人机桌椅设计课件.ppt

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1、坐姿生理解剖基础坐椅设计的人机要求办公台设计工作台椅设计（一般工作场所座椅、办公室座椅）第3章桌椅设计第一节坐姿生理解剖基础一、坐姿脊柱形态及其生理效应1、脊柱、椎间盘与骨盆结构人体骨胳共有206块，分为中轴骨和四肢两大部分。支撑头颅与全身的骨结构为脊柱、骨盆与下肢。脊柱分4个区段：7节椎骨组成的颈椎；12节椎骨组成胸椎；5节椎骨组成腰椎；骶尾骨。见图3—1图3-1脊柱的构造二、坐姿生理学1.正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好的坐姿状态下，压力均匀地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。2.当处于非自然坐

2、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腰椎之间挤出来，压迫中枢神,产生腰部酸痛、疲劳等不适感。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，因此90度角的靠背椅是不良的设计良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑躯干前倾的姿势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舒服，影响了胸椎和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳。FEDCBAG1、肌肉活动度脊椎骨依据其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受

3、到相互压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。三、坐姿生物力学3组不同坐姿的2－3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；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。C大于90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根据矫形学原理和肌肉活动度分析可得出下列结论：A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2、体压分布由人体解剖学可知，人体坐骨粗壮，与其周围的

4、肌肉相比，能承受更大的压力。而大腿底部有大量血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适。所以座垫上的压力应按照臂部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减少，至大腿部位时压力降至最低值，这是座垫设计的压力分布不均匀原则。图3—2体压分布曲线3、股骨受力分析图3—3座面对股骨的影响图3—2（a）所示，坐骨结节下面的座面呈近似水平时，人体感到舒服。图3—2（b）所示，当坐面呈斗形时，引起不舒适感。所以在座椅设计中，斗形坐面是应该避免的。4、椎间盘受力分析图3—4（a）腰部无不舒适感。当人体处于前弯坐

5、姿时，椎骨前端的间距发生改变，相邻两椎骨缩小，后端增大，引起腰部不舒适感，长期积累作用，可造成椎间盘病变，见（b）。（c）是汽车司机驾驶员舒适的姿势。从坐姿生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。图3—4不同坐姿时椎间盘受力分析四、坐姿的优点和缺点1、优点可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗，消除疲劳。坐姿比站立更有利于血液循环。有利于保持身体的稳定，这对精细作业更适合。在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。缺点2、缺点：限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业

6、，而频繁的起坐交替也会导致疲劳。长期维持坐姿也会影响人体健康，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，如消化器官与呼吸器官。坐姿太久也会造成下肢肿胀，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。第二节坐椅设计主要依据一、座姿舒适性的概念1、概述人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与座面前缘接触的大腿下部，此处压力最少。坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受过分的压迫，

7、斗形的座面或座面过于松软会使股骨趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。2、舒适座椅的探讨舒适座椅可分下列各部分来探讨：座椅的硬度及形状；背垫的硬度及形状；背垫与座垫的关系；身体支撑的舒适度和座面的舒适度；座椅的通气程度等。二、座椅的尺寸设计人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑；上身应保持稳定；座位的高度应不使大腿肌肉受压；可以变换或调节坐姿，座面高度应与桌面相配合，尽量减少身体的不舒适感。1、座椅尺寸设计应遵循以下原则：2、座椅的主要尺寸设计座高定义：座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处的高度。合适的座高应使臀部受力符合要求。讨论：座位过

8、高，则不能使体重正确地压在臀部，而使大腿肌肉受压，而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。座高过低，则会使背部肌肉紧张，久而久之会产生背痛。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。2.座面不能过高