基于人機(jī)工程學(xué)的宿舍座椅改良設(shè)計(jì)

王麗，牛莎莎

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

人機(jī)工程學(xué)是一門綜合性學(xué)科，該學(xué)科主要為各設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供人、機(jī)、環(huán)境三方面的設(shè)計(jì)原則，主旨設(shè)計(jì)思想是“以人為核心”。人機(jī)工程學(xué)學(xué)科提供了一套完整的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象全面而綜合的思考，能夠避免設(shè)計(jì)工作的片面性。本文利用人機(jī)工程學(xué)理論，對(duì)現(xiàn)有學(xué)校宿舍座椅展開分析，進(jìn)而完成改良設(shè)計(jì)。

1 人機(jī)評(píng)析

1.1 靠背評(píng)析

靠背設(shè)計(jì)與人體脊柱結(jié)構(gòu)（見圖1）密切相關(guān)，脊柱在正常狀態(tài)下有四個(gè)生理彎曲，對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的彎曲弧度，與座椅靠背最基本的相關(guān)部位是腰椎。現(xiàn)有座椅的靠背是一個(gè)長方形木板（見圖2），只有略小的弧線，其造型不能對(duì)腰椎起到較好的支承（見圖3），從而偏離正常的腰椎彎曲狀態(tài)，使得腰椎部位的椎間盤和它上面附著的肌肉組織、肌腱和韌帶等處于非正常受力中。

圖2 現(xiàn)有座椅的靠背

圖1 人體脊柱

圖3 現(xiàn)有座椅坐姿

1.2 座面評(píng)析

座面設(shè)計(jì)主要遵循壓力分布不均勻原則，即坐骨處壓力最大，向四周逐漸減小，至大腿部位壓力降到最低值，見圖4。現(xiàn)有座椅座面（見圖5）縱深明顯偏大，容易頂住腘窩部位，使其腘窩處受力，同時(shí)，使人體坐姿承受壓力違背壓力分布不均勻原則，壓力不會(huì)集中在坐骨處，大腿根部也會(huì)承受一定的壓力（見圖3）。

1.3 座椅尺寸評(píng)析

基于人機(jī)工程學(xué)中測量學(xué)理論依據(jù)和對(duì)現(xiàn)有座椅所做的實(shí)際測量，得到理論尺寸和實(shí)際尺寸的對(duì)比情況，見表1。

圖4 坐姿壓力分布

圖5 現(xiàn)有座椅的座面

表1 理論實(shí)際尺寸對(duì)比（單位：mm）

從表1可以看出，現(xiàn)有座椅尺寸與依據(jù)人機(jī)理論得到的尺寸相比，差異較大，有待改正相關(guān)尺寸。

1.4 材質(zhì)評(píng)析

現(xiàn)有座椅靠背和座面采用膠合板，支架使用涂漆鐵管，椅腿足部有塑料防滑套，螺釘連接。所使用的材料偏于冰冷的強(qiáng)硬的工業(yè)風(fēng)格，材料不環(huán)保，缺乏親和力和溫馨感，不能夠較好地滿足宿舍環(huán)境氛圍，也不能滿足學(xué)生的心理需求。

1.5 色彩評(píng)析

靠背和座面貼面色彩接近木質(zhì)紋理，木紋雖然屬于自然色，但是，該色顯得陳舊，缺乏活力。支架表面涂漆為白灰色，椅腿配有黑色的防滑套。整體配色顯得過時(shí)、平淡而壓抑。

2 改良設(shè)計(jì)

2.1 靠背設(shè)計(jì)

人處在沒有靠背支承的坐姿狀態(tài)下，背部受腰椎和肩部受力較大。根據(jù)表2，一般休息座椅的靠背會(huì)對(duì)腰部和肩胛部的提供支撐，從而起到了緩解腰部、背部肌肉受力的作用。宿舍用座椅，有休息和學(xué)習(xí)兩種功能，所以靠背增加了合理的腰靠和肩靠。本次設(shè)計(jì)屬于男女共用Ⅲ型產(chǎn)品，肩靠高度根據(jù)坐姿人體尺寸數(shù)據(jù)，取男性、女性坐姿肩高第50百分位數(shù)+功能修正量(坐姿肩高)，得出肩靠高度為587mm。腰部支撐點(diǎn)的高度是腰部支撐點(diǎn)到座位基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直距離，在數(shù)值上等于髂嵴點(diǎn)到座位基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直距離。而髂嵴點(diǎn)的位置在實(shí)際的測量工作中比較難以確定，在長期的測量實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)髂嵴點(diǎn)的高度大概相當(dāng)于人體在坐姿狀態(tài)下的坐姿眼高的1/3，上下的實(shí)際誤差大概有5mm，由此我們可以得出，腰部支撐點(diǎn)的高度為261mm。

表2 四種座椅靠背形式及適用范圍

2.2 座面設(shè)計(jì)

座面高度尺寸是比人體的小腿加足高的數(shù)值低10～15mm。我國成年男女的小腿加足高的50百分位數(shù)分別是：H50男=413mm，H50女=382mm；分別加上各自的穿鞋修正量（男子為25mm，女子為20mm）和穿褲修正量（-6mm），就可以得出適合我國成年男女使用的座椅的座高的范圍在350～460mm，本次設(shè)計(jì)采用420mm。座面寬度尺寸取我國成年女子坐姿臀寬的95百分位數(shù)值作為設(shè)計(jì)依據(jù)，考慮修正量后，取400mm。座面縱深根據(jù)GB/T 14774-1993《工作座椅一般人類工效學(xué)要求》推薦值取380mm。

2.3 材料和色彩設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)靠背和椅面采用透氣性和環(huán)保性較好的棕灰色麻點(diǎn)布料，支架采用銀色亮面不銹鋼鋼管，布料給人溫馨、親和、舒適的感覺，色彩耐臟沉靜，白色不銹鋼鋼管給人現(xiàn)代感。效果如圖6。

3 結(jié)語

圖6

本次設(shè)計(jì)對(duì)象主要針對(duì)高校學(xué)生宿舍用座椅，其功能不局限于學(xué)習(xí)，因?yàn)榇蟛糠謱W(xué)生會(huì)在教室或?qū)嶒?yàn)室完成學(xué)習(xí)任務(wù)，宿舍環(huán)境中更多用于休息放松，目前，宿舍所使用座椅難以滿足學(xué)生的需求。本文從人機(jī)工程學(xué)理論出發(fā)，分析了現(xiàn)有座椅存在的不足之處，展開改良設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出符合人機(jī)特性、舒適、健康的座椅，滿足大學(xué)生在宿舍使用座椅時(shí)的生理和心理需求，使宿舍環(huán)境更加人性化。