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河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
人 机 工 程 学 论 文
浅谈家居设计中的人机工程学
工作单位 学号姓名 指导教师 评 阅 人
华能南通电厂
黄 磊 赵占西 赵占西
二○一四年十一月
河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
摘要
随着时代发展，人机工程学的发展不仅给家居设计提供了强有力的理论依据，更保证了设计的科学性和合理化。本文通过对家具设计及人机因素的分析，寻求家具设计与人机工程学的关系，探求人机工程学在家具设计中的应用，总结家具设计中人机工程学运用的正确思考方法。通过具体的案例分析来诠释人机工程学在家具设计上的运用，为期为未来更适合为人类所使用的家具设计提供理论根据。
关键字：人机工程学； 室内家具； 人性化设计河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
Abstract With the development of the times, the development of ergonomics not only provide a strong theoretical basis for Home Furnishing design, ensuring the more scientific and rational design.In this paper, through the analysis of furniture design and human factors, relations for furniture design and ergonomics, exploring the use of ergonomics in the design of furniture, summarizes the correct thinking method of Ergonomics application in furniture design.Through specific case analysis to interpret the man-machine engineering in furniture design, a theoretical basis for the future is more suitable for furniture design used for human.Keywords： Man-Machine Engineering;Indoor Furniture;Humane design 河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
第一章
绪论
第一节
人机工程学简介
一、人机工程学的概述
我国在1979年版的《辞海》对人机工程学的定义是：“人类工程学是一门新兴的综合性学科，它运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学等研究手段和方法，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。”
人机工程学是研究“人——机（产品）——环境”中人、产品、环境三个要素之间的关系，为解决该系统中人的效能与健康，形成合理的“人——机——环境”系统问题，而提供理论与方法的一门综合性的边缘学科。
二、人机工程学的研究内容
人机工程学是一门实践与实用性很强的交叉学科，实际上是“人体科学”、“技术科学”和“环境科学”的融合，并不断向工程科学渗透。因此，其研究的内容相对于其他学科多样性、应用性和灵活性更强。主要从人的特征参数、人机关系——环境因素等方面进行研究，亦以以人为主题的设计思想提供基础。
第二节
家具设计概述
一、家具设计内涵
家具是人类生活中不可分割的一部分，它是由材料、结构、外观形式和功能四种因素组成，其中功能是先导，是推动家具发展的动力，是其实现功能的基础。这四种因素相互联系，相互制约。由于家具是为了满足人们一定的物质需求和使用目的而进行设计与制作，因此家具还具有功能和外观方面的因素。家具的种类、功能、风格和制作水平等，还反映了一个国家或地区在特定的历史时期人们的生活方式、社会物质文明的水平以及历史文化特点。
二、家具设计的现状分析
中国是一个家具大国，有着很多的家具企业。但是中国的家具设计却落后于国外的发达国家，目前国内家具设计存在一定的弊端，一是仿照现象严重，照抄照搬国外成熟的家具设计，忽视国内消费者的特定的需求；另一个是将人机工程学僵化的套用，尽管看上去很符合人机要求，但却忽略了设计中的感性因素，也与消费者的真实需求和设计的探索性需求背离。现代家具的设计要可靠、耐用、安全，更需要的是要满足它的使用功能与舒适度。无论是静负荷类家具或动负荷类家具，都应根据人机工程学的基本法则，结合人体的生理和心理需求，设计出合理的家具尺度和空间距离，给使用者设计与制造出最大限度的自由活动空间以及更多的方便和安全感、视觉美感等。家具的实用程度，是通过人们的反复使用，接触与鉴别加以验证的，家具作为一种居室文化的载体发展到今天，它已经是现代人类生活中调剂居室环境的艺术品、装饰品，是融艺术与实用于一体的全新消费品。河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
第二章
人机工程学的应用
第一节
人机工程学在家具设计中的应用研究
一、家具设计中的人机因素分析
人的一生至少有三分之二的时间在室内度过，家具在个人家庭、社会的生活空间中有这不可替代的作用，也一直影响着人们的生活质量。因此，家具设计的任务是以家具为主体，为人类生活与工作创造便利、舒适的物质条件，并在此基础上满足人们的精神需求。家具设计的人机因素主要从人机尺度、形态、功能、色彩这四个方面来进行探索，从不同的角度更好的满足人类生活对于家具设计的需求。
二、家具设计中人机工程学的应用
家具的尺度要符合人机工程学家具设计时不能只考虑其美观性，还要使用起来舒
适方便即要满足其功能的要求，因此现代家具设计首先要与人机工程学相结合。人机工程学在现代家具设计中的应用，特别强调其在使用过程中对人体的生理及心 理反应，因此进行科学的实验和计算，在进行大量分析的基础上为家具设计提供科学的 依据。同时，把人的工作、学习、休息等生活行为分解成各种姿势模型，根据人的立位、座位和卧位的基准点来规范家具的基本尺度及家具间的相互关系。良好的家具设计可以 减轻人的劳动，使人感到心情愉快，而好的家具得益于正确地使用人机工程学。例如在 设计座椅高度时，就是以人的座位(坐骨结节点)基准点为准进行测量和设计，高度常定 在 390mm～420mm 之间，因为高度小于 380mm，人的膝盖就会拱起引起不舒适的感觉，而 且起立时显得困难；高度大于人体下肢长度 500mm 时，体压分散至大腿部分，使大腿内 侧受压，下腿肿胀等。再如沙发的设计首先要强调符合人机工程学，要求所设计的沙发 柔软但不能过度，否则会造成骨骼及坐卧习惯的偏差。现在的新款沙发普遍要比以前硬，在造型上追求简单化，推崇整体的幽雅自然感，在功能上，除坐卧外，许多沙发在设计 时增加了脚凳，有些沙发还备有靠椅角度变化功能，以免使用者因相同坐姿过久而产生 疲劳。对现代家具进行设计，要使“人——家具系统——环境”相互和谐，并将这种沟 通通过图纸、模型后样品表达出来。这种设计既考虑满足人的需求，又遵循自然与客观 的法则，以促进人与自然的共同繁荣。人机工程学重视“以人为本”，强调一切为人服 务，从人的自身出发，在以人为主体的前提下考虑其他因素。人机工程学已广泛应用于 现代的工业产品设计，在家具设计中的应用也逐渐成熟。
第二节
人机工程学在家具设计中的具体应用
一、人类的作息原理
（一）作息状态：
人类的生活方式中、其身躯的轴线是经常变化的，从休息到活动时背部曲线在空间的变化由水平逐步变为垂直。人体在作息中，有着各种不同的姿势，或站立，或蹲坐，或仰躺，或斜卧直至仰卧。
各种姿势加以分析则有：从完全活动状态至步行、有依靠及无依靠站立、有依靠及无依河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
靠坐姿、有依靠躺坐（接近完全休息状态）、仰卧至完全休息状态。
图2-1人类作息状态细分
（二）作息条件：
根据作息状态，我们可以总结出良好的作息条件，以作为家具功能设计的准则。1）作息时应使静态疲劳强度降至最低，让各部分肌肉充分放松，同时支撑人的压力得以均匀分布，以减少单位面积的受力强度。
2）在一定条件下，人的内脏器官会直接间接受到压迫。因此，在一定的位置上，人体的姿势也很重要，良好的坐姿，睡姿与活动姿势有利于减轻疲劳程度，家具设计应努力让人保持正确的姿势。
3）工作时为了提高工作效率和质量，减轻疲劳度，应使人与家具处于合理的相对位置。4）便于身体移动，人体长时间保持同样的姿势也会时局分区域在压力下呈紧张状态。5）怡人的环境能缓解人的心理压力，消除紧张的情绪，有利于人类的身心健康。
二、坐卧类家具的人体工程分析
（一）功能分析：
坐卧家具分为2类：一种为工作用家具：是适应人类日常工作需要的家具，其中心任务就是能提高工作效率。减少疲劳并具有经济性，使人在长时间工作时，人体能得到短暂的休息，并迅速恢复精力，继续工作。另一种为凳子、靠背椅、扶手椅休闲用家具：其主要的目的就是在于放松人体、消除疲劳享受生活。设计时应注意椅子要能使人的关节的、肌肉松懈，河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
使人体姿式自然，重量均匀分至各部。
（二）数据要求：
1）
坐类家具坐高
椅子的坐高可以影响使用性能，根据坐位的高低，可以决定一张椅子是用于工作的还是用于休闲的。通常工作用椅设计得较高，而休闲用椅得座位可以低一些。对于休息的椅子可取38-45cm,工作用椅可取40-48cm，高度可调节。办公用椅调节范围为33-53cm 2）
坐类家具的坐深
坐类家具的坐深与坐高成反比。即坐高越高则坐深越浅，反之坐高越矮则坐深越深。矮椅的设计目的就是休闲用，故一般均将纵深加大。使人的上身由垂直状态逐步演变成水平状态。办公用椅，大多数场合腰部是挺直的，坐面大大小需要由股至臀部的纵深就够用。
工作椅35-40cm,休闲40-43cm 3）
椅背高度
椅背的高低应根据椅子的不同功能而定，椅背随人体活动到休息的变化而逐渐增高。最基本的活动姿势所用椅子是无靠背的凳子，而一般工作用椅，如用膳、办公能，仅需要在腰部第一节脊椎骨后加以支托，靠背不宜过高，通常以不超过出肩部高度为宜。对于休息用椅，靠背倾斜度靠背高度须超出肩部，使头部有支托。
4）
靠背倾斜度
休闲椅由于靠背高度增加，其倾斜度也增加。接近垂直的椅背，将使身体有向前倾斜的姿势，易感到腰酸并使臀部负担家重，身体肌肉紧缩，产生疲劳现象。对于工作用椅，靠背倾斜度减少，使其接近垂直状态，这样可增大活动范围，提高工作效率。
最适宜的角度为115°，工作用椅可取95°-105°，一般为100°，休闲椅105°--110° 5）
坐面倾斜度
工作用椅的坐面呈水平状态或略向前倾，理想的坐姿为腰部到膝部各成90度。休闲椅的坐面则应向后倾斜，与靠背成适当角度，保持人体平衡。
6）
扶手
工作用椅扶手高度宜比手肘略低，同时考虑到活动的灵活性，常设计的较短。休闲用椅扶手向后稍倾，其表面可依人的肘部曲线设计，工作用椅还要考虑与桌子的等配套情况。扶手高度应高于人体重心位置2cm.其约为21—22cm。河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
图2-2靠背倾角与椎间盘压力和肌电图的关系
（三）卧类家具设计
卧类家具主要指床。床是供人睡眠的、休息的，使人躺在床上应该尽快入睡。消除疲劳，恢复体力。床的使用功能必须注重考虑穿与人体关系。
图2-3睡眠的影响条件
除此，还要考虑床的尺度与弹性解结构综合设计。床的宽度尺寸，多以仰卧姿势为基准。人在睡眠时，身体活动空间大于身体本身。河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
图2-4睡眠时人体活动范围
1.宽度：
图2-5不同宽度的床与睡眠深度的曲线图
由图可见47cm大于人体的最大尺寸，但不是最理想的，70cm只是满足了最低限度。2.长度：河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
图2-6人躺下之后的伸展长度
人体躺下时肢体的伸展，要比站立时要来的大，加上头顶和脚下要留出的部分空间，所以床的长度要比人体最高长度要高一些。
床长：L=h*1.05+a+b
a=10 ,b=5 床宽： W=2.5*w w:肩宽（男43cm ,女41cm）
床高以40—60cm为宜。3.床面材料：
图2-6人躺下之后示意图
床面材料的舒适程度和体压的分布直接相关，体压分布均匀的较好。
床垫太硬，局部压力增大，背部肌肉收缩增强。床垫很软，身体呈W型，椎盘内压力增大。
由上图可见，背部与床面呈2至3cm的硬度为最好河海大学机电工程学院 浅谈家居设计中的人机工程学
小结
解了这些数据之后，我们在做室内设计（人体工程学室内设计以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。）时应了解人机工程学与有关学科以及人机工程学中人、室内环境和设施的相互关系，这样我们就能够充分的考虑这些因素，做出合适的适当的选择，并考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸。
利用人机工程学原理来进行现代家具设计是家具设计发展的必然。现代家具设计只 有充分运用人机工程学原理，才能使设计的家具真正成为以人为本的设计。符合人机工 程学原理的人性化设计最实在同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与现代家具完美和谐的结合，使人性化的设计真正体现出对人的尊重与关怀。因此，我们必须加大对人机工程学原理在现代家具设计中的应用研究。
参考文献
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