学生公寓家具的分析与设计

学生公寓家具的分析与设计摘要随着我国经济和社会的发展，人民生活水平的提高，国家对教育的投入也逐年增加，每年都有大量的人力、物力、财力投入，用来促进教育的发展。学校在图书馆、多媒体教学和实验室等都投入了大量的资金，尤其是硬件设施得到了很大程度的提高。但是在学生宿舍的配套设施上却不尽如人意，这也是造成学生公寓内脏乱的一个重要的原因。当前学生公寓家具千篇一律、毫无生气，远远不能满足当代大学生对于追求个性化、时尚感的需要。针对现状，本次课题设定为设计学生公寓家具，通过一则基于人机工程学的学生公寓家具设计，阐述人机工程学中人性化产品的设计理念，将人的因素放在首要位置，重点是人、家具、环境和社会之间相互影响、相互依存的思想。“以人为本”，即是任何人性化的产品都是以满足人的需要为目的的。同理，在学生公寓家具的设计上也应该以使用者的需要作为基本的出发点。基于人机工程学的公寓家具是指从使用者即学生的生理以及心理需求出发，对“人——家具——环境”系统进行详细的论证，同时考虑审美意识和文化诸多因素后进行设计制造的学生公寓家具。以为人而设计的崇高理想和境界来指导学生公寓家具设计，让人文关怀充满设计。关键词：人机工程学，学生公寓家具，人性化设计现有寝室三视图整体数据分析：宿舍长5960床宽910宿舍宽3070床长2000宿舍高3120护栏长935护栏高200四角柱子长400爬梯高1104四角柱子宽200爬梯宽310门高门宽上床高1520桌子长800下床高416桌子宽800抽屉长桌子高800抽屉宽抽屉高阳台长3070阳台宽一、桌面高度根据资料：坐姿下人由于受到自身条件的限制，视角所能达到的极限；45°到60°之间的区域是人进行读写、操作键盘等活动时的主要范围；35°则是单靠眼睛转动所能达到的最大俯视角；0°到35°之间是使用显示器时的最佳区域。另外根据相关资料所得，成年人的理想视距为305至460mm，最小阅读距离为406mm，观看固定显示器的理想距离为457至610mm。而坐姿下桌面高度还与坐姿下人的手臂动作情况有关系，比如人在读写的情况下，桌面高度的要求是基本手臂与水平面有10到15度的夹角；而在操作电脑键盘的时候，则要求桌面的高度基本与坐姿肘高基本相同。H=H1+H2其中，H为桌面高度；H1为坐姿下人体的肘高；H2为浮动的变化值，比如衣物的修正量等。表坐姿人体部分尺寸（单位：mm）男（18至60岁）女（18至55岁）510509095510509095坐高858870908947958809819852891901坐姿肘高228235263291298215223251277284小腿加足高383389413439448342350382399405根据相关资料，桌面的高度也可以由人体的坐高和座高来确定，即：桌面高度=座高+（坐高/3）—20mm根据表3-1所示，以及GB/T14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》的推荐座高值，即座高50男=422mm；坐高50男=908mm；得出桌面高度50男=[422+（908/3）—20]mm=705mm；座高50女=386mm；坐高50女=852mm；得出桌面高度50女=[386+（852/3）—20]mm=655mm；根据查阅GB/T3326—1997《家具桌、椅、凳类主要尺寸》，桌高范围是700至760mm，级差为20mm。取桌面高度为720mm二、桌面宽度人体上肢水平工作区域上图所示就是人体上肢水平工作区域，图中深颜色的部分是人的最大活动范围，浅颜色的部分是人的正常活动范围。设定被测者肩关节点的位置是E，AC为人体肩宽的一半，运动时肘的起始位置是C点，肘达到的终点位置是D点，肘运动的轨迹是1/4的圆弧CD。圆弧CD的切线与前臂CP的夹角为42º。手移动的轨迹——PQ曲线可由下列参数方程确定：X=A1cosθ+A2cos[65°+（73°/90°）θ]Y=A2cosθ+A2sin[65°+（73°/90°）θ]A1——肘与肩之间距离的水平投影长度，其中A1=EC；(上臂与水平面约成65°夹角)A2——肘与拇指指尖点的距离，在图中，A2=CPθ——手臂在运动过程中的任意瞬间，手臂在台面上的水平投影与台面前缘之间的夹角，在图中，θ=∠DEG手移动时肘移动到达终点D向桌台边缘作65°线的范围为人手能达到的界限，工作中所需各种工具等物品必须放置在这个范围内。则：当θ=0°时，即手臂呈EDQ时，XQ=EDcos0°+DQcos[65°+（73°/90°）0°]=ED+0.56DQ又ED=L50男上臂*cos60°=175.3mmDQ=L50男前臂臂+L50男手长=237+180=417所以XQ=175.3+233.5=408.8mm则桌面最佳宽度为:L桌=L50男肩宽+2*XQ=1192.6mm考虑其他因素，故取桌宽L桌为1100mm三、桌面深度现在我们的桌子深度为800mm,而95%的男性的前臂长+上臂长+手长=791mm,书架的宽度为200，实际桌面的深度就为591，考虑到床宽的影响，桌面深度取800mm。四、桌面倾角当人在进行阅读和书写的工作时，往往会低着头，这样做会破坏人体原来的颈部自然弯曲程度，长时间的作用会引起颈部的酸痛和不适。所以个人觉得桌面应该有一定的倾角。如果倾角太小，就不能解决颈部弯曲的问题，而倾角太大的话，又会造成桌面上物品的滑落。所以综合考虑桌面倾角应该在10°左右。五、桌面下容腿空间容腿空间的确定应该遵循最大尺寸的原则，取：坐姿大腿厚度95+小腿加足高95=（151+448）mm=599mm；所以最小容腿空间应该取H600mm。六、座椅的分析坐姿解除了人的整个上身重量对两腿的压力，减轻了人体的下肢各个关节的受力，也减轻了全身的肌肉，尤其是人下肢肌肉的符合，减少了人体能量的消耗；由于站立的情况下人体内的血液向双腿汇集，而坐姿下人的双腿肌肉放松，血管内的压力减小，有利于血液的回流，能缓解人的疲劳感；脊柱处于人体背部中线位置，由33段圆柱状椎骨构成，包括7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎和下方的5块骶骨及4块尾骨，它们之间由椎间盘与韧带连接构成。椎间盘位于两块脊椎骨之间，承受着上下脊椎骨的负荷。如下图所示：脊柱的组成根据资料所得,第3和第4腰椎间所受的压力最大，设人体站立时第3和第4腰椎之间所承受的压力定为100，那么它在平躺状态下的压力为24，在直腰坐状态下为140，在弯腰坐状态下为190。比较站立、平躺、弯腰坐与直腰坐这四种姿势椎间盘受到的压力情况可以看到，人在采取坐姿时，第3腰椎和第4腰椎之间的椎间盘所受的压力最大，是站立时的140~190%。因此，座椅的设计就是要为腰部提供一个支撑，为了减轻椎间盘的压力，减少脊柱向后凸的变形。1、坐高根据上表可知，我国成年男女的小腿加足高的50百分位数分别是：H50男=413mm，H50女=382mm；分别加上各自的穿鞋修正量（男子为25mm，女子为20mm）和穿裤修正量（—6mm），就可以得出我国中等身材的成年男女适合的座高：中等身材的成年男子座高为413mm+（25—6）mm—10mm=422mm；中等身材的成年女子座高为382mm+（20—6）mm—10mm=386mm；由于我们在这里讨论的是男女通用的座椅座高，故该数值可以缩小到400至420mm之间。故取400mm。2、座宽扶手客观上限制了人的上半身的活动范围，所以应该留出更多的空间，否则即使可以让臀部舒适，但是人体的双臂却受到了扶手的限制。所以这种情况下，扶手椅的座宽的数值应该是以人体的肩宽为基础，加上适当的余量：D=D1+D2+D3；其中，D是扶手椅的座宽；D1是人体的肩宽D2是衣物的修正量；D3是供上肢活动的余量，大约数值是60mm。则：D95男=469+12+60=541mm,取坐宽为540mm。3、坐深上图为座深对人体舒适度的影响示意图，在椅子的设计中，坐深应该满足下面的条件，人体的臀部等到足够的支撑；人体的背部得到座椅靠背的支撑；使座面前端与小腿之间留有适当的空间，以便小腿活动自如，同时大腿肌肉不受压迫。座深数值的确定应以人体大腿的长度为基础，座深应略小于它，用公式来表示，为：B=B1—B2；其中，B为座深的数值；B1为人体大腿的长度；B2为预留的间隙，一般为60mm。B50女=438-60=378mm根据GB/T14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》，座深的数值在360mm至390mm，推荐值为380mm。4、坐面倾角由于在本课题中，设计的是学生公寓中使用的座椅，那么它的主要功能还是休息、娱乐和操作电脑，所以前倾工作的时间并不是很长。因此，合理的座椅的座面倾角，根据GB/T14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》，一般为0至5°，推荐值为3°至4°。5、座椅靠背根据资料所得，腰部支撑点的高度是人体坐姿下坐姿眼高的三分之一，允许5mm的误差。则：H50男=798/3±5=266±5H50女=739/3±5=246±5，取H=255mm背部支撑点的高度约为腰部支撑点的2倍，则：H=H1*2=255*2=510mm,取H=500mm下表是四种座椅靠背形式及其使用范围考虑到这款椅子是转为大学生设计的宿舍宿舍专用座椅，应该采用中靠背一点支撑。6、扶手的分析座椅的扶手的主要作用在于对人体的双臂提供一个支撑，从而减轻肩部的负担，增加人坐姿状态下的舒适感。在人起立和就坐，以及变换坐姿的情况下，扶手可以为手臂提供支点，同时扶手还可以保持身体的稳定性。座椅扶手的主要特征参数包括扶手高度、扶手宽度和扶手长度。扶手高度扶手的高度指的是扶手面与座位基准点之间的垂直距离，它的数值的确定主要和人在坐姿状态下双肘和前臂的位置有关系。扶手的高度不宜过高或者过低，因为如果扶手的高度过高，则会使双臂不自然的抬高，增大了肩部的压力，长时间必然会造成肩部的疲劳与不适；如果扶手高度过低，则失去了对人前臂的支撑作用。当人的背部倚靠在座椅的靠背上，人上身的倾斜角度和靠背倾角相同，这时前臂如果能和人的上身保持相对稳定状态，即前臂的倾角和人上身的倾斜角度一样，此时的肘部如果能放在扶手上，且前臂在扶手的支撑下位于水平的状态，则前臂处才处在最佳的舒适度。在数值上，一般取扶手的高度略小于坐姿下人体的肘高。根据GB/T14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》，推荐的高度范围在230mm±20mm。扶手宽度扶手的宽度一般取人体的手在自然弯曲的情况下可以握住为宜，通常在45mm至70mm，推荐值为65~70mm。扶手长度扶手的长度应该适合于使用者手臂的长度，过长或者过短都不适宜。扶手的长度过长，会迫使手长时间的处于一种姿势，容易引发手部的疲劳感；扶手的长度过短，则会造成人的手和前臂悬空，起不到支撑的作用。扶手的长度应该能是在自然坐姿下的人手可以轻松的握住扶手的前端，扶手后端应超出肘部，并留出一定的空间。取300mm。