1、第七章第七章 工作台椅与工具设计工作台椅与工具设计27.1 7.1 控制台设计控制台设计7.1.1 7.1.1 控制台的形式控制台的形式 1.1.桌式控制台桌式控制台 2.2.直柜式控制台直柜式控制台 3.3.组合式控制台组合式控制台 4.4.弯折式控制台弯折式控制台 见见 图图7-1控制台（工作台）：控制台（工作台）：是包含操纵装置和显示装置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）。间（控制室或控制中心）。3 图图7-1 控制台的形式控制台的形式（a）桌式桌式控制台控制台;（b）直柜式直柜式控制
2、台；控制台；（c）组合式组合式控制台控制台;（d）弯折式弯折式控制台控制台返回47.1.2 7.1.2 控制台设计要点控制台设计要点 控制台设计的主要内容：控制台设计的主要内容：工作工作台尺寸宜人、造型美观、方便使用、台尺寸宜人、造型美观、方便使用、给人以舒适感。给人以舒适感。关键关键：根据人体尺度，将控制器根据人体尺度，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，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以及为长时间作业提供舒适的作业姿势。控制台有
3、时在操作者前侧上方也势。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有作业区，所有这些区域都必须在可视可及区内。视可及区内。51.控制台作业面控制台作业面 见见图图7-22.2.显示器面板形式显示器面板形式 见见图图7-33.3.控制台上方干涉点控制台上方干涉点 高度高度 见见图图7-4 DkdHhDd式中式中 h干涉点高度干涉点高度 k操作者眼高操作者眼高 H显示面板下端高度显示面板下端高度 d操作者眼点与干涉点的投影距离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干涉点与显示面板的投影距离6图图7-2 推荐的控制台作业面布置区域推荐的控制台作业面布置区域返回女
4、性：女性：P2.5长：110120cm宽：40cm7图图7-3 显示面板的型式显示面板的型式返回8图图7-4 控制台干涉点高度控制台干涉点高度返回Dk dHhD d9107.1.3 7.1.3 常用控制台设计常用控制台设计1.坐姿低台式控制台坐姿低台式控制台 见见图图7-52.坐姿高台式控制台坐姿高台式控制台 见见图图7-63.坐立两用控制台坐立两用控制台 见见图图7-75.标准控制台标准控制台 见见图图7-8，尺寸参阅，尺寸参阅 表表7-111图图7-5 坐姿低台式坐姿低台式控制台控制台 返回男性男性:P40P8112坐姿低台式控制台：火车驾驶室坐姿低台式控制台：火车驾驶室返回图图7-6 坐
5、姿高台式坐姿高台式控制台控制台 返回男性男性:P40P811314图图7-7 坐立姿两用坐立姿两用 控制台控制台返回男性男性:P40P8115图图7-8 一种标准控制台的设计一种标准控制台的设计返回16返回表表7-1 标准控制台尺寸标准控制台尺寸 单位（单位（CM）1718轮船驾驶室中控台机舱控制台197.2 7.2 办公台设计办公台设计7.2.1 7.2.1 电子化办公台人体尺度电子化办公台人体尺度 见见图图7-9 图图7-107.2.2 7.2.2 电子化办公台可调设计电子化办公台可调设计 见见图图7-117.2.3 7.2.3 电子化办公台组合设计电子化办公台组合设计 见见图图7-122
6、0图图7-9 电子化办公台示意图电子化办公台示意图返回 要求像控制台一样具有合理的形状和尺寸，以免工作人要求像控制台一样具有合理的形状和尺寸，以免工作人员肌肉、颈、背、腕关节疼痛等职业病。员肌肉、颈、背、腕关节疼痛等职业病。21图图7-10 电子化办公台主要尺寸电子化办公台主要尺寸返回 按照人机工程学原理，电子办公台尺寸应符合人体按照人机工程学原理，电子办公台尺寸应符合人体各部位尺寸。电子办公台按人体尺寸平均值设计的情况各部位尺寸。电子办公台按人体尺寸平均值设计的情况下，必须给予可调节的尺寸范围。下，必须给予可调节的尺寸范围。22图图7-11 电子化办公台调节方式电子化办公台调节方式返回 电子
7、化办公台的调节方式有：垂直方向的高低调节、电子化办公台的调节方式有：垂直方向的高低调节、水平方向的台面调节以及台面的倾角调节等。采用可调节水平方向的台面调节以及台面的倾角调节等。采用可调节尺寸和位置的电子化办公台，可大大提高舒适程度和工作尺寸和位置的电子化办公台，可大大提高舒适程度和工作效率。效率。23图图7-12 办公台组合设计办公台组合设计返回 为了实现办公室隔断、办公单元系列化、办公台易于为了实现办公室隔断、办公单元系列化、办公台易于拆装、变动灵活等特点，电子化办公台大多设计成拆装灵拆装、变动灵活等特点，电子化办公台大多设计成拆装灵活方便的组合式，可大大提高舒适程度和工作效率。活方便的组
8、合式，可大大提高舒适程度和工作效率。247.3 工作座椅设计主要依据工作座椅设计主要依据坐坐姿姿的的优优点点 当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎当人站立时，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，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利于保持身体的稳定,这对精细作业更合适。在这对精细作业更合适。在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的
9、姿势，有利于作业，因而坐姿是最常采用的工作姿势。利于作业，因而坐姿是最常采用的工作姿势。目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分目前，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体力劳动者都采用坐姿工作。随着技术的进步，。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。程学工作者和设计师们关注的研究课题。251.脊脊柱柱结结构构7.3.1坐姿生理学坐姿生理学751254腰曲腰曲前前后后肩靠肩靠腰靠腰靠图图6-1
10、2 脊柱的脊柱的形状及组成形状及组成 腰椎、骶骨和椎间腰椎、骶骨和椎间盘及软组织承受坐姿盘及软组织承受坐姿时上身大部分负荷，时上身大部分负荷，还要实现弯腰扭转等还要实现弯腰扭转等动作。对设计而言，动作。对设计而言，这两部分最为重要。这两部分最为重要。正常的姿势下，脊正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时后凹。在而至骶骨时后凹。在良好的坐姿状态下，良好的坐姿状态下，压力压力适当分布适当分布于各椎于各椎间盘上，肌肉组织上间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。承受均匀的静负荷。当处于非自然姿势时，当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不椎间盘内压力分布不正常，产生腰部酸痛、正常，
11、产生腰部酸痛、疲劳等不适感。疲劳等不适感。262.腰腰曲曲弧弧线线与坐姿舒适性与坐姿舒适性直接相关的是直接相关的是腰曲。人体正腰曲。人体正常腰曲弧线是常腰曲弧线是在松弛状态下在松弛状态下侧卧的曲线侧卧的曲线B。从坐姿生理学从坐姿生理学角度，应保证角度，应保证腰曲弧线正常。腰曲弧线正常。图图7-14 7-14 各种不同姿势下所产生的腰椎曲度各种不同姿势下所产生的腰椎曲度坐姿生理学坐姿生理学27坐姿生理学坐姿生理学3.腰腰椎椎后后突突和和前前突突 图图7-15 7-15 腰椎后突和前凸腰椎后突和前凸 (a)(a)腰椎后突腰椎后突;(b);(b)腰椎前凸腰椎前凸正常的腰正常的腰弧曲线是弧曲线是微微前
12、突。微微前突。为使坐姿为使坐姿下的腰弧下的腰弧曲线变形曲线变形最小，座最小，座椅应在腰椅应在腰椎部提供椎部提供所谓两点所谓两点支撑。支撑。腰椎后突和过分前突都是非正常状态，合理的腰靠应该是使腰腰椎后突和过分前突都是非正常状态，合理的腰靠应该是使腰弧曲线处于正常的生理状态，弧曲线处于正常的生理状态，附图附图 (a)(a)办公座椅办公座椅;(b);(b)赛车座椅赛车座椅297.3.2 7.3.2 坐姿生物力学坐姿生物力学1.肌肌肉肉活活动动度度 脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定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，位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎
13、偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力肌腱组织就会受到相互压力(拉或压拉或压)的作用，使肌的作用，使肌肉肉活动度（活动量）活动度（活动量）增加，招致疲劳酸痛。实验结增加，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，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，活动力则明显减小；当躯干前倾时，支承腰椎后，活动力则明显减小；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。臂的支承并不能降低活动度。302
14、.体体压压分分布布 图：图：7-16 体体压分布曲线压分布曲线 人体坐骨粗壮，与周围的肌肉相比，能承受更大的压力。而大腿底部有人体坐骨粗壮，与周围的肌肉相比，能承受更大的压力。而大腿底部有大量的血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适。大量的血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适。所以坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐所以坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向周围逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值，骨处压力最大，向周围逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值，这就是坐这就是坐垫设计的压力分布
15、不均匀原则。垫设计的压力分布不均匀原则。单位：单位：102Pa31 7-17 7-17 座面对股骨的影响座面对股骨的影响3.股股骨骨受受力力分分析析 如图如图7-17（a）所示，人体结构在骨盆下面有两块圆骨，称为坐骨结节。）所示，人体结构在骨盆下面有两块圆骨，称为坐骨结节。坐姿时这两块面积很小的坐骨结节能支承上身的大部分重量。坐骨结节下面坐姿时这两块面积很小的坐骨结节能支承上身的大部分重量。坐骨结节下面的座面呈近似水平时，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过的座面呈近似水平时，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过分的压迫，因而人体感到舒服。分的压迫，因而人体感到舒服。如图如
16、图7-17（b）所示，当座面呈斗形时，会使股骨向上转动，这种状态除）所示，当座面呈斗形时，会使股骨向上转动，这种状态除了使股骨处于压迫位置而承受载荷外，还造成髋部肌肉承受反向压迫，并使了使股骨处于压迫位置而承受载荷外，还造成髋部肌肉承受反向压迫，并使肘部和肩部受力，从而引起不舒适感，所以斗形座面应该避免的。肘部和肩部受力，从而引起不舒适感，所以斗形座面应该避免的。324.椎椎间间盘盘受受力力分分析析 综合来看，综合来看，从坐姿生理学从坐姿生理学角度，应保证角度，应保证腰弧曲线正常；腰弧曲线正常；从坐姿生物力从坐姿生物力学角度，应保学角度，应保证肢体免受异证肢体免受异常力作用。常力作用。图图7-
17、18 7-18 不同不同坐姿时椎间盘受力分析坐姿时椎间盘受力分析 如图如图7-18（a）所示，当坐姿腰弧曲线正常时，椎间盘上受得压力均匀而）所示，当坐姿腰弧曲线正常时，椎间盘上受得压力均匀而轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，腰部无不舒适感。轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，腰部无不舒适感。如图如图7-18（b）所示人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生改变，相）所示人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生改变，相邻两椎骨前端间隙缩小，后端间距增大。椎间盘在间隙缩小的前端受推挤和邻两椎骨前端间隙缩小，后端间距增大。椎间盘在间隙缩小的前端受推挤和摩擦，迫使它向韧带作用一推力，从而引起腰部
18、不舒适，长期累积作用，可摩擦，迫使它向韧带作用一推力，从而引起腰部不舒适，长期累积作用，可造成椎间盘病变。造成椎间盘病变。附图附图 合理的汽车座椅设计合理的汽车座椅设计347.3.3 7.3.3 坐姿人体测量尺寸坐姿人体测量尺寸图7-19 对座椅设计有用的人体尺寸 坐姿人体坐姿人体测量尺寸是座测量尺寸是座椅静态尺寸设椅静态尺寸设计的主要依据。计的主要依据。与座椅设计相与座椅设计相关的人体测量关的人体测量主要尺寸见图主要尺寸见图7-19。图7-20 不良座椅 图图7-20为不良座椅：扶手过宽，座面过高、过深为不良座椅：扶手过宽，座面过高、过深和左右弧度过大，靠背不支撑腰和左右弧度过大都将和左右弧
19、度过大，靠背不支撑腰和左右弧度过大都将压迫股骨等，从而引起疲劳和不舒适感。压迫股骨等，从而引起疲劳和不舒适感。367.4.1 7.4.1 一般工作场所坐椅一般工作场所坐椅 GB/T14774-93 GB/T14774-93 工作座椅一般人类工效学要求工作座椅一般人类工效学要求给出了这类工作座椅设计的一般人机工程学要求、结给出了这类工作座椅设计的一般人机工程学要求、结构形式和主要尺寸。构形式和主要尺寸。1 1、座椅设计要点、座椅设计要点（1）结构形态应尽可能与坐姿工作各种操作活动要）结构形态应尽可能与坐姿工作各种操作活动要求相适应，使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并求相适应，使操作者在工作中保
20、持身体舒适、稳定并能进行准确的控制和操作。能进行准确的控制和操作。（2）座高（调节范围）座高（调节范围360480mm)、座面高度（无、座面高度（无级调节或间隔级调节或间隔20mm为一档的有级调节）和腰靠高为一档的有级调节）和腰靠高(165 210mm无级调节无级调节)。7.4 工作椅设计工作椅设计37（3）工作座椅可调节部分的结构构造，必须易于调节，）工作座椅可调节部分的结构构造，必须易于调节，必须保证在椅子使用过程中不会改变已调节好的位置必须保证在椅子使用过程中不会改变已调节好的位置并不得松动。并不得松动。（4）工作座椅各零部件的外露部分不得有伤人的尖角）工作座椅各零部件的外露部分不得有伤
21、人的尖角锐边，各部结构不得存在可能造成挤压、剪钳伤人的锐边，各部结构不得存在可能造成挤压、剪钳伤人的部位。部位。（5）椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。椅坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。（6）腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰靠倾角不得超过倾角不得超过115度。度。（7）工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证操作人员作业活动的安全。作人员作业活动的安全。（8）其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、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、吸汗的扶手的覆
22、盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。不导电材料制造。38工作椅设计工作椅设计2.座座椅椅的的结结构构形形式式图图7-21 7-21 一般工作座椅结构形一般工作座椅结构形式式 工作座椅必须具有的主要构件：坐面、腰靠、支架。工作座椅视情况而设的辅助构件有扶手。座椅主要参数见表72。393.主主要要参参数数坐面坐面倾角倾角 ：推荐值推荐值 34 腰腰靠靠倾角倾角 ：推荐值推荐值 110表表7-2 工作座椅主要参数工作座椅主要参数7.4.2 7.4.2 久坐工作人员座椅久坐工作人员座椅 对于长时间操作的工种，要尽量采用坐姿，因为人对于长时间操作的工种，要尽量采用坐姿，因为人们在静坐时
23、身体承受的张力比较小，也比较容易保持们在静坐时身体承受的张力比较小，也比较容易保持姿势。同时有利于更好控制胳膊，可以更好保持平衡，姿势。同时有利于更好控制胳膊，可以更好保持平衡，提高安全性，还有利于血液循环。但是，坐姿极易导提高安全性，还有利于血液循环。但是，坐姿极易导致腰部问题。久坐工作易引起腰部不适的原因在于，致腰部问题。久坐工作易引起腰部不适的原因在于，人们坐着的时候脊柱弯曲的程度不够，这样使椎间盘人们坐着的时候脊柱弯曲的程度不够，这样使椎间盘的压力增大。椎间盘向后凸出，使脊柱的软组织压力的压力增大。椎间盘向后凸出，使脊柱的软组织压力增大，并影响神经根部，这样导致腰部疼痛。增大，并影响神
24、经根部，这样导致腰部疼痛。图图7-22 7-22 在立姿和无支撑的坐姿时椎间盘所受压力的大小在立姿和无支撑的坐姿时椎间盘所受压力的大小427.4.3 7.4.3 办公室工作座椅办公室工作座椅图图7-23 办公用座椅原型办公用座椅原型437.4.3 7.4.3 座椅设计的新概念座椅设计的新概念1.动态座椅动态座椅 见见图图7-25 2.前倾式座椅前倾式座椅 见见图图7-263.膝靠式座椅膝靠式座椅 见见图图7-274.膝靠式座椅膝靠式座椅 见见图图7-275.膝靠式座椅膝靠式座椅 见见图图7-27 7.4.4 7.4.4 其它工作座椅其它工作座椅 1.作业用凳作业用凳 见见附图附图 2.其它支撑物其它支撑物 见见附图附图44图图6-21 动态座椅设计动态座椅设计返回45图图6-22 座面前倾的座面前倾的写字、绘图椅写字、绘图椅返回46图图6-23 膝靠式座椅膝靠式座椅返回47 图图6-24 作业用凳作业用凳（a a）立姿立姿 岗位用凳；（岗位用凳；（b b）坐姿坐姿 岗位用凳；（岗位用凳；（c c）支承支承 旋转凳；（旋转凳；（d d）单边单边 支凳支凳返回48图图6-25 作业用支承物作业用支承物（a）脚踏板脚踏板 和和搁臂垫搁臂垫 组合组合；（b）脚踏板脚踏板 和和支承凳支承凳 组合；（组合；（c）回跳）回跳凳；（凳；（d）带转动支架的转椅）带转动支架的转椅返回495051
