人机工程

姓名：常琴付远康学号：100111020068100111020075班级：工业设计3班老师：侯士江设计题目及说明调研与分析方案构思本设计说明设计小结A火车从发明到现在经过了一个多世纪的发展，发展到今天，已经成为最大众的交通工具。它具有载客量大、安全性高、价格具有层次性、旅客可选空间大等等的特点。吸引更多的人选择乘坐火车出行，但是在所有的火车票中价格最为便宜的硬座中，从人因工程学的角度可以发现在火车硬座车厢中存在许多的问题与不足，需要重新设计与改良。设计题目及说明设计题目：火车厢中的座椅与茶几说明：两个人组合完成此项作业，所以设计了两件设施，座椅和茶几。调研与分析当今社会，对于长途旅行，中国人选择的交通工具主要还是以火车为主，而这其中更大一部分人群还是选择火车硬座出行，因为它经济实惠。随着社会的进步，旅客对火车硬座的要求会随着科学技术的进步而提高，这就涉及到人因要素的运用是否合理的问题。目前我国火车硬座车厢在人因要素方面的运用还存在一些问题，因此对火车硬座车厢人因要素进行了问卷调查。火车硬座车厢中人因要素调查1.调查项目火车硬座车厢中作为和茶几的问卷调查2.调查目的为了使火车硬座旅客在硬座车厢内有一个舒适的环境，我们队硬座车厢中的作为和茶几的人因要素方面进行了问卷调查。通过调查改进为硬座旅客营造一个舒适的旅途环境。3.调查内容请问您觉得火车硬座车厢内的作为和茶几在使用过程中方便吗？（）A作为和茶几之间的距离太小，以至于进出不方便B座位和茶几在高度上搭配的不好，以至于在茶几上作业时感到不舒服C茶几不够大，与对面的人距离太近，在心理上感到不舒服D不确定原因，但是在长途旅行中就是感到不舒服ABCD57.42%23.17%43.96%7.5%从图中可以看出硬座车厢内座位和茶几目前存在的主要问题是座位和茶几之间的距离太小，以至于进出不方便；茶几不够大，与对面的人的距离太近，在心理上感到不舒服。针对火车硬座车厢如上所述的种种缺陷，我们小组从人因工程学的角度提出以下具体的改进方案和措施。方案构思1.作为的材料与作为的设计这列火车的硬座座椅的材料是用的铁板焊接的支架，再在外面包的一层人造皮革，铁皮与皮革之间用很少的一点软的东西塞在其中。根据坐垫的压力分布不均匀原则（座椅的坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值。）[1]得知，坐垫太硬，不符合坐垫的设计原则，屁股受不了，人在上面坐久了就会疲劳。座椅的设计就是简单的“T”字形，“T”字的尺寸为：中间的背靠垂直，高度75cm，背靠厚度为12cm，三人座位的长约140cm，宽约45cm。根据1989年7月1日实施的GB1000—1988《中国成年人人体尺寸》得知，人坐在座椅上非常的难受，原因有：1、背靠成直角，不符合人体脊柱S形曲线，容易造成受压分布不均，时间久了就会疲劳，并且对人的脊柱造成损伤，腰部酸疼；2、背靠高度高于普通人的上身，乘客坐下后头无法后仰，时间久了就会造成颈部疲劳和损伤；3、两排座椅之间，仅有50cm左右的距离，很多的乘客只有相互交叉着腿才能坐下，且是两腿几乎平座，影响人的下肢的血液循环，造成腿部麻木，时间久了就造成腿的疲劳和损伤。座椅设计原则(1)座椅的尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。(2)应尽可能使坐者保持接近自然的姿势。(3)应符合人体人学生物学原理。(4)应使坐者舒适。(5)牢固、稳定，防止坐者倾倒、滑倒。座椅主要部分的设计[1][2][3][4](1)椅面高度椅面高度一般指椅面至地面的高度。正确的座高应使坐在其上的大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放在地面上。不良设计的座高，会使腿短的人当坐于比他的小腿还高的座面上时，其双腿常需悬空，脚无法平贴于地面，坐垫前端压迫大腿底部，妨碍血液循环，导致小腿麻木。椅面高度设计以使用者“小腿加足高”的第5百分位数值作参照，椅面高度适当低于这一数值。根据1989年7月1日实施的GB1000—1988《中国成年人人体尺寸》的人体尺寸测量数据，成年人的座椅里地面高度不宜超过40cm。椅面高度取为400mm(2)椅面的深度与宽度座椅的深度要设计成使人的腰背自然地倚靠在靠背上时椅面前缘不会抵到小腿。以“臀膝距”尺寸作为参考，我们取第五百分位数的3/4座位设计依据。按照我国成人的人体尺寸测量数据，椅子的深度取35～40mm,因为火车是大众的交通工具，所以极大值设计原则，硬座座椅深度取为400mm。座椅的宽度按大身材的人体宽尺寸设计。取女性成人臀部测量的第95百分位数测量值作为设计坐位宽度的依据。由于是连接排列的座位，要以坐姿“两肘间宽”的第95百分位数测量值进行设计。取用470mm。(3)椅面的倾角椅面倾角角度应以坐垫水平夹的角度衡量。座垫向后倾有两种作用，首先由于重心力，躯干会向背靠后移，使背部有所支持；其次在长期的坐姿下，坐垫向后倾足够防止臀部渐次地滑出座面。对坐于各种不同背靠角度座椅的人体，量测其背部肌肉所引发的活动力，其结果显示出具有与正中垂直线成2O°的背靠倾斜线，即可获得良好的背部支持。基于只是火车的硬座座椅，取椅面的倾角为3°。(4)背靠背靠的设计是为了人坐着或休息时，把身体的一部分重力压在背靠上，以减轻脊柱以及腰椎部的负荷，同时能使脊柱保持自然地弯曲，保证身体脊柱的曲线正常，产生轻松省力的感觉。这对于乘坐火车硬座者减轻疲劳尤为重要。靠背与座垫之间的角度设定具有两种目的，防止坐姿的人体向前滑动和引导腰弯部位依靠在靠背上。当靠背角度从垂直线算起，超过3O°时的座椅应设头靠，头靠可单独设置或和靠背连成一体，头靠宽度取为250mm，头靠本身高度取为30mm，并应由靠背面前倾5°，以减轻颈部肌肉的紧张。座面与靠背角度应适当，不能使臀部角度小于9O°，而使骨盆内侧将腰部拉直而造成肌肉紧张。靠背与座部一般在90°～100°之间。基于是火车硬座，在长长地旅途中，想适当的休息，因此取背靠角度为100°。背靠形状要设计成与脊柱的自然弯曲状相适应，减轻腰椎间盘产生过度压力。火车在座位中间安置茶几，茶几上可以放水，临时放置旅客的食品。但是这列车的茶几小，靠窗的一边大，向行道逐渐变小。靠窗的旅客还可以趴在上面休息，对于靠行道的旅客就只有坐在座位上休息了。运用人机工程学的理论，改进茶几，满足大家的使用和休息需要。出于安全的考虑，把茶几设计成折叠式的。由于前面设计的一个椅面的宽度为470mm，两个人联排的座椅，茶几的中间一块板长应小于470mmX2，就取用850mm。宽度取为250mm。为了使茶几不过多的占用旅客的空间和方便折叠，在桌面的两边各加两块125mmX425mm的板，用合叶固定住，这样可以折叠的茶几就应运而生。打开小板加大了茶几的使用面积，加大了旅客的个人使用空间；折叠小板减小了茶几的占地空间，便于坐在靠窗的旅客出入。邻近两排座椅之间的空隙只有500mm，加上椅面的宽度，得到两排对面的椅子的距离为1400mm，根据1989年7月1日实施的GB1000—1988《中国成年人人体尺寸》的人体尺寸测量数据，第95百分位的成人“臀膝距”尺寸数据为595mm，两个成年人对坐，得到两个的臀膝距为1190mm。这样两个人的膝盖与膝盖的距离很小，导致两腿放姿不舒服，增加下肢的疲劳。前面的座椅设计中，椅面深度取为400mm，而原始的椅面数据为450mm。这样就可以节约100mm，对面坐下时脚放姿就可以得到明显的改善，且不移动原来车厢的座椅的位置，为车厢的座椅改进减少了成本。本设计说明效果图展示400mm470mm250mm425mm*2座椅顶视图茶几顶视图150mm300mm800mm400mm座椅前视图倾角100度座椅右视图茶几右视图设计小结我们小组在本次人因工程课程设计中，处处体现以人为本的思想，充分运用人因工程的相关理论和知识。在充分考虑人的生理、心理特点和需求的多样性的情况下，我们针对火车硬座车厢的设计弊端作出了相应的改善和改进。不仅设计出舒适安全的座椅、茶几及合理的座椅间距；在此设计中我们阅读了20篇以上的参考文献，查阅了大量的相关资料，做了许多实际调查。让我们知道了在课堂上所学的人因工程知识是如何应用到实际的设计中，为人们日常工作服务的。通过本次课程设计，让我们对相关理论知识有了更深的体会。虽然我们在设计的过程中遇到了一些问题，但是通过进一步深入的学习和研讨，我们都对其作出了相映改善和改进。这样的过程，不仅加深了我对人因工程知识的了解，更拓展了我们的知识面。总之，经过本次人因工程课程设计，我们两个人都受益匪浅！优点：此次改良设计针对了硬座旅途中令人不舒适的地方。而且还改进了座位两排座位之间的距离，消除了人们之间的心理障碍。缺点：改良后的设计可能在空间上有所扩大，这样就使车厢的容量有可能缩小。参考文献•丁玉兰，人因工程学［M］．上海：上海交通大学出版社，2004：214，220．•郭伏，钱省三．人因工程学［M］．北京：机械工程出版社，2008：45，97，292，250-254，292-294．•孙林岩．人因工程［M］．北京：中国科技技术出版社，2005：202-203，304．•杨卫芳．小论椅子设计［N］．平原大学学报，2007-12(6)．龙升照．人-机-环境系统工程研究进展［M］．北京：海洋出版社，2005：266．龙升照，黄端生，陈道木，曾固．人-机-环境系统工程理论及应用基础［M］．北京：科学出版社，2004：167．