人因工程高校教室桌椅设计

人因工程课程设计

青岛理工大学教室桌椅改良设计

目录

一、教室桌椅现状分析 (1)

1.1.桌椅出现的问题 (1)

1.2.桌椅现状的调查 (2)

二、基于人因工程学的研究与设计 (5)

2.1教室桌椅设计中的人因工程原 (5)

2.2.教室桌椅设计原则 (6)

2.3.座椅主要部分的测量尺寸分析及设计 (8)

2.4课桌主要部分的测量尺寸分析及设计 (11)

2.5桌子和椅子的配套 (12)

三、课桌椅的改进设计和创新设计及其评^ (14)

3.1 方案一及其评价 (15)

3.2 方案二及其评价 (18)

3.3 结语………………………………………………………19.

一、 教室桌椅现状分析

1、青岛理工大学黄岛校区二号教学楼普教桌椅存在尺寸设计不合理现象，给上课的学生带来了很多不便，同学们抱怨反应的方面主要有：

⑴、相邻两个座位间距过窄，活动不方便，特别是在写字的时候，双臂不能舒适自由的进行活动，不能以最佳的姿势写字，不仅对书写的内容的精确度及美观度有所影响，并且长时间在这样的条件下写作极易引起双臂及眼睛的疲劳，产生烦躁的情绪，还会使注意力下降，学习效率降低；其次，如果是在炎热的夏天并且是一百多人的大课，由于人体本身就在不断的释放热量再加上相邻两人距离过近，会让学生在本就异常炎热的夏季倍感闷热，心情烦躁；最后，人与人之间需要保持一定的空间距离，即使最亲密的两人之间也是一样，心理学上讲社交的距离感为1.2~2.1米，如果你跟一个人靠得太近，超过心理安全距离，别人就会有心理压力，所以适当增加相邻两个座位之间的距离是非常有必要的。

⑵、座椅靠背与桌面的与座椅靠背平行的垂直切面之间的距离让人感觉宽窄不一，合适的距离会使人在桌面书写时感到方便舒适，过宽的话身体会不自觉的稍往前倾，以寻求最舒适的距离在桌面进行书写，距离过窄身体没有足够的空间寻求最舒适的姿势，并且最不方便的是大腿部部分，因为距离过短膝盖在桌洞的下方，如有需要双腿没有空间交叠，而大部分学生有“跷二郎腿”的下意识习惯，这样的设计不能满足学生的需求。

（3）椅背和桌面容易被涂鸦，也容易弄脏，影响同学们的心情，产生烦躁的不良心情，影响学习效率。

2、根据同学反映及我们自己的切身体会，决定选取二教学楼的一个教室作为典型特例应用人因工程研究问题的方法与步骤进行分析研究，改良设计出符合人体需求的舒适方便的学生座椅和桌面尺寸。所以我们随机选取一个教室对所有桌椅的高度，宽度以及相对距离等尺寸进行了测量，测量数据如下：（单位厘米）

表1 实验座椅实际测量值表

注释：由于每排桌椅的参数一致，所以选取每排的一个座位进行测量，具体的参数实际意义为：

D1：靠背与桌面边缘的水平距离

D2：座椅水平面到桌面水平面的垂直距离

D3：每个座位对应的桌面的能使用的单位宽度D4：每个座位对应的桌面的能使用的单位长度D5：座椅前沿到地面的垂直距离

D6:座椅的宽度

D7：座椅的深度

a: 座椅靠背的倾斜角

3、实验课桌椅的测量尺寸（单位 mm）

图1 左视

图2俯视图

二、基于人因工程学的研究与设计

1教室桌椅设计中的人因工程原理

人因工程学的核心思想是从系统论的观点来研究人（操作者、使用者）——机器（包括人操作和使用的工具、机器、设备级工程系统）——环境（人和机器所处的环境）所组成的系统，以及三要素之间的相互关系及影响，它研究的重点是人，从人的心理和生理特征考虑，是系统中的三要素相互协调，保证人的身心健康，提高工作效率。按照人因工程学的观点，教师中的学生就是系统中的人，桌椅就是系统中的机，而人、机共处的学习条件就是系统中的环境，整个教室的桌椅就是一个“人—机”系统，在设计整个教室的桌椅的时候，要整体考虑人、机、环境三要素及其相互关系和系统的整体效果，教室桌椅的设计要符合以下几条原则：

（1）科学高效性原则 按照已掌握的科学原理办事，运用国内外科技的最新成果，使各种相关设施的设计符合人的生理、心理特征，确保人、机、环境之间的关系协调，协作灵敏，效果显著，并符合时代潮流。

（2）安全可靠性原则 桌椅结构牢固，不会倾斜且不易损坏，表面光滑，没有可能使学生致伤的利口，毛刺，尖物；所使用的材料、涂料等不含有危害人体健康的有害物质，如甲醛、苯、酚和放射性物

质，或是已经经过处理，不会影响学生身体健康；所使用的桌椅各部件结合紧密，没有松动、开裂、脱胶的现象，在规定的使用期限内，保证能够正常使用，一般不会发生故障。

（3）健康舒适原则 健康，是指设计和创造有利于人体健康的环境因素；舒适，是指作业者对工作有满意感和舒适感，它也关系到工作效率和安全，是对工作优化的更高要求。

能同时满足上述条件要求的工作，无疑是高度优化的工作，但实际上同时实现这三个方面的要求是很困难的，在实际工作中，应根据不同情况，在执行好有关人因工程学标准前提下允许有轻重之别。随着社会的进步，人的价值日益受到尊重，安全、健康、舒适等因素在工作系统设计和评价中心将受到广泛重视。

2教室桌椅设计原则

进行座椅设计前必须了解到，人性化设计是社会发展的必然趋势。人性化设计是指在设计过程当中，根据人的行为习惯、人体的生理结构、人的心理情况、人的思维方式等等，在原有设计基本功能和性能的基础上在设计中对人的心理生理需求和精神追求的尊重和满足，是设计中的人文关怀，是对人性的尊重。 人性化设计是科学和艺术、技术与人性的结合，科学技术给设计以坚实的结构和良好的功能，而艺术和人性使设计富于美感，充满情趣和活力。 所以为了给我校学生提供符合科学要求、安全舒适、经济的座椅要以人性化设计为向导，同时需要遵循以下原则：

⑴ 桌椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应，。因此在设计桌椅椅前，首先要明确设计的桌椅要供大学生在上课教室使用。要把大学生群体的人体尺寸测量数据作为确定桌椅设计参数的重要依据。

⑵ 应尽可能使就坐者保持自然的或接近自然的姿势，并且要使就坐者可以不时变换自己的坐姿。

⑶ 应符合人体生物力学原理。座椅的结构与形态要有利于人体重力的合理分布，有利于减轻背部与脊柱的疲劳和变形。

⑷ 坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定，并根据作业要求进行设计。

⑸应使坐用者活动方便，操作省力，舒适。

⑹牢固、稳定。防止坐者倾翻、滑到。

3座椅主要部分的测量尺寸分析及设计

⑴ 椅面高度（座椅面至地面的高度）

舒服的坐姿是大腿近乎水平以及两脚被地面所支持。为了避免大退下有过高的压力（一般发生在大腿的前部），椅面高度应设计得比“小腿加足高”略低一点，可避免就坐者的大腿紧压在椅面前缘上，椅面前缘以低于小腿加足高五厘米左右比较适宜，或者以座椅使用者群体“小腿加足高”的第5百分位数值做参照，使椅面高度稍低于这一测量值。成年男性“小腿加足高”第5百分位数为38.3cm，成年女性34.2cm，而高等院校椅面GBT（国标推荐）尺寸为41±1cm。如

表1所示，实验桌椅实际测量值为35.0cm，实际值与理想值的偏差较大，所以这一设计是不符合人因工程学原理的，需要进行改进。考略本校男女生比例情况以及以上各因素，将此尺寸调整为41.0cm。

⑵ 座椅的深度

座椅的深度要设计成使人的腰背自然地倚靠在靠背上时椅面前缘不会抵到小腿，一般以“臀膝距”尺寸为参考，取第5百份位数的3/4为依据，这样使短腿者膝盖不会压在椅缘上。成年男性“臀膝距”第5百分位为51.5cm,女性为49.5cm，取3/4后，分别为38.63cm,37.13cm, 由表1可得实验座椅的深度为42cm,实际值于理想值偏差过大，应人因工程学的设计要求将椅面深度改进为36cm。

⑶ 座椅的宽度

宽度要按大身材人的体宽尺寸设计。一般以女性成人臀部测量的第95百分位数为依据。最小的椅子宽度是40cm再加上5cm的衣服和口袋装物的距离。对于有靠手的座椅，两靠手之间的距离最小是50cm。不会妨碍手臂的运动。 成人女性臀部测量的第95位百分数为34.6cm,加上5cm的衣服和口袋装物的距离，理想值为39.6cm，如表1所示，实验座椅实际测量宽度为43.8cm，考虑到生产制造经济性及适用性原则将椅面的宽度改进为40.0cm。

⑷ 座椅面倾角

座椅面倾角由于用途不同设计要求不同，休息椅后倾20°左

右；音乐厅、讲演厅、会议厅为5°~15°；办公座椅一般后倾3°左右为宜。我们小组认为教室坐椅的面倾角应与办公座椅的面倾角一致，以3°左右为宜，而实际上我校的座椅为曲率不大的离线型，在设计上更为符合人体的结构尺寸需求。

⑸ 靠背

设置靠背的目的是为了是人坐着工作和休息时把身体的一部分重力压在靠背上，以减轻脊柱尤其之腰椎部的负荷，同时能使脊柱保持自然地弯姿，产生轻松省力的感受。靠背是否具有上述功能，主要取决于它的形状、倾角和高低尺寸三个因素的设计。

①背靠尺寸 低靠背，上下15~25cm，左右宽30~40cm。腰靠的位置最好放置在第3和第4腰椎部上下。中靠背，上下40cm左右，适用面较广。高靠背则是高度达到肩部的靠背。实验座椅的靠背高度尺寸为35cm，属于中靠背座椅。中靠背除了低靠背具有的支撑腰椎部的功能外，还可以支撑到胸椎下半部，使人的腰背部受到一定支撑，比较省力，比起低靠背更舒适，比起高靠背更经济，因此教室比较适合中靠背。实际测量值与理想值之间有5cm的偏差，但是考虑到经济性原则，可不进行调整。

②靠背角 指靠背与椅面的夹角。靠背角的大小对坐姿和脊柱、背肌的负荷程度有重要影响。一般认为座椅的靠背可在95°~110°范围内选取。办公用椅以100°左右为宜，阅读用椅子则为101°~104°最好，休息用椅靠背角的最佳范围是105°~110°。实验桌椅的实际测量值是102.23°，学生座椅就是阅读座椅，是比较