安全人机课程设计.docx

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1、课程设计设计标题六人间组合床安全人机结构分析及改进系部班级安全与环境工程学院安本1003班所属专业 安全工程学生姓名 学号指导教师2012.05.28 2012.6.10设计时间本文主要运用安全人机工程学的知识，以我校六人间的组合床为列，对床铺 的高度、宽度、长度，床板厚度；扶梯；书桌；鞋柜；书架的位置、高度、宽度 进行分析、评价和改进。本着以人为本的原则。根据具体情况和同学们对现在床 铺设计的意见，对现有床铺提出合理建议，在保障学生身体健康的前提下提高学 生的工作学习和睡眠的效率。关键字：组合用床；安全人机工程学；分析、评价及改进。ABSTRACTIn this artic,we will

2、apply the knowledge of ergonomics to analysis 、evaluate and improve our-bed in apartment .For bed height,length,width,height of desk,bookcase and almirah comfort with the ergonomics design do the analysis .we in the people-oriented principle opinion .for dormitory specific situation and the classmat

3、es for now bad design opinion .For current bed put forward reasonable reconstruction opinion ,In ensuring student physical health premise increase student work and study and sleep efficiency .Key words : student bed； Ergonomics； Analysis and Design Improve.目录1 .引言(1)2. 人体相关参数(2)3. 组合床的实测数据(5)4. 对现有组

4、合床的人机分析及改进(6)4.1对床的人机分析(6)4.1.1床的平面图(6)4.1.2床的长度(6)4.1.3床的宽度(7)4.1.4床离天花板的高度(7)4.1.5床板的厚度(7)4.1.6 扶梯(8)1) 对现有扶梯的分析(8)2) 对扶梯的改进(8)4.2对桌椅子的人机分析(9)4.2.1 椅子(9)1) 椅子现状及分析(10)2) 椅子结构改进措施(10)4.2.2 桌子(10)1) 高度(10)2) 长和宽(11)3) 容膝空间(11)4.2.3 鞋柜(12)4.2.4 书柜(13)5. 结论与展望(15)5.1 结论(15)5.2 展望(15)6. 参考文献(16)1引言现在大学

5、宿舍的组合床铺为我是上面是床铺，下面是书桌、书架、衣架，并 且配备一个椅子，我们学校也不列外，虽然相比以前的上下铺床铺大有改进，但 是由于学校没有根据实际情况进行具体改进，对学生的生活习惯、工作方式没有 具体了解，因此在很多时候很多不符合人机工程学的设计理念，不符合学生习惯 的设计方法会给同学在生活、学习及工作中带来不便和困恼，从而大大降低了学 生的工作学习效率，有些不合理的设计甚至会影响学生的健康。此次课程设计就以百花公寓六人宿舍的组合床铺作为研究对象，进行一系列 的人机工程研究、分析，并且在分析、研究的基础上提出合理化改进意见。2人体相关参数表1-1人体功能修正量表项目尺寸修正量修正原因肩

6、宽100mm被子厚度坐姿高3mm裤子厚度膝高33mm鞋高大腿高13mm裤子厚度表1-2人体水平尺寸单位：mm年龄分组男（18-60 岁）女（18-55 岁）百分位数151050909599151050909599胸宽242 253 259 280 307 315 331219233239 260 289 299319胸厚176 186 191 212 237 245261159 170 176 199230239260肩宽330 344 351 376 397 403 413304 320 328 351371377387最大肩宽383 398 405 431 460 469 486347 3

7、63 371 387428438458臀宽273 283 288 306 327 334 346275 290 296 317340346360坐姿臀宽284 296 300 321 347 355 369295 310 318 344 374382400坐姿两肘间宽353 371 381 422 473 489 519326 348 360404 460 379509胸围762 791 806 867 944 970 1018717 745 760826 919 9491005腰围620 650 665 735 857 895 960622 659 680 772 9049501025臀围7

8、80 805 820 875 948 970 1009795 824 840900 975 10001044表1-3人体主要尺寸百分位数表年龄分组男（18-60）女（18-55）百分位数5105090959951050909599坐高/mm858870908947958979809819855891901920身高/mm158316781754117518141484181415031570164016591697坐姿肘高/mm228235263291298312215223251227284299坐姿大腿高/mm112116130146151160113117130146151160坐姿膝高

9、/mm456461493523549424424431458485493507小腿高/mm383389413439448463342350382399405417坐深mm42142945748494510401408433461469485坐姿下肢长mm9219379921046106310698518659129609751005表1-4各种颜色的抽象意义颜色抽象概念红革命、热情、牺牲、豪迈、危险、激动绿和谒、悠闲、和平、娴雅、安静、健康、冷感蓝沉静、深远、冷静、和平、善良白洁白、纯净、清洁、轻松、真挚黑 八）、恐怖、绝望、寂静、沉重、悲哀、神秘黄温暖、高贵、显赫、豪华、希望、光明、向上赤黑

10、快了、光明紫优雅、温暖3 .实测的相关数据测量仪器：卷尺。测量对象：组合床铺各部分的尺寸。测量目的：用所测得的具体数据来说明宿舍组合床铺的人机界面的不合理， 从而为下一步该进措施提供有利的测量数据。表1-5合床铺主要部分的实测数据项目长度（mm）宽度（mm）高度（mm）距上方高度（mm）床197579517851230椅子350366400桌子1193584765鞋柜538251341护栏1095230书柜5852531204对现有组合床的人机分析及改进4.1对床的人机分析4.1.1床的平面图图1-1组合床床铺的正视图单位:mm1975图1-2组合床床铺的俯视图 单位:mm4.1.2 床的长度

11、床的长度设计属于II型产品。因为在II型产品中设计中只需采 用一个人体百分位座位尺寸的上限值和下限人值的依据，所以依据人 体大尺寸设计。最小功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量（公式1）最佳功能尺寸二人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量（公选择了人体身高的第九十九百分位数长度为1800mm,加上睡觉功能修正量 100mm,由公式1可以算出最小功能尺寸为1900mm。加上人体心理修正量100mm。 由公21可以算出最佳长度设计为2000mm，该进设计为2000mm，大于最小功能尺 寸。等于最佳功能尺寸。满足百分之九十九的人使用。而实测的床的长度为 1795mm,达到了最小功能尺寸却没有达到最

12、佳功能尺寸，所以在宿舍空间允许的 前提下可以加长床的长度至最佳功能尺寸。4.1.3床的宽度床的宽度同床的长度一样也属于II型产品。也只需要一个大尺寸。根据人体数 据运用准则，应选用男子最大肩宽第95百分位数为基本参数Sa,查表2-1取 Sa=403mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm ,考虑到人在睡眠中会左右翻动， 因此取左右空间余裕量（心理修正量）为300mm，则床铺最小宽度和最佳宽度分 别为：Smin =Sa+A f=403mm+125mm=528mm,Sopm =Sa+ f+A p=403mm+125mm+300mm=828mm，而组合床铺宽度为795mm，没有达到最佳宽度。故在宿舍

13、空间容许的条件下，应 该把床的宽度增加至828mm.4.1.4床距天花板的高度床距天花板的高度指的是从床面到天花板的高度。适当的距离适合人在床上 做些伸展动作，如伸懒腰、弯腰等。有些上下床底床床面到上床床面的高度要与 上床距天花板高度不一致。睡在上面，身体得不到一定的舒展，对身体也存在一 定的影响。按中国人的尺寸，通过调查可以知道，人在保持坐姿垂直活动范围中， 上下距离要达到1200mm。所以床面全天花板高要大于这个高度，才有利于人体 的伸展。床距天花板高度属于一般用途设计，但又要防止碰头受伤根据人体数据运用 准则应选用男子坐高第99百分位数为基本参数，查表1-3取Sa=979mm。衣裤厚 度

14、（功能修正量）取25mm，人头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为200mm， 则床面距天花板的最小净间距和最佳净间距分别为：Smin=Sa+Af=979+25=1004（mm）Sopm=Sa+Af+Ap=979+25+200=1024（mm）床距天花板设计为1230mm.及满足了百分之九十九的人使用。4.1.5床板的厚度躺在床上，身体压力的分布状态是影响睡眠舒适性的主要因素。有试验表 明：标准硬度的床和过与柔软的床的身体压力分布显著不同。睡在标准硬度的床 上肩甲骨、腰、肘等感觉迟钝的地方受到很大压力，而感觉灵敏的地方则受压较 小，这种压力分布是合理的。睡在过于柔软的床上，大部分身体都要承受压力

15、， 使得许多不该受压的部位受压，而应该受压的部位不受压，身体向中间挤压，让 人感到不舒服，翻身困难而且非常容易醒。而由于实际与经济问题，顺枫公寓学 生用床上只有一层木板五块组成，但被钉成了一块完整的，不容易拆卸，设计中 将床板钉为两块，便于床板的拆卸与清理。床板的厚度要适宜，要能承受比人体重大很多的重量，这样才不易于发生一 些事故。床板厚度一般大于4mm，该学生用床的床板厚度为13mm，符合要求。4.1.6扶梯1）对现有扶梯的分析图1-3现有的扶梯扶梯是我们每天上下床的必用之物，一个好的扶梯不仅给人以美观更要给 我们带来便利和安全。现有的扶梯与床铺成九十度直角，人爬上去很吃力。而且 扶梯踏板采

16、用圆柱状并且涂有黑漆，这样容易滑而且脚部很吃力。这样的设计不 符合安全人机得设计。在原有的基础上我提出了一个该进方案。2）对扶梯的改进最佳功能尺寸二人体尺寸百分位+功能修正量+心理修正量（公式1）原来的扶梯采用垂直式的设计。这样虽然占地面积少，却不方便，并且存在 安全隐患。改方案在原有的基础上把扶梯纳入了两个床之间然后与墙壁形成 45夹角。各层的高度为人体在设计时按照小尺寸设计。用人体大腿第一百分位 410mm，人在抬腿时候功能修正量为30mm。依据公式1可以算出楼梯设计的最大 尺寸为380mm,给予30mm的心理修正量。同时把圆形的踏板改造成了方型的踏板， 这样人在爬扶梯的时候脚的受力就会均

17、衡。不会感觉吃力。图1-4改造后的扶梯4.2对桌椅的人机分析4.2.1椅子现状及分析椅子是生活中不可缺少的休息和工作，对我们学生来说，一把好的椅子更是 不可缺少的东西，写作业和玩电脑都离不开椅子。坐面坐高根据人体尺寸小腿加 足高来设计，查表可得男子P50=413mm,穿鞋修正量为25mm,故坐面高度应为 438mm较合适。而实际高度为408mm。故椅面高度偏低。靠背角度不同，对腰椎 间内压力是不同的。靠被角度为90时腰椎间盘内所受压力大，靠背角度达到 110时腰椎间盘内所受压力相对较小。而我们宿舍椅子的靠背设计没有考虑这 一点。图1-5 宿舍椅子的立体图单位mm4.2.2 椅子结构改进措施在原

18、有的基础上对椅子进行了进一步的改造，椅子的设计采用1990年设 计的glob椅子，在尺寸方面做了修改，椅面高度根据人体的坐姿臀高第五百分 位数383mm。给予44mm的心理修正量。由公式2可以算出最佳功能尺寸为430mm。 大于最小设计尺寸，能满足大部分人的使用，也使得更加符合学校宿舍椅子的设 计，背靠的弧线设计完全符合人体脊椎曲线，使得人在长时间使用时候不会出现 疲劳以及身体损伤，整体设计简单，适合宿舍这种集体环境，放置在公共场所维 修简单。图1-6改造过的椅子4.2.3 桌子1）高度因为二在11型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和 下限值的依据，对书桌的高度设计，应用在大

19、尺寸设计。坐习高的第九十九百分 位为549mm，根据公式1可以算出，书桌的最小功能尺寸为582mm，现有书桌设 计为765mm，根据人机工程学的坐姿的第九十九百分位数，即满足百分之九十九 的人使用，还预留了一定的心理修正量，所以符合了人机工程学的设计原则。1193图1-72）桌面的长和宽桌子的平面示意图单位：mm图1-8控制台作业面控制区域人的手眼协调区为597mm-190mm=407mm,长度在人体正中失状面各76mm s355mm左右，所以现有组合式床铺的桌面设计长1193mm、宽584mm远远超过了 人眼协调区域符合人机设计原理，这样设计让实用者在使用过程程中由于各个物 品摆放问题使用起

20、来会频繁出现单手工作，眼睛的注意力随工作得变化而上下移 动，这样布仅会出现效率不高，还会引起使用者得操作疲劳。因此可见，组合床 的桌面的宽度未达到人机工程学设计的标准.柜式电脑桌在设计时的长、宽、高不仅是考虑的重点，颜色也是必须考虑的因素。宿舍的桌面颜色为黄色，而在第二章表2-5中的知黄色代表着温暖、高 贵。这正是当代大学生因培养的品质。所以以说在颜色的设计上组合床的桌达到 了人机工程学设计的标准。2）容腿空间表1-7 容腿空间尺寸 单位：mm符号尺寸部位尺寸最小最佳a容膝孔宽度5101000b容膝空高度640660c容膝孔深度460660d大腿空隙200240e容腿孔深度6601000在设计

21、坐姿用工坐台时，必须根据脚可达到区在工作台下部布置容膝空间。 以保证作业者在作业过程中，腿能有方便的姿势。图1-9所示为腿脚的几种姿势 （两腿伸直；腿在座位下弯曲；一只脚在前一只脚在后；两腿交叉；腿放在控 制器上）和最佳的容膝空间。和最佳容膝空间尺寸表（见表1-7）。图1-9容膝空间4.2.4鞋柜鞋柜的做用就是来放置闲置的鞋，宿舍的鞋柜长度为538mm只能放置三双 鞋，而大多数学生的鞋远远超过了三双，就宿舍的鞋柜空间来说以足够大，但却 不能满足我们的需要主要是因为设计不合理，鞋柜的空间没有得到很好的利用， 鞋柜的总高度为730mm。而单层鞋柜高为120mm，说以完全可以再设置两个夹层来 增加鞋

22、柜的利用空间。实际测量得容膝空宽的为823mm，容膝孔高度为747mm，容膝腿深为 651mm。与最佳尺寸相比，宿舍的容膝空间宽度偏小，有待加宽。而容膝高度则 偏大，容膝空深度则刚刚好。根据第三章表2-1可以知道，人体坐姿膝高度第九 十九百分数为549mm，根据公式表1-1可以知道，坐姿功能修正量为32mm，根 据公式可以计算出容腿空间的最小设计尺寸为582mm。加上人体的心理修正量。 根据公式1可以计算出最佳容腿空间长为640mm。这样的设计尺寸大于最小功 能尺寸，能保证人腿在一般坐姿时候有足够的空间进行。4.2.5书柜书架是我们平时在寝室搞学习频繁接触的部分之一，一个设计计合理的书架 不仅

23、要美观，更要给我们学习带来方便。调查发现六人间宿舍的书架位于书桌的 左方，这样虽然充分利用了空间，也比较简单美观，却在平时学习使用过程中不 方便。在不站起来拿书的情况下，学生不得步用左手拿书，或侧过身体用右手拿 书，而且拿最上层的书时会比较吃力。改进后的桌子在原有的基础上，把书架从桌子的左侧移到了桌子的前方， 这样不仅延续了之前的简单美观，也大大方便了我们的学习。这样布局不仅让我 们可以清楚的看到我们需要的书本，拿书的时候也比之前的设计方案方便轻松。5结束与展望5.1结论本次课程设计主要是以人机工程学主，综合考虑到身边实际需要而提出。从 查阅相关书籍及有关网站，通过对百花公寓六人间组合床的分析

24、和实际测量，再 结合安全人机工程的原理与相关知识，评价和分析了六人间组合床的部分组件的 不合理的地方，并在分析和评价的基础上提出了能力范围内的符合人机关系的满 足当代学生需求的更安全、舒适的该进措施。同时通过本次的对百花公寓六人间 组合床的人机分析，在人机工程的知识体系方面有了更加全面更加深刻的体会， 知道了怎样从人机工程学的角度分析产品、设计产品，从人机工程的角度进行改 造分析，提出符合人机工程学的论点和看法。在这次课程设计中感受到了，一个 好的产品不仅要在理论上符合人能机工程学，还要在实际使用过程的时候根据使 用者得实际情况进行改进。5.2展望本次课程设计虽然提出了许多改进措施，但还存在许

25、多不足之处，有一些 该进措施受到寝室空间的限制而不能有效的实施，其二是个能能力的限制对一些 不合理的地方吧=不能提出相关的改进措施。但是在以后的学习中我会更加用心 的学好相关的专业知识，争取能在以后的设计中提出更有效、舒适、安全的符合 人机关系的方案，最后我还要感谢本次课程设计中刘爱群的悉心教导和专业指 导，感谢张力院长和廖可兵主任给我们提出的宝贵意见。参考文献1 张力、廖可兵安全人机工程学北京：中国劳动社会保障出版社20072 范胜玺，坐+座，椅子与艺术设计M：北京理工大学出版社3 欧阳文昭.安全人机工程学.武汉：中国地质大学出版社，19914 郭清山、汪元辉主编，人机工程设计，天津，天津大学出版社，19945 丁玉兰主编，人机工程学，修订版，北京，北京理工大学出版社，20006 臧吉昌.安全人机工程学.青海省劳动保护教育中心，19867 欧阳文昭，廖可兵主编，安全人机工程学，北京，煤炭工业出版社，20028 网络资料：百度、教育信息网等有关资料。