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1、人体工程学与座椅设计第1页，本讲稿共38页坐姿分析坐姿分析座椅设计座椅设计座椅设计实例座椅设计实例作业作业第2页，本讲稿共38页坐姿分析坐姿分析坐姿的优点和缺点坐姿的优点和缺点坐姿矫形学生理坐姿矫形学生理肌肉活动度肌肉活动度第3页，本讲稿共38页坐姿的优点和缺点坐姿的优点和缺点优点优点缺点缺点第4页，本讲稿共38页可可免除免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到部位受到静肌力静肌力，减少减少人体人体能耗能耗，消除疲劳消除疲劳坐姿比站立更坐姿比站立更有利于血液循环有利于血液循环有利于有利于保持身体的稳定保持身体的稳定，这对精细作业更适，这对精细
2、作业更适在脚操作场合，坐姿保持身体处在在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定稳定的姿势，的姿势，有利于作业。有利于作业。优优 点点第5页，本讲稿共38页缺点缺点限制了人体活动范围限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会导致废往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会导致废劳。劳。长期维持坐姿也会影响人体健康长期维持坐姿也会影响人体健康，招致腹肌松弛，招致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害，如消化器官与呼吸器官如消化器官与呼吸器官坐姿太久也会坐姿太久也会造成下肢肿胀造成下肢
3、肿胀，静脉压力增加大腿，静脉压力增加大腿局部受到压力，增加血液回流阻力，引起不适感。局部受到压力，增加血液回流阻力，引起不适感。第6页，本讲稿共38页坐姿矫形学生理坐姿矫形学生理1.正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。均匀的静负荷。第7页，本讲稿共38页 2.当处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度，当处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度，严重的会将椎间盘从
4、腰椎之间挤出来，压迫中枢神严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、产生腰部酸痛、疲劳等不适感。疲劳等不适感。第8页，本讲稿共38页躯干完全挺直的坐姿使脊椎严重弯曲，因椎间盘上压力躯干完全挺直的坐姿使脊椎严重弯曲，因椎间盘上压力不能正常分布，身体上部的负荷加在腰椎部，引起不适，不能正常分布，身体上部的负荷加在腰椎部，引起不适，因此因此90度角的靠背椅是不良的设计度角的靠背椅是不良的设计良好的坐姿：腰与大腿成良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑度，腰椎部有支撑躯干前倾的姿势躯干前倾的姿势会使本来前凸的腰椎拉直甚至反向会使本来前凸的腰椎拉直甚至反向后凹，这种姿势因而也极不
5、舒服，影响了胸椎和后凹，这种姿势因而也极不舒服，影响了胸椎和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳第9页，本讲稿共38页 F E D C B AG第10页，本讲稿共38页肌肉活动度肌肉活动度 脊椎骨依据其附近的脊椎骨依据其附近的肌肉肌肉和和腱腱连接，椎骨的定位正是借连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力就会受到相互压力(拉或压拉或压)的作用，使肌肉活动度增加，的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。招致疲劳酸痛。第11页，本讲稿共38页3组不同坐姿的组不同坐姿的23腰椎背棘直肌
6、肌电图腰椎背棘直肌肌电图在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉在挺直坐姿下，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。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；提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；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。的支承并不能降低活动度。第12页，本讲稿共38页C 大于大于90度的靠背可防止骨盆的旋转，增加坐姿稳定性度的靠背可防止骨盆的旋转，增加坐姿稳定性 且使坐姿更接近自然状态且使坐姿更接近自然状态根据矫形学原理和肌肉活动度
7、分析可得出下根据矫形学原理和肌肉活动度分析可得出下列结论：列结论：A 躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳B 设置适当的靠背可使疲劳降低设置适当的靠背可使疲劳降低第13页，本讲稿共38页座椅设计座椅设计设计原则和分类设计原则和分类设计细则设计细则第14页，本讲稿共38页设计原则和分类设计原则和分类6.椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域布于坐骨结节区域1.座椅的形式与尺度及其功用有关座椅的形式与尺度及其功用有关2.座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定座椅的尺度必须
8、参照人体测量学数据确定3.身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担4.座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小5.腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度第15页，本讲稿共38页当考虑坐姿动机时，座椅基本分为三类：当考虑坐姿动机时，座椅基本分为三类：休息为目的的安乐椅休息为目的的安乐椅作业场所的工作椅作业场所的工作椅多用椅多用椅第16页，本讲稿共38页休息为目的的安乐椅休息为目的的安乐椅设计重点在于使人体得到最大的舒适感，消除身体的紧设计重点在于使人体得到最大的舒适感
9、，消除身体的紧张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感减至最小。张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感减至最小。第17页，本讲稿共38页作业场所的工作椅作业场所的工作椅稳定性是主要因素，腰部应有适当的支持，重量要均匀分稳定性是主要因素，腰部应有适当的支持，重量要均匀分布于座垫布于座垫(或座面或座面)上，同时要适当考虑人体的活动性，操作上，同时要适当考虑人体的活动性，操作的灵活性与方便等。的灵活性与方便等。第18页，本讲稿共38页多用椅多用椅这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配合，可能是工作、这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配合，可能是工作、休息兼用，也可能是作为备用椅可以折叠收藏起
10、来。休息兼用，也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。第19页，本讲稿共38页设计细则设计细则座高座高 靠背的宽度与高度靠背的宽度与高度座宽座宽 靠背角度靠背角度座深座深 扶手高扶手高座面倾角座面倾角 椅垫椅垫第20页，本讲稿共38页1.适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。2.座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压迫，使座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀。坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀。因此，因此，座高一般按低身材人群设计座
11、高一般按低身材人群设计，建议座面前缘应比人，建议座面前缘应比人体膝窝高度低体膝窝高度低35cm，且有半径为，且有半径为2.55cm的弧度的弧度。3.座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。线被拉直，致使腰酸不适。座高座高：休息用安乐椅休息用安乐椅3845cm，工作椅，工作椅4350cm第21页，本讲稿共38页休息椅应使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也有休息椅应使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也有助于身体的稳定助于身体的稳定工作椅工作椅使人以较直立的姿势坐于其上，双脚平使人以较直立的姿势坐于其上，双脚平放于地面，故其
12、放于地面，故其座高比休息椅稍大座高比休息椅稍大当作业面固定时，椅高当作业面固定时，椅高上限应根据身材较矮的作业上限应根据身材较矮的作业者的要求来确定者的要求来确定，因为工作椅的高度显然与作业面，因为工作椅的高度显然与作业面高度有关，工作椅最好高度可调，以适应不同作业高度有关，工作椅最好高度可调，以适应不同作业者者第22页，本讲稿共38页座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅，参考尺寸是座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅，参考尺寸是臀宽，臀宽，以女性群体尺寸上限以女性群体尺寸上限为设计根据，为设计根据，对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则座宽应以对成排相邻放置的座椅，如剧场观众
13、椅，则座宽应以肘间距肘间距的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应有的支座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应有的支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻求支承，这样承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳。会引起肩部疲劳。座宽：座宽：4345cm第23页，本讲稿共38页座深座深：休息用椅休息用椅4043cm，工作用椅，工作用椅3540cm指指椅面前缘至后缘的距离椅面前缘至后缘的距离，该尺寸不能太大。正确的座深，该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位应使靠
14、背方便地支持腰椎部位如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座面前缘将如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则，坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝，变腰部正常曲线；否则，坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持却得不到靠背的支持为适应绝大多数使用者，为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群体设计座深应按较小百分位的群体设计，这，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿能得到稳定的样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿
15、能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。第24页，本讲稿共38页座面倾角：座面倾角：休息椅休息椅1920度，工作椅小于度，工作椅小于3度度座面倾角指座面倾角指座面与水平面所夹角度座面与水平面所夹角度座面后倾的作用有两点：座面后倾的作用有两点：一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持，可一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持，可以降低背肌静压。以降低背肌静压。二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤为二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤为重要，如汽车鸳驶用座椅及长途汽车的乘客座椅重要，如汽车鸳驶用座椅及长途
16、汽车的乘客座椅第25页，本讲稿共38页休息椅座面休息椅座面倾角大倾角大，有利于身心松弛，大座面倾角，有利于身心松弛，大座面倾角与靠背倾角构成近于平躺的休息姿势。与靠背倾角构成近于平躺的休息姿势。对工作座椅而言，因作业空间一般在身体前侧，如对工作座椅而言，因作业空间一般在身体前侧，如座面过份后倾，脊椎因身体前屈作业而会被拉直，座面过份后倾，脊椎因身体前屈作业而会被拉直，破坏正常的腰椎曲线，形成一种费力的姿势，因此破坏正常的腰椎曲线，形成一种费力的姿势，因此倾角不能太大倾角不能太大，一般为，一般为3度以下度以下从座椅的功能来区分从座椅的功能来区分第26页，本讲稿共38页采用座面适当前倾设计的工作椅
17、会更适合于工作采用座面适当前倾设计的工作椅会更适合于工作，尤，尤其是办公室工作，比如对写字和绘图用椅的设计，当要求其是办公室工作，比如对写字和绘图用椅的设计，当要求座高较高时，对于倾斜式绘图桌用椅，前倾角应达到座高较高时，对于倾斜式绘图桌用椅，前倾角应达到15度度以上，如果背靠角为以上，如果背靠角为90。，则相当于座面与靠背夹。，则相当于座面与靠背夹角为角为l05度，这是坐姿的最小舒适角度度，这是坐姿的最小舒适角度，靠背对于脊椎部，靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎还能起适度的支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎骨上分布也较均匀。骨上分布也较均匀。研究还表明：研究还
18、表明：第27页，本讲稿共38页靠背的高度与宽度靠背的高度与宽度因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰椎部分因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰椎部分前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方位上方2326cm处，腰椎支点应处，腰椎支点应略高于略高于此尺度，以此尺度，以支持背部重量。支持背部重量。第28页，本讲稿共38页靠背的靠背的最大高度最大高度可达可达4863cm，最大宽度最大宽度可达可达3548cm。靠背。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的
19、高度的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高决定靠背高)和肩宽和肩宽(决定靠背决定靠背宽宽)有关，确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。有关，确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。靠背由靠背由肩靠肩靠和和腰靠腰靠两部份构成，大部份工作场合，腰靠最主要。两部份构成，大部份工作场合，腰靠最主要。为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为12.520cm第29页，本讲稿共38页靠背角度靠背角度：103一一112度度指座面与靠背的夹角，其目的与座
20、面角度相似指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相似从脊柱正常形态来看，该角为从脊柱正常形态来看，该角为115度度较为合适。实际较为合适。实际应用中，建议取：阅读用椅应用中，建议取：阅读用椅101l04度，休息椅度，休息椅105108度度第30页，本讲稿共38页扶手高：扶手高：座垫有效厚度以上座垫有效厚度以上2122cm在不妨碍执行某些待定作业的情况下，一般座椅应考虑设置在不妨碍执行某些待定作业的情况下，一般座椅应考虑设置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，减轻手臂下垂重扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，减轻手臂下垂重力对肩部的作用，使人体处于较稳定的状态。它也可以作为力对肩部的作用，使人
21、体处于较稳定的状态。它也可以作为起身站立或变换坐姿的起点。起身站立或变换坐姿的起点。扶手不能太高，否则迫使肘部抬高，肩部与颈部肌肉拉伸；但如扶手不能太高，否则迫使肘部抬高，肩部与颈部肌肉拉伸；但如过低则实际上使臂部得不到支撑，或者躯干必须偏斜，以寻求一过低则实际上使臂部得不到支撑，或者躯干必须偏斜，以寻求一侧的支承侧的支承第31页，本讲稿共38页人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重且的的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重且的75左右由约左右由约25cm2的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足
22、以的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。椅垫椅垫测试研究表明，坐于座垫上的臀部压力值大为降低，而接测试研究表明，坐于座垫上的臀部压力值大为降低，而接触支承面积也由触支承面积也由900cm2增大到增大到1050cm2，使压力分散。，使压力分散。椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势，因为身椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势，因为身体可以适应地陷入座垫。体可以适应地陷入座垫。第32页，本讲稿共38页 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 27 18 10座面上的距离座面上的距离 cm产产生生的的压压力力 kg正常的坐姿正常的坐姿双腿交叉时双腿交叉时第33页，本讲稿共38页座椅设计实例（座椅设计实例（休息用椅休息用椅）座椅侧面轮廓（每格座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）第34页，本讲稿共38页座椅设计实例（座椅设计实例（多功能座椅多功能座椅）座椅侧面轮廓（每格座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）第35页，本讲稿共38页高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm)第36页，本讲稿共38页中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（mm）第37页，本讲稿共38页第38页，本讲稿共38页