座椅人机工程学

人体工程学与座椅设计

一、坐姿分析

1.坐姿的优势和缺点

（1）优点

a.可免去站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗，排除疲劳

b.坐姿比站立更有利于血液循环

c.有利于维持躯体的稳固，这对精细作业更适

d.在脚操作场合，坐姿维持躯体处在稳固的姿势，有利于作业。

(2)缺点

a.限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会致使废劳。

b.长期维持坐姿也会阻碍人体健康，招致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，和对某些内脏器官造成损害，如消化器官与呼吸器官

c.坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增加．大腿局部受到压力，增加血液回流阻力，引发不适感。

（1）正常的姿

势下，脊柱的腰

椎部分前凸，而

至骶骨时则后

凹。在良好的坐

姿状态下，压力

适当地分布于各

椎间盘上，肌肉

组织上承受均匀

的静负荷。

（2）当处于非自然姿时，椎间盘内压力散布不正常，形成的压力梯度，严峻的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、疲劳等不适感。躯干完全挺直的坐姿使脊椎严峻弯曲，因椎间盘上压力不能正常散布，躯体上部的负荷加在腰椎部，引发不适，因此90度角的靠背椅是不良的设计,躯干前倾的姿势会使本来前凸的腰椎拉直乃至反向后凹，这种姿势因此也极不舒畅，阻碍了胸椎和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳

➢故良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑

F E D C B A

G

3.肌肉活动度

脊椎骨依据其周围的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作使劲。一旦脊椎偏离自

然状态，肌腱组织就会受到彼此压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。

3组不同坐姿的2－3腰椎背棘直肌肌电图

在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。

提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；

躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。

根据矫形学原理和肌肉活动度分析可得出下列结论：

A躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳

B 设置适当的靠背可使疲劳降低

C 大于90度的靠背可防止骨盆的旋转，增加坐姿稳定性且使坐姿更接近自然状态二．座椅设计

（一）设计原则和分类

1. 座椅的形式与尺度及其功用有关

2.座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定

3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担

4. 座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小

5. 腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度

6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域（二）当考虑坐姿动机时，座椅大体分为三类：

1.休息为目的的安乐椅

设计重点在于使人体得到最大的舒适感，消除身体的紧张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感减至最小。

2.作业场所的工作椅

稳定性是主要因素，腰部应有适当的支持，重量要均匀分布于座垫(或座面)上，同

时要适当考虑人体的活动性，操作的灵活性与方便等。

3.多用椅

这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配合，可能是工作、休息兼

用，也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。

（三）设计细那么

1.座高：休息用安乐椅38—45cm，工作椅43—50cm

a. 适当的座高应使大腿维持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。

b. 座面不能太高，不然小腿悬空时，大腿受椅眼前缘压迫，使坐者感到不适，长时刻如此坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀。因此，座高一样按低身材人群设计，建议座眼前缘应比人体膝窝高度低3—5cm，且有半径为—5cm的弧度。

c.座面亦不能太低，不然腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。

d.休息椅应使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也有助于躯体的稳固

e.工作椅令人以较直立的姿势坐于其上，双脚平放于地面，故其座高比休息椅稍大

f.看成业面固按时，椅高上限应依照身材较矮的作业者的要求来确信，因为工作椅的高度显然与作业面高度有关，工作椅最好高度可调，以适应不同作业者

2.座宽：43—45cm

a.座宽必需能容纳身材粗壮的人。对单人利用的座椅，参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限为设计依照，

b.对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，那么座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准，以幸免拥堵压迫感。

c.座宽亦不能太大，如长时刻坐姿作业，双臂应取得应有的支承，如座宽太大，那么肘部必需向双侧伸展以寻求支承，如此会引发肩部疲劳。

3.座深：休息用椅40—43cm，工作用椅35—40cm

a.指椅眼前缘至后缘的距离，该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位

b.如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座眼前缘将压迫膝窝处压力灵敏部位，如此假设要取得靠背的支持，那么必需改变腰部正常曲线；不然，坐者必需向座缘处移动以幸免压迫膝窝，却得不到靠背的支持

c.为适应绝大多数利用者，座深应按较小百分位的群体设计，如此身材矮小者坐着舒适，躯体高大的人只要小腿能取得稳固的支持，也可不能在大腿部位引发压力疲劳。

4.座面倾角：休息椅19—20度，工作椅小于3度

a.座面倾角指座面与水平面所夹角度

b.座面后倾的作用有两点：

①是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，取得支持，能够降低背肌静压。

②是避免坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤其重要，如汽车鸳驶用座椅及远程汽车的乘客座椅

c.从座椅的功能来区分:

①休息椅座面倾角大，有利于身心松弛，大座面倾角与靠背倾角组成近于平躺的休息姿势。

②对工作座椅而言，因作业空间一样在躯体前侧，如座面过份后倾，脊椎因躯体前屈作业而会被拉直，破坏正常的腰椎曲线，形成一种费力的姿势，因此倾角不能太大，一样为3度以下

d.研究还说明：

采纳座面适当前倾设计的工作椅会更适合于工作，尤其是办公室工作，比如对写字和画图用椅的设计，当要求座高较高时，关于倾斜式画图桌用椅，前倾角应达到15度以上，若是背靠角为90。，那么相当于座面与靠背夹角为l05度，这是坐姿的最小舒适角度，靠背关于脊椎部还能起适度的支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎骨上散布也较均匀。

5.靠背的高度与宽度

a.因为人体背部处于自然形态时最舒适，现在腰椎部份前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方23—26cm处，腰椎支点应略高于此尺度，以支持背部重量。

b.靠背由肩靠和腰靠两部份组成，大部份工作场合，腰靠最要紧。

c.靠背的最大高度可达48—63cm，最大宽度可达35—48cm。靠背的尺寸要紧由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关，确信高度时还必需计入座椅的有效厚度。

d.为了使背手下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部份，其高度至少为—20cm