人机工程学结课论文

座椅的形态在人们心目中已经形成固定的形式：座面和座腿，一部分座椅还有靠背和扶手。凳子经过不断改进已经出现了椅子，扶手椅，圈椅，高靠背椅，躺椅，沙发等，座椅的形式感似乎超越了其最基本的功能：舒适性。

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。

动态座椅一直是符合人因工程学原理的设计方向之一，它通过调节椅面高度，靠背与做面的夹角以及扶手的高度等，是不同的人在多种姿势下都能获得对腰部的支撑，尽可能保持脊椎的自然弯曲，从而减轻对背部肌肉和腰椎的压力。因此，要设计出满足人的各种需要的工作椅就必须运用人体工程学的原理，考虑工作椅的各种功能，才能够真正满足人的生理与心理需求，达到最佳的工作状态。

1.人体解剖学机理

为乐探讨座椅的舒适性，首先有必要对人体出于正直位坐姿时的人体解剖学特点进行分析。所谓正直位坐姿，是指人端坐在椅子上，背部不考座椅靠背，躯干与大腿成90度，大腿水平，小腿垂直于地面，两脚平安踏地，两臂自然垂下。

正直位坐姿有利于人体体重的合理分布，有效的减轻了作业者的疲劳强度，提高作业者的劳动效率。正直位坐姿有利于肌肉正常的发挥作用，保持正确的坐姿体位。图6-12 脊柱的形状及组成，人在正直位坐姿时，人体脊柱处于非正常生理弯曲状态，此时，腰曲部位略向前倾，腰曲弧度减小，使椎间盘的前缘受压，后缘受拉，腰部的椎体与椎间盘向后推的力量使后纵韧带受压迫绷紧，容易引起腰酸等不适的感觉。

2．座椅设计的原则以及关键技术

从以上分析可知，座椅设计要充分考虑对人的生理影响。应尽可能的使脊柱处于正常生理弯曲的状态，各部分肌肉处于放松的状态，身体屈伸部位的角度以及受压部位要有利于人体保持正常的血液循环。

设计座椅应考虑以下各项原则：1 工作椅的设计，应提供操作人员在操作时的身体支撑。

2 座椅的设计要使操作人员工作顺利，椅子要有适当的尺寸，气高度和位置可以调整到适合各种大小不一的人使用。

3 座椅应能够适当地支撑住身体，以避免不良的姿势，同时身体的重量能够均衡地分布在椅面上。

4 在不影响手的个别动作时，座椅应有扶手，同时也要有脚踏座，以维持较好的座椅到脚停止位置的距离。

新颖的座椅从人因工程的角度出发设计各主要参数，避免了以前一般座椅存在的缺陷（当

人坐上时，脊柱就得弯曲而拉紧，最终会导致腰背劳损）。文章所提供的座椅由椅座、支撑杆及连在支撑杆上的底座构成。为解决人在工作时的前倾状态的难以控制，把底座分成两部分以便于保持身体前倾，同时设置了膝靠凳。在身体前倾时使用膝靠凳，解决了身体长时间倾斜时无法保持做到自然倾斜，也保证了人体脊柱与人在站立时的自然状态最接近，在臀部有支撑的同时，双膝也有支撑，人处于平衡稳定状态。人体重量分布在坐骨支撑点和膝支撑点上，使背部、腹部、臀部肌肉群得到放松，而且这种前倾坐姿与休息时后靠的姿势完全不同，使人一坐在这种座椅上工作就处于兴奋状态，易于集中精力，从而大大提高工作效率。

考虑到人在工作时要劳逸结合，所以在座椅设计时将两种功能从分结合，在工作疲劳时可时调节靠背的角度作为休息用椅，同时更加大众化的设计，使靠背高度，座椅高度，膝靠高度，背靠与座面的角度都可以根据个人的自身条件调节。同时膝靠凳上专门为休闲设计了脚蹬，可以更加舒适的环节疲劳。

3.参数的选择

根据我国国内座椅设计现状，考虑人因工程学的要求，按照我国人体尺寸标准设计座椅的尺寸如下：

3.1座面高度

座面高度指地面至就坐后座面上坐骨支撑处的高度。坐面太高以至双腿悬空，太低腹部肌肉不产生挤压，不能保证人的骶骨椎骨的适宜状态。因此按照我国人体尺度，设计座高可调范围在380~ 480MM。

3.2座深

座深指座面前后距离。正确的设计应该使臀部得到全面的支撑，腰部得带靠背的支持，座面前缘与小腿间留有适当距离，保证小腿可自由活动。就工作椅来说，座深应按350MM~400MM 来取，休息椅可取400MM~430MM。这里为了适应两种功能以及我国95%人群的需要，取座深为400MM。

3.3座宽

座宽应该满足臀部就坐所需要的尺度，使人能自如的调整坐姿。坐面宽度过窄，除了拘谨，圣体两侧的肌肉均会有受到挤压的感觉；宽度过宽，双臂必然外张，使得背阔肌和肩部三角肌等肌键组织收到拉伸。所以一般取370MM~420MM。

为适合我国95%人群的需要，取座宽为420MM。

3.4座面倾角

座面与水平面夹角称为座面倾角。工作座椅面倾角一般小于3°。因为工作时身体前倾，若倾角过大，会因身体前倾而使脊椎拉直，破坏正常的腰椎曲线。休息椅一般取14°-24°，有利于肌肉放松。对于办公用椅，采取座面前倾，一般倾向为10°-15°。本座椅充分实现了这两种倾斜角度，保证了人在各种情况下都有一定的舒适性。

3.5靠背的高和宽

靠背可以分为腰靠和肩靠，从人因工程学的角度出发，靠背高度可以调节，靠背的最大可调范围为480MM~630MM。最大宽度350MM~480MM。

3.6靠背与座面夹角

靠背的座面夹角若小于90度，则腹部受压迫；夹角太大会降低人的警觉状态。一般为115度比较合适。实际设计中应视座椅用途不同采用不同值，工作椅可取95度~100度；休息椅可取105度~110度。这里通过掀动手柄式座椅调角器进行调节。充分实现两种座椅的舒适角度调节，也为不同人群的生理特征提供了充分的可调空间。

3.7座面硬度

一般坐垫的高度是25mm.太软太高的坐垫，易造成身体不稳，反易产生疲劳。根据实验，椅座衬垫下限量为1/2英寸，如果太软，周围的组织会受到压缩。坐垫前部瀑布式的边缘也有助于减少压缩。

3.8扶手高度

扶手不宜太高，以免引起肩部酸痛。休息扶手高度一般取200MM~230MM,两扶手的间距可取500MM~600MM。运输工具中两扶手间距一般取400~500MM。

3.9座面形状

根据人体坐姿与座椅界面之间生物力学分析得出人体臀部轮廓曲线，（如图1）和体压分布曲线（如图2）。依据该两条曲线合理设计座面与人体接触面的曲线形状，合理增加两坐骨节点坐垫厚度，可以有效防止由于长时间静坐而引起的臀部受伤和压疮。