人机工程学--第六章工作台椅与工具设计

压力过大 会使血液 循环和神 经传导受 到影响
臀部体压分布曲线
坐骨处承压 能力最大
工作台椅与工具的设计
—坐姿生物力学 股骨受压迫使 髋部肌肉反常 压迫使肘部肩 部受力
6.3工作座椅的设计
避免斗型坐面
3. 股 骨 受 力 分 析
6-16 座面对股骨的影响
工作台椅与工具的设计
坐姿生物力学
6.3工作座椅的设计
坐 宽
480～520 480～520 480～520 480～520
Leabharlann Baidu
坐 深
400～420 400～420 400～420 400～420
靠背高
450～500 450～500 450～500 450～500
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
汽车乘客坐椅设计尺寸
项 目 尺 寸/mm 480-450-440 450-480-530 420～450 530～560 项 目 尺 寸/mm 与坐宽相同 230～240 105°-110°-115° 6°～7°
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
手握工具的设计
手握工具采用人机工程学设计设计目的
人们的生产、生活离不开各类工具，这些工具的尺寸与 形状很大一部分不符合人机工程学的设计原则。长期使用 易造成身体损伤、病变；生产的效率低下。因此有必要根
据人机工程学的原理对手握工具进行合理的设计。
工作台椅与工具的设计
手的解剖
手握工具的设计
手的组成：骨、 动脉、神经和 肌腱等部分组 成
工作台椅与工具的设计
手臂的解剖
二
手握工具的设计
工作台椅与工具的设计
手握工具的设计 力与小臂平行
着力抓握：
（手指和手掌 同时用力） 抓握工具动作分类 力与小臂垂直
精确抓握：手指
腰曲弧线正常 时椎间盘上受 力均匀（a图） 腰曲弧线向前 弯曲椎间盘前 端间隙变小受 推挤和摩擦， 腰部不舒适易 病变（b图） 汽车驾驶员舒 适的坐姿角度 （c图）
4. 椎 间 盘 受 力 分 析
图6-17 不同坐姿时椎间盘受力分析
32
工作台椅与工具的设计
坐姿人机工程学
6.3工作座椅的设计
理想坐椅：应使就坐者体重分布合理，大腿近似呈水
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
驾驶用坐椅的设计尺寸
类 型
1、小 轿 车 2、轻型载重汽车 3、中型载重汽车 4、重型载重汽车
坐一靠背夹角 /° 100 98 96 92
6.3工作座椅的设计
（单位：mm）
坐垫后倾角/°
12 10 9 7
坐 高
300～350 380～400 400～470 430～500
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
B、坐宽
6.3工作座椅的设计
满足臀部就坐所需的尺度，人能 自如地调坐姿。按女性臀尺寸的第95 百分位数值进行设计，一般可取400～ 450mm，对于扶手椅应不小于500mm。 如果空间允许，以宽大为好，能 保证就坐者方便地变换坐姿，比人的 肘间宽稍大些，餐椅可适当放宽，以 600～680mm为宜。
平状态，两足自然着地，上臂不负身体的重量，肌肉放
松，操作时躯干稳定性好，坐姿变换方便，给人以舒适 感。
工作台椅与工具的设计
B、设计原则
6.3工作座椅的设计
座椅设计应符合人的生理特性，使人感到舒适为 前提条件。 ①座椅尺寸应与就坐者人体测量尺寸相适宜，并 应使尺寸可调节。 ②坐椅应使就坐者保持舒适坐姿。靠背结构和尺 寸应给予腰部以充分的支撑，使脊柱接近于正常自然弯 曲状态。 ③座椅应能支持就坐者的体位并保持其稳定。 ④坐椅能使就坐者变换坐姿，灵活而平衡他进行 体态自动调节。
坐姿生物力学 体压分布
6.3工作座椅的设计
好的坐椅应使身体的重量分布合理。人坐着时人
体上部和大腿的重量由座面来承担，由解剖学看人的 坐骨结节处是人最能承重的部分，坐着时人体大约75% 的体重由它及每块结节处的25cm2面积范围肌肉来支持。
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
大腿根处 承压能力 几乎为零
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作椅设计主要依据
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部位受 到静肌力作用，以维持直立状态，而坐时，可免除这些肌力，减 少人体能耗，消除疲劳，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且 有利于保持身体的稳定。 目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分体力劳动者都
腰曲
5
腰靠 5 4
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
坐姿生理学
6.3工作座椅的设计 从坐姿生理 学角度，应 保证腰弧曲 线正常。
人 处于不同 坐姿时，脊柱形态 不同。当人侧卧， 大、小腿稍作弯曲 时，脊柱呈自然弯 曲状态，此时，椎 间盘、韧带和肌肉 的受力最小，人感 到最舒适（见图B 线）。
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
控制台（工作台）： 是包含操纵装置和显示装置的作业单元。 它小到一台便携式打字机，大到一个房间（控制室或控制中 心）。 6.1.1 控制台的形式 • 1. 桌式控制台 • 2. 直柜式控制台 • 3. 组合式控制台 • 4. 弯折式控制台
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
设计要点
1、重要仪器布置于水平向上10°向下30 °，斜度为10 °的面板上
2、水平向上10°~45°放置次要显示器。
3、水平向上/30°~50°放置各种控制器
工作台椅与工具的设计
火车驾驶室
6.1 控制台设计
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
6.1.3 常用控制台设计
男性:P50 坐立两用控制台
工作台椅与工具的设计
6.2.3 电子化办公台组合设计
6.2办公台设计
图6-11
办公台组合设计
工作台椅与工具的设计
1、椅子的功能 A、装饰性：审美观念 B、功能性：支持人的身体
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
工作台椅与工具的设计
6.2.1 电子化办公台人体尺度
6.2办公台设计
图6-8 电子化办公示意图
工作台椅与工具的设计
6.2.1 电子化办公台人体尺度
6.2办公台设计
图6-9 电子化办公台主要尺寸
工作台椅与工具的设计
6.2.2 电子化办公台可调设计
6.2办公台设计
图6-10 电子化办公台调节方式
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
2. 腰 曲 弧 线
图6-13 各种不同姿势下所产生的腰椎曲度
工作台椅与工具的设计
—坐姿生理学 3. 腰 椎 后 突 和 前 突
6.3工作座椅的设计
腰靠合 理才能 腰椎前 凸合理
无腰 靠或 腰靠 不明 显
腰靠 过分 前凸
图6-14 腰椎后突和前凸
(a) 腰椎后突;
(b)腰椎前凸
工作台椅与工具的设计
采用坐姿工作 。随着技术的进步，愈来愈多的体力劳动者也将
采取坐姿工作，因而工作坐椅设计和相关的坐姿分析日益成为人 机工程学工作者和设计师们关注的研究课题。
工作台椅与工具的设计
7 6.3工作座椅的设计 6.3.1坐姿生理学 图 6 脊 柱 的 形 状 及 组 成 12 肩靠 前 12 后
1. 脊 柱 结 构
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
E、靠背
6.3工作座椅的设计
靠背应适当地支持腰凹，使腰关节能自由运动。靠背
压于腰部的面积愈宽愈好，因此靠背的水平开头就适合于
腰围。 靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角，按保持脊柱的 正常自然形态增加舒适感作为设计要求，最适宜的角度为 115°。也可以依据坐椅的用途来确定。
工作台椅与工具的设计
C、坐深 坐深是指坐面的前后距离。
6.3工作座椅的设计
其尺寸应满足三条件：
①使臀部得到充分支持； ②腰部须得到靠背的支持； ③椅面前缘与小腿间留有适 当距离 通常工作椅可取： 350mm～400mm 休息椅可取：400mm～ 430mm
工作台椅与工具的设计
D、坐面倾角
椅面与水平面的夹角。 坐面略向后倾斜，以防止长 时间坐着时臀部向前滑动， 并方便背部背向靠背。 工作用椅由于工作时身 体需向前倾，倾角不宜大， 可取4°～6°。 休息椅后倾角须大些， 有得于肌肉的放松，可取 14°～24°。
工作台椅与工具的设计
1、控制台作业面
6.1 控制台设计
女性：P2.5
图6-2 推荐的控制台作业面布置区域
工作台椅与工具的设计
2. 显示器面板形式
6.1 控制台设计
图6-3 显示面板的型式
工作台椅与工具的设计
3. 控制台上方干涉点高度
6.1 控制台设计
Dk dH h Dd
式中 h－干涉点高度 k－操作者眼高 H－显示面板下端高度 d－操作者眼点与干涉点的投影距离 D－干涉点与显示面板的投影距离
坐 高 坐 宽 坐 深 靠背高
靠 背 宽 扶 手 高 坐-靠背夹角 坐 垫倾斜角
工作台椅与工具的设计
火车坐椅设计尺寸
项 目 尺 寸/mm 508 711 216 项 目
6.3工作座椅的设计
尺 寸/mm 483 483 429
坐 深 靠背高 肘 高
臀 宽 肩 宽 坐 宽
工作台椅与工具的设计
座椅欣赏
桌式控制台
组合式控制台
直柜式控制台
弯折式控制台
工作台椅与工具的设计
6.1.2 控制台设计要点 控制台设计的主要内容：
6.1 控制台设计
工作台尺寸宜人、造型美观、方便使用、给人以舒 适感。
关键： 根据人体尺度，将控制器与显示器布置在作业者正 常的作业空间范围内。保证作业者能良好地观察必要的 显示器，操作所有的控制器，以及为长时间作业提供舒 适的作业姿势。控制台有时在操作者前侧上方也有作业 区，所有这些区域都必须在可视可及区内。
设计要点 1、重要仪器布置于水平向上10°向下45 °，斜度为60 °的面板上 2、水平向上10°~30°放置次要显示器。
工作台椅与工具的设计
标准控制台
6.1 控制台设计
图6-7 一种标准控制台的设计
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
工作台椅与工具的设计
交通工具用椅。
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
坐椅设计细则
A、座高 地面到就坐者在坐面上坐骨结节 支承处的高度。 座面高度按小腿长+鞋跟高来确 定，按我国体尺度，可取380～450mm 。 如果座面是可调的，调节范围可以是： 330～530mm。
图6-4 控制台干涉点高度
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
6.1.3 常用控制台设计
设计要点 1、控制台高度应低于人的水平视线 2、控制器设置在斜度为20度的面板上
坐姿低台式控制台
工作台椅与工具的设计
6.1 控制台设计
6.1.3 常用控制台设计
坐姿高台式控制台
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作用椅：95°～105°，一般 100°为宜。
学生用椅：在保持警觉条件下
，可取95°～100°。 休息用椅：105°～110°。
工作台椅与工具的设计
F、扶手高度 扶手的用途主要在于支持手 臂重，以减轻肩部负担，增加舒 适感。在就坐、起坐和变换坐姿 时，手臂可利用扶手来支撑身体， 并可在不稳定条件下利用扶手保 持身体的稳定。 扶手的高度是指椅面到扶手 上表面的距离，一般在椅面有效 厚度以上200～230mm。两扶手间 距在500～600mm之间。
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
图6-18 对座椅设计有用的人体尺寸
工作台椅与工具的设计
座椅的分类
6.3工作座椅的设计
按使用目的分类：工作椅、休闲椅、多功能椅。 工作椅：用于各类工作场所，舒适性与效率都要考
虑。
休闲椅（或休息椅）：家居、休息场所、各类交通 工具以舒适性作为设计重点。 多功能椅：可用于多种类型的场所。 也可以按使用环境来分类：室内用椅、室外用椅、
着力和控制动作不能同时进行
工作台椅与工具的设计
手握工具不当设计易造成的病症
手握工具的设计
重复性积累损伤病症 腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处发炎； 腕道综合症（腕隧道症侯群）：由于腕道内正中神经损伤所引起的不适。 表现为手部疼痛、灼热、刺痛及麻木感。 网球肘(肱骨外踝炎、主妇肘)：一种肘部组织炎症，由手腕的过度桡偏 引起。尤其是当挠偏与掌内转和背屈状态同时出现时，肘部挠骨头与肱 骨小头之间的压力增加，导致网球肘。 狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指)：是由手指反复弯曲动作引起的。在类似 扳机动作的操作中，食指或其它手指的顶部指骨须克服阻力弯曲，而中 部或根部指骨这时还没有弯曲。导致手指前端弯曲。