1、1人 机 工 程 学课 程 设 计设计题目 针对中年女性的躺椅人体工程学设计 院（系、部） 工程机械 专 业 工业设计 班 25010801设计者 杨 鹏 指导老师 张 伟 社 2012 年 03 月 02 日2目录1 背景与调研22 中年女性的心理特点33 市场上一些躺椅的基本尺寸44 坐具的基本尺度与要求54.1 工作用坐具64.2 休息用坐具85 中国女性的基本尺寸106 中年女性对色彩的喜好3147 设计方案158 效果图169 设计心得体会17参考文献17背景及调研：躺椅为清代出现的具有新样式与功能用途的家具之一，我国封建社会末期工艺与技艺不断提高，人们对生活质量越来越重视，生活用具
2、分类越来越细，家具也相应生产出一些像躺椅这样的新品种。躺椅还有许多别称， “睡前椅” 、 “暖 椅 ”、 “逍遥椅” 、 “春椅” “贵妃椅”等，都是对某个式样的躺椅的不同称谓。折叠式躺椅：它是一种利用关节活动原理进行折叠设计，通过各种折叠方式可以折叠收4放的躺椅。它方便实用，存放方便。折叠躺椅主要由带有后脚框架的躺椅椅框架、靠背框架、前脚框架、扶手横杆构成，折叠躺椅靠背框架转动活接在座椅框架后面，扶手横杆一端活接在靠背框架侧杆上，另一端与前脚框架上端活动连接在一起，前脚框架两侧杆中部活接在座椅框架的中部两侧，在折叠后脚框架和前脚框架之间的下面部分设有一支撑框架，支撑框架一端可以活接在前脚框架
3、上，折叠也可以活接在后脚框架上，相应的可以在后脚框架上设有定位横杆，也可以在前脚框架上设有定位横杆，对应定位横杆的支撑框架的自由端设有与定位横杆相配的卡口。折叠躺椅与已有技术相比，具有结构简单，折叠后体积小包装容易，折叠椅打开后靠背可调节的优点。躺椅的用途：由于躺椅较传统的椅子更能让人放松，处于半睡的状态得到全身的放松和休息。所以被广泛应用于医院陪护椅、午休椅、户外休闲椅等。而折叠躺椅更由于其方便实用，折叠灵活，占用空间小，携带方便等特点,更是被广泛应用于旅行休闲，办公室午睡等方面。一些紧急自然灾害时，它还具有不可替代的快速安置灾民的作用。材料：现代的躺椅所用的材料是：红木、竹、藤、铝合金、牛
4、津布、帆布、特斯林布等。图 1 目前市场上存在的躺椅的种类中年女性的心理特点：中年女性心理压力主要体现在三方面：其一，职业角色与家庭角色的矛盾。工作单位要求所属成员具有敬业、进取和开拓精神；家庭里她们却被要求成为温柔、贤惠很本份的妻子、母亲。这种不同角色的反差所引起的冲突，必然会对她们心理产生影响。其二，社会生活与家庭生活的矛盾。传统上，中年女性被要求在家庭生活中担负比男人更多的责任，因此她们在社会上与男性竞争时，不得不背上沉重的包袱，从而加大了压力。其三，过高期望与这一期望难以实现的矛盾。不少中年女性事业心较强，对自己的期望值比较高。但是，由于社会性别的差异，有些人常常遇到挫折，使期望难以实
5、现，以致出现心理障碍。这些矛盾使中年女性处于一个极不稳定的情绪，即我们常说的“更年期”这些过重的生5活压力可能使中年女性往往有一种莫名的疲劳感，自觉身体虚弱无力，即便多休息也不易缓解。此外，还容易出现头晕、偏头痛、痛经、月经不调等症状。有过重心理压力的女性，可能有长期或频繁发作的烦闷、不快和失眠，或出现暴躁易怒、焦虚、无故悲伤和失落感，有的甚至因此造成夫妻冲突和离异等家庭不幸。 没有食欲或食欲过盛，心跳过快，头痛或颈背部肌肉紧张，难以入睡或噩梦频频。不能呼吸，皮肤过敏或湿疹，吸烟或饮酒过量，注意力难以集中，感知功能减退（如视力，听力衰退） ；动作技能下降；记忆和学习能力下降；思考，理解和信息加
6、工技能虽有所改善，但由于经验，思维日益变得刻板起来，为琐碎小事而与家人、同事争吵。市场上一些躺椅基本尺寸：图2 躺椅的基本尺寸详细介绍:产品尺寸(cm):1566079外箱尺寸(cm):883962/4pcs面料:双层透气材料管件(cm):25, 19装箱数:1280pcs/40HQ6图3 躺椅的基本尺寸产品名称: 折叠两用躺椅产品型号: LRA-101-C2详细介绍: 产品尺寸(cm):1566079外箱尺寸(cm):883962/4pcs 面料:600D管件(cm):25, 19 装箱数:1280pcs/40HQ坐具的基本尺度与要求图 5 所示为人体不同姿态与腰椎变化的关系。当人坐下来时，
7、腰椎就很难保持原来的自然状态、而是随着不同的坐姿经常改变其曲度。图中姿势 b（人体侧卧、L 下肢稍加弯曲时）是腰椎处于最接近站立时呈自然状态的腰椎曲线 a。而曲线 L 是人体坐姿和下肢稍曲时，腰椎处于最自然的状态，也即休息最有效的状态。因此，在设计椅子或沙发时，应当使靠背的形状和角度接近于适应人坐姿时的腰椎曲线，接近于曲线 b。图 4 人体各种姿势与坐卧家具类型 图 5 姿势与腰的关系71立姿 2立姿并倚靠某一物体 3坐凳状态，可作制图、读书等使用的小型椅子 4坐面、靠背支撑着人体，可作一般性工作、用餐、5较舒适的姿势，椅子有扶手，用于用餐、读书等 6很舒适的姿势，属沙发类的休息用椅 7躺状休
8、息用椅 8完全休息状态用床机器操作等 工作用坐具一般工作用坐具的主要品种有凳、靠背椅、扶手椅、圈椅等，它的主要用途是既可用于工作，又利于休息。工作用椅可分为作业用椅、轻型作业椅、办公椅和会议椅等。（1）坐高（没有靠背）的坐高是指坐面与地面的垂直距离；椅坐面常向后倾斜或做成凹形曲面，通常以坐面前缘至地面的垂直距离作为椅坐高。坐高是影响坐姿舒适程度的重要因素之一、坐面高度不合理会导致不正确的坐姿，并且坐的时间稍久，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（图 6）可以看出凳高为 400mm 时，腰椎的活动度最高，即疲劳感最强。稍高或稍低于此数值者，其人体腰椎的活动
9、度下降，舒适度也随之增大，这意味着凳子比 400mm 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，人们在酒吧间坐高凳活动的道理也相同。对于有靠背的坐椅，其坐高既不宜过高，也不宜过低，它与人体在坐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。坐椅面是人体坐时承受臀部和大腿的主要承受面，通过测试，不同高度的坐椅面的体压分布（如图 6）所示，可看出臀部的各部分分别承受着不同的压力，椅坐面过高，两足不能落地，使大腿前半部近膝窝处软组织受压，时间久了，血液循环不畅，肌腱就会发胀而麻木；如果椅坐面过低，
10、则大腿碰不到椅面，体压分布就过于集中，人体形成前屈姿态，从而增大了背部肌肉负荷，同时人体的重心也低，所形成的力距也大，这样使人体起立时感到困难（图 7） 。因此，设计时应力求避免上述情况的出现，并寻求合理的坐高与体压分布，根据坐椅的体压分布情况来分析，椅坐高应小于坐者小腿窝到地面垂直距离，使小腿有一定的活动余地。因此，适宜的坐高应当等于小腿窝高加 2535mm 鞋跟高后，再减 1020nm 为适宜。图 6 不同坐高与体压分（g/cm 2）（2）坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。它对人体舒适度影响也很大，如坐面过8深，则会使腰部的支撑点悬空，靠背将失去作用，同时膝窝处还会受到压迫而产生疲劳。
11、同时，坐面过深，还会使膝窝处产生麻木的反应，并且也难起立（图 8） 。因此，坐面深度要适度，通常坐深小于人坐姿时大腿水平长度，使坐面前沿离开小腿有一定的距离，以保证小腿的活动自由（图 9） 。我国人体的平均坐姿大腿水平长度为男性 445mm、女性 425mm，所以坐深可依此值减去椅坐前缘到膝窝之间应保持的大约 60mm 空隙来确定，一般说来选用380420mm 之间的坐深是适宜的。对于普通工作椅，在正常就坐情况下，由于腰椎到骨盆之间接近垂直状态，其坐深可以浅一点，而对于一些倾斜度较大，专供休息的靠椅，因坐时人休腰椎到骨盆也呈倾斜状态，所以坐深就要略加深，也可将坐面与靠背连成一个曲面。（3）坐宽
12、：根据人的坐姿及动作，椅子的坐面往往呈前宽后窄，前沿宽度称坐前宽，后沿宽度称坐后宽。椅坐的宽度应当能使臀部得到全部的支承，并且有适当的活动余地，便于人能随时调整其坐姿。肩并肩坐的联排椅，宽度应能保证人的自由活动，因此，应比人的肘至肘宽稍大一些。一般靠背椅坐宽不小于 380mm 就可以满足使用功能的需要；对扶手椅来说，以扶手内宽作为坐宽尺寸，按人体平均肩宽尺寸加上适当余量，一般不小于 460mm，其上限尺寸应兼顾功能和造型需要，如就餐用的椅子，因人在就餐时，活动量较大，则可适当宽些。坐宽也不宜过宽，以自然垂臂的舒适姿态肩宽为准。（4）坐面曲度：人坐在椅、凳上时，坐面的曲度或形状也直接影响体压的分
13、布，从而引起坐感觉的变异，如图 10 所示。从图中可知，左力的体压分布较好，右方的欠佳，坐感不良。其原因是左边的压力集中于坐骨支承点部分，大腿只受轻微的压力；而右边的则有相当的压力要内腿部软组织来承受。尽管从坐面外观来看，似乎右边的舒适感比左边为好，但实际情况恰恰相反，所以坐椅也不宜过软，因为，坐垫愈软，则臀部肌肉受压面积愈大，而致坐感不舒服。因此，设计时应注意尽量使腿部的受压降低到最低限度。由于腿部软组织丰富，无合适的立承位置，不具备受压条件（有股动脉通过） ，故椅坐面宜多选以半软稍硬的材料，坐面前后也可略显微曲形或平坦形，这有利于肌肉的松弛和便于起坐动作。（5）座面倾斜度：一般坐椅的坐面是
14、采用向后倾斜的，后倾角度以 35为宜。但对工作用椅来说，水平坐面要比后倾斜坐面好一些。因为当人处于工作状态时，若坐面是后倾的，人体背部也相应向后倾斜，势必产生人体重心随背部的后倾而向后移动、这样一来，就不符合人体在工作时重心应落于原点趋前的原理，这时，人在工作时为提高效率，就会竭力欲图保持重心向前的姿势，致使肌肉与韧带呈现极度紧张的状态，不多时间，人的腰、腹、腮等处就开始感到疲劳，引起酸痛。因此，一般工作用椅的坐面以水平为好，甚至也可考虑椅面向前倾斜。如通常使用的绘图凳面是前倾的；一般情况下，在一定范围内，后倾角越大，休息性越强，但不是没有限度的，尤其是对于老年使用的椅子，倾角不能太大，因为会
15、使老年人在起坐时感到吃力。（6）椅靠背：人若笔直地坐看，躯干得不到支撑，背部肌肉也就显得紧张，渐呈疲劳现象，因此，就需要用靠背来弥补这一缺陷。椅靠背的作用就是要使躯干得到充分的支承，通常靠背略向后倾斜，能使人体腰椎获得舒适的支承面，同时，靠背的基部最好有一段空隙，利于人坐下时，臀肌不致受到挤压。在靠背高度上有肩靠、腰靠和颈靠三个关键支撑点。肩靠应低于肩胛骨（相当于第 9 胸椎，高约 460mm） ，以肩胛的内角碰不到椅背为宜。腰靠应低于腰椎上沿，支撑点位置以位于上腰凹部（第 24 腰椎处，高为 18250mm）最为合适。颈靠应高于颈椎点，一般应不小于 660mm。9图 7 坐面高度不适例 图
16、8 人体与坐面深度图 9 坐面深度不适例（g/cm 2） 图 10 坐面曲度与体压分布图休息用坐具休息用坐具的主要品种有躺椅、沙发、摇椅等。它的主要用途就是要充分地让人得到休息，也就是说它的使用功能是把人体疲劳状态减至最低程度，使人获得满意的舒适效果。因此，对于休息用椅的尺度、角度、靠背支撑点、材料的弹性等的设计要给予精心考虑。（1）坐高与坐宽：通常认为椅坐前缘的高度应略小于膝窝到脚跟的垂直距离。据测量，我国人体这个距离的平均值，男性为 4l0mm，女性为 360380mm。因此，休息用椅的坐高宜取 330380mm 较为合适（不包括材料的弹性余量） 。若采用较厚的软质材料，应以弹性下沉的极限
17、作为尺度准则。坐面宽也以女性为主，一般在 430450mm 以上。（2）坐倾角与椅夹角：坐而的后倾角以及坐面与靠背之间的夹角（椅夹角或靠背夹角）是设计休息用椅的关键，由于坐面向后倾斜一定的角度，促使身体向后倾，有利人体重量分移至靠背的下半部与臀部坐骨结节点，从而把体重全部抵住。而且，随着人体不同休息姿势的改变，坐面后倾角及其与靠背的夹角还有一定的关联性，靠背夹角越大，坐面后倾角也就越大，如图 11 所示。一般情况下，在一定范围内，倾角越大，休息性越强，但不是没有限度的，尤其是对于老年使用的椅子，倾角不能太大，因为会使老年人在起坐时感到吃力。通常认为沙发类坐具的坐倾角以 47为宜，靠背夹角（斜度
18、）以 l06112为宜；躺椅的坐倾角可在 615之间，靠背夹角可达 112120。随着坐面与靠背夹角的增大，10靠背的支撑点就必须分别增加到 23 个，即第 2 与第 9 胸椎（即肩胛骨下沿）两处，高背休息椅和躺椅还须增高至头部的颈椎。其中以腰椎的支撑最重要。 （如图 12 所示）（3）坐深：休息用椅由于多采用软垫做法，坐面和靠背均有一定程度的沉陷，故坐深可适当放大。轻便沙发的坐深可在 480500mm 之间；中型沙发在 500530mm 之间就比较合适；至于大型沙发可视室内环境作适当放大。如果坐面过深，人坐在上面，腰部接触不到靠背，结果支撑的部位不是腰椎，而是肩胛骨，上身被迫向前弯曲，造成腹
19、部受挤压，使人感到不适和疲劳。（4）椅曲线：休息用椅的椅曲线是椅坐面、靠背面与人体坐姿时相应的支撑曲面（图 13） 。它是建立在坐面体压分布合理的基础上，通过这样的整体曲面来完成支撑人体各部位的任务，并将使用功能与造型美很好地结合在一起，使人们唤起一种美与力的意象。按照人体坐姿舒适的曲线来合理确定和设计休息用椅及其椅曲线，可以使腰部得到充分的支撑，同时也减轻了肩胛骨的受压。但要注意托腰（腰靠）部的接触面宜宽不宜窄，托腰的高度以 185250mm较合适。靠背位于腰靠（及肩靠）的水平横断面宜略带微曲形以适应腰园（及肩部） ，一般肩靠处曲率半径为 400500mm，腰靠处曲率半径为 300mm。但过
20、于弯曲会使人感到不舒适，易产生疲感（图 14） 。靠背宽一般为 350480mm。图 11 椅座角度与不同的休息姿势 图 12 椅夹角与支撑点图 13 椅曲线与人体 图 14 靠背不适例（5）弹性：休息用椅软垫的用材及其弹性的配合也是一个不可忽视的问题。弹性是人对材料坐压的软硬程度或材料被人坐压时的反回度。休息椅用软垫材料可以增加舒适感，但软11硬应有适度。一般来说，小沙发的坐面下沉以 70mm 左右合适，大沙发的坐面下沉应在80120mm 合适。坐面过软，下沉度太大，会使坐面与靠背之间的夹角变小，腹部受压迫，使人感到不适，起立也会感到困难。因此，休息用椅软垫的弹性要搭配好，为了获得合理的体压
21、分布，有利于肌肉的松弛和便于起坐动作，应该是靠背比坐面软些。在靠背的做法上，腰部宜硬点，而背部则要软些。设计时应该以弹性体下沉后的安定姿势为尺度计核依据。通常靠背的上部弹性压缩应在 3045nm，托腰部的弹性压缩宜小于35mm。休息椅的坐面与靠背，也可采用藤皮、革带、织带等材料来编织，具有相当舒适的弹性。 （6）扶手：休息用椅常设扶手，可减轻两肩、背部和上肢肌肉的疲劳，获取舒适的休息效果。但扶手高度必须合适，扶手过高或过低，肩部都不能自然下垂，容易产生疲劳感，根据人体自然屈臂的肘高与坐面的距离，扶手的实际高度应在 200250mm（设计时应减去坐面下沉度）为宜。两臂自然屈伸的扶手间距净宽应略大
22、于肩宽，一般应不小于 460mm，以520560mm 为适宜，过宽或过窄都会增加肌肉的活动度，产生肩酸疲劳的现象。扶手也可随坐面与靠背的夹角变化而略有倾斜，有助于提高舒适效果，通常可取为 1020的角度。扶手外展以小于 10的角度范围为宜。扶手的弹性处理不宜过软，因它承受的臂力不大，而在人起立时，还可起到助立作用。但在设计时要注意扶手的触感效果，不宜采用导热性强的金属等材料，还要尽量避免见棱见角的细部处理。中年女性具体的尺寸参见 GB-10000-88：中年女性的基本尺寸：12图15 人体站立姿势表一 中年女性站立时身体尺寸图 16 人处于坐姿表二 人处于坐姿时身体尺寸 13图 17 人体尺寸
23、图表三 人体处于自然状态时身体尺寸14表四 人体头部尺寸为了设计符合大部分人的躺椅，所以选择第 50 百分位数，即指大于和小于此值的人体身材尺寸各位 50%于是得出：15头最大宽：149肩宽：350胸宽：269坐姿臀宽：353坐高：851坐姿颈椎点高：616坐姿肩高：555坐姿大腿厚：133小腿加足高：379坐深：432中年女性对色彩的喜好：当代的中年女性大部分经历了国民经济的三年困难时期，文化大革命，上山下乡和改革开放整个历史的演变过程，坎坷的人生，特殊的经历，以及在家庭生活中的重要地位，塑造了她们与众不同的性格，形成了鲜明的价值观和审美观，进而在消费商表现出强烈的特性：1.采购领域的广泛性
24、。中年女性由于在小时候经历过磨难和人锻炼，倍加珍惜今天的时光，舍得在孩子们身上花钱，他们理解丈夫在事业上取得成功与发展，舍得花钱包装丈夫，添置各种生活日用品2.消费角色的多重性。随着经济收入的增加和妇女社会地位的提高，中年女性一般掌管着家庭生活的日常经济开销，并在购物活动中同时充当多种角色。在家庭生活消费中，一般情况下她们既是消费行为的决策者，执行者，影响着，同时又是使用者。3.消费需求的实惠型。中年女性一般上有老，下有小，担负着家庭主妇的责任，操办和安排家庭的衣食住行的全部开销。他们普遍具备着勤俭持家，精打细算的美德，消费行为多为满足生活的实际需要为前提，比起其他年龄段的女性，她们更讲究实惠
25、。4.消费行为的合理性。中年女性成熟的特点决定了她们在购物时的合理性，她们当家理财，量入为出，一般不会超出计划去买东西，在购物时，他们常常按照自己的习惯，喜好行动，一般不拘泥于过去的传统，更是顺应潮流，但又不完全接受潮流的支配。对时尚商品的追求来说，中年女性表现出三个方面的特性：第一，流行色彩。即对服饰，家具，鞋帽等商品，她们的消费需求总的倾向是赏心悦目，追求与众不同：第二，新颖款式。对妇女专用品，要求造型新颖，别致大方：第三，合理搭配，她们不像青年女性那样追求时髦，超前消费而是追求一种整体效果，通过合理搭配，达到体现自我个性的目的。中年女性身体特点：中年女性脂肪沉淀显著，腹部臀部明显增厚，优
26、美曲线逐渐消失。中年女性的色彩观：从中年女性穿衣打扮中推出她们喜欢的色彩与格调。由于中年女性脸色晦暗了些，所以她们的服装色彩偏暖，因而她们选择虾蓝，豆绿，金黄，枣红等颜色，颜色不花哨，也不太素淡，他们尤其注重颜色的搭配，不同时穿三种颜色的衣服，因为太多的颜色会使身体产生膨胀感；现在的中年女性越穿越年轻，鲜艳的颜色，时髦的款式都会去尝试，心态越来越向年轻人靠拢，她们在颜色的选择上潜意识里会倾向粉绿，粉紫，红色，黄色和比较鲜艳的颜色。综上所述，中年女性对于粉紫，红色，黄色，枣红等颜色比较偏爱，所以她们在选择衣服，家具，首饰时就会偏向这几种颜色，于是在设计躺椅的时候就应该以这几种颜色为主。16设计方
27、案：图 18 方案一 图 19 方案二图 20 方案三方案一全体采用钢管结构，椅背是设计成符合人体身体结构的凹形形状，使人在休息时感觉更舒服，另一方面人现在凹槽中会有一种安逸的，安全的感觉，这正好适用正在经历中年危机的中年妇女，还有椅子是可前后摇晃的，人在摇晃的过程中会逐渐转移注意力，达到防松休息的目的；整个椅面的颜色是枣红；方案二设计成传统椅子的形状，材料是木材，木材给人一种自然的感觉，可以缓减疲劳，另外海绵垫也是采用符合人体结构的，整个椅子的颜色是棕黄；方案三椅体也是木头， ，外形设计的具有古典气息，该方案结合和躺椅与沙发的功能，既能躺在上边休息，也能当做沙发一样，摆在客厅用于装饰和招呼客
28、人；另外该方案椅背也采用适合人体脊椎曲线的方式。综合三个方案，第三个方案更能满足中年妇女的价值观，审美观，也更能体现中年女性的文化素养。综上所述，选定第三个方案进行设计。躺椅的具体尺寸：椅背倾斜 45；椅背高 50；椅体长 110；椅宽 50；4 根椅腿高 20，中间直径为 4，高度为 5，椎体倾角为 14；另外俩根高为 60，中间直径 4，高度为 20，椎体倾角为 14。17图 21 躺椅的工程图效果图18图 22 效果图 1（土黄色椅面）图 23 效果图 2（紫红色椅面）设计心得体会经过半个月的企划课程设计，我学到了很多，收获了很多。从完全的不知所措到思路的渐渐清晰，再到过程中的一个个困难
29、，我一步一个脚印的走了过来。这其中给我最大的收获就是我通过自己的努力得到了成果，这其中包含了很多的苦与19乐，让我明白了努力与付出的含义，让我知道努力了就会有回报。从这半个月的课程设计，我走完了一个人机工程设计的过程，虽然比不上专业人员那么精细，但也足以让我感到自豪，从一无所有到产品的产生，我学到了其中每部的方法，并且亲身体验了这些方法，这在我今后的工作中会带来很大的帮助。当然，能完成这个产品的设计少不了老师的细心指导，同学的无私帮助，我在这里感谢你们。这次课程设计树立了我的信心，让我更加自信！参考文献：1 朱序章. 人机工程学M. 西安：西安电子科技大学出版社， 20062 李乐山.工业设计心理学.高等教育出版社，20043 张力. 人机工程学.中国劳动社会保障出版社，20074 童时中.人机工程设计与应用手册. 中国标准出版社， 20075 孙远波.人因工程基础与设计.北京理工大学出版社，2010
