1、学生电脑椅人机工程学设计说明学生电脑椅针对学生的电脑使用特点与休闲要求的功能转换进行的座椅设计，展现一种新的人机互动关系，新型的结构形式。根据坐姿的生理形态和体压分布，对座椅的设计采用了人机工程学的方法进行分析，提出更符合人体生态曲线的座椅结构尺寸，以提高乘座的舒适性，适应人体的健康需要。设计适用对象：在电脑前长时间学习工作的高校学生。设计使用场合：高校宿舍。设计背景：当前高校学生平均每天在电脑前学习和娱乐的时间超过五小时，可由于条件所限，学生所使用的电脑椅多是直棱直角的木制座椅或座凳。这样的电脑椅不仅没有舒适感可言，长期使用还会造成脊骨移位乃至颈背酸痛和肌肉麻痹，若将头部移得太前，或手腕缺乏
2、承托，还会对视力和头部不利（电脑辐射影响）。因而一款适合学生用的电脑椅不仅要矫正坐姿、预防近视和驼背，还要为学生提供符合人机学原理的最舒适的人性化服务。设计要点和思路：总体思路：首先要求使用者正确的坐姿，至少不能斜着坐，据说这样辐射量更大。同时得昂首挺胸，以防腰部提早疲劳，造成脊柱向内弯曲。上下臂保持大体垂直，大腿下侧不受压迫，脚平放在地板或脚踏板上。座椅的设计更为重要，采用适当尺寸、结构和可以调节的设计，可以保证使用者调节座椅高度使得脚能平放在地板或脚踏板上；调节座椅靠背使其正好处于腰部凹处，使座椅起到符合人体解剖的支撑作用。1 电脑椅结构型式要最大可能和使用者各种操作活动相适应，保证在工作
3、过程中保持身体舒适、稳定并能进行准确的控制和操作。2 座椅和高度和腰靠应当是可调节的，调节方式可以使无级的，每间隔 20mm为一档的有机调节，调节范围 40-50cm 为宜。座椅腰靠高度调节方式为 165-210mm 间的无级调节。3 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并不得松动。扶手应可以调整，当你办公时，可以略微张开，方便写字阅读；需要用电脑时，收缩回来，便于使用键盘鼠标；加上手臂长度不同，调整扶手高度，让这张椅子好似完全量身定做的。4 座椅个零部件的外露部分不得有易伤人的尖角锐边，各部结构不得存在可能造成挤压、剪钳伤人的部位。另外，电脑椅
4、不仅应该坐着舒适，而且在垂直方向和水平方向上都应该有较高的自由度，也就是可调节的幅度较大。舒适的坐椅具有双气动功能，既可以调节椅子高低，又可调节椅背的俯仰角度。同时，使用时坐下并感觉椅背是否软硬适中，椅背曲线是否契合人体脊柱的弯曲度，全面承托背部，腰部能否舒减背部过重压力负荷，确保正确坐姿；椅座是否宽阔厚实，全面承托，既能减轻身体坐下时由人体重量所产生的冲击力，亦能舒缓长期伏案时臀部所承受的压力，松弛身心，提高工作效率。脚轮的设计：它是否安全畅滑，在地毯上能否自如转动，滚轮的塑胶质地是否太硬对地板有伤害。 同时参照以下资料，制定学生电脑椅的实际设计方案：n 德国 Sturlgart 设计中心在
5、评选每年优良产品时，人机工程上所设定的标准：1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合； 2)产品是否顺手和好使用； 3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险； 4)各操作单元是否实用；各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认； 5) 产品是否便于清洗、保养及修理。n 高校宿舍学生上机姿势和当前的电脑环境条件调查分析：使用者常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳，使得使用者不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度，从而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩颈部的疲劳)，而当使用者脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，
6、其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。 n 为避免不良坐姿带来的严重后果，许多人选择用某些考虑人机因素的辅助性产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等高层次的人性化产品。还有一些人选用多功能的小型或微型保健器材，以使长期保持坐姿时的锻炼缺乏的活动部位得到锻炼。对高校学生来说这样不仅不方便，还带来许多经济负担。设计方案:l 人体姿势与腰椎形状的关系:其关系为：(1) 人的背后仰和放松时，椎间盘内压力最小。(2) 靠背倾角越大，肌肉负荷越小。(3) 5cm 厚的短靠腰（靠住腰部，也叫地靠腰），与平面的靠背相比，可降低椎间盘压
7、力，减轻肌肉负荷。(4) 靠背最佳倾角（与水平面夹角）为 120，坐面最佳角度（与水平面夹角）为 14，靠背应力 5cm 厚的地靠背支撑着身体上部分的重量，从而减小了椎间盘内压力。根据人体姿势与腰椎形状的关系确定学生座椅的具体人机设计要素：学生电脑椅使用时人身体前倾，凹缘支撑住腰部，而放松休息时，人体后靠，靠背又保持了脊柱的自然“S”形曲线。因此应具有高靠背垫腰凹缘。(1)高度可调。办公椅的高度调节范围为 38-53cm。(2)可防止座椅滑动和翻倒。椅脚应设计 5 个，平分在直径为 40-45cm 的圆周上。(3)给人留有足够的活动空间。需要经常站起来的座椅应采用小脚轮。(4)应保证腿的活动空
8、间，以减轻腿的疲劳。(5)坐面应为 4045cm 宽，3842cm 长，坐面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，坐面后倾 46。(6)坐面的材料应透气而且不打滑(例如毛料) ，以增加坐面的舒服感。（7）在座椅右侧扶手旁边设置一个可以上翻后旋转的键盘和鼠标的操作台，使座椅与显示器屏幕之间的距离有更大的自由度同时利于腾出电脑桌空间。此附加装置可配合电脑桌拥挤时使用，观看视频或图片（画手绘就方便了）。这种设计利用配重原理设计，可很轻松地把台面调整到任意高度固定，使使用者可采取多种姿势使用电脑，把台面分为可分别调整高度的两部分，保证合适的显示器高度和键盘高度。l 人-椅上机环境人机界面示意图：1 学生电脑椅采
9、用高靠背垫腰凹缘，高度调节范围为 38-53cm，座面与背靠倾角可调范围 105115，推荐 110。2 椅脚应设计 5 个，平分在直径为 40-45cm 的圆周上，可防止座椅滑动和翻倒。座椅采用小脚轮，给人留有足够的活动空间。保证腿的活动空间，以减轻腿的疲劳。3 坐面为 4045cm 宽，38 42cm 长，坐面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，坐面后倾 46。4 坐面的材料采用透气而且不打滑的毛料，以增加坐面的舒服感。5 座椅右侧扶手旁边设有一个可以上翻后旋转的键盘和鼠标的操作台以配合电脑桌使用，使座椅与显示器屏幕之间的距离有更大的自由度并利于腾出电脑桌空间。学生电脑椅人机工程学设计说明（三）2
10、007 年 11 月 12 日 星期一 06:31 P.M.主要参数分析：座高 a: 360480 座面倾角 ： 0 5座宽 b: 370420（400） 腰靠倾角 ： 96115座深 c: 360390（380） 倾覆半径 r: 195腰靠长 d: 320340（330） 注：1 表中各符号代表的参数腰靠宽 e: 200300（250） 意义见参数标注图;腰靠厚 f: 35 50 ( 40) 2 列表参数、a、g、f 为腰靠高 g: 165210（330） 使用者坐在椅上之后形成的尺寸、角度。腰靠圆弧半径 R: 400700（330）l 学生电脑椅的人性化人机分析：1 正确的坐姿。合理的操作
11、姿势有两种，即上身直立端坐或后倾一定角度(0-15)的放松坐姿。大腿水平或后倾 5，双臂自然下垂，前臂与上臂成 70-35夹角，以避免肘部的神经受到挤压。手腕与前臂顺直，既无背侧屈，也无掌侧屈，既无尺偏，也无挠偏。手指尖置于键盘中部。双眼平视显示器可视区域上边缘或略高于上边缘。键盘按键于手臂支撑面平齐。在使用鼠标时，上臂和肘尽量靠近身体，尽量放松，避免过度前伸。确保在使用鼠标时手腕尽可能是顺直的。脚掌与小腿成 60-100夹角，双足平放在地面或者垫脚上。2 可调的尺度设计。一些与人体尺度相关的尺寸应可调，这是保证不同身材使用者保持舒适坐姿的关键。这些尺度包括：座面高度、深度和倾角 ；扶手高度、
12、两扶手距离可调，并且不随靠背和座面后仰，保持前臂水平，有利与键盘和鼠标的使用 ；腰部支撑的高度和深度可调，可使使用者保持自然的腰椎曲线，减轻疲劳。为保证颈部、手臂的正确姿态，显示器和键盘、鼠标的操作面的高度应分别可调。当然也可采用生产不同尺度的系列产品以适合不同身材。3 座椅的调节：调节的方式有两种：（1）对于使用者相对固定的情况，可在安装时根据使用者的人体尺寸调整座椅的相关尺度；（2）对于使用者经常变化的情况，计算机台椅的相关尺度应能方便地调整，避免不能调、不会调和不愿调的情况。太多的调节机构会使人产生抵触心理，所以应简化操作，能自动调整的机构最好自动调整。要是全自动调整工作台椅，用户第一次
13、使用时按照自己的身体尺寸和工作习惯把台椅调整好，系统会这些数据存储起来。当此用户再次使用时，只用像选择计算机登录用户一样一个简单操作，系统会把台椅的尺寸恢复到用户上次使用时的尺寸，当然这样的人性化服务我们学生是享受不起了。4 坐姿变换 ：长时间保持一种坐姿会造成操作者身体的局部压力积累和静肌疲劳，所以为操作者提供随时方便地改变坐姿的可能，对减轻长时间电脑使用者的疲劳大有益处。最好能使操作者后倾 15，而键盘、鼠标和显示器的高度和倾角能随之变化。大多数工作椅存在的一个问题就是后仰时双脚离开地面，造成大腿受压增加，采用特殊的机构设计可保证后仰时座面前缘高度不变，不会使使用者的双脚不离开地面。5 手
14、臂的支撑 ：无论键盘还是鼠标操作，手臂应有支撑，实验表明这样可明显推迟疲劳的发生。键盘按键表面和手腕支撑面应平齐，以保证操作时手腕的支撑和顺直，实验表明这种形式和其他两种相比可明显推迟疲劳的发生。用增加键盘和电脑台边沿距离或采用弧形、折线形边沿的办法给手臂以支撑。在桌面不能提供手臂支撑的情况下，也可用高度、角度及两扶手距离可调的座椅扶手作为手臂的支撑，固定在桌面边缘的活动肘托也可起到支撑作用。 6 新材料的使用：灵活应用玻璃、金属和工程塑料等不同材料，可设计出富有创意的人性化产品。座椅的靠背可采用透气的弹性网布，保证使用者夏季使用的舒适性。碳纤维的使用可在保证结构强度的情况下减轻座椅的重量。7 结构的创新：座椅的结构造型已普遍受到业界和普通消费者的关注，从外观造型入手，加以功能的改造，所有的这些都要求设计者有“以人为本”的意识，在充分满足产品功能的前提下给消费者造型的美感和人
