工程设计管理第六章人机工程学与家具设计PPT资料.pptx

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建筑行业和轻工业称之为“人体工程学”；

机械工业系统和劳动保护部门则多译成“人机工程学”。

家具设计作为工业产品设计的学科，多关注的是产品本身在使用过程中人的适应度和人的感受度，所以取“人体工程学”的名称更为贴切。

人体工程学的内容包含着生理与心理两方面内容，从生理角度看，主要研究依靠人体的结构尺寸，找出与设计物的比例关系，根据人体结构的基本参数进行各领域的设计活动，满足人们的物质需求；

从心理角度看，研究色彩、线条、空间、形状、声音、气味、肌理等客观因素对人的感情、运动、意志、行为等方面的影响，从而在具体的设计中注意造型、色彩、环境等因素，达到更科学、更合理，满足人们的精神需求。

二、人体工程学在家具功能设计中的作用,

（1）确定家具的最优尺寸人体工程学的重要内容是人体测量，包括人体各部分的基本尺寸、人体肢体活动尺寸等，为家具设计提供精确的设计依据，科学地确定家具的最佳尺寸，更好地满足家具使用时的舒适、方便、健康、安全等要求，同时也便于家具的批量化生产。

（2）为设计整体家具提供依据设计整体家具要根据环境空间的大小、形状以及人的数量和活动性质确定家具的数量和尺寸。

通过掌握人体工程学知识，综合考虑人与家具以及室内环境的关系并进行整体系统设计，才能充分发挥家具的总体使用作用。

三、人体尺寸及应用概述,家具设计最主要的依据是人体尺寸，如坐深为沙发、座椅座深尺寸设计的依据；

小腿加足高为座椅椅面高度设计的依据；

坐高为双层床层高尺寸设计的依据；

坐姿肘高为书桌、餐桌高度设计的依据。

人体站立的基本高度，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。

因此家具设计，必须首先了解人体尺寸。

人体尺寸可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。

前者是指静态的人体尺寸，是人体处于固定的标准状态下测量的。

结构尺寸较为简单，它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等；

后者是指动态的人体尺寸，包括工作姿势下或在某种操作活动状态下测量的尺寸，它是人进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围。

它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。

如室内空间设计。

国标GB/T10001988中国成年人人体尺寸，是我国重要的人体工程学技术指标，均为构造尺寸。

主要包括人体主要尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体水平尺寸、人体头部尺寸等。

如图6-1，表6-1所示。

图6-1中国成年人人体尺寸测量示意图,人体主要尺寸立姿人体尺寸坐姿人体尺寸人体水平尺寸,表6-1中国成年人人体尺寸（mm）,注：

该表数值均为人体裸体测量结果；

立姿指自然挺胸直立，坐姿指坐在椅子上；

百分位数指小于或等于该项下尺寸的人数占总人数的百分率；

此表根据国家标准GB/T10001988中国成年人人体尺寸编制而成。

国标GB/T135471992工作空间人体尺寸给出了三组人体动态尺寸数据。

包括工作空间立姿人体尺寸、工作空间坐姿人体尺寸、工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸等。

见图6-2所示。

图6-2工作空间人体尺寸测量示意图,工作空间立姿人体尺寸,工作空间坐姿人体尺寸,工作空间跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸,由于人体尺寸是在标准条件测得（如不穿鞋袜、裸体等），而家具的使用（工作中或自然放松状态）与此条件不一致，那么如何使用人体测量数据呢；

人有高矮胖瘦，设计的家具该以什么的人尺寸为标准？

国家标准GB/T12985-1991在产品设计中应用人体百分位的通则对上述两个问题给出了处理的原则：

正确选择人体尺寸百分位数，恰当运用人体尺寸的修正量。

我们拿到测量的尺寸数据除了能够灵活运用外，还要考虑到它的与时俱进性。

世界上的万物不是一成不变的，它都会进化和改变，因此，这些测量数据也会随着时代的变迁，社会文化的变化而变化。

如中国成年人的平均身高比10年前增加了2厘米。

因此，认识这种缓慢变化的重要性、了解调查的范围和各种设备的设计、生产有关的发展周期、以及作出对将来人体尺寸的预测都是极为重要的。

此外，国家地域民族不同，人的身高体型也有差异，必须根据本国本地域的国情采取合适的数据进行设计。

如图6-3所示。

所以，如果不懂得合理的运用数据，了解人体工程学数据利用的本质所在，只会机械地拿来的话，就会有适得其反的效果。

比如德国的高档旅游车坐垫高度为440mm，韩国座椅为420mm，我国大多数客车座椅为430mm。

这是根据不同国家人体差异定的数据。

如果不了解国情，一味地照搬，把国外的原装车辆不经过改进就直接使用的话，国内的乘客并不一定会觉得舒适。

人体尺寸是家具功能设计的基础。

面向全国的家具设计依据的人体尺寸见表6-1所示。

面向区域或其他国家的家具应参考相应人体测量资料。

图6-3不同国家人体尺寸差异,四、家具分类,根据家具与人和物之间的关系，可以将家具划分成以下三类：

第一类为与人体直接接触，起着支承人体活动的坐卧类家具，如椅、凳、沙发性、床榻等。

第二类为与人体活动有着密切关系，起着辅助人体活动、承托物体的凭倚类家具，如桌、台、几、案、柜台等。

第三类为与人体产生间接关系，起着贮存物品作用的贮存类家具，如橱、柜、架、箱等。

这三大类家具基本上囊括了人们生活及从事各项活动所需的家具。

家具设计是一种创作活动，它必须依据人体尺寸及使用要求，将技术与艺术诸要素加以完美的综合。

第二节人体工程学与坐卧类家具设计,一、人体坐姿与椅类家具设计,据统计，发达国家中坐姿工作的比例已经超过三分之二，这个比例今后还将继续攀升。

这无疑也是我国现代化进程中的必然趋势。

由此可见生活中椅子的重要，也说明对椅子进行深入研究很有必要。

本部分用大幅内容讲解椅子设计，还在于椅子设计在人体工程学具有典型意义能充分体现人体尺寸和人体解剖学在产品设计中的应用方法。

1、人体坐姿生理基础

（1）脊柱、椎间盘与骨盆结构人体骨骼共有206块，分为中轴骨和四肢骨两大部分，如图6-4所示。

其中支撑头颅与全身的骨结构为脊柱、骨盆与下肢。

脊柱分4个区段：

上段是7节椎骨组成的颈椎，接下来12节椎骨组成胸椎，再下面5节组成腰椎，以上共24节椎骨；

脊柱的下端是骶尾骨，即由5块融合成一体的骶骨和由4块融合成一体的尾骨组成，如图6-5所示。

图6-4全身骨骼图图6-5脊柱的构造,每两节脊椎骨之间的软组织称为椎间盘，由于椎间盘软组织的变形，才使整个脊柱能够实现弯曲活动。

全部椎间盘的厚度之和约占脊柱总长度的1/4。

其中以腰椎段的椎间盘为最厚，所以人体上身腰部的可能活动度较大。

（2）坐姿脊柱形态的变化及其生理效应如图6-5所示的脊柱侧视弯曲形态是人直立时的形态。

这种脊柱弯曲形态下骨间的压力（即椎间盘承受的压力）是比较均匀、也比较小的正常状态。

图6-5所示脊柱正常生理弯曲状态的特征是：

颈椎为略向前凸的弧形，胸曲为各向后凸的弧形，尤其值得注意的特征是腰椎段为向前凸出的弧形，且曲度较大。

坐姿引起的脊柱形态改变，可由示意图图6-6说明。

图a）示意地表示站立时的脊柱生理曲线，腰椎向前凸，且曲度较大。

图b）示意地表示坐下后脊柱曲线形态的变化及引起变化的原因。

站着时大腿与脊柱一致地顺着铅垂的方向，坐下后相当于大腿骨连带着髋骨一起转过了90，如图b）逆时针箭头所指；

于是嵌插在左右髋骨腔孔里的骶尾骨也发生了相应的转动，从而带动整个脊柱各个区段的曲度都发生一定的变化，而其中以腰椎段的曲度变化较大，由向前凸趋于变直（从腰椎的局部区段看），甚至略略向后凸的形态。

因此腰椎骨间的压力不能再维持正常、均匀的状态，而这对于坐姿舒适性会产生明显的不利影响。

这种影响主要存在于上身没有倚靠的情况下。

若座椅靠背有一定的后仰角度，使整个后仰的上身的体重能较多地由靠背分担，影响的程度则有所缓解。

a）站着，腰椎前凸b）坐着，腰椎凸向后图6-6坐姿脊柱形态的变化,2、人体坐姿特点从生理学、解剖学和人体力学等方面分析，坐姿有以下特点：

坐姿解除了包括上肢在内的整个上身重量对两腿的压力，减轻了足踝、膝、髋等关节所受的压力，也减轻了全身肌肉、尤其是腿部肌肉的负荷，可减少人体能量的消耗。

站立时血液向腿部汇集，而坐着因放松了腿部肌肉组织，使腿部血管内静压降低，血液较易于向心脏回流循环，能缓解疲劳。

坐姿有利于维持身体的稳定，也有利于情绪的安定。

坐姿解放了双脚，使腿脚易于参与操作，还能利用靠背发挥腿脚的蹬力。

坐姿的不利方面有：

操作范围、动作幅度小于立姿操作；

不能借助体力、腰力，因此双臂操作力小于立姿；

坐姿增加了人体对于环境振动的敏感度，等等。

3椅类家具功能尺寸的设计椅类家具起支承人体的作用，在长期的历史发展中，它的“坐”的功能在本质上没什么改变，对于不同时期和场合，无论是用餐、读书、休息还是办公，椅子都是用于支撑人们的各种坐姿，容纳人的身体。

它的外形尺寸的确定主要是以人体的尺寸为依据。

通常在家具中，椅子尺寸的确定是最困难的一种。

因为椅类家具是人体在肌肉放松的状态下舒适地获得支撑的一种工具。

一般椅类家具在功能尺寸的设计上应考虑以下几个因素：

椅子的座高、座宽、座深、座倾角与椅夹角、椅曲线以及扶手高度和座椅垫性等。

这些因素与人体的基本尺寸都有着密切的关系。

（1）座高座高是指座面与地面的垂直距离；

如果座面后倾或呈弧形，椅子座高则指座前沿中至地面的垂直距离。

座高是影响坐姿舒服程度的重要因素之一，座面高度不合理会导致不正确的坐姿，并且坐的时间稍长，就会使人体腰部产生疲劳感。

通过对人体坐在不同高度的凳子上其腰椎活动度的测定得出：

凳高为40cm时，腰椎的活动度最高，即疲劳感最强。

稍高或稍低都不会使腰部感到疲劳，在实际生活中人们喜欢坐矮板凳从事活动的道理就在于此，人们在酒吧坐高凳活动的道理也相同。

如图6-7所示。

图6-7座高是影响坐姿舒服程度的重要因素,对于有靠背的座椅，其座高既不适宜过高，也不适宜过低，它与人体在座面上的体压分布有关。

不同高度的椅面，其体压分布情况有显著差异，坐感也不尽相同，它是影响坐姿舒服与否的重要因素。

座椅面是人体坐时承受臀部和大腿的主要承受面，通过测试，不同高度的座椅面的体压分布如图6-8所示，可看出臀部的各部分分别承受着不同的压力，椅座面过高，两足不能落地，使大腿前半部近膝窝处软组织受压，由于人的膝窝处神经、血管非常密集，时间久了，血液循环不畅，肌腱就会发胀而麻木；

如果椅座面过低，则大腿碰不到椅面，体压分布就过于集中，人体形成前屈姿势，从而增大了背部肌肉负荷，同时人体的重心也降低，所形成的力矩也大，这样使人体起立时感到困难，如图6-9所示。

因此，设计时应力求避免