人体工程学与家具功能设计学习教案课件.pptx

1、会计学1人体工程学与家具功能设计人体工程学与家具功能设计目 录第1页/共74页第2页/共74页第3页/共74页第4页/共74页第5页/共74页本50图3-4）n人类的生活方式中其身躯的轴线是经常变化的，活动（尤其是站立与行走）时与地面相垂直，睡眠时则与地面相平行。n因此：匍匐休息的动物站立时的运动是平行移动，而躺卧休息的人类则需要做90回转运动。第6页/共74页第7页/共74页第8页/共74页第9页/共74页一、人体基本知识第10页/共74页（一）人体主要组织系统（一）人体主要组织系统 1、骨骼系统：骨骼是人体的支架，是家具设计测定人体比例、人体尺度的基本依据，骨骼中骨与骨的连接处产生关节，人

2、体通过不同类型和形状的关节进行着屈伸、回旋等各种不同和动作，由这些局部的动作的组合形成人体各种姿态。2、肌肉系统：骨肉的收缩和舒展支配着骨骼和关节的运动。3、神经系统：人体各器官系统的活动都是在神经系统的支配下，通过神经体液调节而实现的。4、感觉系统：激发神经系统起支配人体活动的机构是人的感觉系统。第11页/共74页（二）人体基本动作二、人体基本动作 人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、立、蹲、跳、旋转、行走等等都会显示出不同形态所具有的不同尺度和不同的空间需求。从家具设计的角度来看，合理地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计家具，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大

3、地提高工作效率。因此在家具设计中对人体动作的研究显得十分必要。与家具设计密切相关的人体动作主要是立、坐、卧。第12页/共74页（一）动作形态（一）动作形态 1、立：人体站立是一种最基本的自然姿态，是由骨骼和无数关节支撑而成。2、坐：当人体站立过久时，他就需要坐下来休息，另外人们的活动和工作也有相当大的部分是坐着进行的，因此需要更多地研究人坐着活动时骨骼和肌肉的关系。3、卧：卧的姿态是人希望得到最好的休息状态，不管站立和坐，人的脊椎骨骼和骨肉总是受到压迫和处于一定的收缩状态，卧的姿态，才能使脊椎骨骼的受压状态得到真正的松弛，从而得到最好的休息。第13页/共74页三、人体尺度意义三、人体尺度意义

4、家具设计最主要的依据是人体尺度，如人体站立的基本高度的伸手最大的活动范围，坐姿时的下腿高度和上腿的长度及上身的活动范围，睡姿时的人体宽度，长度及翻身的范围等等都与家具尺寸有着密切的关系。因此学习家具设计，必须首先了解人体各部位固有的基本尺度。第14页/共74页（一）人体尺度的灵活性（一）人体尺度的灵活性在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺度随年龄、性别、地区的不同而有所变化，同时随着时代的进步、人们生活水平的提高，人体尺度也在发生变化，因此我们只能采用平均值作为设计时的相对尺度依据，而且也不可能依此作绝对标准尺度，因为一个家具服务的对象是多元的，一张坐椅可能被个个较高的男人使用，也可能被个子

5、较矮的女人使用。因此对尺度的理解是既要有尺度，离开了人体尺度就无从着手设计家具，但对尺度也要有辩证的观点，它具有一定的灵活性。第15页/共74页（四）人体生理机能与家具的关系 四、人体生理机能与家具的关系 在家具设计中对人体生理机能的研究是促使家具设计更具科学性的重要手段。根据人体活动及相关的姿态，人们设计生产了相应的家具，我们将其分类为坐卧性家具、凭依性家具及贮藏性家具。第16页/共74页休。使其迅速恢复精力继续工作。第17页/共74页第18页/共74页可将后仰角加大，使头部有所依托，减轻负担。n要使人从疲劳中迅速恢复，感觉舒适，椅子的功能尺寸，包括坐高，坐宽，坐深以及靠背的高度和倾斜度等是

6、否合适是至关重要的。n要使体重分散，可根据人体各部位的曲线使接触面增大，同时采用弹性适中的材料。（52页）第19页/共74页（一）分类 （1）、坐具的基本尺度与要求 坐高：坐高是指坐具的坐面与地面的垂直距离，椅子的坐高由于椅坐面常向后倾斜，通常以前坐面高作为椅子的坐高。坐高分析图（课本52页图3-8）坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。坐深的深度对人体坐姿的舒适影响也很大。如坐面过深，超过大腿水平长度，人体挨上靠背将有很大的倾斜度，而腰部缺乏支撑点而悬空，加剧了腰部的肌肉活动强度而致使疲劳产生；同时坐面过深，使膝窝处产生麻木的反应，并且也难以走立。坐深应该与坐高成反比。即坐高越大坐深越浅。不

7、同坐深分析图（53页图3-9不同坐深分析图）第20页/共74页第21页/共74页靠背倾角必须增大，又因上身由垂直趋向水平，故靠背高度必须超出肩高使头部有所依托。在生活中随处可见到许多椅子缺乏功能上的考虑，设计时没有科学依据，而往往只求其型。长可发现工作用椅靠背过高，使肩部紧抵靠背而使人体活动受到影响，工作效率降低，反之，休闲用椅由于椅背过低背部与 头部未能得到支撑，从而引起肌肉疲劳久坐腰酸背痛，心烦意乱得不到休息效果。前面坐凳高度测试曾提到人坐于半高的凳上（400-450mm)，腰部肌肉的活动强度最大，最易疲劳，而这一坐高正是我们坐具设计中用得最普遍的，因此要改变腰部疲劳的状况，就必须设置靠背

8、来弥补这一缺陷。第22页/共74页第23页/共74页扶手高度：在工作用椅上，扶手型式原则上采用平直设计，安装于椅子的两侧。扶手高度宜较手肘略低，若扶手过高则易影响人的活动休息椅和部分工作椅需要设有扶手，其作用是减轻两臂的疲劳。扶手的高度应与人体坐骨结节点到上臂自然下垂的肘下端的垂直距离相近。扶手过高时两臂不能自然下垂，过低则两肘不能自然落靠，此两种情况都易使上臂引起疲劳，根据人体尺度，扶手上表面坐面的至坐面的垂直距离为200-250mm，同时扶手前端略为升高，随着坐面倾角与基本靠背斜度的变化，扶手倾斜度一般为10 20，而扶手在水平方向的左右偏角在10，一般与坐面的形状吻合。（图3-12a 坐

9、着时各部尺寸及其配合）（书53页）（图3-12a测量值）第24页/共74页第25页/共74页人体工程学与座椅设计第26页/共74页坐姿分析座椅设计座椅设计实例作业第27页/共74页坐姿分析坐姿的优点和缺点坐姿矫形学生理肌肉活动度第28页/共74页坐姿的优点和缺点优点缺点第29页/共74页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，这对精细作业更适在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。优 点第30页/共74页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

10、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。第31页/共74页坐姿矫形学生理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。第32页/共74页 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。第33页/共74页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

11、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良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑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、背部疲劳第34页/共74页 F E D C B AG第35页/共74页肌肉活动度 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。第36页/共74页3组不同坐姿的23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

12、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。第37页/共74页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B 设置适当的靠背可使疲劳降低第38页/共74页座椅设计设计原则和分类设计细则第39页/共74页设计原则和分类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

13、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第40页/共74页当考虑坐姿动机时，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第41页/共74页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。第42页/共74页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。第43页/共74页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

14、。第44页/共74页设计细则座高 靠背的宽度与高度座宽 靠背角度座深 扶手高座面倾角 椅垫第45页/共74页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35cm，且有半径为2.55cm的弧度。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。座高：休息用安乐椅3845cm，工作椅4350cm第46页/共74页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

15、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，以适应不同作业者第47页/共74页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。座宽：4345cm第48页/共74页座深：休息用椅4043cm，工作用椅3540cm指椅面

16、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。第49页/共74页座面倾角：休息椅1920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。二是防止坐者从座缘

17、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第50页/共74页休息椅座面倾角大，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度以下从座椅的功能来区分第51页/共74页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

18、，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。研究还表明：第52页/共74页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2326cm处，腰椎支点应略高于此尺度，以支持背部重量。第53页/共74页靠背的最大高度可达4863cm，最大宽度可达3548cm。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。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。为了使背部下方骶骨和臀部有适

19、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12.520cm第54页/共74页靠背角度：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101l04度，休息椅105108度第55页/共74页扶手高：座垫有效厚度以上2122cm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

20、，或者躯干必须偏斜，以寻求一侧的支承第56页/共74页人体在坐姿状态下，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。椅垫测试研究表明，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。第57页/共74页 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 27 18 10座面上的距离 cm产生的压力 kg正常的坐姿双腿交叉时第58页/共74页座椅设计

21、实例（休息用椅）座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）第59页/共74页座椅设计实例（多功能座椅）座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）第60页/共74页高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm)第61页/共74页中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（mm）第62页/共74页第63页/共74页n床的宽窄直接影响人睡眠时的翻身活动，床的宽窄直接影响人睡眠时的翻身活动，窄床比阔床翻身次数少，宽窄床比阔床翻身次数少，宽500mm的床，的床，人睡觉时翻身次数要减少百分之三十，这人睡觉时翻身次数要减少百分之三十，这是由于怕翻身掉下来的心理影响，自然就是由于怕翻身掉下来的心理影响，自然就会影

22、响到睡眠的质量。会影响到睡眠的质量。n床的宽度尺寸，多以仰卧姿势为基准，通床的宽度尺寸，多以仰卧姿势为基准，通常为仰卧时人肩宽的常为仰卧时人肩宽的2.5倍倍3倍，即床宽倍，即床宽=2.53W成年男子平均肩宽成年男子平均肩宽w=41cm，女子，女子肩宽尺肩宽尺w常小于男子，故一般以男子为准。常小于男子，故一般以男子为准。第64页/共74页作而言也是合适的。作而言也是合适的。n双层床的间高要考虑两层净高双层床的间高要考虑两层净高必须满足下层人坐在床上能完必须满足下层人坐在床上能完成有关睡眠前或床上动作的距成有关睡眠前或床上动作的距离。双层交叉的床不但要考虑离。双层交叉的床不但要考虑下层人的动作幅度

23、还需要处理下层人的动作幅度还需要处理好上层的梯，扶手，拦板等，好上层的梯，扶手，拦板等，这对防止由于离地面较高而产这对防止由于离地面较高而产生恐惧的心理，具有较好的作生恐惧的心理，具有较好的作用用n（图（图3-13 双层床的差高双层床的差高 书书 56页）页）第65页/共74页床长床长床宽床宽床高（床高（mm）大2000,20001500,1000480,480中1920,19201350,900440,440小1850,18501250,800420,420第66页/共74页床长床长床宽床宽床面床面高高栏杆高栏杆高床长床长床宽床宽床面床面高高栏杆栏杆高高托儿所小班9005506001000幼儿园小班1200600220400中班1050550400900中班1250650250450大班1100600400900大班1350700300500第67页/共74页第68页/共74页第69页/共74页第70页/共74页第71页/共74页第72页/共74页第73页/共74页