第四讲 家具设计中的人体因素讲解

LH =K+R+T LH: 最低工作台高度； K: 膑骨上缘高( 坐姿 )； R: 活动空隙,男性为5cm, 女性为 7cm; T: 工作台面厚度。
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T R K
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办公室工作由于受到视觉距离和手的较精密工作 ( 如书 写、打字等 ) 的要求, 一般办公桌的高度都应在肘高以上。办 公桌的高度是否合适, 还取决于另外两个因素:工作面与桌面 的距离和桌下腿的活动空间(图4-1，第４页)。前者影响人腰 部姿势;后者决定腿是否舒服。
重点：人体作业的种类、作业方式与工作面高度的关系， 座椅设计的基本原理、坐的解剖学和生理学的基本知识及座 椅的基本原型
难点：坐的解剖学和生理学的知识及座椅设计的原则
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(三）教 学 内容： 3.1 工作面的高度 3.2 座椅的设计 3.3 其他家具的设计 3.4 课程设计课程设计——工作椅的人机分析与设计。
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4.1.1 肘部高度 工作面在肘下 2.5~7.6mm 是合适的:(1)工作面高度应由
人体肘部高度来确定, 由于不同人的肘部高度是不一样的, 所 以使用一个固定 的数字来设计工作面高度显然是不合理 的 ;(2) 工作面的最佳高度略低于人的肘 部。虽然不同的研 究者提出了不同的肘下距离,但是一致的看法是工作面在人 的肘下.
4.1.2 能量消耗 多数受实验者选择烫衣板距肘下150mm为宜，如果把烫
衣板置于距肘下250mm, 出现了实验者呼吸加快，能耗增加.
4.1.3 作业技能 工作面的高度影响人的作业技能，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 的高度最有利于技能作业。
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49°
如果座椅太低，上臂外展45度角时,肩承受身体的平衡重 量,将导致肌肉疲劳，所以作业效能下，人体能耗增加.
作面与坐椅面之间有一个合适距离是275土25mm, 在这个距离
内,大腿的厚度占据了一定高度。95%美国男性和女性的大腿厚
度是17.5cm。
舒服的坐姿是大腿近乎水平以及两脚被地面所支持。为了
避免大腿下有过高的压力 ( 一般发生在座位的前部 ), 座位前沿
的高度Ｈ１不应大于坐着时从地板到大腿下面的距离Ｈ2(脚弯
的宽度是从宽为好。宽的坐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。
对于有靠手的坐椅,两靠手之间的距离最小是475mm,不会妨碍
手臂的运动。如果需要手臂支撑,可以把手臂放在桌子上,手臂
下面还可以放小的垫子。
对于有靠手的坐椅,靠手高度在椅面以上200mm为宜，靠
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4.2.1 座位设计的一般原理
在很多情况下, 座椅与餐桌、书桌、柜台或各种各样的工 作面有直接关系。
从人体的身体结构和生物力学的关系，分析座位和椅子 的舒适程度和功能效用。椅子和座位的用途不同 (从看电视的 躺椅至运动场的露天看台)显然要求不同的设计,并且由于个别 人的差别更使这个设计问题复杂化了。
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4.1.4 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 , 此夹角为32~44°，站姿时为 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。
头部是垂直的或向前稍有倾斜, 颈部不会感到疲劳；在 阅读和书写时，平均视角为头向下倾斜离垂直位置25 °，从 眼睛到纸面的平均距离是300mm。当头后仰15 ° 角时,问题 就会产生。第一个问题是来自灯源和窗的耀眼, 第二个问题 是颈部肌肉感到疲劳和酸痛, 字能看得清楚, 但会造成颈部的 酸痛。
因此,在实践中非常普遍地采用 43cm 的座位高度。当然如果行
得通的话,能调节的座位高度 (38~48cm )可以适合各种高度的人
的需要。
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2. 座位的深度和宽度
座位的深度和宽度应取决于座位的类型。然而一般讲,这
个规定的深度应适合小个子, 坐椅的深度要恰当。如果坐椅太
深,坐者不能靠背。通常的深度是 375~400mm为宜。建议多用
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4.1 工作面高度的设计(P45) 工作面是指作业时手的
活动面. 图4-1可以是工作台 面，也可以是主要作业区域。 工作面的高度是决定人工作 时的身体姿势的重要因素， 不正确的工作面高度将引起 身体的歪曲, 以致腰酸背痛。
不论是坐着工作还是站 立工作,都存在着一个最佳 工作面高度的问题，这里需 要强调,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。例如,打字 机的键盘高度,一般有25mm 至50mm。
对于一般的坐姿作业,作业面的高度仍在肘高( 坐姿 )以 下 5~10cm 比较合适。在精密作业时,高度必须增加,这是由于 精密作业要求手、眼之间的精密配合。
在精密作业中,视觉距离决定了人的作业姿势。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。
然而,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:
第四讲 家具设计中的人体因素
(一）基 本 要求： 通过本章的学习，要求学生了解人体作业的种类、作业
方式与工作面高度的关系等问题，掌握座椅设计的基本原理、 坐的解剖学和生理学的基本知识、几种座椅的基本原型以及 其他家具设计的基本原则，并能运用这些知识对现有的家具 进行分析、评价或设计。 (二）重点与难点：
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4.2 座位的设计(P45) 原始人只会蹲,跪,伏并不会坐. 经过人类学家研究,人类最 早使用座椅完全是权力、地位的象征, 坐的功能是次要的。 以后座椅逐步发展成一种礼仪工具,不同地位的人坐椅的 大小不同。座椅的地位象征至今仍然存在。直到本世纪初,人 们才开始认识到坐着工作可以提高工作效率,减轻劳动强度。 人的一生中有很大一部分时间是花在坐上,椅子和座位必须舒 适并配合不同工作的需要,这不仅与工作效率有关,而且与人 体的健康有关。今天在工业发达国家几乎3/4 的工作是坐姿 作业。 本节从一般的座位设计原理起, 进一步介绍一些有关坐 的解剖学和生理学, 由此提出合理的工作座位的设计和课桌 椅设计。 座椅对人有以下的好处:减轻腿部肌肉的负担;防止不自 然的躯体姿势;降低人的耗能量;减轻血液系统负担。
办公桌高度设计可参考表 44 。
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4.1.7 坐立交替式作业 这是指工作者在作业区内,既可坐也可坐立交替地工作 ( 图 4-5) 。这种方式很符合生理学的观点。坐姿解除了站立 时人的下肢的肌肉负荷.而站立时可以放松坐姿引起的肌肉 紧张，坐与站各导致不同肌肉的疲劳和疼痛，所以坐立之间 的交替可以解除部分肌负荷,坐立交替还可使脊椎的推间盘 获得营养。 有关尺寸如下: (1) 膝活动空间:30cm × 65cm; (2) 作业面至椅面:30~60cm; (3) 作业面:100~120cm; (4) 座椅可调范围:80~100cm
手太高是错误的设计。
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3. 重量分布
当一个人坐在椅子内,他身体的重量并非全部在整个臀部 上,而是在两块坐骨的小范围内。当人体的重量主要是由坐 骨 结节支承时, 人们通常就感到最舒适。从臀部的骨结构和从它 们的解剖学方面来看,似乎很适合这个支承重量的任务。 图 49 给出一了坐椅所受到的压力分布。每一根线代表相等的压力 分布,从坐骨结节下的最大值 90g/cm2 至最外边的10g/cm2 。一 把好的坐椅可以适应改变姿势。软的坐垫是需要的,因为它可 以增加接触表面,从而减小压力分布的不均匀性。一般坐垫高 度是 25mm 。太软太 高的坐垫造成身体不易平衡稳定 , 反而 不好。椅子表面的材料应采用纤维材料。 既可透气 , 又可减 少身体下滑。不要采用塑料面，塑料面不透气 , 表面太滑 , 使 人坐着感到不舒服。
承,以减轻背部肌肉的静态负荷。
(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10~15cm。
(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15~40cm。
工作台面应按身材较高的人设计, 身材较低的人可使用垫
脚台。
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4.1.6 坐姿作业
平均肘高约为105cm, 女性约为98cm 。因此,按人体尺寸考虑,
男性的最佳作业面高度为95~100cm,女性的最佳作业面高度为
88~93cm。作业性质也可影响作业面高度的设计( 图 4-4) 。
(1) 对于精密作业 ( 例如绘图 ), 作业面应上升到肘高以上
5~10cm, 以适应眼睛的观察距离。同时,给肘关节部一定的支
(四)工作椅的人机分析与设计 通过对工作方式及座椅设计原则的分析，掌握工作椅
的基本尺寸规律，座面、椅背的倾斜角度及其弯曲曲率规 律，养成整体匹配意识，亦即尺寸、倾斜度、曲率的整体 配合规律。课程设计作业应包含设计分析、设计草图、工 程图、效果图及设计说明等内容。
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家具在现代建筑的室内空间中扮演着多样的角色 , 既是 实用品 , 同时又是艺术 品。 但其最主要功能还是实用。因 此 , 无论是什么类型的家具都要满足基本的使用 要求。
但仍然有些一般的准则,可以帮助我们选择设计并满足我 们预期的目标。
椅子设计的关键包括座高、座深、座宽和斜度、扶手高 度和间隔, 重量分布, 侧面的轮廓 ( 图 4-7) 。
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Ｈ２
Ｈ１
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1. 座位高度
坐椅的高度是应该根据工作面高度决定的。常常出现的错
误是从地面起量坐椅的高度。决定坐椅高度最重要的因素是工
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。
设计办公桌时应保证办公人员有足够的腿的活动空间。 因为,腿能适当移动或交叉对血液循环是有利的。抽屉应在办 公人员两边, 而不应在桌子中间,以免影响腿的活动。
处和高度 )。这个尺寸的选择一般应适合所有第5百分位以上的
人。然而这个值对于固定座位的高度来说, 可能会使较高的人
的腰背部分成凸出而不是凹进去的姿势。因此,将脚后跟最好
比第5百分位的值略提高3~5cm,( 妇女要多一些 ) 。根据美国的
资料,男性和女性这个尺寸的第5百分位,兮别为 39cm 和 36cm。
家具按照与人体使用的密切程度可分为人体家具、依靠 家具、贮藏家具。
人体家具: 椅、床等 , 与人体的 接触比较密切 。 依靠家 具:书桌、工作台等 , 他们是人们活动 依托的平 台 , 使用方便、舒适是很重要的。 贮藏家具的柜、橱、架等 , 要有适合贮存各种衣物的空 间 , 并且便于人们 存取。 为满足上述的要求 , 设计家具时必须以人体工程学作为 指导 , 使家具符合人体的基本尺寸、生理特征和从事各种活 动 需要的空间环境。为了讨论的方便 , 我们 按照家具与人 体关系大的类型 , 讨论 工作面、座椅和床具的问题。
工作面的高度是决定人工作时身体姿势的决定因素。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，交替作业。
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4.1.5 站立作业
站立工作时,工作面的高度决定了人的作业姿势。工作面
过高, 可引起肩、背、颈部等部位疼痛。工作面太低,迫使人
弯腰弯背,引起腰痛。
站立作业的最佳工作面高度为肘高以下 5~10cm。男性的
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4.1.8 斜作业面 在写字台上读写书画时，头的倾角就超过了舒服的范围 (即8°~22°)。因此，出现了桌或者作业面倾斜的设计。此 时人的头和躯体的姿势受作业面高度和倾斜角度两个因素的 影响。 设计好的 , 躯体弯曲为 7°~9°; 设计差的 , 躯体弯曲为 19°~42°; 设计好的 , 头的倾角为 8°~22°; 设计差的 , 头的倾角为 30°~36° 特别是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 应注意以下要求: 高度和倾斜度都可调: 高度应在 65~130cm内可调；桌面 倾斜度应在 0°~75°。
途椅子的深度不应超过43cm。
座位面的宽度不能小于 40cm, 虽然这样一个座位宽度对
于单只座位来讲,可达到预期的目的;如果是排成一行的,或者座
位是一个靠着一个的,还必须考虑肘与肘的宽度,而规定的宽度
应适合大个子。即使采用第95百分位的值也会 产生一定பைடு நூலகம்拥
挤。在任何情况下这些数字是带靠手的椅子的最小值。坐椅