胁，那我们更应当重视。

其次，从人类工程学角度看，老师要求学生笔直就坐，否则就被认为影响课堂纪律，这样的观点也是错误的。

因此，普及人类工程学知识与设计科学合理的校用家具同样非常重要。

所以学生用的桌椅更应该符合人机尺寸，这样不仅可以使他们养成良好的坐姿习惯，也可以提高效率，降低职业病的发病率。

现有的课桌椅座位板向后倾斜一定的度数，较多地照顾了人进行阅读和书写的时候，是采取人体向前倾的坐姿，会容易使人腰椎弯曲。

久而久之，学生的近视眼的几率也增大了。

学生用桌子、椅子可谓是家具中的代表，不容忽视的学生书桌椅更加倍受关注，且也已今非昔比。

书桌椅的设计则要讲究人体工学原理，通过人体工学设计的课桌具有以下特征。

①能基本保持明视距离，眼球视网膜形成的图像清晰完整不变形。

这样头部就不用极力前倾而导致颈椎弯曲低垂了，视距就能保持一定的距离；手上臂得以自然下垂靠在桌面板上，肩胛也就不会耸起；手前臂因与肩部平齐，手部只能前伸握笔，所以迫使书本向前推移，达到保持视距的目的。

②视场角度可同时照顾列书本与黑板。

头部不用经常大幅度高低调节，更宜听者与讲者快
速呼应；眼球焦距减少频繁调节，有效减慢焦距疲劳及焦距老化。

应该使学生养成良好的坐姿习惯，不良的坐姿和家具所带来的不舒适，会影响学生健康发育。

因而书桌椅的设计，一定要符合人体工学的原理，抱着这种思想，我展开了对学生书桌椅的深入人机研究和设计分析。

目录
摘要 ................................................................................................. I II 前言 . (IV)
第 1 章正确设计学生课桌椅尺寸的重要性 (1)
第 2 章目前学校使用桌椅的现状 (6)
第 3 章人体工学课桌椅尺寸的基本要求 (8)
第 4 章学生课桌椅的设计 (10)
第 5 章改进后的效果 (28)
第 6 章总结 (30)
第 7 章致谢 (31)
第 8 章参考文献 (32)
第 1 章正确设计学生课桌椅尺寸的重
要性
众所周知，学生生活的大部分时间是在书桌椅前度过的。

而且一个班的同学身高差异很大，而且体重也各不相同。

有些课桌利用桌子下面的空间来做东西，这样学生的脚很难放入，而且经常会撞到小腿，容易受伤。

并且学生每天伏案学习时间长，同时又处于身体发育的关键时期，坐姿不正确轻者会引起脖颈不舒服，头脑发昏，视物模糊，四肢无力，疲劳困乏等症状，重者引起近视、驼背、脑血管痉挛及脊柱弯曲异常等疾病，脊柱弯曲异常又会影响心肺血液循环、呼吸和消化功能，使肺活量减少，将极大影响学生的学习兴趣，在其心理上投下阴影，若长期处于颈部过度前倾不良姿势，颈肌可因负荷过重而出现劳损，引起颈肌紧张综合症．甚至患颈椎病的危险性增高。

这些危害都必须引起我们的关注。

这些情况使我们在为中学生的身体成长担心的同时，便决定对此进行调整分析，得出结论。

愿为学生的身心成长，健康发展长献计献策。

有一则这样的报道：最近，某省会城市对高校课桌椅进行卫生监督检查，结果显示，所监测学校的课桌椅合格率为26％。

教学装备条件较好的省会城市尚且如此，许多差的学校课桌椅不合格的情况就可想而知了。

即使在教育界内部，恐怕也有很多人不知道我国有学校课桌椅卫生国家标准。

事实上，早在1988年，卫生部就发布了《学校课桌椅卫生标准》，2003年，国家质检总局又颁布《学校课桌椅功能尺寸》，根据不同身高确定了10类桌椅的高度标准，各型号配备给不同身高的使用者。

按照规定，学校可任选课桌椅的样式，但桌高、桌下空区高和椅面高等主要尺寸必须符合国家标准。

但据笔者所知，现在真正按标准配备课桌椅的学校很少，普遍存在如下不足：一是桌椅高度与学生身高不相配，大部分学校都使用同一型号的课桌椅，而且都是最大型号，能按身高分配不同型号课桌椅的学校很少，而做到按学生身高分配课桌椅的学校，更是寥寥无几；二是桌椅舒适性差，一般课桌抽屉高约10厘米，可现在不少孩子的书包厚达15至20厘米，根本无法放入，孩子们只好把书包放在椅子靠背前，坐在椅子前半部听课，而课堂上老师只强调坐姿，并不管“高个低桌”或“低个高桌”是否舒适。

学生在课桌椅前停留的时间长，并且姿势相对固定。

课桌椅高度搭配不符合标准，极易造成学生用眼距离过近，而且是近视出现、发展的高峰期。

学生身高增长而桌椅高度不随之调高，导致学生上课时坐姿不良，形成歪着身体或前探身
子等不良习惯，久则影响体态，形成脊柱弯曲、驼背等问题。

近年来，被诊断为脊柱侧弯的学生逐渐增多。

此外，学生坐不稳、坐不舒服，上课时就不容易集中注意力，导致经常调整坐姿，而一些老师可能把学生“乱动”视为对自己的不尊重并加以批评，无形中影响了学生的身心健康。

书桌椅是培养学生良好坐姿的重要外界环境，它与脊柱弯曲异常综合症及近视眼的发生有密切的关系，也是影响学习作业能力及身体功能的一个重要因素。

课桌椅就是学生的亲密伴侣，有了质量可靠的课桌椅才会有更好的学习环境，为使课桌椅设计的合理，除考虑实用、经济、美观等要求外，还必须应用人机工程学原理，使课桌椅的外形尺寸符合青少年人体尺寸，保证学生有一个健康良好的坐姿，从而有利于提高学习效率，减少疲劳，让学生们更加有舒适感。

由此看来，课桌椅的高度是否符合国家标准绝不是一件小事。

因而书桌椅的设计，一定要符合人体工学的原理。

1.1学生课桌椅的内容分析及设计
一、学生椅子
学生用座椅的设计应以稳定性为主。

人体重量要均匀分布于座面上，设计不能过于舒适，以免学生精力不集中，产生懒散的感觉。

座面应有适当的硬度，使其有助于体重压力均匀分布在坐骨结节区域，同时座椅设计还应结构简单、节省材料并应有利于地面清扫。

为便于学生正向观看黑板倾听教师讲课，现就教室连排固定座椅的尺寸设计作一分析。

1.椅面高度设计
适宜的椅面高度应使就坐者大腿近于水平，小腿自然垂直，脚掌平放在地面上。

座面不能过高，否则矮身材的人小腿悬空时，使大腿受椅面前缘压迫，坐者感到不适，长时间这样坐，则使小腿血液循环受阻，产生麻木肿胀感。

如座面过低，则高身材的人坐时骨盆后倾，正常腰椎曲线被拉直，增加背部肌肉负荷，易产生腰酸背痛感。

所以椅面高度以矮身材的人的小腿加足高的数值来设计（见表2），此高度以380~400mm为宜。

2.椅面宽度设计
椅面的宽度必须能容纳身材粗壮的人，对于单人使用的座椅，通常以女性臀宽尺寸的第九十五百分位数值进行设计，同时还要考虑冬季着装的需要对于教室中成排相邻放置（固定）的座椅，则常以肘间距群体上限值为设计基准，以避免拥挤压迫感。

同时考虑扶手的宽度，使人的双臂得到支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧外伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳，所以座宽以400~450mm为宜。

对于扶手椅其扶手宽应以500~550mm为宜（见书表2-4）。

坐姿人体尺寸单位mm
3.椅面深度设计
椅面深度是指椅面的前后距离，其尺寸应满足三个条件：使臀部得到充分的支持，腰部得到靠背的支持，椅面前缘与小腿之间留有适当的距离，以保证大腿肌肉不受挤压，小腿可以自由活动。

如果坐深大于身材矮小的学生大腿长（表2-4中坐深），则座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样坐的时间长了会不舒适，因此椅面深度的设计应以坐深的第五百
分位数值进行设计（表2-4）这样，身材矮小的学生坐着舒服，而身材高大的学生，只要臀部能得到支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。

综上分析，椅面深度应以400mm左右为宜。

二、学生课桌设计
1.课桌高度设计
课桌高度通常应与学生坐姿肘高相近或稍高于坐姿肘高。

一旦椅座面的高度决定了，则坐姿肘高取决于椅高。

因此，课桌高度应与一定的椅高相适应。

学生用课桌主要用于记笔记及放置课本，其高度的设计应满足学生记笔记时手臂肘部很舒服地得到依靠。

如桌面过低，又要保持身体较正常的腰椎曲线，则必悬臂书写，这时，虽然笔的重量很轻，但是由于力臂较长（笔到肩部的距离），手臂肌肉需同时支持手臂本身重量和笔的重量，使人的肌肉很易疲劳，若寻求肘部依靠在桌面上，则必弯腰弓背，引起腰部不适。

如果课桌过高，则桌面的前沿压着前臂，或者手的上臂在肩部外展角度过大，都会造成不舒服。

设计课桌高度时，需从两个方面加以考虑。

一是当座椅高度未定时，通常是以群体坐姿肘高的上限数来设计，这样的设计高度可使手臂肘部得到依靠，减少学生书写时的疲劳；二是当座椅高度一定时，桌面下缘至座椅面的距离，应以群体坐姿大腿厚的上限值来设计，并考虑使膝部有一定的上下活动的余地。

而桌面上缘至下缘的距离则考虑学生放书包、书籍用。

若以前面分析的椅面高度400mm来设计，见表书（表2-2），大百分位坐姿大腿厚为151mm，着装修正量加13mm，同时考虑膝部上下活动需要，取170~180mm。

桌面上下缘距取150mm，则课桌高度以720~730mm为宜。

人体测量尺寸单位：mm
2.桌面宽度设计
桌面宽度的设计一般以学生前臂长加手长下限来设计，通常以350~400mm为宜。

3.课桌前后排的间距设计
此间距设计常以坐深加上大腿厚的上限数值为设计依据，这样可以使人较方便地进出，
一般以550~600mm为宜。

4.桌面长度设计
以稍大于坐宽，即以500~550mm左右为宜。

第 2 章目前学校使用桌椅的现状
学生书桌椅使用现状
实际条件分析
根据有关部门的调查发现，很多学校在课桌配备上并未按国家标准制作的校用课桌椅，使致学生的视力下降、弯腰背驼等诸多现象的增多。

由此可见，预防工作有多么的重要。

使用情况
学校方面，我国卫生部规定学校桌椅高度必须要符合国家课桌椅卫生标准。

课桌椅的高度与学生身高不相配的情况十分普遍。

由于资金有限，有些个别学校不可能大规模更换桌椅，只能逐步淘汰旧桌椅，所配发的桌椅基本尺寸通常是统一的。

目前学校课桌椅尺寸
表1 目前学校普遍课椅的尺寸 mm
由于各型号规定的使用者范围比较宽泛，财力富裕的学校，实际配发过程中，为图省事，通常每个年级都配给同一型号的桌椅，长年以来，某个年级使用的桌椅型号一直不变，尺寸并未随着学生身高增长而变化，连专门负责课桌椅生产、
配发的人员也都产生了标准是按年级制订的错觉。

桌椅不断更换，尺寸一直不变的现象也由此产生。

2.1桌椅要解决的问题
一、解决现在一些课桌椅设计中，设计尺寸不合理，如：课桌下部空间狭小，伸不开腿，课桌过窄，无法摆放课本和文具，座面倾角过大，坐着不舒适，座椅之间间距过小，不方便出入等问题。

二、解决一些现在的课桌椅无法进行高度调节的问题。

三、解决现在高校课桌椅色彩单一，造型呆板的问题。

四、结合人机工程学尽可能解决桌椅的人机问题，减少对人体的腰部、颈部、肩部、背部的伤害。

五、解决一些课桌椅用材浪费不环保，不物美价廉，经济适用的问题。

第 3 章人体工学课桌椅尺寸的基本要求
我们根据“中华人民共和国国家标准”——《学校课桌椅功能尺寸》及“国家卫生部”——《学校课桌椅卫生标准》等基本要求，研究设计出“人体工学课桌椅”。

它通过人体重心来自动调节椅子坐板的前后倾斜角度，以及学生用手调整桌面倾斜角度等手段，配合可高低调节的桌腿结构，有效地解决了学生因上课学习而引发的对课桌椅的生理需求问题。

1)人体工学课椅的设计原理。

坐位板像一块翘翘板。

当使用者进行伏案阅读或书写时，身体前倾令重心向前，此时坐位板自动向前倾斜。

经研究发现，坐位板前倾的最佳角度为6°- 8°本椅具有以下特征：
①能使腰椎自然挺起，人体重心支点分布在坐骨至大腿之间，小腿可前后轻微移动，使上身躯只能端正，而不能歪斜。

②只使颈椎自然微倾，头颅也自然微低，迫使使用者将桌面书本向前推移而保持视觉距离。

③能使眼睛与书本视距大于30cm。

这样既起到防止近视又防止脊椎变形的作用；同时因不用长时间低头压迫颈椎神经，使脑部血液畅通，不至于容易产生大脑供血缺氧等现象。

如果椅背能随着椅板一同变换角度，使之紧托腰背，则会令人更舒适。

④当使用者后靠听课休息时，身体重心向后，这时座位板也自动向后倾斜，人体重心点分布在坐骨和背部上，使脊椎、肌肉处于休息放松状态。

如果想得到更彻底的放松效果，则坐姿采用略前坐位置，同时小腿前伸，坐位板又会回到前倾角度，身体就更为舒展放松了。

⑤椅子高度根据国家标准可配合人的身高进行3～5个等级高低调整。

坐位板背板可采用硬板或硬板包薄软材料，坐板纵向曲线主张采用横放“～”字形，即上弓在前，下弓在后，目的在于坐位板后倾时适应臀部曲线，前倾时则适应大腿曲线以及身体不会下滑等。

经我们前期实验证明，成年人使用该椅时，可连续2h不疲劳，未成年人也可连续超过40min不疲劳；使用者能自觉保持视觉距离，腰、颈自然挺起。

2)人体工学课桌的设计原理。

桌面板以前缘为轴心，也可以板中心为轴心进行角度旋转。

当书写、阅读等需要时，使用者只需简便地动手调节角度定位器，桌面板即可达到需要的角度。

经研究发现，桌面板在书写时的最佳角度为100左右，阅读时的最佳角度为30°- 600°伏案午睡时的最佳角度为40°- 70°
青少年正是处于生长发育阶段，选择适合的课椅能使学生保持良好的坐姿，减少防止近视和脊柱弯曲的发生。

良好坐姿，就是脊柱正直，读书写字时不过分前倾，不歪头，不耸肩，前胸离桌有一定的空隙，大腿水平，两足着地，上臂不负担身体的重量，这样的坐姿不易产生疲劳。

那么学生课桌椅多高合适吗？我国对学生使用的课桌椅有一定的卫生标准要求。

1）桌面：有坡面和平面两种。

坡面向作下侧倾斜的角度为10°- 12°其坐人侧的桌高与平面相同。

一般桌面宽度单人的为550-600mm，深度为380-420mm。

2）桌下空区：任何形式的课桌都必须具有足够放置下肢的桌下空区，保证就座学生下肢的前后移动。

3）椅高：既椅座面离地面的高度，合适的椅高应略低于小腿1cm左右（穿鞋）。

小腿略高为的是能使下肢着力于整个脚掌，便于两腿前后移动。

4）椅深：即椅座前后的宽度。

应该相当于臀部至大腿全长的四分之三。

椅面前缘不应有棱角，椅座面向后略倾斜0°- 2°角。

5）椅靠背：靠背向后倾斜，与椅面之间呈95°- 100°角，腰靠背要合适脊柱弯曲，座着阅读时，背部肌肉得到休息，减少疲劳。

6）桌椅距离：一般做人侧与椅前线之间前后水平距离，以负距离2-4cm为宜。

总之，学校的课桌椅，应该根据学生的身高情况，配备相适应的课椅型号。

第 4 章学生课桌椅的设计
现有美术类专用课桌椅分析
图1 图2
图3
优点：这两类型（图1图2）的产品操作简单，方便实用，体积较小，不会占住很大的空间，都是可调节型，可以根据自己的身高来调节桌子的高度，容脚出都有搁置物品的地方。

缺点：调节时本身比较重，绘图是没有能摆放画具的地方，这会让绘图时的人很不舒服。

优点：（图3）桌面面积比较宽，能同时进行各种不同的工作，比如摆放电脑，绘图，还能看书写等。

有桌洞，能放置一些必要的文件或其他东西，绘图时的升降面的操作是手摇式的，比较稳定，比较简单。

缺点：可以放置电脑但放置机箱的地方没有，桌子过于简单，分类不够，没有脚踏板，手摇式的操作速度很慢，比较费劳力。

总体来说已经接近我们的要求。

图4 图5 优点：（图4，图5）造型比较美观，用不锈钢和木材搭配，柔软而有弹性，让人坐着舒服，还不浪费材料，更换起来也比较方便。

椅子可以折叠，善于利用空间。

缺点：高度不可调节，稳定性不太好
图6 图7
图8
造型设计
设计方案1、设计方案2、设计方案3，(如图6，图7，图8)。

由于这几种方案中是由浅至深的过程，有优点有缺点，优点就是简单明了，不做多的装饰，缺点很多，有些功能还不能实现。

所以吸取其可贵的地方。

目前课桌椅的类型
此类课桌椅，桌面和人直接接触的地方一改以往的尖角，从而设置成了圆角，安全性提高。

在椅子的设计中拷贝以及椅面采用了玩曲面更符合人机要求从而大大的提高了舒适度。

抽屉采用镂空的形式，虽然节省材料但是缝隙过大，放物品不安全。

并且桌子上面没有一些实用的小部件来。

如果学生带了较多的物品则无处放置，给学生造成不便，从而不能更好的体现桌椅的实用性。

图9
因为学生的身高各不相同所以需要不同高度的桌椅这样才能更加舒适。

而此类桌椅（图10、图11）的最大优点就是可根据学生的要求来改变桌椅的高低度，使学生更加方便。

在可调试的桌椅中大多数都采用了一般课桌椅的优点，但是在个别的可调式课桌椅的外形上并不是那么实用，例如（图十一）在距离桌面有一定的距离时才设置抽屉，虽然抽屉的外缘采用弯曲设置，但是不能避免学生在实用过程中撞到膝盖。

从而大大的降低了安全性。

图10 图11
此类课桌椅（图12）多了一个可放置雨伞雨具的抽屉。

更体现了桌椅的人机结合，这样更方便学生。

并且此类课桌一改以往的传统颜色，使颜色上有了改变，使课桌椅的颜色种类不再单调。

图12
4.1人机分析
教室空间分析：教室总长9米，宽6.2米，讲台的宽度是1.2米，第一张桌子和讲台的距离是0.6米。

表2 大学校课椅的尺寸 cm
课桌椅型
号桌面高座面高标准身高
学生身高范
围
颜色标志
1号76 44 180.0 173～蓝2号73 42 172.5 165～179 白3号70 40 165.0 158～172 绿4号67 38 157.5 150～164 白
5号64 36 150.0 143～157 红
6号61 34 142.5 135～149 白
7号58 32 135.0 128～142 黄
8号55 30 127.5 120～134 白
9号52 29 120.0 113～127 紫
10号49 27 112.5 ～119 白
注：
1 标准身高系指各型号课桌椅最具代表性的身高。

对正在生长发育的儿童青少年而言，常取各向高段的中值。

2 学生身高范围厘米以下四舍五入。

3 颜色标志即标牌的颜色。

图13
讲台与第一排桌子的距离为600mm，讲台的最宽为1320mm，桌子与桌子间的过道宽为99%男性最大肩宽486mm，过道宽为1242mm而讲台与第一张桌子宽为
99%的男性最大肩宽486mm，另外加在13mm的衣服修正尺寸（486+13）*2=998mm （过道）6200-（998*2+300（0心理修正））=3904mm，3904/3=1301mm>1300mm, 9000-715*5-(486+243)*5-1200-600=-20mm刚好合适这样桌子的长与宽度和人的活动区，在这个范围内是得用了空间，又能实现专业教室课桌椅功能，又不感到不适，人机分析结论：此布局符合人机工程学。

图14
课桌椅人机分析
桌面的分析：根据图10可知水平作业面主要在坐姿作业场合采用，它必须位于作业者舒服的手工作业空间范围内，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服地操作，对最大作业区应使在臂部伸展状态下能够操作，且这种作业状态不会持续很久。

作业时，肘部也在移动，小臂的运动与之相关联，在此水平作业范围内，小臂前伸较小，从而能使肘关节处受力减小，考虑到作业面上有放东西，根据图1可知基本上都能勾得到，所以桌面长宽是比较合理的。

椅面：图椅面作为ⅡB型产品，应以P95女性的坐姿臀宽为下限值，P95的臀宽是382mm，加衣服的修正值13mm为395mm，经测量椅面的长度360mm，所以设计稍微有点偏小。