1、 安全人機工程學課程設計 課題：學生用床設計 學院： 姓名： 目錄摘要前言.4 1.人機工程學概述. 51.1人機工程學概述. .51.2人機工程學簡史. 51.3人機工程學的目的. 62. 數據建立.63. 現有組合式床鋪人機系統分析.83.1床. .8 3.1.1床面距離天花板高度. 9 3.1.2床的長度分析. .9 3.1.3床的寬度. 9 3.2 桌面作業面積的問題分析.9 3.2.1 桌面水平作業區. .9 3.2.2 桌面高度的問題分析及改進.10 3.2.3桌面光環境的問題分析及改進. .10 3.3椅子的問題分析及改進. 11 3.4扶梯的問題分析及改進. 12 3.5 容膝

2、空間的問題分析.134 結束語.14摘要 本文主要介紹了人機工程學的定義、概述以及簡短歷史，通過對人機工程學這門學科的了解，從而提高在對于產品的開發、使用時候能夠按照人機工程學原理進行分析的能力，并且提出合理化建議，這次以安徽工業大學宿舍的組合床鋪為例，根據人機工程學原理，對于床鋪的高度、長度、寬度，書桌的高度，書架高度、寬度，以及衣櫥設計做了符合人機工程學的分析，本著以人為本的原則，全面考慮大學生的生理、心理因素，考慮其型式及居住的空間能適合人的生活方式，根據宿舍具體情況和同學們對于現在床鋪設計的意見，對于現有床鋪提出合理的改造意見，在保障學生的身體健康的前提下，提高學生的工作學習效率。關鍵

3、詞：人機工程學寢室床鋪設計分析學習空間分析寢室床鋪改造前言 現在的大學宿舍的組合床鋪往往是上面是床鋪，下面是書桌、書架以及衣櫥，并且配備一個凳子，本校也不例外。對于一般的組合床鋪，學校根據自己宿舍大小和設計的不同，從而會選擇不同的床鋪，床鋪的設計者沒有根據每個實際環境進行具體的改進，對于學生生活習慣，工作方式沒有具體了解，因此，在設計的時候，很多不符合人機工程學的設計理念，不符合學生習慣的設計方法會給同學在生活，學習以及工作中帶來很大的不方便和困擾，從而大大降低了學生的工作學習效率，有些不合理的設計甚至會影響學生們的身體健康。 本次以本校宿舍的組合式床鋪作為研究對象，進行一系列的人機工程學研究

4、、分析，并且在分析完成的基礎上提出合理化改進意見。1人機工程學概述1.1 人機工程學概述人機工程學是研究人，機械及其工作環境之間相互作用的學科。是以人的生理、心理特性為依據，應用系統工程的觀點，分析研究人與機器、人與環境以及機器與環境之間的相互作用，為設計操作簡便省力、安全、舒適，人機環境的配合達到最佳狀態的工程系統提供理論和方法的科學。1.2 人機工程學簡史人機工程學在各個國家的命名和定義的不同，有些國家稱之為工效學。工效學在人機環境系統的研究中，經歷了人適應機、機適應人、人機相互適應幾個階段，現在又已深入到人、機、環境三者協調的人機環境系統。在系統內，從單純研究個人生理和心理特點，發展到研

5、究怎樣改善人的社會性因素。隨著市場競爭的加劇和生產水平的提高，工效學在機械產品的設計和制造中的應用也更加廣泛和深入。工效學是根據人的心理、生理和身體結構等因素，研究人、機械、環境相互間的合理關系，以保證人們安全、健康、舒適地工作，并取得滿意的工作效果的機械工程分支學科。 1.3 人機工程學的目的人類工效學的目的有三個：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作得更舒適。這三個目的有時是相一致的。例如一種新機器可能比舊機器的效率更高，更安全，更舒適。但是在許多情況下，這三個目標是相矛盾的。一種更安全，更舒適的操作方法可能比舊方法效率要低些。某一新機器可以使人工作的更舒適，但增

6、加的效率可以不足以補償增加的投資。這個矛盾的解決顯然取決于人與機器的相對重要性，取決于人所處的時代，環境等。綜上，人機工程學在工程歷史上扮演重要的的角色，不僅僅在提高人們的工作效率方面起到了重大作用，還在人機系統安全舒適方面有了成熟的理論，為后來人們設計人機系統提供了巨大的幫助。2 數據建立測量儀器：卷尺測量對象：宿舍組合床鋪及其附屬物品的長度、寬度及高度測量目的：具體的數據來說明、分析宿舍組合床鋪的不合理性，從而為下一步改進措施提供有利的測量數據床高1720mm、長2000mm、寬900mm，床面距離天花板1500mm，護欄高度（距離床板）230mm，蚊帳架高度1400mm.衣櫥高1700m

7、m、寬500mm、內橫層距頂450mm，椅子高450mm、寬260mm、長360mm，長書架長860mm、距桌面450mm，桌子高710mm、寬640mm，短書架高280mm、長280mm，右邊抽屜寬250mm、左邊抽屜寬300，高130mm，容腿空間高580mm、寬630mm。中間樓梯四階 長500mm,寬35mm 高240mm.人體百分位數尺寸百分位數，見表13年齡分組百分位數/%男（18-60）1 5 10 50 90 95 99女(18-55)1 5 10 50 90 95 99數據項目 坐高/mm836 858 870 908 947 958 979789 809 819 855 8

8、91 901 920身高/mm599 1583 1604 1678 1754 1775 1814563 1484 1503 1570 1640 1659 1697坐姿肘高/mm214 228 235 263 291 298 312201 215 223 251 277 284 299坐姿大腿厚/mm103 112 116 130 146 151 160107 113 117 130 146 151 160坐姿膝高/mm441 456 461 493 523 532 549410 424 431 458 485 493 507小腿加足高/mm372 383 389 413 439 448 463

9、331 342 350 382 399 405 417坐深/mm407 421 429 457 486 494 510 388 401 408 433 461 469 485坐姿下肢長/mm892921 937 992 1046 1063 1069826 851 865 912 960 975 1005人體功能修正量，見表23。表2 人體尺寸修正量表項目尺寸修正量修正原因肩寬100mm被子厚度坐姿高3mm褲厚膝高33mm鞋高大腿厚13mm褲厚3現有組合式床鋪進行人機系統分析 對于現有的宿舍組合型床鋪，在一定程度上設計符合了人機工程學的設計要求，但是在一些細節性的問題上面，只有在長期使用過程中才

10、會暴露出來根據宿舍現狀，見圖13.1床床是供人休息的地方，其所占空間也是最大的，與人的關系甚為密切，因此，對床位的合理設計是至關重要的。躺在床上，身體壓力的分布狀態是影響睡眠舒適性的主要因素。有試驗表明：標準硬度的床和過與柔軟的床的身體壓力分布顯著不同。睡在標準硬度的床上肩甲骨、腰、肘等感覺遲鈍的地方受到很大壓力，而感覺靈敏的地方則受壓較小，這種壓力分布是合理的。睡在過于柔軟的床上，大部分身體都要承受壓力，使得許多不該受壓的部位受壓，而應該受壓的部位不受壓，身體向中間擠壓，讓人感到不舒服，翻身困難而且非常容易醒。因此，床的最理想彈性結構為，最上面一層應該是柔軟的物體，中間層應該較硬，下面一層由

11、彈簧等材料構成。本學校寢室床結構為兩層：上一層為被墊等柔軟材料，下一層為木板。3.1.1床面距離天花板高度 床鋪凈高度屬于型產品設計,只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值進行設計，根據人體數據運用準則，應選用中國男子坐姿身高第95百分位為基本參數Sa，由表1知Sa=958mm，衣褲厚度（功能）修正量取3mm，人頭頂無壓迫感最小高度（心理修正量）為100mm。則床面距離天花板最小凈空間距和最佳凈空間分別為：Smin=Sa +f = 961mmSopm=Sa +f +p=1061本校床鋪距天花板高度為1500mm，滿足使用要求。3.1.2床的長度分析 床鋪的長度為型產品設計，只需要采用一個人體

12、百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據，對于床長設計應該使用大尺寸，由所測數據以及表1數據可知，人體身高的第九十九百分位長度為1814mm，床的長度2000mm，現有床鋪長度大于第九十九百分位數，即滿足了百分之九十九的人使用，符合使用要求3.1.3床的寬度床的寬度要依照人體的體寬尺寸設計。床鋪的寬度也屬于一般用途設計，根據人體數據運用準則，應選用男子最大肩寬第99百分位數為基本參數Sa，查表1取Sa=486mm，棉被厚度（功能修正量）取110mm，考慮到人在睡眠中會左右翻動，因此取左右空間余裕量（心理修正量）為300mm，則床鋪最佳寬度為：Sopm=Sa +f +p=896mm本校床鋪寬度為90

13、0mm基本滿足使用要求。綜上，在床鋪的長度的尺寸上，本校現有組合式床鋪滿足人機工程學的設計。3.2 桌面作業面積的問題分析3.2.1 桌面水平作業區通過測量得知，桌面長860mm、距長書架450mm，桌子高710mm、寬640mm根據控制臺的作業頁面控制區域見圖人的手眼協調區域寬度為59.7-19=40.7cm，長度在人體正中矢狀面左右各7.6cm53.5cm，現有組合式床鋪的桌面設計長860mm，寬640mm。符合要求。3.2.2 桌面高度的問題分析及改進因為在型產品設計中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值的依據，對于書桌的高度設計，應該采用大尺寸設計。對于一般書桌高度通常為7

14、00-800mm。本校現有桌面高度為710mm,高度偏低，學生在學習時會不自覺的彎腰，使得腰部壓力較大，久坐時還會導致腰背痛，頸椎疲勞或勞損，視力下降等疾病。因此這一尺寸不合理，需要加以改進。改進措施適當提高桌面高度3.2.3桌面光環境的問題分析及改進 由于是組合式床鋪，在設計時候下層是書桌，但是橫向，平行于床長的設計，桌子寬度為640mm小于床的寬度為900mm。所以在日常寫作業時候，身體和床會擋住宿舍的光源，這樣不僅十分不利于學生們的學習生活，也十分不利于學生的身體健康，長期在昏暗的光環境下看書會引起近視等生理疾病，是不良的工作光環境。這也成為了改進的重點.桌面光環境如圖 改進措施：應重新

15、對宿舍課桌進行設計，側向設計讓學生在學習時候沒有擋住宿舍總體光源，還在書桌上方的書架底部設計一個臺燈，這樣既保護了學生的眼睛，也保障了學習光環境，良好的光環境能保障學習效率3.3椅子的問題分析及改進 座面設計太平，人體在坐姿時腰部產生彎曲，久坐時腰部產生不適感。座面設計也不符合人機工程學臀部受力的分析，導致在使用過程中對于身體健康影響較大。座面邊緣為棱角，致使大腿根部受擠壓久坐時不利于血液流通。因此需要加以改進。 改進措施如下:1.座面寬。座面的寬度應稍大于臀寬，以便用戶可以靈活改變坐姿。最小的椅面寬度是400mm，再加上冬季衣服的厚度和口袋中裝的東西，大概要50mm左右，合計450mm。而本

16、校座面寬度只有360mm,所以應加長。2.座面形狀。座面應以無凹凸形狀為宜，但座面上可加一軟墊，減少壓力分布的不均勻性，座墊以纖維性材質為好，既通風又可以減少下滑。 3.座面高度。座面高度應根據工作高度確定座面高度，單純考慮小腿長度是不全面的。決定座面高度最重要的因素是使人的肘部與工作面有個合理的高度差。實驗證明，這個高度差較適合的距離是275+-25。當上面處于良好的位置后再考慮到下肢，舒適的坐姿是大腿近乎水平以及腳底被地面所支持。一般椅面到腳掌的距離為腓骨的高度，即430450。3.4扶梯的問題分析及改進原始扶梯設計采用突出式，這樣不僅不夠美觀，而且由于梯面寬度小、落差大，在下床時容易發生踩空的危險，因此也需要加以改進。 本校床鋪扶梯如圖改進措施設計成臺階式，如圖 3.5 容膝空間的問題分析 本校現有組合床鋪的容膝空間高580mm，寬640mm,深630mm 而由表1可以知道人體坐姿膝高第九十九百分位數為549mm，根據表2可以知道坐姿功能修正量為33mm，根據公式1可以計算出容腿空間的最小設計尺寸為582mm，加上人體心理修正量，根據公式Sopm=Sa +f +p可以計算出最佳的容腿空間長為640mm，即本校組合床鋪的容膝空間不符合要求，因改為640mm.4 結束語這次小組通過對本校宿舍組合床鋪的綜合討論分析，在安全人機工程學的知識體