人机工程学课程设计样本.docx

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人机工程学课程设计样本

3.1.3对门用安全人机工程学分析.........................20

摘要

安全人机工程学作为一门集合各种学科的综合学科,对安全起着至关重要的作用,其研究方法具有科学性、流程性。

而基础设施是我校学生与教职工生活学习中很普遍的直接或间接接触的,更是我们安全生活的一种保障,跟人体也是息息相关的。

因此,安全人机工程学在其中的应用也是显得异常重要。

用人机工程学的有关原理,探讨了大学院校里教室中的设施（黑板、讲台、课桌、课椅）的布置和尺寸与人（教师、学生）的功能尺度相协调的关系,得出了一组合理的数据,从而达到减少教师和学生上课时的疲劳,提高教学效果的目的。

进入21世纪以来,随着中国高校招生规模的不断扩大和高校信息化进程的逐步加快,大学校园硬件建设高速度发展,各类先进设备不断引入,提高了学生的学习效率,但同学们每天大量使用的课桌椅却并不尽如人意。

根据网上发布的一些统计资料,发现高校课桌椅的设计存在着许多问题,致学生的身体疲劳、视力下降、要不损伤、劲椎病等诸多现象增多,严重影响了学习效率及身体身体健康。

因此健康舒适人性化的高校课桌椅审计问题亟待解决。

文章运用人机工程学的原理和方法,以”安全、舒适、高效、健康”的原则,结合设计心理学、统计学等知识,对高校课桌椅的使用现状及设计存 在的主要问题进行分析,对青年大学生这一使用群体进行问卷调查和人体尺寸测量,就高校课桌椅设计对 青年大学生的生理、心理产生的影响进行分析,最后从设计参数、材料和结构、色彩三方面介绍高校课桌 椅的人性化设计。

第一章阶梯教室门窗、桌椅及相关设施的人机关系

1.1安全人机工程学

安全人机工程学是从安全的角度和着眼点出发来研究人与机的关系的一门学科,其立足点放在安全上面,对在活动过程中的人实行保护目的,主要阐述人与机保持什么样的关系,才能保证人的安全。

也就是说,在实现一定的生产效率的同时,如何最大限度地保障人的安全健康与舒适愉快。

这主要是从活动者的生理、心理、生物力学的需要与可能等诸多因素,去着重研究人从事生产或其它活动过程中实现一定活动效率的同时最大限度地考虑外界因素的机理和预防与消除危害的标准与方法提供科学依据,从而达到实现安全卫生的目的,确保人类能在安全健康、舒适愉快的条件与环境中从事各项活动。

1.2 感觉系统中存在的人机关系

感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反应,感觉是人们了解外部世界的渠道,也是一切复杂心理活动的基础和前提。

人的感觉类型有视觉、听觉、嗅觉、味觉、皮肤感觉、本体感觉等。

认得感觉器官接受内外环境的刺激,将其转化为神经冲动,经过传入神经,将其传至大脑皮层感觉中枢,便产生了感觉。

根据课题需要,对于高校大学生使用课桌椅的状态,主要介绍视野和视距、皮肤感觉和本体感觉三部分。

1）视野和视距视野是指人眼能观察到的范围,一般以角度表示。

视野按眼球的工作状态可分为:

静视野、注视野和动视野三类; 在人的三种视野中,注视野范围最小,动视野范围最大。

人机工程学中,一般以静视野为依据设计有关不件,以减少人眼的疲劳。

 图4—2为静视野在水平、铅垂两个方向上的最佳值。

图4—3为人眼在垂直面的视野范围,在垂直面的最大视野范围大约为120度,人的自然视线低于标准视线,坐姿时最佳范围15度,观看最佳视区为30度范围内。

视距是指人在控制系统中正常的观察距离。

观察各种显示仪表时,若视距过远或过近,对认读速度和准确性都不利,一般应根据观察物体的大小和形状在380~760mm之间选择最佳视距。

 2） 皮肤感觉 

皮肤是人体上很重要的感觉器官,感受着与外界环境中与它接触物体的刺激。

对于高校桌椅设计,

是指学生在使用过程中的触压、疼痛、光滑或粗糙等感觉。

比如高校大学生在使用桌椅的过程中,身体受到刺激强化到某一程度,痛感就随着刺激出现。

1.3神经系统中的人机关系

神经系统是人体最主要的机能调节系统,人体各器官、系统的活动,都是直接或间接的在神经的控制下进行的。

大学生在使用教室或图书馆桌椅学习时,不论是读写或听说的状态都是经过神经的调节作用,使其对外界环境的变化产生相应的反应,从而与周围环境之间达到协调统一,保证人的操作活动得以正常进行。

神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统。

1.4运动系统

运动系统是人体完成各动作和从事生产劳动的器官。

由骨、关节和肌肉三部分组成。

全身的骨关节连接构成骨骼。

由于肌肉的收缩与舒张牵动骨,经过关节的活动而能产生各种运动。

1.5课桌椅色彩设计的人机关系

色彩三要素:

色相、色彩的相貌;明度,色彩的明暗程度;彩度、色彩的饱和程度。

在高校桌椅设计中既要保证课桌椅单体色彩的美观,对大学生产生的心理作用,还要保证各种色彩在教室环境内的协调性。

总体来说课桌椅的设计要求色彩明朗、精神饱满。

因此,选取一些冷暖适中的色彩,并提高色彩的明度、降低色彩的饱和度就是折中的好办法。

这样能够选取红橙黄色或者蓝青色等颜色。

这样既能够创造愉悦的氛围,又不至于使学生过于兴奋,达到轻松愉悦的环境氛围。

1.6学校课桌椅调查分析的背景

教室是老师授课、学生学习知识的场所,作为学校最基础的教学设施,教室里的任何组成设备,都与我们平时的学习生活息息相关,特别是教室课桌椅,是否坐着舒适,是否有良好的活动空间,以及是否有好的视线能看到黑板,对我们来说是有直接影响的。

学校综合楼里的教室都是大型的阶梯教室,大约有160个座位左右,能容下四个班的学生人数。

但在平常的学习生活中,我发现学校的教室里还是存在不少不符合人因工程学原理的问题的,例如,就我们最常见的课桌椅而言,椅子坐上去会感觉腰部的不舒适（特别是长时间就坐）,同时感觉教室里座位间的间距比较小,人多的时候坐着就感觉很拥挤,没有舒适的工作空间等等。

因此我们小组成员决定对学校的教室进行一次实地考察,以综合楼205教室为例,经过实地考察,发现教室里存在的一些问题,并测量一些数据,拍一些照片,经过上网查阅资料,根据收集到的数据进行分析,发现问题与不足,并利用人因工程学的知识提出合理的改进建议。

1.7安全人机工程学研究方向

在任何一个人类活动场所,总是包括人和机（此处的机是广义的,即系统中除人之外、与人有关联的其它因素）两大部分。

这两种性质截然不同的要素——人与机,彼此之间存在着物质、能量和信息不停的交换（即输入、输出）和处理上的本质差异。

而人机结合面起着人机间沟通的作用,各自发挥功能,提高系统的效率,保证系统的安全。

因此,人机系统是一个有机的整体。

第二章人体相关尺寸的收集

2.1高校桌椅设计的人体尺寸依据

要想使高校桌椅产品最大限度地满足大学生在健康、安全舒适上的需求,就必须在产品设计时充分考虑人们的生理、心理特征。

而在人的生理特性中,最基本、最核心的是人体的尺寸数据,高校大学生的人体尺寸是校园桌椅产品尺寸的科学依据。

在互联网的各种搜索,发现众多调查研究显示:

从1995年至现在,中国12岁至17岁青少年的身高体重明显增加;男生身高增高69mm,体重增加5.5kg,女生身高增高55mm,体重增加4.5kg。

由此可见,21世纪新一代的高校大学生人体尺寸将有更大的增幅,高校桌椅产品所依据的人体尺寸标准有待更新修改。

人体各项数据示意图

2.2现有桌椅的功能尺寸测量 

据国家标准GB/T3976-《学校课桌椅功能尺寸》的规定,结合本课题的需要,最终确定高等院校课桌椅的主要功能尺寸参数包括14项数据,其测量说明及测量结果如下:

桌面高（h1 ）:

从地面到桌面前缘最高点的垂直距离; 桌下净空高（h2）:

从地面到桌面的前缘底部的垂直距离; 

桌面深（t1）:

桌面后缘到前缘的水平距离;桌面宽（b1）:

桌面的水平宽度; 座面高（h4）:

从地面到椅座面前缘最高点的垂直距离; 座面深（t4）:

椅座后缘到前缘顶点的水平距离; 

座面倾角a:

椅座面水平面的夹角;靠背倾角β:

桌面与水平面的夹角。

另外,还包括靠背点距座面高、靠背下缘距座面高（h5）、靠背上缘距座面高（h6）、桌椅高差（h1—h4）、桌椅水平距离（l）等设计参数,如图所示

我校桌椅的功能尺寸的实际测量结果

2.3坐姿人体尺寸

2.4立姿人体尺

2.5人体相关水平尺寸

2.6人体活动空间相关尺寸

第三章阶梯教室门窗的安全人机工程分析

3.1阶梯教室的门窗的安全人机工程分析

3.1.1教室内色调分析

　色彩对人的心理状态有着不可忽视的影响。

人们处于不同的颜色环境中,除了视觉辨别力受到影响、视野发生变化外,人的心理感觉也会有所变化,不同的颜色会产生不同的抽象概念和不同的感觉。

（1）冷暖感。

如红色、黄色和橙色给人以暖的心理感觉;蓝色的衣服看上去凉爽。

（2）兴奋和压抑感。

如红色、黄色等暖色调给人以兴奋感,使人情绪高涨、精神振奋、易于激动;蓝色等冷色调使人冷静,抑制人的情绪。

（3）轻松和压抑感。

明度高的颜色会使人感到轻松、自在、舒畅的感觉;明度低的颜色使人产生压抑和不安的感觉。

（4）软硬感。

明度高的颜色感觉软;明度低的颜色感觉就硬等等。

　　每种颜色都具有特殊的心理作用,虽然个体之间的感觉存在着差异,但某些感觉特征却是一致的,主要表现在对视觉工作能力和视觉疲劳的影响。

单就引起眼睛疲劳而言,蓝、紫色最甚,红、橙色次之,黄绿、绿篮、绿、淡青等色引起视力疲劳最小。

使用亮度过强的颜色,瞳孔收缩与扩大的差距过大,眼睛易疲劳,而且使精神不舒适。

　　根据颜色的效果,合理的选用颜色,在工作场所构成一个良好的颜色环境,能够得到很好的效果,如:

（1）增加明度,提高照明设备的利用效果;

（2）注意力集中,减少差错、事故和消耗,提高工作质量和工作效率;（3）发挥颜色对人心理和生理的作用,使精神愉快,减少疲劳;（4）改进劳动条件,使环境整洁,有美感。

　　该教室内各种色调分析:

黑板为墨绿色,使人感觉安静、柔和,且明度适中,不会引起人眼的刺激感或不适感;座椅和桌面为淡黄色的暖色调,使人感觉柔和、温暖,且能给人带来一定的兴奋感,故而该设计的合理的。

之因此不用浅蓝等其它浅色因为浅黄色对眼睛的叶黄素水平没什么影响,而蓝光会造成眼睛的叶黄素水平降低。

叶黄素有助于延缓眼睛的老化、退化、病变,减少眼疾的发生率,还能够保护视网膜免受光线的伤害。

因此我们能够看到大多数的书桌写字台是以黄色为主;多媒体操作台采用了棕褐色,给人一种严肃、庄重的感觉,有利于教师对课堂纪律的维持;地面为微黄色,其产生的生理效果与淡黄色类似;教室前面的台阶为青绿色,与地板的微黄色之间对比明显,故而当老师迈上讲台时容易分辨,不易踢到台阶;墙壁为白色,能给人一种较为明快、轻松的感觉。

　　综合评价:

该教室的色调大多采用的都是非刺激性色调,总体上使人感觉良好,设计是很合理的。

3.1.2 教室内光照分析 

a.采光与照明对心理状态的影响。

照明环境不但要使人看清对象,而且要给人舒适的感觉。

研究表明,照明会影响人的情绪,影响人的一般兴奋性和积极性,从而也影响工作效率。

一般认为,明亮的房间会使人愉快。

应照明不足,学生在看书学习时会产生疲劳,引