人因工程在課桌椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用_黃永相

1、112技術(shù)在線2012年4月下 第12期（總第270期）隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的消費(fèi)能力在提高，對(duì)桌椅的選擇也日益?zhèn)€性化。然而很多是注重其外觀，忽視舒適度和人的生理要求，而使用設(shè)計(jì)不人性化的課桌椅，會(huì)加快人的疲勞，嚴(yán)重影響學(xué)生的眼睛、腰椎和身體的正常發(fā)育。1 課桌椅功能尺寸標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 3976-2002學(xué)校課桌椅功能尺寸規(guī)定了大、中、小學(xué)生用木制和鋼木課桌椅的大小型號(hào)、功能尺寸、分配使用及其衛(wèi)生要求等。一般高等院校中只設(shè)一種高度的課桌椅，男女通用，有固定式和非固定式兩種。固定式課桌椅適用于階梯教室、坡面或平面教室，固定于教室地面，適合多人使用；非固定式課10.3969/j.is

2、sn.1671-489x.2012.12.112人因工程在課桌椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用*黃永相 李廣慧 沙金 喬彬 陳澤佳廣東海洋大學(xué) 湛江 524005摘 要 基于人因工程學(xué)理論，設(shè)計(jì)科學(xué)、舒適的課桌椅，對(duì)減輕學(xué)生的疲勞強(qiáng)度，提高學(xué)習(xí)和教學(xué)效率是極其重要的。本次研究通過對(duì)大學(xué)生人體數(shù)據(jù)的測(cè)量和問卷調(diào)查，結(jié)合當(dāng)前學(xué)校普通教學(xué)課室桌椅的配置情況，通過運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析法，提出設(shè)計(jì)教室桌椅尺寸的優(yōu)化參數(shù)。關(guān)鍵詞 人因工程；桌椅設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)效率；人體數(shù)據(jù)中圖分類號(hào)：ts664.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：b 文章編號(hào)：1671-489x(2012)12-0112-03application of human engineeri

3、ng in design of chairs and desks/huang yongxiang, li guanghui, sha jin, qiao bin, chen zejiaabstract based on the theory of human engineering, it is important to have scientific, comfortable chairs and desks to reduce students fatigue and improve their learning efficiency. this research works on the

4、 undergraduates height and survey by employing statistical analysis method, considered the condition of current classroom chairs and desks of average schools. we proposed the optimization parameter for designing of classroom chairs and desks.key words human engineering; design of chairs and desks; l

5、earning efficiency; somatic dataauthors address guangdong ocean university, zhanjiang, guangdong, china 524005*本文由廣東省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目人因工程在教學(xué)效率中的應(yīng)用研究資助。作者：黃永相、陳澤佳，廣東海洋大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)2008級(jí)學(xué)生；李廣慧，指導(dǎo)教師，廣東海洋大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)教授；沙金，指導(dǎo)教師，講師，廣東海洋大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)。黃永相 李廣慧 沙金 喬彬 陳澤佳：人因工程在課桌椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用桌椅適用于平面教室，課桌有單人用或雙人用，課椅只有單人用一種。高校固定式課桌椅結(jié)

6、構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，主要尺寸見表1。高校非固定式課桌椅的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，主要尺寸見表2。2 坐姿人體標(biāo)準(zhǔn)尺寸依據(jù)國(guó)標(biāo)gb10000-88 中國(guó)成年人人體尺寸，我國(guó)成年人坐姿人體尺寸如圖2所示，尺寸數(shù)據(jù)見表3。3 數(shù)據(jù)分析3.1 人體測(cè)量數(shù)據(jù)分析人體測(cè)量學(xué)是人因工程學(xué)的重要組成部分，為了使各種與人體尺寸有關(guān)的設(shè)計(jì)能符合人的生理特點(diǎn)，人在113技術(shù)在線2012年4月下 第12期（總第270期）黃永相 李廣慧 沙金 喬彬 陳澤佳：人因工程在課桌椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使用時(shí)處于舒服的狀態(tài)和適宜的環(huán)境中，課桌椅設(shè)計(jì)要充分考慮人體尺寸。本次抽查本校大學(xué)生1 000人，測(cè)量身高分6段，測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4和表5

7、，其男、女生身高比例分布如圖3和圖4所示。由此可以看出，男生平均身高170.97 cm，主要集中在160179 cm階段；女生平均身高158.84 cm，主要集中在150169 cm階段。通過百分位數(shù)的計(jì)算，可以求出桌椅設(shè)計(jì)適用于90%學(xué)生的身高范圍。根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出樣本的平均身高x=165.89 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為sd=8.02 cm，取第5百分位數(shù)為下限，第95百分位數(shù)為上限，變換系數(shù)為k=1.645。第5百分位數(shù)為：x5=x-sdk=165.89-8.021.645=152.70 cm。第95百分表1 高校固定式課桌椅的主要尺寸（mm）尺寸名稱尺 寸說 明桌面高（h1）73010使h1

8、-h4320 mm；或與后排桌前側(cè)一體化；靠背點(diǎn)以上后傾斜610角桌面深（t1）350每個(gè)席位桌面寬（b1）600桌下凈空高（h2）620桌下凈空深（t2、t3）300座面高（h4）41010座面有效深（t4）360靠背上緣距座面高（h5）340靠背點(diǎn)距座面高（）210靠背下緣距座面高（h5）170坐人側(cè)桌緣與靠背點(diǎn)之間水平距離420每套課桌椅前后長(zhǎng)810850表2 高校非固定式課桌和課椅的主要尺寸（mm）尺寸名稱尺 寸桌面高（h1）桌下凈空高1（h2）桌下凈空高2（h3）桌面深、桌下凈空深（t1）桌下凈空深2（t2）桌下凈空深3（t3）桌面寬（b1）桌下凈空寬（b2）座面高（h4）靠背上緣距

9、座面高（h5）靠背點(diǎn)距座面高（）靠背下緣距座面高（h5）座面有效深（t4）座面寬（b3）73010600460400250330單人用600，雙人用1 200單人用440，雙人用1 04041010340210170380360注：h1和h4的具體選用，使h1-h4320 mm表3 男（1860歲）坐姿人體尺寸（mm）百分位數(shù)1510509095993.1 坐高836 858 870 9089479589793.2 坐姿頸椎點(diǎn)高599 615 624 6576917017193.3 坐姿眼高729 749 761 7988368478683.4 坐姿肩高539 557 566 59863164

10、16593.5 坐姿肘高214 228 235 2632912983213.6 坐姿大腿厚103 112 116 1301461511603.7 坐姿膝高441 456 464 4935235325493.8 小腿加足高372 383 389 4134394484633.9 坐深407 421 429 4574864945103.10 臀膝距499 515 524 5545855956133.11 坐姿下肢長(zhǎng)892 921 937 992 1 0461 0631 096表5 身高段比例（cm）男比例女比例14014900.0%30.7% 150159142.4%22453.5%16016918

11、231.3%18243.42%92.1%180189406.9%10.2%19019910.2%00.0%總計(jì)581100.0%419100.0%表4 身高尺寸（cm）男女總?cè)藬?shù)581419平均身高 170.97 158.84標(biāo)注差5.744.74比例58%42%圖3 男生身高比例分布圖4 女生身高比例分布114技術(shù)在線2012年4月下 第12期（總第270期）位數(shù)為：x95=x+sdk=165.89+8.021.645=179.08 cm。由計(jì)算得出，按身高152.70179.08 cm設(shè)計(jì)桌椅尺寸將適用于90%的在校大學(xué)生。3.2 課桌椅測(cè)量數(shù)據(jù)分析在觀察學(xué)生上課

12、時(shí)的坐姿時(shí)發(fā)現(xiàn)以下問題：當(dāng)學(xué)生坐正記筆記時(shí)，雙手的手肘得不到自然垂下，短時(shí)間書寫很容易造成身體疲勞；坐正時(shí)前胸離桌保持35 cm的空隙時(shí)，人的臀部與椅面接觸的地方只有椅面的前端小部分；課椅背靠沒有弧度，長(zhǎng)時(shí)間保持坐姿會(huì)比較累，所以學(xué)生經(jīng)常要變換坐姿；桌面寬度過窄，經(jīng)常放不下多本書和水杯等。本次以固定式課桌椅為研究對(duì)象，分別對(duì)課桌和課椅作出詳細(xì)的測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)見表6和表7。4 課桌的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)測(cè)課桌桌面高813.5 mm，為使手肘肘高跟課桌保持同一高度，查表2，取男性第90百分位數(shù)的小腿加足高和坐姿肘高的和為課桌高度，約值為740.0；實(shí)測(cè)課桌桌表6 課桌尺寸（單位：mm）桌面高桌面凈空高桌

13、面寬桌面深課桌與課椅間過道寬813.5612.7489.4299.6231.2表7 課椅尺寸（單位：mm）坐高坐寬坐深腰靠長(zhǎng)腰靠厚腰靠高椅面傾角靠背傾角428.7480.0372.4508.332.30420.05104表8 課桌改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比名稱桌面高桌面凈空高桌面寬桌面深課桌與課椅間過道寬改善前813.5612.7489.4299.6231.2改善后740.0540.0520.0350.0210.0表9 課椅改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比坐高坐寬坐深腰靠長(zhǎng)腰靠厚腰靠高椅面傾角靠背傾角428.7480.0372.4508.332.30420.05104413.0500.0390.0430.040.004

14、10.05104面凈空高為612.7 mm，為了保持從座椅的座面以上至少要有120 mm的凈空間，取坐高加上120 mm為桌面凈空高，即540.0 mm；課桌桌面寬度與課椅相對(duì)應(yīng)并增加余量，取值為520.0，深度不小于310.0，取值為350.0；課桌與課椅間過道寬度為231.2 mm，使得課桌與課椅配置距離偏大，定性分析取值為210.0 mm。課桌改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比見表8。5 課椅的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)測(cè)課椅坐高為428.7 mm，由表2、表6知可取值為360480 mm。為了滿足男女的要求，查表2，取男性第50百分位數(shù)的小腿加足高值為最終的課椅坐高413 mm；實(shí)測(cè)課椅坐寬為480.0 mm，對(duì)于

15、左右連接排列成行的座位，應(yīng)參照坐姿“兩肘肩寬”的第95百分位數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，座椅寬度不宜小于500 mm，取坐寬為500 mm；課椅坐深參考表6，取值390 mm；對(duì)于課椅腰靠，需要采用中靠背支撐胸椎下半部，所以腰靠高取值為410.0 mm；課椅腰靠長(zhǎng)盡量設(shè)計(jì)成同坐寬同一寬度，取值為510.0 mm；腰靠厚設(shè)計(jì)為40.0 mm，可以承受一定的負(fù)荷；椅面傾角取5，考慮到學(xué)生聽課時(shí)靠在椅背上，采用閱讀用椅角度設(shè)計(jì)，取104。課椅改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比見表9。6 結(jié)論1）根據(jù)實(shí)測(cè)學(xué)校課桌尺寸，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，課桌的最優(yōu)尺寸為：桌面高740，桌面深350，桌面下凈空高540.0，桌面寬520，課桌與課椅間過道寬210.0。2）根據(jù)實(shí)測(cè)學(xué)校課椅尺寸，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，課椅的最優(yōu)尺寸為：坐高413，坐寬500，坐深390，腰靠長(zhǎng)430，腰靠厚40，腰靠高410，椅面傾角5，靠背傾角104。3）學(xué)校課桌椅功能尺寸不能適合不同年齡、不同身高學(xué)生要求，且固定式課桌椅種類少、尺寸少。4）學(xué)校沒有根據(jù)學(xué)生生長(zhǎng)發(fā)育情況，配備可調(diào)高的課桌椅。5）在課桌椅設(shè)計(jì)中缺少人因工程