1、基于工效学原理的工作座椅设计文献综述引言座椅作为一种家具和办公设备在现代社会的应用越来越广泛，很多工作和休闲场合都要求做到“能坐着不站着” ，从事一般坐姿工作的人员，每天保持坐姿姿势大约有 5-8 小时，极端情况下可能更多，所以座椅的设计合理与否也直接关系到人的健康和工作效率。在这个非常重视健康和效率理念的时代座椅的设计显得尤为重要。在人，机，环境系统概念下，研究工作座椅设计，主要涉及的因素有人体尺寸，人的生理，认知心理，作业动机，用户体验和审美等。本文主要针对座椅设计因素进行研究和探讨，对以往研究的成果进行探索式的总结和阐述，范围涉及不同类型的座椅设计特点，特别要求，设计时考虑的基本因素和特
2、定因素，座椅造型设计，审美设计。从而对座椅设计的科学性，合理性，系统性以及审美价值做一个比较详细的介绍和研究总结。座椅的发展史座椅的发展历史可谓渊源流长，在中国古代和世界历史上早已有之。春秋时期大思想家，大教育家孔子讲学时，就有类似座椅的讲课“家具” 。但是我国真正的座椅雏形出现在汉魏时期，敦 煌 285 窟 壁 画 就 有 两 人 分 坐 在 椅 子 上 的 图 像 ； 257窟 壁 画 中 有 坐 方 凳 和 交 叉 腿 长 凳 的 妇 女 ； 龙 门 莲 花 洞 石 雕 中 有 坐 圆 凳 妇 女 。 这 些 图 像 生动 地 再 现 了 南 北 朝 时 期 椅 、 凳 在 仕 宦 贵
3、族 家 庭 中 的 使 用 情 况 。 不 过 那 是 的 座 椅 不 称 座椅 而 称 为 “胡 床 ”， 胡 床 在 魏 晋 南 北 朝 至 隋 唐 时 期 使 用 较 广 ， 有 钱 、 有 势 人 家 不 仅 居室 必 备 ， 就 是 出 行 时 还 要 由 侍 从 扛 着 胡 床 跟 随 左 右 以 备 临 时 休 息 之 用 。 之 前 的 “座椅 ”（ 或 称 “胡 床 ”） 并 没 有 靠 背 ， 发 展 至 唐 代 才 出 现 有 靠 背 的 “座 椅 ”， 由 此 真 正 的“座 椅 ”开 始 了 新 的 发 展 历 程 。 逐 渐 发 展 宋 代 的 太 师 椅 ， 藤
4、椅 以 及 后 来 的 木 质 的 方 座椅 等 等 。 外 国 的 座 椅 也 早 已 就 有 ， 古 埃 及 的 石 头 “座 椅 ”在 古 埃 相 关 文 献 上 可 以 经 常看 到 ， 功 能 强 大 ， 相 当 实 用 ， 不 仅 如 此 ， 其 实 ， 座 椅 作 为 一 种 可 以 让 人 更 舒 服 的 坐 具 ，在 各 个 地 区 和 国 家 的 古 代 历 史 上 都 曾 出 现 ， 并 有 一 定 的 发 展 。 个 人 认 为 这 正 是 座 椅 的 功能 和 人 体 的 生 理 和 心 理 因 素 的 关 系 所 决 定 的 ， 就 是 说 ， 虽 然 古 代 没
5、有 人 机 工 程 学 ， 更 没有 人 专 门 研 究 ， 但 是 古 代 的 人 们 却 在 经 验 中 发 明 了 “座 椅 ”可 以 使 他 们 更 加 舒 服 或 是高 贵 ， 这 其 实 是 人 们 对 人 体 生 理 学 和 心 理 学 的 一 种 早 期 的 非 理 性 的 探 索 和 应 用 。座 椅 发 展 到 现 在 ， 已 经 数 千 年 的 历 史 ， 真 正 把 工 效 学 原 理 或 是 人 因 工 程 学 原 理 应 用到 座 椅 设 计 当 中 ， 则 是 从 1984 年 瑞 典 整 形 外 科 医 生 阿 盖 布 罗 姆 （ Bengt Akerblom）
6、 所 著 的 站与坐的姿势 ，书中详细介绍了人体不同姿势对肌肉和关节疲劳的影响，1954 年他完成了著名的阿盖布罗姆座椅靠背曲线， 1968 年国际人机工程学会在瑞典召开以座椅设计为主题的研讨会。至此座椅的设计和制造也一步步走向理性，合理，科学，体现审美价值的新历程。发展现状：现阶段座椅的设计已有相当的发展，主要体现在以下几个方面：1，座椅材料的多元化，以往座椅都取自天然材料，如木头，石头，藤条等。现如今出现的座椅材料种类五花八门，而且座椅的制造材料也从单一材料完成了到多种材料的转化。大量的金属材料（如铝合金，合金钢，高碳钢等）和非金属材料（合成塑料，橡胶，特定的木质，纳米材料等）都出现在座椅
7、的构件当中；座椅生产的转型也是当代座椅的一个发展成果，从个体加工（一般为木匠加工的时代）已经逐步发展成为具备研发，设计的批量生产模式，而且配件组装，流水作业模式也在座椅生产和加工行业企业得到了广泛的采纳和应用，相对成产成本得到大幅降低，生产效率得到大幅提高；座椅的设计工具和制造工具逐渐实现虚拟化和智能化，随着绘图软件的发展，尤其是三维绘图软件（Autocad，UG ，Catia ，Solid works等等）的发展，节约了很多设计时间和设计经费的投入，而且为设计者提供了更为方便和快捷的设计平台，座椅设计得到了更好更快的发展；座椅加工机械的发展也对座椅的发展产生重要的影响，从原始的钜工，刨花机（
8、手动） ，凿子，斧头等加工工具逐步发展为简单的电加工机械，一直到现如今的车，铣，刨，削，磨以及数控机械等。金属件的加工又有铸造，锻造，焊接，特殊加工工艺等一大批先进的工艺方法产生。塑料件的加工机械出现诸多的自动化加工机械如：机械柱塞式注塑机，机械螺杆式注塑机，液压式柱塞注塑机，液压式螺杆注塑机，以及目前比较先进的全电式合模注塑机，真空吹塑成型机，塑料压延成型机，精密注塑机械等等。与之配套的塑料材料也从单一的聚乙烯逐渐发展至具有特殊特性的塑料材料，如：耐高温，耐低温，耐腐蚀，耐氧化，紫外防腐等具有特殊用途的多元化塑料原料。塑料成型磨具的设计研发也从手工图纸设计发展到现如今的软件开发和数控加工；随
9、着生活水平的提高和社会的进步，人们对“美”的追求也逐步发展成一种特殊的需求，现代审美观念的发展趋于多样化，对座椅尤其是特殊场合座椅和休闲座椅的设计也在逐步渗透着很多美学设计理念；最后也是相当重要的一点，人机工程学的出现，相关理论的发展和深入研究使得座椅的设计更加加合理，科学。人机系统，人机界面的研究使得座椅的设计不再是单一的座椅设计，而要考虑更多人的因素包括生理，心理，审美等，同时还要考虑环境对人机的总体影响，在很多座椅设计公司都设有这样的专有的部门，专门从事这方面的研究，以便满足具有特定要求的座椅设计需求，即使一般的办公座椅也必须满足一定的尺寸参数。随着科技的发展：座椅的材料，设计，研发，生
10、产工艺，生产模式都逐步实现了现代化，下面以我国汽车座椅行业（我国的汽车座椅行业多为外国独资或合资企业，能够体现当今世界的总体发展现状）为例具体简述座椅的发展现状。汽车制造在我国发展时间不长，汽车座椅也是从进口逐步转为国内供应的，国内供应也主要是外资企业或合资企业。乘用车座椅由座垫、靠背、侧背支撑、头枕等组成，座椅除满足乘坐的功能外，还有很大的作用是在发生交通事故时座椅能最大限度地起到保护乘车人的作用。因此，整车厂对乘用车座椅有一套严格的安全检测标准。 乘用车座椅的设计与检测有一套非常严密的流程，所以座椅的构造看似简单，但是要满足与整车配套实际上有很高的技术含量。乘用车座椅里的调角器和滑轨是关键
11、零部件，生产制造的技术工艺要求高。正因为乘用车座椅的系统设计与制造具有相当的难度，座椅总成的行业进入壁垒还比较高，所以在世界汽车行业最后能被各大整车厂认可的乘用车座椅系统集成企业也只有江森、李尔、佛吉亚、英提尔等几家。我国汽车产业近几年快速发展，未来一段时期还将稳步发展，这对座椅有大量的需求，因此乘用车座椅行业未来仍有巨大的发展空间。目前我国的乘用车座椅市场主要集中在以江森、李尔、佛吉亚、英提尔、提爱斯等几家外资为主体的系列合资企业里，国内本土企业技术研发能力比较低，生产的产品档次比较低，市场占有率也较小，合资趋势明显，未来的本土企业将会逐步与外资企业合资合作，纯粹的本土企业很可能将会逐渐消失
12、。未来的发展趋势：根据现如今的发展形势，科技的进步，人们对座椅的要求，特殊行业的兴起。未来座椅的发展将向着科学化，科技化，多元化。科学化：这将意味着座椅设计时将考虑更多的因素，产品也将更加合理。人机工程学在座椅设计时的运用将更加广泛，更加深入。数学，几何学，人体力学，将在座椅的设计中充当重要的理论基础，人机系统和人机界面的设计概念也会在众多的座椅设计中得到更加完善的应用。科技化：随着计算机软件，电子技术，虚拟技术的发展。未来很多场合的座椅必将实现，高度的自动化和智能化。而且比目前的运用将更加广泛，更加廉价。另外，材料技术的发展和研究也将给座椅的科技化增加很多选择和变数，更能和其它方面的发展相配
13、套。多元化：种类的多元化，满足新兴行业和新兴作业场合要求，满足不同人群的个性需求，尤其是仿生学，作为一个座椅设计时的新兴考虑学科，必然会受到越来重要的关注，从最早的古埃及的图坦卡蒙王座、中国古代牛形青铜灯到雅各布森的天鹅椅、蛋椅就具备了仿生在座椅的设计，运用仿生性思维进行设计，不仅可以创造功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的座椅，而且赋予座椅以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然统一归纳现代座椅设计中的仿生。功能的多样化也是未来座椅的一个重要发展方向，功能多样化的同时也会体现人性化的特点，方便舒适，功能强大，操作简便的座椅将得到广泛的发展和应用。座椅整体的发展历史，现状和未来发展方向
14、基本就是这样。本文的研究主要是人机工程学在工作座椅设计方面的运用，以便更合理科学的进行座椅的设计。根据人机工程学的研究和相关原理：工作时采取正确的体位有利于作业者的身体健康，提高作业效率，作业姿势一般以坐姿为最佳，当满足以下条件时应采取坐姿作业。1， 持续时间较长的静态作业 此时需要支持身体的力较小，腿上消耗的能量和负荷较小，血液循环畅通，可以减少疲劳和人体的能量消耗。2， 需要精度又需要仔细的作业 当设备震动或移动时，人体具有较大的稳定度和较好的平衡度。3， 需要手足并用，并对一个以上脚踏板进行控制的作业 坐姿时，双脚容易移动，并可以借助座椅支撑对脚控制器施以较大的力量坐姿作业优于立姿作业，
15、因为其可以减轻劳动强度和提高作业效率，但是坐姿作业不容易改变体位，施力受到限制，工作范围也会受到限制，而且长时间的坐姿会导致脊柱变形。目前，越来越多的办公室工作人员及其他脑力劳动者和体力劳动者采用坐姿工作方式，座椅的设计也就成了人因工程学研究的课题之一。从普遍存在于车间生产的办公室座椅到功能强大的太空航天座椅，座椅的设计不当都会造成人体疲劳，长时间会引起积累性损伤。座椅的分类和设计原则按照不同的使用原则，座椅一般可以分为三类：休息用座椅，设计的重点在于使人体获得最大的舒适感，应使人体的压力感觉减到最小；工作时的座椅，设计时要考虑座椅的舒适性，腰部要有适当的支撑，重量要均匀分布在坐垫上；多用途座
16、椅，常用于多种目的，具有多种功能，例如它有可能和桌子配合使用，有时候也可以作为备用椅子折叠起来。根据人体解剖学和坐姿生理特征分析可以得出，理想的座椅应使座者体重分布合理，大腿近视水平状态，双脚自然着地，双臂不分担身体重量，肌肉放松，可以方便地变换姿态。因此，座椅的设计一般遵循如下原则：1， 座椅的形式和尺度与坐的目的和动机有关；2， 座椅的尺度必须和相对的人体测量值配合；3， 座椅的设计必须能使座者改变姿态，但是座椅必须牢固；4， 靠背，特别是在腰部支撑，可以降低脊柱所产生的紧张与压力；5， 坐姿必须有充分的衬垫和适当的硬度使之有助于将人体压力分布于坐骨节附近；总结座椅的设计牵涉很多很多方面，
17、人机工程学的运用是一个重要的设计方向。如何更加合理？是人机工程学解决的主要问题。除了业已获得理论知识和研究方法，座椅的人机工程原理设计应该更加系统化，集成化。因为为了适应座椅其他发展方向的需求，要求对座椅的设计周期，特性要求做出快速而富有成效的反应，就需要这么一个设计体系的产生。人们对舒适和美观的需求也必将促使更多人机工程原理的产生和发展。功能的多样化也会将更多理论和科技成果集成于座椅的设计当中。参考文献：1，丁玉兰， 人机工程学 ，北京:北京理工的学出版社。20072，严扬， 人机工程学设计应用 ，中国轻工业出版社，20033，李奎贤， 工业设计概论 ，沈阳:东北大学出版社，2002, 13.4，罗伯特L索尔， 认知心理学 ，北京:教育出版社，19905，智一，君赐， 仿生学与现代化 ，长沙:湖南教育出版社，19866， 【美】金伯利伊拉姆， 设计几何学 ，中国水利水电出版社，20087，朱和平， 中国工艺美术史 湖南大学出版社 2004 年 8 月第 1 版 8，李宗山， 中国家具史图说 湖北美术出版社 2001 9，周美玉， 工业设计应用人类工程学 北京:中国轻工业出版社 , 2001.10，李煜， 工作椅设计中人机工程学探讨, 人类工效学 , 1997, 3 (2) : 21 - 23.
