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1、安徽工业大学机械工程学院,人 机 工 程 学,之工作座椅设计,ANHUI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY,当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态，而坐时，可免除这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳，坐姿态比站立更有利于血液循环，而且有利于保持身体的稳定。 目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分体力劳动者都采用坐姿工作 。 但是由于座椅的不合理性给许多办公人员带来了困扰。脊椎问题成了办公人群的集体症状。,引言,有媒体报道，时下京城一些写字楼里流行“站着办公”，报道说“站着办公”可以缓解腰酸背痛的办公室症状。 美国科学家也曾设计过未来办公室
2、，“站着办公”成为未来办公室的首要标志。,根据我国推荐性国标GB/T14774-93所提供的要求来看 人机座椅标准： 坐深：应小于坐姿时大腿的水平长度 坐宽：一般不小于380mm 坐面的倾斜度：水平最佳 椅靠背：一般不应高于肩胛骨 扶手的高度：距离坐面200mm250mm最佳,坐姿生理学,坐姿生物力学,坐姿人体测量尺寸,一、 工作座椅设计主要依据,1. 坐姿生理学 1.1 脊柱结构,5,12,5,腰曲,前,后,肩靠,脊柱的形状及组成,从坐姿生理学角度，应保证腰弧曲线正常。,各种不同姿势下所产生的腰椎曲度,1.2 腰曲弧线,腰椎后突; (b)腰椎前凸,1.3 腰椎后突或前突,腰椎后突和前凸,脊椎
3、骨依靠其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度（活动量）增加，招致疲劳酸痛。实验结果表明，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。,2. 坐姿生物力学 2.1 肌肉活动度,2.2 体压分布,体压分布曲线,压力分布不均匀原则,单位：102Pa,2.3 股骨受力分析,座面对股骨的影响,2.4 椎间盘受力分析,从坐姿生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。,不同
4、坐姿时椎间盘受力分析,对座椅设计有用的人体尺寸,3. 坐姿人体测量尺寸,1. 一般工作场所坐椅 GB/T14774-93 工作座椅一般人类工效学要求 座椅设计要点 （1）使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进 行准确的控制和操作。 （2）座高（360480mm)和腰靠高(165 210mm) 必须是可调节的。,二、 工作座椅设计,（3）坐面和腰靠结构应使其感到安全、舒适。 （4）腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性，腰 靠倾角不得超过115度。 （5）工作坐椅一般不设扶手，需设扶手的必须保证 操作人员作业活动的安全。 （6）其结构材料应耐用、阻燃、无毒。坐垫、腰靠、 扶手的覆盖层应使用柔软、
5、防滑、透气性好、 吸汗的不导电材料制造。,一般工作座椅结构形式,坐面倾角 ：34度 腰靠倾角 ：110度,主要参数,2. 办公室工作座椅,办公用座椅原型,(1) 动态座椅 (2) 前倾式座椅 (3) 膝靠式座椅,3. 座椅设计的新概念,动态座椅设计,座面前倾的写字、绘图椅,膝靠式座椅,作业用凳 （a）立姿 岗位用凳；（b）坐姿 岗位用凳；（c）支承 旋转凳；（d）单边 支凳,4. 其它工作座椅,(1) 作业用凳 (2) 其它支撑物,作业用支承物 （a）脚踏板 和搁臂垫 组合；（b）脚踏板 和支承凳 组合； （c）回跳凳； （d）带转动支架的转椅,Aeron座椅曾被美国国防部等机关大量采购,He
6、rman Miller,案例：,设计师 bill Stumpf 和Don Chadwick为Herman Miller推出 Aeron,纽约现代艺术博物馆中的永久展品,高效率气压式升降，平均调节范围11.5公分左右，满足使用者最大范围的使用需求。,使用者在书写或打电脑时，最人性化功能设定,椅背往后倾仰角度设定： 按钮扳至中间，仰角约110度； 按钮搬至顶点，仰角就固定在90度，不能倾仰。,使用者对倾仰松紧度需求不同，调整椅背往后倾仰角度松紧的弹性。,根据最先进的研究显示，当尾椎的部分得到适当的支撑时，骨盆会微微的前倾，此时脊椎形成最自然的曲线，脊椎受力较平均，长久工作不易劳累。,Y字腰垫的支撑与保护,利用旋轴原理：外可调15度；内可调17.5度,多种可选的Pellicle织物图案和表面材料,利用空气动力学原理有效地通过空气在椅内的循环，从而将坐面及靠背所承受的重量进行了合理的分配。,Aeron 的设计师 William Stumpf 一生的最后几年一直致力于推出 Embody，直到2006年去世，之后由 Jeff Weber 继续改进。 它的问世可以说是来自于几代人的努力和千百次的科学实验。,