第6章 累积损伤疾病及工作台椅与工具设计.ppt

1、人机工程学(六),主讲：黄辉宇 博士 Email：,东莞理工学院教学课件,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,第6章 累积损伤疾病及工作台椅与工具设计,6.1 控制台设计 6.2 办公台设计 6.3 工作座椅设计的主要依据 6.4 工作座椅设计 6.5 累积损伤疾病及其原因 6.6 与手有关的累积损伤疾病 6.7 手握式工具设计,主要内容,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.1 控制台设计,6.1.1 控制台的形

2、式，见下图：1. 桌式控制台2. 直柜式控制台3. 组合式控制台4. 弯折式控制台,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.1.2 控制台设计要点 1. 控制台作业面，见下图。,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,2. 显示器面板形式，见下图。,式中 ： h干涉点高度 k操作者眼高 H显示面板下端高度 d操作者眼点与干涉点的投影距离 D干涉点与显示面板的投影距离,3. 控制台上方干涉点高度，见下图。,Prepared

3、 by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.1.3 常用控制台设计1. 坐姿低台式控制台，见图6-5（a）2. 坐姿高台式控制台，见图6-5（b）3. 坐立两用控制台，见图6-64. 立姿控制台，见图6-65. 标准控制台，见图6-7，尺寸参阅表6-1,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.2 办公台设计,6.2.1 电子化办公台人体尺度见图6-8，图6-9 6.2.2 电子化办公台可调设计见图6-10 6.2.3 电子化办公台组合设

4、计见图6-11,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.3.1 坐姿生理学1. 脊柱结构，见图6-122. 腰曲弧线，见图6-133. 腰椎后突和前突，见图6-14 6.3.2 坐姿生物力学1. 肌肉的活动度2. 体压分布，见图6-153. 股骨受力分析，见图6-164. 椎间盘受力分析，见图6-17 6.3.3 坐姿人体测量尺寸，见图6-18,6.3 工作座椅设计的主要依据,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.

5、4.1 一般工作场所座椅1. 座椅设计要点2. 座椅结构形式，见图6-193. 座椅主要参数，参阅表6-2 6.4.2 办公室工作座椅，见图6-20 6.4.3 座椅设计的新概念1. 动态座椅，见图6-21 2. 前倾式座椅，见图6-223. 膝靠式座椅，见图6-23 6.4.4 其它工作座椅1. 作业用凳，见图6-242. 其它支撑物，见图6-25,6.4 工作座椅设计,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,案例：什么样的（汽车）座椅可以称之为舒适 ？ 1、空间尺寸除了汽车的轴距设计会影响到乘坐空间外，座

6、椅的设计是否合理同样会影响到乘坐者的空间感受。座椅靠背退出点、坐垫退出点、H点(人体躯干与大腿的连接点即胯点， 在人体模板中为髋关节。)到座椅区轴中心在垂直方向距离等离。功能尺寸反应了座椅对人机工程的考虑，例如：如果靠背不能对乘坐者的胸部和背部有足够的支撑，会使乘坐者长时间驾驶时觉得不舒适，产生疲劳的感觉；如座垫的退出点相对较小，腿部压力不集中在膝盖之后的主要血管和神经分布的腿弯部。同时，考虑座椅舒适性时，还要注意在座椅承力高压力区域不应有有缝合线及造型线。,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,案例：什么

7、样的（汽车）座椅可以称之为舒适 ？ 2、体压分布a. 选择座椅时应注意，座垫、靠背压力要分布均匀；b. 座垫、靠背上接触面积大小(这也是桶型座椅出现的原因)。不良的体压分布会造成对乘员躯体和肢体的压迫，阻碍血液流通，长时间乘坐也会感觉不适。 3、头枕、滑轨的设计头枕和滑轨的设计不仅影响到驾驶过程中的操控舒适性，还关乎车内乘坐车的安全性，设计合理的头枕和滑轨可以在事故发生过程中起到良好的吸能作用，从而减少对车内人员的冲击，因此选车的过程中，座椅头枕和滑轨的舒适性不可忽视。 4、整椅硬度座椅过硬会使人觉得不舒适，座椅太软，会使人过多嵌入座椅，不容易改变乘坐姿势，产生疲劳。,Prepared by

8、PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.5 累积损伤疾病及其原因,累积损伤疾病及其重要性累积损伤疾病是指由于不断重复使用身体某部位而导致的肌肉骨骼疾病。其症状可表现为手指、手腕、前臂、大臂和肩部的腱和神经的软组织损伤，也可表现为关节发炎或肌肉酸痛。 产生累积损伤疾病的原因受力重复姿势休息,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.6 与手有关的累积损伤疾病,6.6.1 手的解剖见图6-26，图6-27，图6-28。6.6.1 与手有关的累积损

9、伤疾病骨、肌肉、关节、肌腱和韧带构成了上肢的机体，它们的互相配合可以完成特定的作业。其关系如下图所示：通常在作业时，肌肉、皮肤和骨骼的损伤是很明显的，同时我们也应该注意到腱与神经的损伤。在腱与附近的韧带和骨头发生摩擦处，在关节处或相邻处的腱就很容易受伤。通常的一些症状表现为受影响的部位会隐隐作痛。常见的腱损伤一般有两种：肌腱炎和腱鞘炎。,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,当神经受到来自外部物体（如锋利的边缘）或附近骨头的较大压力时，就会产生麻木、刺痛或疼痛之感。腕部通道症侯群（Carpal Tunnel

10、 Syndrome）是一种常见的手部神经损伤。在腕部的23厘米长的坚硬通道称作腕部通道，通道壁是由弯曲的腕骨（8块小骨头）组成的，而上部由坚韧的韧带包裹着腕骨。正中神经（起自臂丛的一条神经，下行至臂前面的中部）、血管和肌腱（带有滑液鞘）都要从此通道穿过。如果通道内的腱鞘（手指屈肌腱）肿大，通道内的正中神经就会受到挤压；极端的手姿和不断的重复运动也会引起腕部 通道病症。这些症状包括手的刺痛、麻木和疼痛，如果这些症状进一步加剧，手可能有丧失感觉和握力的危险。（图6-1、图6-2）,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technol

11、ogy,图6-1 腕部通道的图示,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-2 腕部活动造成的手部损伤,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,6.7.1 手握式工具设计原则1. 一般原则2. 解剖学因素1）避免静肌负荷，见图6-292）保持手腕处于顺直状态，见图6-30，图6-31，图6-323）避免掌部组织受压力，见图6-334）避免手指重复动作，见图6-34,6.7 手握式工具设计,Prepared by PhD

12、H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,3. 把手设计 直径，通常着力抓握30-40mm，精密抓握8-16mm 长度，一般合适度为100-125mm 形状，视用途而定 弯角，最佳为10度左右 双把手工具，见图6-35 用手习惯与性别差异，见图6-36,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,第 6 章 结 束,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,作业与思考题,1、工作

13、座椅设计的主要依据有哪些？ 2、简述工作座椅设计的要点？ 3、手握式工具设计的一般原则是什么？ 4、简述产生累积损伤疾病的原因。 5、结合第二章内容设计一把椅子，画出效果图与简单结构工程图，并给予简单说明，如用途，特点，创意等）可参考如下样例：,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of

14、 Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,单人单层开口升降课桌椅,Prepared by PhD H. Y. Hu

15、ang, Dongguan University of Technology,单人双层翻盖升降课桌椅,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-5 坐姿控制台,返回,低台式,高台式,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan

16、University of Technology,图6-6 坐 立 两 用 控 制 台,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-7 一 种 标 准 控 制 台 的 设 计,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,返回,图6-8 电子化办公示意图,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-9 电子化办公台主要尺寸,返回,

17、Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-10 电子化办公台调节方式,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-11 办 公 台 组 合 设 计,返回,图6-12,返回,图6-13,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-14 腰 椎 后 突 和 前 突,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, D

18、ongguan University of Technology,图6-15 体 压 分 布 曲 线,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-16 坐面对股骨的影响,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-17 不同坐姿对椎间盘受力分析,返回,图6-18 对 座 椅 设 计 有 用 的 人 体 尺 寸,返回,图6-19 一 般 工 作 座 椅 结 构 形 式,返回,图6-20 办 公 用 座 椅 原

19、型,返回,图6-21 “动态”座椅设计,返回,图6-22 座 面 前 倾 的 写 字 绘 图 椅,返回,图6-23 膝 靠 式 座 椅,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-24 作业用凳,返回,图6-25 作 业 用 支 撑 物,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,桶型运动座椅因拥有宽大的侧面椅璧，形如桶型结构而得名，桶型座椅常用在赛车和高性能跑车上。桶型座椅的椅背及椅垫这两个部分通过强化，使人体两

20、侧的腰部/肩部以及背部能够有良好的侧向支撑性和包裹性，座椅本身的刚性也经过加强，因此能够对转弯时侧向加速度产生的离心力给予有效的抗衡，能够更准确的感受到轮胎与路面的抓地性，使驾驶人员能够对车辆进行精确的操控,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-26 人 体 手 部 的 掌 侧 观 模 型,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-27 腕关节动作状态,返回,Prepared by PhD H. Y.

21、 Huang, Dongguan University of Technology,图6-28 肱二头肌与桡骨连接的情形,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-29 烙铁把手的设计,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-30 使用传统的和改进的两种钢丝钳操作时的X光,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,

22、图6-31 使用不同的钢丝钳后患腱鞘炎病人人数比较,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-32 把手弯曲式工具设计,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-33 避 免 掌 部 压 力 的 把 手 设 计,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-34 避 免 单 小 指 反 复 操 作 的 设 计,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-35 双 把 手 工 具 抓 握 空 间 与 握 力 的 关 系,返回,Prepared by PhD H. Y. Huang, Dongguan University of Technology,图6-36 只 考 虑 惯 用 手 折 而 设 计 的 手 电 钻,返回,