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座椅设计


人机工程座椅设计
Ergonomical Chair Design

内容提要

1、坐姿研究
2、坐姿生理学

3、侧面轮廓
4、工作座椅

5、其它座椅

一、坐姿研究
1 坐与站的比较 站:足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静 肌力 坐:可以免除这些肌力,减少人体能耗,消除疲 劳。

坐姿比站姿有利于血液循环,站立时,血液和体液 会向下肢积蓄;而坐着时,血液流回心脏的阻力 减少,循环较顺畅;
坐姿有利于保持身体的稳定,对于精细作业更加 适合。

2 坐姿的好处

(1)减轻腿部肌肉压力; (2)可以防止不自然的躯体姿势; (3)降低人的能耗量; (4)减轻血液循环系统的负担。 坐姿的最严重问题是对腰椎和腰部肌肉的有 害影响。不正确的坐姿不但不能减轻腰部 的负荷,反而加重了这一负荷。

二、坐姿生理学
1 脊柱结构 坐姿情况下,支持人体的 主要结构是脊柱、骨 盆、腿和脚。

7

12

5

良好坐姿情况下,压力适 当地分布在各椎间盘 间。
脊柱的形状及组成

5

4

2 腰曲弧线

与坐姿舒适性直接相 关的是腰曲。

良好坐姿情况下, 压力适当地分布 在各椎间盘间。

各种坐姿情况下的腰椎曲线

3 腰椎后突和前突 正常的腰弧曲线是微微 前突。

第一支撑点位于第5-6胸 椎之间,称为肩靠。
第二支撑点位于第4-5腰 椎之间,称为腰靠。

无腰靠或者腰靠不明显,腰椎将如(a)图所示后 突;腰靠过分突出,将使腰椎呈现如图(b)所 示呈前突。

4 椎间盘受力分析

60%的人有腰痛的感觉,其中最常见的痛因是椎 间盘的问题。 椎间盘象一块弹性软垫将各椎骨分开,脊柱具有 可变形性就是由于椎间盘的作用。椎间盘内充 满粘液,外层由强韧的纤维环构成。
椎间盘有可能退化,丧失强度。

4 椎间盘受力分析

矫形学研究
椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。 不同姿势下,第3和第4腰柱间椎间盘的内压力
姿势 椎间盘内压力(%) 姿势 站立 平躺 100 24 直腰坐 弯腰坐 椎间盘内压力(%) 140 190

4 椎间盘受力分析

坐姿腰弧曲线正常时 ,椎间盘上受的力 均匀而轻微,几乎 无推力作用于韧带 ,韧带不拉伸,腰 部无不舒适感,如 (a)所示。

当人体前弯时,相 邻两椎骨前端间 隙缩小,后端间 隙增大,椎间盘 在间隙缩小的前 端受到推挤和摩 擦,引起不舒适 ,长时间可造成 椎间盘病变。

从坐姿生理学角度来 讲,应保持腰弧 曲线正常;从坐 姿生物力学角度 来讲,应保证肢 体免受异常力作 用。
结合两方面的分析 ,图(c)是汽车 驾驶员舒适驾驶 姿势。

坐姿

直腰坐,以保持脊柱的自然“S”形状,椎间盘 内压力比弯腰坐时小;但是坐着时稍微放松 ,身体弯曲,可以缓解背部肌肉,使整个身 体感觉舒适,这可以从肌电图看出。

直腰坐有利于降低椎间盘内压力,但肌肉负荷 大;弯腰坐有利于肌肉放松,但却增加了椎 间盘的内压力。

三、侧面轮廓 座椅是坐的机 器,对人体 影响最大的 是侧面轮廓 。

上图中左侧是多功能椅,又侧是懒椅,其 侧面轮廓使人感觉特别舒服。
在进行椅子设计时,让人感觉是否舒服, 要进行实验。

四、工作座 椅

下图是日本 人体测量 数据所设 计的工作 座椅原型 。

工作座椅的设计原则
通过研究,设计工 作椅应注意:

( 1 )高度可调。办 公椅的高度调节范 围为38~53cm。 (2)可防止座椅打 滑。椅脚应设计 5 个, 平分在40 ~ 45cm的 圆周上。

工作座椅的设计原则 (3)给人留有足够的活动空间。需要经常站立的 座椅应采用小脚轮。 (4)应保证腿的活动空间,以减轻腿的疲劳。 (5)坐面应为40 ~ 45cm宽,38 ~42cm长,坐面中 部稍微下凹,前缘呈弧曲面,坐面后倾4° ~ 6 °。

(6)坐面的材料应透气而且不打滑,以增加坐面
的舒服感。

工作座椅的设计原则

( 7 )座椅靠背的垂直高度应为 48~50cm,宽为 32 ~36cm;垫腰凸缘应高于坐面最低点10~20cm,

以支承腰椎和骶骨;靠背横向应以40~50cm半径
向后呈凹面。

(8)可调靠背应按腰部支承来调节,靠背尺寸
应为高 30cm,宽 38cm,垂直和水平方向均可调。

工作座椅的设计原则

(9)垫脚台可防止身材小的人由于坐面过高而 引起的不正确姿势;

( 10)人的肘关节部应可自然下垂,前臂内收
90°,坐面距桌面或者(作业面)的高度应为

27~30cm。


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