人体工程学与座椅设计(免费)

椅垫
人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀 部的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重且 的75％左右由约25cm2的坐骨周围的部位来支承，这 样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。
测试研究表明，坐于座垫上的臀部压力值大为降低，而 接触支承面积也由900cm2增大到1050cm2，使压力分散。 椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势， 因为身体可以适应地陷入座垫。
人体工程学与座椅设计
坐姿分析 座椅设计 座椅设计实例
作业
坐姿分析
坐姿的优点和缺点 坐姿矫形学生理 肌肉活动度
坐姿的优点和缺点
优点 缺点
优 点
可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等 关节部位受到静肌力，减少人体能耗，消除疲劳 坐姿比站立更有利于血液循环 有利于保持身体的稳定，这对精细作业更适
中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（mm）
当考虑坐姿动机时，座椅基本分为三类：
休息为目的的安乐椅 作业场所的工作椅
多用椅
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。
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。
二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境 中尤为重要，如汽车鸳驶用座椅及长途汽车的乘客座椅
从座椅的功能来区分
休息椅座面倾角大，有利于身心松弛，大座面 倾角与靠背倾角构成近于平躺的休息姿势。 对工作座椅而言，因作业空间一般在身体前侧， 如座面过份后倾，脊椎因身体前屈作业而会被 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，一般为3度以下
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
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。
设计细则
座高 座宽 靠背的宽度与高度 靠背角度
座深
座面倾角
扶手高
椅垫
座高：休息用安乐椅38—45cm，工作椅43—50cm
1. 适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放 于地面。 2. 座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压 迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻， 小腿麻木肿胀。因此，座高一般按低身材人群设计，建 议座面前缘应比人体膝窝高度低3—5cm，且有半径为 2.5—5cm的弧度。
靠背的高度与宽度
因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰 椎部分前凸，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。
靠背由肩靠和腰靠两部份构成，大部份工作场合，腰 靠最主要。
靠背的最大高度可达48—63cm，最大宽度可达35—48cm。 靠背的尺寸主要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，确定高度时还必须计入座椅的有 效厚度。 为了使背部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分，其高度至少为 12.5—20cm
坐姿矫形学生理
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，椎间盘内压力分布不正常，形成 的压力梯度，严重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重弯曲，因椎间盘 上压力不能正常分布，身体上部的负荷加在腰椎 部，引起不适，因此90度角的靠背椅是不良的设 计
靠背角度 ：103一112度
指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相 似
从脊柱正常形态来看，该角为115度较为合适。 实际应用中，建议取：阅读用椅101—l04度，休 息椅105—108度
扶手高：座垫有效厚度以上21—22cm
在不妨碍执行某些待定作业的情况下，一般座椅应考虑 设置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，减轻手 臂下垂重力对肩部的作用，使人体处于较稳定的状态。 它也可以作为起身站立或变换坐姿的起点。 扶手不能太高，否则迫使肘部抬高，肩部与颈部肌肉 拉伸；但如过低则实际上使臂部得不到支撑，或者躯 干必须偏斜，以寻求一侧的支承
躯干前倾的姿势会使本来前凸的腰椎拉直甚至反 向后凹，这种姿势因而也极不舒服，影响了胸椎 和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳 良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑
F
E
D
C
Hale Waihona Puke BAG肌肉活动度
脊椎骨依据其附近的肌肉 和腱连接，椎骨的定位正 是借助于肌腱的作用力。 一旦脊椎偏离自然状态， 肌腱组织就会受到相互压 力(拉或压)的作用，使肌 肉活动度增加，招致疲劳 酸痛。
研究还表明：
采用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，比如对写字和绘图用椅的设 计，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。，则 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. 座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰 椎曲线被拉直，致使腰酸不适。
休息椅应使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也 有助于身体的稳定 工作椅使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
当作业面固定时，椅高上限应根据身材较矮的 作业者的要求来确定，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
在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的 姿势，有利于作业。
缺点
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 导致废劳。 长期维持坐姿也会影响人体健康，招致腹肌松 弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造 成损害，如消化器官与呼吸器官
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， 引起不适感。
正常的坐姿 产 27 生 的 压 18 力 kg 10 双腿交叉时
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 座面上的距离 cm
座椅设计实例（休息用椅）
座椅侧面轮廓（每格100 × 100 mm）
座椅设计实例（多功能座椅）
座椅侧面轮廓（每格100 × 100 mm）
高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm)
座深：休息用椅40—43cm，工作用椅35—40cm
指椅面前缘至后缘的距离，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
如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座 面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背 的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则，坐者必须向 座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持
座宽：43—45cm
座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅， 参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限为设计根据， 对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则座宽应以 肘间距的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。 座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应 有的支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻 求支承，这样会引起肩部疲劳。
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
座椅设计
设计原则和分类
设计细则
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
为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群体设 计，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿 能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。
座面倾角：休息椅19—20度，工作椅小于3度
座面倾角指座面与水平面所夹角度
座面后倾的作用有两点： 一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持， 可以降低背肌静压。