1、电脑椅改良设计 学校代码:10904产品造型设计电脑椅改良设计 姓 名: 邹民学 号: 201315310250指导教师: 孟忠良院系(部所): 机电工程学院专 业:机械设计制造及其自动化完成日期: 2015年1月10日摘 要对腰部的保护不论在办公室还是在家里,坐在电脑前不挪窝地连续作战是很多年轻人的习惯。时间长了,就会出现眼睛模糊、腰酸背疼等毛病,这是因为如果电脑椅与办公桌高度不够匹配,很容易对眼睛和关节造成伤害。本次课题从解决问题出发,为迎合广大顾客的需求(材质、外形、价格等),更基于人机工程学设计出一款让人工作不再是受罪,坐着确实是休息,让人们爱上使用电脑,更爱上自己的工作。关键词 :电
2、脑椅;设计;人机工程 AbstractOn the waist protection no matter in the office or at home, sitting in front of the computer does not break continuous operations of many young people habit. A long time, there will be fuzzy eyes, backaches and other problems, it is as if the computer chair and desk height are not
3、 matching, it is easy to cause damage to the eyes and joint. This topic from solving the issue, in order to cater to the demands of the customers (material, shape, price etc.), more based on ergonomics design a let people work is no longer suffering, SAT is indeed the rest, let people fall in love w
4、ith the use of computer, more in love with their work.Keywords:computer chair ;design; ergonomic 第1章 绪论1.1 引言 随着社会发展,电脑几近成为大部分家庭的必备品。针对目前市场上电脑桌椅在设计中存在的一些问题和缺陷及其对健康的种种不良影响我从人机工程度学角度出发对电脑操作时的人体坐姿与支撑方式进行系统分析和研究的基础上,设计出了一种符合现代人办公和学习要求的新型全方位电脑桌椅。 当今时代,电脑在人们的生活、学习和工作中受到了越来越广泛的应用。电脑广泛进入了办公室、学校和家庭。电脑成为每个家庭中
5、不可或缺得部分。然而在电脑带给人们方便快捷和高科技的同时,人们也越来越注意到它带来的许多负面影响。如在普通桌椅上操作电脑,人的手腕和前臂是悬空的,因而肌肉时刻处于紧张状态。此外电脑操作者长时间使用一种坐姿会使接触椅面的部位缺乏血液流通,并产生神经压迫感,从而造成身体的不适和精神上的疲惫。长期如此,容易诱发严重的职业病。且人们在使用电脑的时候,往往离电脑屏幕很近,大都是由于桌面宽度不够,使视距过短,容易产生视疲劳,对于视力健康不利。另外,一般人们书籍和电脑会同时使用,作为一个完整地书桌,需要满足多方面的需求,一般的电脑桌都只是由安放电脑的地方,没有设计专门的相应的书架和书桌,造成书本的随处乱放,
6、寻找时间过多,降低工作效率。因此研究如何从人机工程学角度出发,分析设计合理的电脑椅,使其符合人体的生理、心理及解剖学特性,以提高人们在电脑作业时的舒适度和工作效率已成为当今家具设计领域的一个重大课题。 在漫长的家具发展历程中,对于家具的造型设计,特别是对人体机能的适应性方面,大多仅通过直觉的使用效果来判断,或凭习惯和经验来考虑,对不同用途、不同功能的家具,没有一个客观的科学的定性分析,甚至包括宫廷建筑家具,不管是欧洲国王,还是中国皇帝使用的家具,虽然精雕细刻,造型复杂,但在使用上都是不舒适甚至是违反人体机能的。办公椅最重要的因素就是“以人为本”,基于人本性的设计开发,从“机械设计”走向“生命设
7、计”,用产品设计开发创造新生活。达宝利系列电脑椅、办公椅早已超越了单纯实用的需求层面,进一步以科学的观点,研究座椅与人体心理机能和生理机能的相互关系,达宝利的设计是建立在对人体的构造,尺度、体感、动作、心理等人体机能特征的充分理解和研究的基础上来进行的系统化设计。为了更好的改进设计符合人机工程的家庭电脑椅,首先需要对市面上现有的电脑椅存在的问题进行总结分析,进而再针对这些问题进行改进,以设计出符合人体生理、心理及解剖学特性的电脑椅。1.2 家具形态设计中的结构形态设计 通常,物体形态的存在必须依赖于物体本身的结构。一切物体要保持自己的形态,必须要有一定的强度、刚度和稳定性的结构来支撑。家具产品
8、的形态也是如此。结构在家具产品中的地位,如同人体的骨架对人的重要性一样。一件家具产品,如果没有像骨架一样的结构来连接和支撑,也许只是一堆废料,既不能构成产品的形态,也满足不了使用功能。 一件优秀的家具产品,必然要使用具有一定强度的材料,通过一定的接合方式来实现其功能和基本要求,同时还应注重其审美功能和结构的新颖独特。家具产品的结构强度是实现其基本功能的基础。没有一定强度的家具产品,无论外表怎么优美华丽,也只是虚有其表,根本满足不了使用功能。然而家具产品的结构构成需要通过一定的接合方式才能完成。在家具产品中,除了一些传统的接合方式仍在沿用外,为适应家具产品“可拆装”的要求,连接件接合是使用最多的
9、方式。1.2.1 家具产品结构形态的意义家具产品之所以表现出它特有的结构形态类型,其意义是二:一是创造出家具产品应有的使用功能;二是保证家具产品具有足够的强度和稳定性特征。家具作为一种工业产品,首先应该具有使用功能。家具产品的功能特点是通过人的使用体现出来的,而家具产品的结构形式是体现其功能的具体手段。工业设计能否充分体现功能的科学性、使用合理、舒适、安全、省力和高效等都反映出产品结构是否合理、造型是否全宜。除了满足使用功能外,家具产品的某些外部结构还具有审美功能。例如中国传统家具中椅子腿上的横档和矮老,以及桌腿间牙条、牙板和桌腿与桌面间牙头等的使用,不仅加强了各个零、部件之间的强度,实现其应
10、用的使用功能,还起到了很强的装饰作用。1.2.2 家具产品的结构形态与接合方式对于绝大部分家具产品而言,如果没有运用一定的接合方式对其零、部件之间进行连接,家具将“面目全非”,毫无用处,更构不成家具产品的外观形态,对其结构形态的分析也只能是“纸上谈兵”、“天马行空”,毫无意义可言。连接件对家具产品的结构组成是至关重要的,其功能有二:连接和装饰。连接件的连接功能就如人体骨骼间的“关节”,连接着各个零、部件,把本来毫无生机的各种材料组合起来,从而赋予了家具应有的功能和使用要求,同时构成了各种生动活泼、姿态万千的家具形态,也实现了设计者的各种创意梦想。1.2.3 家具产品的内在结构形态与外在结构形态
11、及其表现形式家具产品的内在结构形态包含两个方面的含义:一是指由材料本身的结构特性所决定的,不同材料种类所产生的不同的家具产品形态。如金属家具、塑料家具、竹藤家具、充气家具及软体家具等都有自己独特的结构特点和表现形式。这是一张使用玻璃纤维增强树脂制造而成的,名为“佛罗瑞斯”的儿童椅。设计师利用材料的特殊性质设计出了这把结构和造型非同一般的椅子。另外,人造板如胶合板、刨花板、纤维板等,由于其材料本身内部与天然实木的内部结构大不相同,因此人造板家具形态与实木家具也存在着很大差异;二是指隐藏在家具外观形态之内,不易被人们察觉的家具零、部件之间的连接结构形态以及由它们所决寂静的家具造型形态。此沙发的外表
12、很一般、很简单,但隐藏在其外表之后的内部结构却比较复杂。为了达到展开一折叠的使用要求,其内部必须运用多个零、部件通过一定的连接方式,及采用一些特殊的连接件才能完成。1.2.4 家具产品形态设计与结构创新古往今来,家具产品形态设计上的求新、求变,其主要途径之一即是力求结构形态上的变化创新。家具产品在满足其基本功能和使用要求的条件下,设计者就在努力探索如何在结构上进行变化,以求产品功能的拓展和形态的新颖独特。1.3 电脑椅简介电脑椅已广泛普及于人们的工作和学习及生产场所。具有一定的人体工学性,有利于健康。1.3.1 分类按适用地方分类(1)工作椅:适用于生产车间等工作场所,椅子,的组成简单。(2)
13、学生椅:适用于学校及会议性场所等,同样椅子的组成简单。(3)职员椅:广泛适用于办公环境,椅子体积少,占用空间少。(4)中班椅:椅子体积较大,通常的使用者为管理层一类的人员。(5)大班椅:又称为老板椅,外观大气。(6)会议椅:外观新颖,时尚,椅子的舒适感不是设计者的第一要素。按面料分类(1)麻戎椅:工作椅、职员椅、中班椅采用多。(2)网布椅:早几年中班椅、会议椅、班前椅,采用较多。(3)皮椅:大班椅使用最多,皮:真皮、仿皮之分,95%以上是仿皮。(4)防静电椅:椅子表面采用防静电处理,或防静电的配件及面料。1.3.2 电脑椅的组成及质量要素A 脚轮:普通脚轮、PU轮(软性材料,适合于木地板,及机
14、房)B 椅脚:弓形架(铁架或木架)C 气杆又叫伸降杆,用来调节椅子的高度和旋转D 底盘:托起椅座的部份,下面与气杆相连接E 椅座:由木板、海绵、面料组成F 扶手:厚薄影响质量G 椅背座连接(角码)H 椅背:和椅座的材料、质量评定方法差不多,但硬度相对软些I 腰枕:有些椅子有,有些椅子没有,必要性,则看椅子的舒适度J 头枕:有些椅子有,有些椅子没有,必要性,则看椅子的舒适度1.3.3 品牌韩国DSP 帝雅双背椅帝雅系列 超越普格瑞斯 乐都金豪 台湾普格瑞斯11bh双背椅 Hoba Life艾西 尼尔 尼克 温佳 第2章 电脑椅的设计调研2.1 电脑椅市场分析 据文籍记载,椅子的名称始见于唐代,而
15、椅子的形象则要上溯到汉魏时传入北方的胡床。到现在椅子的类型也是千变万化,有办公椅,酒店用椅,电脑椅等。电脑椅是专门为电脑工作者提供的一套舒适化办公设备,通常由滑轮和可转动椅面以及扶手组成,专业运用于电脑工作。网吧家具行业容量预测:据不完全估计,目前中国的网吧数量大约有二十多万家,每年还在以5%的速度增长,而网吧行业在这二十年至少是一个朝阳行业,就算美国,日本、韩国这些发达国家,他们的网吧数量也是呈几何数字发展的,何况信息远远落后于他们的中国、印度等人口大国,因此,可以断定,网吧行业是个不死的行业,至少这二十年是这样的。那对于网吧家具行业而言,随着网吧数量的增长,相应的网吧家具的市场容量也会随之
16、增长。就以现有的网吧数量为例,二十万家网吧,每间网吧以平均150个位来计算,每套桌椅以人民币500元来算,则现有的市场容量为200000150500150亿,这还是保守估计,如按每年递增网吧数量5%来算,未来中国网吧桌椅行业容量更为惊人。这还没有计算诸如商务酒店、休闲厅、电教室等要使用网吧家具的容量。因此,电脑椅的发展前景甚为远大。2.2 市场调查问卷本次我想对电脑椅这类产品进行改良设计,在这之前我们需要了解现在使用者对电脑椅的使用情况,并希望给予我们适当的建议和意见,能够为我们的改良起到向导和帮助作用。1.您经常使用电脑吗?( )a.经常,那是我的工作和学习需要 b.还好,没事玩玩 c.不经
17、常,偶尔用用 d.没必要的话不怎么用 请选择您经常使用电脑吗?2.有过长期使用电脑觉得疲劳的经历吗?( )a.有,经常 b.偶尔,用时间长了就会 c.很少,疲劳也与电脑无关 d.从没觉得过,玩起电脑就精神百倍3.觉得在电脑面前疲劳是什么原因造成的?( )a.(显示器等的)辐射 b.长期保持一个姿势,肌肉酸痛 c.精神紧张 d.键盘鼠标等外设使用不舒服 e.其他请选择觉得在电脑面前疲劳是什么原因造成的?4.您有因为用电脑长时间工作产生以下症状吗?( )a.颈椎酸痛 b.肩膀酸痛 c.腰酸背疼 d.浑身不适请选择您有因为用电脑长时间工作产生以下症状吗?5.有没有觉得自己的电脑椅使用不便?( )a.
18、没有,挺好 b.有点,凑合用吧 c.希望有更好用的 d. 其他请选择有没有觉得自己的电脑椅使用不便?6.您在电脑前工作时更喜欢什么样的姿势?( )a.前倾 胳膊的支撑点在桌子上 b.倚在靠背上 胳膊的支撑点在扶手上 c.后仰 腿伸直 d.很随意但很奇怪的姿势 舒服就好 请选择您在电脑前工作时更喜欢什么样的姿势?7.您长时间在电脑前工作时会希望电脑椅能方便你经常换姿势吗( )a.非常希望 b.如果有,希望拥有 c.没想过,用现有的椅子凑合换姿势也行 d.对缓解疲劳根本没有作用 请选择您长时间在电脑前工作时会希望电脑椅能方便你经常换姿势吗8.您是否觉得长时间使用电脑时右手手肘缺乏支撑点导致右臂肌肉
19、酸痛?( )a. 是 b. 还好 c. 不怎么注意请选择您是否觉得长时间使用电脑时右手手肘缺乏支撑点导致右臂肌肉酸痛?9.有没有想过将鼠标放在腿或任意其他地方使用( )a. 用过,不过线不够长b. 听起来不错呢c.这样根本不方便d. 其他请选择有没有想过将鼠标放在腿或任意其他地方使用(很舒服的呦)10.你喜欢盘腿坐着么( )a. 喜欢 b. 还行 c. 讨厌 d. 其他请选择有没有想过将鼠标放在腿或任意其他地方使用(很舒服的呦)请选择你喜欢盘腿坐着么请选择您是否觉得长时间坐着屁股有所变大11.您喜欢什么风格的电脑椅设计?( )a. 时尚、设计感很强b. 结构复杂的c. 很简洁的,有现代感d.
20、看起来就很高科技的,多功能 请选择您喜欢什么风格的电脑椅设计?12.你比较喜欢什么材质的电脑椅 ( )a. 金属b. 布艺 c. 金属d. 布艺e. 高分子材料请选择您喜欢什么风格的电脑椅设计?请选择你比较喜欢什么材质的电脑椅13.您希望将来的电脑椅会做怎样的改进?( )a. 外形更漂亮就够了b. 人机方面更合理 c. 增加功能d. 触感更舒服请选择您希望将来的电脑椅会做怎样的改进?14.你能接受的电脑椅的最高价位 ( )a. 3050元 b. 50100元c. 100200元 d. 200以上 第3章 电脑椅设计3.1电脑椅设计分析3.1.1 坐高 坐高是指坐板前沿高度,这个高度决定了椅子的
21、舒适程度。根据人体工程学的理论,人体质量和压力的散布和紧张的松弛乃是获得舒适的基础。坐高的决定与人的小腿高度有密切关系,按照人体工学的基本原理,坐高应小于人体坐姿态时小腿肋窝到地面的高度,根据我国男性平均胭窝为408mm,女性为385mm,再加上2.5-3.5mm鞋的高度,则高为420-430mm,考虑到小腿的活动作地,一般采用400-410为宜。3.1.2 坐深坐深确定通常是根据人体大腿水平长度,即胭窝到臀部后端的距离作为依据,为养活小腿内侧受到压近或使靠背失去作用,坐位浓度实际尺寸还应减去椅座前沿到胭窝之间大约60mm的空隙,也就是坐深小于坐者大腿的长度,使膝下没有压力,为了使坐深设计得适
22、合于多种人体尺寸的需要,下腿水平长度应取平均值。我国成年男女的大腿水平长度尺寸平均可取420mm,故一般常用的靠背椅坐深不宜大于420mm。3.1.3 坐宽 坐位宽度必须大于臀部的宽度,使身体改变姿势时有足够的移动空间,但坐宽过大两臂不能均匀地倚靠扶手,坐宽过窄没有横向挪支的作地,易产生促感,这样很容易产生疲劳。根据我国人体尺寸,一般靠背椅坐宽不应小于380mm,扶手椅不小于460mm。座必须有适宜的弧度或弹性,使全身压力不致集中在骨盆的承重尖端。3.1.4 靠背高度 靠背高度是指椅背上沿至椅背与坐面交接处的距离,是沿椅背平面中线测量的长度,靠背必须具有支持背部的作用,并且根据需要稍向后倾斜,
23、以支持身体的质量,两者之间必须形成95度或更大的角度。3.1.5 扶手扶手是增加坐椅舒适性的补助支撑构件。扶手高度应与人体坐骨结节点到自然垂下的肘部下端的垂直距离相近,通常认为距坐面高240mm左右最为合适,并应与坐面平等。两扶手内侧距离在420-440之间,扶手前端应比后端稍宽,一般是两侧分另张开10度左右。我们从前人的研究基础上,可以得到很多的理论知识,从人类功效学数据可以看到一些有关设计椅子的原理,椅子的坐面应向后倾斜1424度(相对与水平面),以使臀部不向前移滑。靠背与坐面的夹角应在105110度。靠背与水平面的夹角应在110130度。靠背在相应腰的地方要鼓起,它距坐面的垂直高度从10
24、18厘米。腰部凸起,可以减少脊椎后凸,并使脊柱尽量接近与自然状态。 本次设计的电脑椅可适合身高在 1.37 米2.06 米之间的人,坐在其上与坐在普通椅子上的高度完全一样,无论在办公室还是在家里,使用这种 坐具都很合适。它使人们从长期坐旧式椅子所带来的腰背疾病痛苦中解脱出 来,给人们以舒适感。3.2方案构思与分析 1.家具尺寸高度一定要有利于人体的健康。对于桌椅类的高度,国家已有标准规定。其中,桌类家具高度尺寸标准为 700 760mm 四个规格,椅凳类家具的座面高度为 400 440mm 三个规格。另外还规定了桌椅配套使用标准尺寸,桌椅高度差应控制在 280 320mm 范围内。 2.正确的
25、桌椅高度应该能使人在坐时保持两个基本垂直,一是当两脚平放在地面时,大腿与小腿能够基本垂直,这时座面前沿不能对大腿下平面形成压迫。二是当两臂自然下垂时,上臂与小臂基本垂直,这时桌面高度应刚好与小臂下平面接触。这样就可以使人保持正确的坐姿和书写姿势。如果桌椅高度搭配得不合理会直接影响人的坐姿,不利于使用者的健康。为此,写字桌台面下的空间高不小于 580mm ,宽不小于 520 mm 。 3.对于涉及到的书柜类标准,搁板的层间高度不应小于 220mm。小于这个尺寸就放不进32开本的普通书籍。搁板层间高一般选择300350mm。 4.在普通桌椅上操作电脑,人的手腕和前臂是悬空的,因而肌肉时刻处于紧张状
26、态。所以电脑桌椅在设计时,椅子的扶手与桌子的表面应该保持在同一水高度, 在操作电脑时,使人的前臂、手腕时刻处于受支撑的状态。 5.考虑人体尺寸差异,设计座面、靠背的高度应在一定范围内可调,桌椅尺寸应该满足不同人的要求,使不同的人在使用时都能感到舒适。 6.从人体生理特性上分析,人体在坐姿时,属于静态作业,而人体只有在不断活动中才能减少局部肌肉的持续收缩,从而减少背椎板的内压。所以,为减少身体的肌肉疲劳,电脑椅的设计应允许人体在工作中变换不同姿势,即处于相对的动态作业中。也就是说随着坐姿的变换,设计电脑椅的靠背倾角、座面倾角和座高等尺寸可相应调节。考虑作业时的不同姿势,随着坐姿的变换,靠背倾角尺
27、寸可相应调节。 7.电脑桌面应该宽广,使视距保持在合理的范围内避免视距过短的普遍现象。8.电脑椅边部应圆弧型,防划伤,材料的使用应符合绿色环保可持续发展的原则。3.3 设计方案及说明 1.电脑椅依据人机工学原理设计,通过调整椅面的高度,椅子的扶手可以与桌子的表面保持在同一水高度,在操作电脑时,使人的前臂、手腕时刻处于受支撑的状态。因为在普通桌椅上操作电脑,人的手腕和前臂是悬空的,因而肌肉时刻处于紧张状态。有了合适的肘部支撑之后可以使人体保持合理的操作坐姿,即能采取直立或稍向前倾的坐姿,避免了弯腰驼背,对某些桌面作业还可以采用稍向后倾的坐姿,舒服地依靠在座椅的靠背上。操作者有多种可供选择的坐姿,
28、可以经常变换姿势以减轻疲劳。合适的肘部支撑不仅使坐姿端正、稳定,同时也使桌面作业更加规范。使用者还可以根据需要调整椅子的倾斜角度。电脑椅最大限度地满足了人体对舒适度的需求,对手臂和身体起到了直接的保护作用。 2.人体在坐姿时,属于静态作业,而人体只有在不断活动中才能减少局部肌肉的持续收缩,从而减少背椎板的内压。所以,为减少身体的肌肉疲劳,电脑椅的设计应允许人体在工作中变换不同姿势,因此桌面下面不设计抽屉,可以使腿部有足够的活动空间,以便人们变换姿势,消除疲劳。 3.椅子的后部较高,可以给头部也有一个支撑。因为人们长时间坐在电脑桌前面的时候,劲部肯定会发生疲劳,所以为了让劲部得到充分得休息,防止
29、出现颈椎病等,就设计了这一个部件,防止因长时间用电脑之后的头部酸痛。 4.为了给人体尺寸不同的人都能把饺子人垂直地有支撑物,就在桌子的底下设计了一个可以根据不同人的要求而可以调节高度的垫脚板,垫脚板的最主要的功能时是为了减缓腿部压力。 5.可抽拉的键盘托板,可以根据个人的需要拉出或收起来。在键盘托板拉出之后可以增加视距,消除眼睛疲劳,并且此时手肘也可以直撑在键盘托板上,使人感到方便舒适。 6.考虑到人体尺寸差异以及各种坐姿的差异以及人们坐着的时候,经常改变姿势对人体健康有力,因此座椅应当适合各种坐姿势,设计座面的高度,靠背的角度,头靠的角度,垫脚板的角度在一定范围内可调。 7.椅面的材料选用毛
30、料,透气性好且不打滑,椅面前缘呈圆弧曲面,增加臀部的舒适感。 8.电脑作业时人体坐姿分析人在坐姿时,身体的脊柱会由站立时的 直形向拱形变化。这是因为坐姿时骨盆向后方倾转,从而使背下端的骶骨也倾转所致。这样就使得人脊柱的椎间盘受到了很大的压力,从而导致腰痛等疾病。所以在椅子的背面采用模拟人体的“ S ”型曲线,给人的腰部以一个支撑。以避免发生以上不好的情况。 9.最后考虑的是在电脑桌的旁边设计了一个书架桌,可以方便人们在操作电脑的时候,突然要用到某些资料的时候,可以直接转过椅子,在书架桌前翻阅资料和书本。3.4电脑椅设计方案草图图3-1图3-2图3-33.5 电脑椅设计方案效果图图3-4第4章
31、设计小结 通过本次设计任务充分检验了实际学习的情况,同时也为以后产品的设计打下了坚实的基础(查阅大量资料、手册、标准、期刊等,结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构有了系统的认识,拓宽了视野,丰富了知识。)另外,本次设计还必须具很强的计算机应用的能力,在此方面深感不足,在以后的日子要努力弥补。一人的力量终究微薄,只能是熟悉下整个模具制作的流程,在考虑问题上也不可能面面俱到。虽然我的设计不是很成熟,还有很多不足之处,但是我付出了自己的劳动,这是我引以自豪的地方,我相信只有经历过的人才会明白其中的酸甜苦辣。这次做设计的经历也使我终身受益,我感受到做设计是要真正用心去做的一件事情,是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有学习就不可能有研究的能力,对自己的研究就不会有所突破,那也就不叫设计,希望这次经历能让我在以后的工作学习中激励我继续进步。参考文献1 曾富洪.产品创新设计与开发M.成都:西南交通大学出版社,20092 申永胜.机械原理教程M.北京:清华大学出版社,20053 张策.机械原理与机械设计M.北京:机械工业出版社,20044 曾宗福.机械基础M.北京:化学工业出版社,20025 吴克坚,于晓红,钱瑞明.机械设计M.北京:高等教育出版社,20036 许德珠
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