1、第六章 工作台椅与工具设计,2,6.3 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。,3,6.3.1 坐姿生理学,7块,腰曲,前侧,从脊椎侧面可看到四个生理弯曲：颈曲、胸曲、腰曲、骶曲。其中，与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。,图6-10
2、 脊柱的形状及组成,12块,5块,5块,4块,4,从坐姿生理学角度，应保证腰曲弧线正常。,图6-11 各种不同姿势下所产生的腰椎曲度,6.3.1 坐姿生理学,侧卧,5,图6-12 腰椎后突和前突 (a) 腰椎后突; (b)腰椎前突,6.3.1 坐姿生理学,无腰靠或腰靠不明显,腰靠过分突出,6,6.3.2 坐姿生物力学,脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位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（活动量）增加，招致疲劳酸痛。实验结果表明，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
3、则明显减小；当躯干前倾时，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。,7,6-13 体压分布曲线,单位：102Pa,6.3.2 坐姿生物力学,8,6-14 座面对股骨的影响,6.3.2 坐姿生物力学,9,从坐姿生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。,图6-15 不同坐姿时椎间盘受力分析,6.3.2 坐姿生物力学,10,6.3.3 坐姿人体测量尺寸,图6-16 对座椅设计有用的人体尺寸,11,GB/T14774-93 工作座椅一般人类工效学要求 1）一般工作场所座椅设计要点使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进行准确控制和操作。座高（360480mm)和腰靠高(1
4、65 210mm)必须是可调节的。椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。腰靠结构应具有一定弹性和足够刚性，腰靠倾角不超过115度。一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人员作业活动的安全。其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。,6.4 工作椅设计,6.4.1 一般工作场所坐椅,12,2）座椅的结构形式和参数,坐面倾角 ：34度 腰靠倾角 ：110度,13,图6-17 办公用座椅原型,6.4.2 办公室工作座椅,正姿课桌椅视频,14,6.4.3 座椅设计的新概念,1. 动态座椅 见图6-18 2. 前倾式座椅 见图6-193. 膝靠
5、式座椅 见图6-20,上班时要注意坐姿视频,和人一起走路的座椅视频,15,图6-18 动态座椅设计,返回,16,图6-19 座面前倾的写字、绘图椅,返回,17,图6-20 膝靠式座椅,返回,现代工业作品,18,土耳其人Fatih CanSarz设计的KureDiningPod是一款非常棒的组合式集成餐桌：在不用的时候，它的各个部件可以收缩折叠，聚拢在一起，成为一个卵圆形的东西，其表面柔滑而富有光泽，这也就是它会被命名为”DiningPod”的原因；而在用餐的时候，只需要将椅子拉出，将顶部升起，哇，一个非常有情调的餐桌便出现在了眼前,未来的厨房设计 Empty Kitchen,Empty Kit
6、chen厨房是为了未来, 世界人口急剧增加,生活空间已经缩小而设计的.未来厨房重要的是要充分的利用空间,“Empty Kitchen”面积小,可使其在任何空间摆放. 它结合了三种功能清洗、,19,加工和烹饪, 当做完了这些功能后我们可以关闭各种功能组合成一个完整的平面,进行用餐.它还很容易清洗.,图6-21 人体手部的掌侧观模型,20,6.5 手握工具设计,6.5 手握工具设计,6.5.1 手的解剖及其与工具使用有关的疾患,1. 手的解剖,图6-22 腕关节动作状态,人手是由骨、动脉、神经、韧带和肌腱等组成的复杂结构，如图6-21.,21,图6-23 肱二头肌 与 桡骨 连接的情形,二,6.5
7、.1 手的解剖及其与工具使用有关的疾患,1. 手的解剖,6.5 手握工具设计,22,操作工具时，着力和控制动作不应同时进行。,6.5.1 手的解剖及其与工具使用有关的疾患,6.5 手握工具设计,2. 手抓握工具,23,3. 重复性积累损伤病症(CTD): 发生的原因为肌肉在重复、长时间、不自然姿势下收缩时，造成相关的肌腱、腱鞘、韧带、神经及肌肉之磨损或拉伤，通常发生在肩膀、颈部及上肢等部位。 而其常见的病症包括：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gng骨外踝
8、炎、主妇肘)：一种肘部组织炎症，由手腕的过度桡偏引起。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。椎间盘病变。,6.5.1 手的解剖及其与工具使用有关的疾患,6.5 手握工具设计,24,4. 累积性肌肉骨骼伤害因素,施力(Force)：过度的施力超过相关肌肉的负荷; 重复性(Repetition)：高重复性的作业及操作; 姿势(Posture)：不良或是不自然的操作姿势; 缺乏休息(No rest)：受伤的部位无充分的时间复原。,6.5.1 手的解剖及其与工具使用有关的
9、疾患,6.5 手握工具设计,其实这四大因素正也是如何降低CTD风险的改善切入点: 减低施力需求, 降低工作的重复频率, 避免不自然的操作姿势, 以及容许复原时间都是可以考虑的工作改善方法。,25,1）一般设计原则必须有效地实现预定的功能；必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率；适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异；作业姿势不能引起过度疲劳。,6.5.2 手握式工具设计原则,6.5 手握工具设计,26,在实验室中常需要操作各式的手工具或是控制器. 不良的手操作器物设计常是操作人员工作绩效及手部健康的杀手. 其人因设计原则包括: 保持手腕正直: 选用较不会造成手腕偏屈伸的工具; 避免组
10、织受到压迫: 注意握柄部分是否会压迫到手掌中较软的区域(如掌心), 可以以增加握柄长度或分散转移手掌受力区域来达成.避免手指重复动作：可改变施力启动的部位, 以较省力及手指自然屈曲的姿势控制为宜.,2）解剖学因素,6.5.2 手握式工具设计原则,6.5 手握工具设计,27,设计应讲求操作安全：注意消除工具手握处之锐利尖角或夹入点. 勿忽略女性及惯用左手者：选用工具时应注意使用族群中女性或惯用左手者的操作需求, 意即握幅及施力需求皆不宜过大, 左右手皆可操作的对称性设计也是较佳的选择.,2）解剖学因素,6.5 手握工具设计,6.5.2 手握式工具设计原则,28,示例图片,避免静肌负荷；手臂自然下
11、垂,6.5.2 手握式工具设计原则,6.5 手握工具设计,29,保持手碗处于顺直状态,30,把手弯曲式工具设计,6.5.2 手握式工具设计原则,示例图片,6.5 手握工具设计,31,避免掌部组织受压力,6.5.2 手握式工具设计原则,示例图片,6.5 手握工具设计,32,避免手指重复动作,6.5.2 手握式工具设计原则,示例图片,6.5 手握工具设计,视频：一组新奇的鼠标设计,33,6.5.2 手握式工具设计原则,6.5 手握工具设计,3）把手设计参数直径：着力抓握3040mm ；精密抓握816mm长度：100125mm；形状：圆形、三角形、矩形、 丁字形、斜丁字形等；弯角：10度左右；双把手工具：抓握空间；用手习惯和性别差异（左右手）,34,第六章 工作台椅与工具设计(习题)控制台的常用形式和设计要点。工作座椅设计的主要依据。工作座椅设计要点、结构形式和主要参数。简述手工工具设计与使用不适引起的有关疾患。手工工具设计的原则。根据手握工具的设计原则，设计一种新型鼠标或其他工具，并分析其设计根据。根据人体尺寸及椅子设计原则，分析目前学生用椅的缺点，设计一种适合学生用的椅子; 也可根据自己兴趣，设计其他座椅。,
