家具设计中的人体因素PPT课件

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第二节 座位的设计
原始人只会蹲、跪、伏，并不会坐，那么座椅是怎 么产生的？经过人类学家的研究，人类最早使用座椅 完全是权力地位的象征，座的功能是次要的。以后座 椅又逐步发展成一种礼仪工具，不同地位的人座椅大 小不同。座椅的地位象征意义至今仍然存在。
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座椅对人有以下的益处： 1、 减轻腿部肌肉的负担； 2、 防止不自然的躯体姿势； 3、 降低人的耗能量； 4、 减低血液系统的负担。
座 深
座深应使臀部得到全部的支撑，同时要求座面的前沿不过分伸出，以 防止挤压小腿，而且座面前沿离开小腿一定的距离，以保证小腿的灵 活性。
座椅的深度要恰当。如果座椅太深，座者不能靠背。通 常的深度是375～400mm为宜。不应超过430mm。
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座
座位的深度与宽度
宽
座椅的宽度是以宽为好。宽的座椅允许坐者姿势可以变 化。最小的椅子宽度是400mm再加上50mm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475mm。不会妨碍手臂的运动。
在漫长的家具发展历程中，对于家具的造型设计，特别是对人体机能的适应性 方面，大多仅通过直觉的使用效果来判断，或凭习惯和经验来考虑，对不同用 途、不同功能的家具，没有一个客观的科学的定性是分析的衡量依据，甚至包 括宫廷建筑家具，不管是欧洲国王，还是中国皇帝使用的家具，虽然精雕细刻， 造型复杂，但在使用上都是不舒适甚至是违反人体机能的。现代家具最重要的 因素就是“以人为本”，用产品设计开发创造新生活。
(3) 5厘米厚的短靠腰(靠住腰部，也叫低靠腰)。与平 面的靠背相比，可降低椎间盘压力，减轻肌肉负荷;
(4)靠背最佳倾角为120“，坐面最佳角度为14”，靠背 应有5厘米厚的低靠腰。当靠背倾角超过110"后，倾 斜的靠背支承着身体上部分的重量，从而减小了椎间 盘内压力。
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一、一般座位设计的原理
3）重要的和需要经常注意的视觉工作必须设计在舒 服的视线范围内。
一般而言，办公桌应按身材较大的人的人体尺寸设计，这是因为身材小的人可以 加高椅面和使用垫脚台。而身材较大的人使用低办公桌就会导致腰腿的疲劳和不舒 服。
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4. 坐立交替式作业
指工作者在作业区内，既 可坐也可站立。
不正确的作业姿势和坐姿可能加速椎间盘退化，引起 上述种种病痛。
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人体姿势是决定椎间盘内压力的主要因素，椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接 原因。下图是4种姿势下惟间盘内压力。
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座姿时的脊柱
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座姿时的脊柱
(l)大腿相当于杠杆 (2)骨盆上部向后转动 (3)骶骨向上转动; (4)腰脊椎由朝前弯曲变为朝后弯曲。
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5. 斜作业面
作业时，人的视觉注意的区域决定头的姿势。头的姿势 要舒服，视线与水平线的夹角应在所规定的范围内。
坐姿时，夹角为32“～44； 站姿时， 23～34“。
由于视线倾斜的角度包括头的倾斜和眼球转动两个角 度，实际头倾斜角度为站立8～22",坐姿17～29"。
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因此，座宽应比人的肘间宽稍大一些，530mm的座宽
能满足９５％人的需要。
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靠背应适当的支持腰凹，使腰关节能自
靠 由运动，靠背压于腰部的面积愈宽愈好。
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技能作业主要以速度和精确度为标准。但人体工程学专家认为还应考虑疲劳和"单调"两 个因素。最佳的工作面高度是在人的肘下50mm。这个数值是根据生产效率和工作人员的 生理情况两方面因素确定的。工作面在肘下25～76mm是合适的。
结论：
（1）工作面高度应由人体肘部高度来确定，不同人的 肘部高度是不一样的，使用一个固定的数字来设计工 作面高度不合理；
位置的变化改变了背椎受力状态， 因而造成了椎间盘内应力的增大。
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保持脊柱的自然S形，人应直腰坐着。在人直腰坐着 时，椎间盘内压力比弯腰坐时小。但是，在坐着时适当 放松，稍微弯曲身体，可以解除背部肌肉的负荷，使整 个身体感觉舒服。
身体稍微前倾的放松 坐姿:有利于整个身体
的平衡。
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当上半身有了好的位置后，再注意到下肢。舒服的坐 姿是大腿接近水平以及两脚被地面所支持。由于考虑到 工作面的需要,可能椅子高度造成人脚达不到地面，这时 应该使用脚垫。通常的高度是375至400mm为宜。
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座位的深度与宽度应该取决于座位的类型，一般情况 下，深度应该适应小个子，高度应该适应大个子。
研究者根据人的作业姿势，选出4张设计好的和4张设 计差的绘图桌进行比较a通过测量发现如下结果：
(1)设计好的，躯体弯曲为7"～9"; (2)设计差的，躯体弯曲为19"～42"; (3)设计好的，头的倾角为29"～33"; (4)设计差的，头的倾角为SO"～36"。
当水平作业面过低时，由于头的倾角不可能过多超过 30"，人不得不增加躯体的弯曲程度。因此，绘图桌的设 计应注意以下几条要求，
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站立作业的最佳工作面高度为肘高以下5～1O厘米。男性的平均肘高约为105厘米，女 性约为98厘米。
最佳作业面高度为95～1O0厘米，女性的最佳作业面高度为88～98厘米。作业性质也可 影响作业面高度的设计。
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结论：
（1）对于精密作业，作业面上升到肘高以上5～10厘米，以适应眼睛的观察距离。 同时，给肘关节部一定的支承，以减轻背部肌肉的静态负荷。
肌肉和椎间盘对坐姿的要求是矛盾的。直腰坐有利于降 低椎间盘内压力、但肌肉负荷增大:弯腰坐有利于肌肉放 松，却增加了椎间盘的内压由力。所以背倾角、靠背倾角 和靠背的形状都可影响椎间盘和背部肌肉。
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结论
(1)人的背后仰和放松时，椎间盘内压力最小;
(2)靠背倾角越大，肌肉负荷越小；
（2）对于工作台，如果台面还要放置工具、材料等，台面高度应降到肘高以下 l0～l5厘米。
（3）若作业体力强度高，例如需要借助身体的重量；作业面应降到肘高以下15～ 40厘米。
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表4-1 站姿和坐姿时的作业面高（cm）
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3. 坐姿作业
对于一般的坐姿作业，作业面的高度仍在肘高(坐姿) 以下5～l0厘米比较合适。在精密作业时，作业面的高 度必须增加。在精密作业中，视觉距离决定了人的作业 姿势。
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2、座椅尺寸设计应遵循以下原则：

• 人的躯干重量应有坐骨、 臀部及脊椎支撑；
• 上身应保持稳定；
• 座位的高度应不使大腿 肌肉受压；
• 可以变换或调节坐姿，
座面高度应与桌面相配
合，尽量减少身体的不
舒适感。
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座 高 座椅的高度
根据工作面高度决定坐椅高度。决定坐椅高度最重要 的因素是造成人的肘部与工作面之间有一个合适距离是 275士25mm，在这个距离内，大腿的厚度占据了一定 高度。
对食品包装的研究的结果与以上观点稍有不同，图4-3。当手臂在身体两侧，外展角 度为8～23度，前臂内收平放在工作台上时，食品包装的作业效能最高，即包装速度 快，质量好，而且人体消耗的能量也随之减少。
若座椅太低，上臂外展角度达45度时，肩承受了身体的平衡重量，将导致肌肉疲劳， 所以作业效能下降，人体能耗增加。
（2）工作面的最佳高度略低于人的肘部。根据统计研 究，人的肘部高度是人体高度的63%。
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2. 站立作业
工作面的高度设计按基本作业姿势可分为三类:站立作 业：坐姿作业；站立作业；交替式作业。
工作面过高，人不得不抬肩作业。工作面太低，迫 使人弯腰弯背，引起腰痛。 工作面高度要按身材高的人设计。
与座位有关的舒适程度和功能效用是它们的设计 与人体的结构及生物力学关系所构成的。座位的用途 不同显然要求不同的设计，但仍然有一些一般的准则。
座高 座深 座宽 斜度
重量分布
扶手高度 侧面轮廓
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1. 舒适座椅的探讨
人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面 来支撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能 支持上身的大部分体重。座面上的臀部压力分 布应是在坐骨结节处最大，并由此向外，压力 逐步减少，直至与座面前缘接触的大腿下部， 此处压力最少。
(1)高度和倾斜度都可调: (2)桌面前缘的高度应在65～130厘米内可调; (3)桌面倾斜度应在0"－75"内可调。
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➢倾斜桌面有利于保持躯体自然姿势，避免弯曲过度。 倾斜桌面还有利于视觉活动。 ➢放东西困难，设计时亦应予以考虑。
可调工作台是理想的人体工程学的设计。在轻负荷 作业条件下，不同身高的人应采用的调节高度如图4-2 所示。
LH=K十R十T 式中LH一最低工作台高度； K一膑骨上缘高(坐姿)； R一活动空隙，男性为5厘米，女性为7厘米； T一工作台面厚度。
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2）一般办公桌的高度都应在肘高以上。 办公桌的高度还取决于另外两个因素：椅面与桌面
的距离和桌下腿的活动空间。前者影响人腰部姿势;后 者决定腿是否舒服。
1.2 能量消耗 对搁架作实验研究。实验结果表明，最佳的搁架高度是距地面 1100mm。这个高度即为高出人体肘部150mm。使用这个高度的搁架能量消耗最小。 当搁架高度低于肘部时，随着搁架高度的下降，人的能量消耗增加较快。
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1.3 手臂的位置
手在身前作业，肘部自然放下;手臂内收呈直角时，作业速度最快，即这个作业面高度 最有利于技能作业。
• 工作面是指作业时手的活动面。
❖ 工作台高度是指人的手 在工作时相对于地面的 高度。
❖ 工作面高度不等于桌 面高度，因为工作物 件本身是有高度的。 图4-1 VDT办公作业椅的尺度
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实验测定
1.1 肘部高度 对烫衣板高度与工作人员生理方面的关系作了实验研究。实验中使用 了人的能量消耗、心跳次数、呼吸次数等指标。多数受实验者选择烫衣板距肘下 15Omm为宜。
坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不 承受过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软 会使股骨趋于向上转动而受力，从而引起不舒 适感。
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舒适座椅可分下列各部分来探讨： 座椅的硬度及形状； 背垫的硬度及形状； 背垫与座垫的关系； 身体支撑的舒适度和座面的舒适度； 座椅的通气程度等。
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表4-1 坐着工作时推荐的工作高度 (单位:cm)
工作类型 对男性的推荐高度 对女性的推荐高度
精密工作
读书或写字 手工劳动 (包括打字)
90～110 74～78
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80～100 70～74
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1）打字时的作业面高度决定于打字机的键盘高度和工 作台高度。降低工作台的高度受到腿所必需的空间的限制。 最低的工作台高度可由以下公式求得：
可坐立交替地工作，符合生理学和矫形 学的观点。
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一个坐立交替式作业的机床设计。有关尺寸如下; (1)膝活动空间: 30x65平方厘米 (2)作业面——椅面: 30～60厘米 (3)作业面：l00～12O厘米 (4)座椅可调范围，80～100厘米
坐立交替设计还很适合需频繁坐立的工作。例如美国UPS邮政车司机的座椅就比 一般汽车司机的座椅高，它可以坐立交替，从而大大减轻了频繁坐立的劳动强度。
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• 根据家具与人体的关系： 家具分为依靠家具、储藏家具和人体类家具三种
• 不管是哪类家具都要根据人体的尺度和人体生理 特征进行设计。
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• 第一节 工作面高度的设计 ❖ 第二节 座位的设计 ❖ 第三节 床的设计
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第一节 工作面高度的设计
1. 工作面的高度
不正确的坐姿会影响健康，长期坐着的人，腹部肌肉松 弛，脊柱变形弯曲，进而影响消化器官和呼吸器官。
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二、坐的生理学
不正确坐姿不但不能减轻腰的负荷，反而加重负荷。 椎间盘60%的大都有过腰痛的体验，椎间盘退化可能会 变得扁平;严重时粘液被挤出，造成一些组织和神经受挤 压，引发各种骨盆部位的病症以及腰部风湿病，甚至腿 瘫痪，