第一篇：人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)里的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)在設(shè)計(jì)里的應(yīng)用

班級(jí)：工業(yè)設(shè)計(jì)

姓名：陳曉清

學(xué)號(hào)：090602015

一、椅子

我們根據(jù)古籍資料開(kāi)發(fā)了多款“第一把交椅”，選用優(yōu)質(zhì)的雞翅木做原料，充分體現(xiàn)了其木質(zhì)肌理細(xì)密，紫褐色深淺相間成文，予人以羽毛璀璨閃耀之感的特點(diǎn)。還原了這款歷史上最有名的椅子！這種椅子的特點(diǎn)是木頭的雙腳交叉，張開(kāi)以后才能平穩(wěn)，所以又稱“交床”。大約在唐以后，人們才把帶后背與扶手的坐具稱為椅子。在宋元時(shí)已出現(xiàn)了帶靠背的交椅，分為直背與圈背兩大類。明代的交椅就是圈背交椅的延續(xù)與發(fā)展，而前者直后背交椅，《三才圖會(huì)》名之曰“折疊椅”。

明代交椅以造型優(yōu)美流暢而著稱，它的椅圈曲線弧度柔和自如，制作工藝考究，通常由三至五節(jié)榫接而成，后背椅板上方施以浮雕開(kāi)光，座面多以麻索或皮革所制，前足底部安置腳踏板，裝飾實(shí)用兩相宜。扶手、靠背、腿足間，一般都配制雕刻牙子，另在交接之處也多用銅裝飾件包裹鑲嵌，不僅起到堅(jiān)固作用，更具有點(diǎn)綴美化功能。交椅可折疊，搬運(yùn)方便。

在交椅進(jìn)入廳堂時(shí)，它的交叉折疊的椅足已失去了原來(lái)野外使用的功能，于是有人將它改成常規(guī)椅子的四條直足，這便成了“圈椅”?，F(xiàn)傳世的明式交椅，以黃花梨最珍稀，而雜木交椅的存世量不少。

二、自行車

1886年，英國(guó)的約翰.k.斯塔利，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度設(shè)計(jì)出了新的自行車樣式，為自行車裝上了前叉和車閘，前后輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使用了橡膠的車輪。斯塔利不僅改進(jìn)了自行車的結(jié)構(gòu)，還改制了許多生產(chǎn)自行車部件用的機(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)利推廣應(yīng)用開(kāi)辟了寬闊的前景，因此他被后人稱為“自行車之父”。斯塔利所設(shè)計(jì)的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。

1888年，愛(ài)爾蘭的獸醫(yī)鄧洛普，從醫(yī)治牛胃氣膨脹中得到啟示，他把家中花園里用來(lái)澆水的橡膠管粘成圓形，打足了氣，裝在自行車輪子上，前往參加騎自行車比賽，居然名列前茅，引起了人們極大的興趣。充氣輪胎是自行車發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的創(chuàng)舉，它增加了自行車的彈性，不會(huì)因路面不平而震動(dòng)；同時(shí)大大地提高了行車速度，增大了車輪與路面的摩擦力。這樣，就根本上改變了自行車的騎行性能，完善了自行車的使用功能。

同樣是1888年，英國(guó)考文垂市的約翰.k.斯塔利 生產(chǎn)出了第一輛現(xiàn)代自行車———“安全”自行車。其主要特點(diǎn)是采用菱形車架，使得車身有更高的剛度和強(qiáng)度，后輪用鏈條驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)前叉直接把握方向。

騎行性能與自行車的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，騎行者的體材與車輛相互匹配才會(huì)騎行輕快、舒適和操縱自如。人體與車輛在A、B、C3點(diǎn)接觸,3個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)三角形，它的邊長(zhǎng)和角度是自行車的重要參數(shù)。AB和AC的長(zhǎng)度關(guān)系到騎行者能否最有效地發(fā)揮體力。BC 的長(zhǎng)度和位置依車型和騎行者習(xí)慣而定，它決定騎行者的姿勢(shì)和舒適性。（降速自行車）

自行車前后輪中心距L、前叉傾斜角θ和前叉伸距T也是自行車的主要參數(shù)，根據(jù)車型選定。一般來(lái)說(shuō)，L、T值大而θ值小時(shí)，車輛穩(wěn)定性好，直線行駛的自復(fù)力強(qiáng)，但靈活性差；反之，L、T值小而θ值大時(shí)，車輛靈活性強(qiáng)而穩(wěn)定性差些。L值是根據(jù)騎車人的體材來(lái)選擇,一般在900～1200mm;θ值在65°～75°;T值決定于θ值。前叉翹度H通?？刂圃谇安孓D(zhuǎn)向軸線和前輪中心垂線交點(diǎn)J的位置，J點(diǎn)離地面的高度一般為車輪半徑R的15％～60％。另外，制造精度以及車輪重量（含輪胎）也影響騎行性能。

三、電話

提起人機(jī)工程學(xué)首先要介紹一個(gè)人物――亨利·德雷夫斯（Henry Dreyfess，1903-1972），他是人機(jī)工程學(xué)的奠基者和創(chuàng)始人。德雷夫斯起初是做舞臺(tái)設(shè)計(jì)工作的，1929年他建立了自己的工業(yè)設(shè)計(jì)事務(wù)所。他1930年開(kāi)始與貝爾公司合作，德雷夫斯堅(jiān)持設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)該考慮的是高度舒適的功能性，提出了“從內(nèi)到外（from the inside out）”的設(shè)計(jì)原則，貝爾公司開(kāi)始認(rèn)為這種方式會(huì)使電話看來(lái)過(guò)于機(jī)械化，但經(jīng)過(guò)他的反復(fù)論證，公司同意按照他的方式設(shè)計(jì)電話機(jī)。這以后德雷夫斯的一生都與貝爾電話公司有結(jié)緣，他是影響現(xiàn)代電話形式的最重要設(shè)計(jì)師。

貝爾公司1927年首次引進(jìn)橫放電話筒，改變了以往縱放電話筒的設(shè)計(jì)，1937年德雷夫斯提出了從功能出發(fā)，聽(tīng)筒與話筒合一的設(shè)計(jì)。德雷夫斯設(shè)計(jì)的300型電話機(jī)，今天看起來(lái)雖然老式，但這一設(shè)計(jì)首次把過(guò)去分為兩部分、體積很大的電話機(jī)縮小為一個(gè)整體。由于這個(gè)設(shè)計(jì)的成功，使貝爾公司與德雷夫斯簽訂了長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)咨詢合約。

五十年代初期，制作電話機(jī)的材料由金屬轉(zhuǎn)為塑料，從而基本確定了現(xiàn)代電話機(jī)的造型基礎(chǔ)。到五十年代末，德雷夫斯已經(jīng)設(shè)計(jì)出一百多種電話機(jī)。

德雷夫斯的人機(jī)工程學(xué)的其它研究成果是在1955年以來(lái)他為約翰·迪爾公司開(kāi)發(fā)的一系列農(nóng)用機(jī)械中，這些設(shè)計(jì)圍繞建立舒適的、以人機(jī)學(xué)計(jì)算為基礎(chǔ)的駕駛工作條件這一中心，特點(diǎn)是外型簡(jiǎn)練，其中與人相關(guān)的部件設(shè)計(jì)合乎人體舒適的基本要求，這是工業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的進(jìn)步與發(fā)展。德雷夫斯的設(shè)計(jì)信念是設(shè)計(jì)必須符合人體的基本要求，他認(rèn)為適應(yīng)于人的機(jī)器才是最有效率的機(jī)器。

四、汽車

1769年，法國(guó)人N.J.居紐(Cugnot)制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動(dòng)三輪汽車。1879年德國(guó)工程師卡爾.苯茨(KartBenz)，首次試驗(yàn)成功一臺(tái)二沖程試驗(yàn)性發(fā)動(dòng)機(jī)。1883年10月，他創(chuàng)立了“苯茨公司和萊茵煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)廠”，1885年他在曼海姆制成了第一輛苯茨專利機(jī)動(dòng)車，該車為三輪汽車，采用一臺(tái)兩沖程單缸0.9馬力的汽油機(jī)，此車具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點(diǎn)，如火花點(diǎn)火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向和制動(dòng)手把等。1886年的1月29日，德國(guó)工程師卡爾?本茨為其機(jī)動(dòng)車申請(qǐng)了專利。同年10月，卡爾本茨的三輪機(jī)動(dòng)車獲得了德意志專利權(quán)（專利號(hào)：37435a）。這就是公認(rèn)的世界上第一輛現(xiàn)代汽車。由于上述原因，人們一般都把1886年作為汽車元年，也有些學(xué)者把卡爾.苯茨制成第一輛三輪汽車之年(1885)，視為汽車誕生年。一輛汽車）

甲殼蟲(chóng)型汽車

（世界第 1934年，流體力學(xué)研究中心的雷依教授，采用模型汽車在風(fēng)洞中試驗(yàn)的方法測(cè)量了各種車身的空氣阻力，這是具有歷史意義的試驗(yàn)。1934年，美國(guó)的克萊斯勒公司首先采用了流線型的車身外形設(shè)計(jì)。1937年，德國(guó)設(shè)計(jì)天才費(fèi)爾南德?保時(shí)捷開(kāi)始設(shè)計(jì)類似甲殼蟲(chóng)外形的汽車。甲殼蟲(chóng)不但能在地上爬行，也能在空中飛行，其形體阻力很小。保時(shí)捷博士最大限度地發(fā)揮了甲殼蟲(chóng)外形的長(zhǎng)處，使“大眾”汽車成為當(dāng)時(shí)流線型汽車的代表作。船型汽車

這種汽車改變了以往汽車造型的模式，使前翼子板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩，后翼子板和行李艙罩溶于一體，大燈和散熱器罩也形成整體，車身兩側(cè)形成一個(gè)平滑的面，車室位于車的中部，整個(gè)造型很象一只小船，所以人們把這類車稱為“船型汽車”。魚(yú)型汽車

為了克服船型汽車的尾部過(guò)分向后伸出，在汽車高速行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦流作用這一缺陷，人們又開(kāi)發(fā)出像魚(yú)的脊背的魚(yú)型汽車。1952年，美國(guó)通用汽車公司的別克牌轎車開(kāi)創(chuàng)了魚(yú)型汽車的時(shí)代。如果僅僅從汽車背部形狀來(lái)看，魚(yú)型汽車和甲殼蟲(chóng)型汽車是很相似的。但如仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)魚(yú)型汽車的背部和地面所成的角度比較小，尾部較長(zhǎng)，圍繞車身的氣流也就較為平順些，所以渦流阻力也相對(duì)較小。

楔形汽車

“魚(yú)型鴨尾式”車型雖然部分地克服了汽車高速行駛時(shí)空氣的升力，但卻未從根本上解決魚(yú)型汽車的升力問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)大量的探求和試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)師最終找到了一種新車型――楔形。這種車型就是將車身整體向前下方傾斜，車身后部像刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力。

楔形造型主要在賽車上得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)橘愜囀紫瓤紤]流體力學(xué)(空氣動(dòng)力學(xué))等問(wèn)題對(duì)汽車的影響，車身可以完全按楔形制造，而把乘坐的舒適性作為次要問(wèn)題考慮。如20世紀(jì)80年代的意大利法拉利跑車，就是典型的楔形造型。楔形造型對(duì)于目前所考慮到的高速汽車來(lái)說(shuō)，無(wú)論是從其造型的簡(jiǎn)練、動(dòng)感方面，還是從其對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的體現(xiàn)方面，都比較符合現(xiàn)代人們的主觀要求，具有極強(qiáng)的現(xiàn)代氣息，給人以美好的享受和速度的快捷感。日本豐田汽車有限公司的MR2型中置發(fā)動(dòng)機(jī)跑車(尾部裝有撓流板)，可以稱之為楔形汽車中的代表車。汽車造型的發(fā)展是以更好地將空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方案與乘坐舒適性恰當(dāng)?shù)赜枰越Y(jié)合，在充分考慮到以上兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的基礎(chǔ)上，努力開(kāi)發(fā)人體工程學(xué)領(lǐng)域的新技術(shù)，以設(shè)計(jì)、制造出更完美、更優(yōu)秀的汽車為目標(biāo)的。

五、飛機(jī)

萊特兄弟與人類歷史上第一架飛機(jī)。大多數(shù)飛機(jī)由五個(gè)主要部分組成：機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置。

二十世紀(jì)最重大的發(fā)明之一，是飛機(jī)的誕生。人類自古以來(lái)就夢(mèng)想著能像鳥(niǎo)一樣在太空中飛翔。而2000多年前中國(guó)人發(fā)明的風(fēng)箏，雖然不能把人帶上太空，但它確實(shí)可以稱為飛機(jī)的鼻祖。

1927年至1932年中，座艙儀表和領(lǐng)航設(shè)備的研制取得進(jìn)展，陀螺技術(shù)應(yīng)用到飛行儀表上。這個(gè)裝在萬(wàn)向支架上的旋轉(zhuǎn)飛輪能夠在空間保持定向，于是成為引導(dǎo)駕駛員能在黑暗中、雨雪天中飛行的各種導(dǎo)航儀表的基礎(chǔ)。這時(shí)飛機(jī)中就出現(xiàn)了人工地平儀，它能向飛行員指示飛機(jī)所處的飛行高度；陀螺磁羅盤(pán)指示器，在羅盤(pán)上刻有度數(shù)，可隨時(shí)顯示出航向的變化；地磁感應(yīng)羅盤(pán)，它不受飛機(jī)上常常帶有的大量鐵質(zhì)東西的影響，也不受振動(dòng)和地球磁場(chǎng)的影響。這些儀表以靈敏度高、能測(cè)出離地30多米的高度表和顯示飛機(jī)轉(zhuǎn)彎角速度的轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀，此外還有指示空中航線的無(wú)線電波束，都是用來(lái)引導(dǎo)駕駛員通過(guò)模糊不清的大氣層時(shí)的手段。

1939年9月14日世界上第一架實(shí)用型直升機(jī)誕生，它是美國(guó)工程師西科斯基研制成功的VS－300直升機(jī)。西科斯基原籍俄國(guó)，1930年移居美國(guó)，他制造的VS－300直升機(jī)，有1副主旋翼和3副尾槳，后來(lái)經(jīng)過(guò)多次試飛，將3副尾槳變成1副，這架實(shí)用型直升機(jī)從而成為現(xiàn)代直升機(jī)的鼻祖。

飛機(jī)的機(jī)翼的上下兩側(cè)的形狀是不一樣的，上側(cè)的要凸些，而下側(cè)的則要平些。當(dāng)飛機(jī)滑行時(shí)，機(jī)翼在空氣中移動(dòng)，從相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)看，等于是空氣沿機(jī)翼流動(dòng)。由于機(jī)翼上下側(cè)的形狀是不一樣，在同樣的時(shí)間內(nèi)，機(jī)翼上側(cè)的空氣比下側(cè)的空氣流過(guò)了較多的路程（曲線長(zhǎng)于直線），也即機(jī)翼上側(cè)的空氣流動(dòng)得比下側(cè)的空氣快。根據(jù)流動(dòng)力學(xué)的原理，當(dāng)飛機(jī)滑動(dòng)時(shí)，機(jī)翼上側(cè)的空氣壓力要小于下側(cè)，這就使飛機(jī)產(chǎn)生了一個(gè)向上的升力。當(dāng)飛機(jī)滑行到一定速度時(shí)，這個(gè)升力就達(dá)到了足以使飛機(jī)飛起來(lái)的力量。于是，飛機(jī)就上了天。說(shuō)的再直觀點(diǎn)：上表面數(shù)據(jù)一律假設(shè)為1，下表面一律假設(shè)為2。則：機(jī)翼上表面長(zhǎng)度為S1，下表面為S2，上表面和下表面在空氣中移動(dòng)的時(shí)間一定，設(shè)為T(mén)，T1=T2，由此可以得出：V1=S1/T1 V2=S2/T2 S1＞S2 T1=T2，所以：V1＞V2，根據(jù)帕奴利定理——“流體對(duì)周圍的物質(zhì)產(chǎn)生的壓力與流體的相對(duì)速度成反比?！保虼松媳砻娴目諝馐┘咏o機(jī)翼的壓力F1小于下表面的F2。F1、F2的合力必然向上，這就產(chǎn)生了升力。

第二篇：人機(jī)工程學(xué)及其應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)及其應(yīng)用

一、人機(jī)工程學(xué)的定義

人機(jī)工程學(xué)是從人的生理和心理出發(fā)，研究人－機(jī)－環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)的新興學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)研究在設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)時(shí)如何考慮人的特性和能力，以及人受機(jī)器、作業(yè)和環(huán)境條件的限制。人機(jī)工程學(xué)還研究人的訓(xùn)練，人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，以及同人機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的生物學(xué)或醫(yī)學(xué)問(wèn)題。

二、人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域

人機(jī)工程的應(yīng)用領(lǐng)域是十分廣泛的，幾乎涉及人類工作和生活的各個(gè)方面。下面列出幾大類主要應(yīng)用方向：

（1）人體工作行為解剖學(xué)和人體測(cè)量；工作事故，健康與安全包括人體測(cè)量和工作空間設(shè)計(jì)；姿勢(shì)和生物力學(xué)負(fù)荷研究；與工作有關(guān)的骨骼、肌肉管理問(wèn)題；健康人機(jī)工程；安全文化與安全管理；安全文化評(píng)價(jià)與改進(jìn)；

（2）認(rèn)知工效學(xué)和復(fù)雜任務(wù)；環(huán)境人機(jī)工程認(rèn)知技能和決策研究；環(huán)境狀況和因素分析；工作環(huán)境人機(jī)工程；

（3）計(jì)算機(jī)人機(jī)工程；顯示與控制布局設(shè)計(jì)；人機(jī)界面設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)軟件人機(jī)工程；計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和外設(shè)的設(shè)計(jì)與布局；辦公環(huán)境人機(jī)工程研究；人機(jī)界面形式；

（4）專家論證：多工作環(huán)境；人的可靠性專家論證調(diào)查研究；法律人機(jī)工程；傷害原因；人的失誤和可靠性研究；訴訟支持；

（5）工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用醫(yī)療設(shè)備；坐的設(shè)計(jì)與舒適性研究；家具分類與選擇；工作負(fù)荷分析；

（6）管理與人機(jī)工程人力資源管理；工作程序；人機(jī)規(guī)則和實(shí)踐；手工操作負(fù)荷；

（7）辦公室人機(jī)工程與設(shè)計(jì)；醫(yī)學(xué)人機(jī)工程辦公室和辦公設(shè)備設(shè)計(jì)；心理生理學(xué)；行為標(biāo)準(zhǔn)；三維人體模型；（8）系統(tǒng)分析；產(chǎn)品設(shè)計(jì)與顧客；軍隊(duì)系統(tǒng)；組織心理學(xué)；產(chǎn)品可靠性與安全性；服裝人機(jī)工程；三維人體模型；軍隊(duì)人機(jī)工程；自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別；

（9）人機(jī)工程戰(zhàn)略；社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)；暴力評(píng)估與動(dòng)機(jī)；

（10）可用性評(píng)估與測(cè)試；可用性審核；可用性評(píng)估；可用性培訓(xùn)；試驗(yàn)與驗(yàn)證；仿真與試驗(yàn)；仿真研究；仿真與原型；

三、人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)原理

人機(jī)工程設(shè)計(jì)基本原則主要是：

(1)以人為中心；(2)合理的人、機(jī)功能分配；(3)防錯(cuò)容錯(cuò)設(shè)計(jì)；(4)評(píng)價(jià)，再設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)把與人有關(guān)的諸因素統(tǒng)一、協(xié)調(diào)地加以考慮。機(jī)器和環(huán)境的設(shè)計(jì)要考慮人的特性，不能超過(guò)人的能力限度，而且要力求人操作時(shí)最省力、最方便、最舒適，使機(jī)器和環(huán)境宜人。使人適應(yīng)機(jī)器和環(huán)境。

評(píng)價(jià)一件產(chǎn)品是否符合人機(jī)工程學(xué)的規(guī)范，主要標(biāo)準(zhǔn)為：（1）產(chǎn)品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合；（2）產(chǎn)品是否順手和好使用；

（3）是否防止了使用操作時(shí)意外傷害和錯(cuò)用時(shí)產(chǎn)生的危險(xiǎn)；

（4）各操作單元是否實(shí)用，各元件在安置上能否使其意義毫無(wú)疑問(wèn)的被辨認(rèn)；（5）產(chǎn)品是否便于清洗、保養(yǎng)及修理。

在人機(jī)工程學(xué)中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是放在操作者方面。一般來(lái)說(shuō)，有反復(fù)性或持久性的使用動(dòng)作，都會(huì)受到人體尺寸的影響，這包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種人體測(cè)量尺寸數(shù)據(jù)的影響。一般在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，許多問(wèn)題并不都能得到充足的人機(jī)工程學(xué)方面的數(shù)據(jù)，此時(shí)設(shè)計(jì)者就要采取假設(shè)、驗(yàn)證、綜合等方法加以解決。

人的因素對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響。有些，如人體測(cè)量尺寸、人的肌力、運(yùn)動(dòng)特性、生理特性等是可以測(cè)量的，是理性方面的；有些，如心理變化、環(huán)境作用等則不易直接測(cè)量，有些屬于情感方面的，還難找出一套標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)。因此，人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)，不能以機(jī)械的態(tài)度對(duì)待。

人的需求分為7個(gè)方面：生理的需求，指人類免于饑餓、口渴、寒冷等的基本要求；安全的需求：指人免于危險(xiǎn)的要求；歸屬需求：指人免于孤獨(dú)的需求；尊嚴(yán)的需求：指人要求有成就感的需求等；認(rèn)知需求：即人要求了解、探索的需求；審美需求：即人們追求秩序的需求；自我實(shí)現(xiàn)的需求：指人要求發(fā)揮自己的潛能，發(fā)展自己的個(gè)性，要求表現(xiàn)自己的需求。人的需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系如下圖所示：

與設(shè)計(jì)關(guān)系最為密切的需求因素可歸納為3個(gè)方面：生理性需求、心理性需求、智性的需求。

1、生理性需求：對(duì)待這種類型的需求，最重要的觀念就是借助產(chǎn)品功能來(lái)彌補(bǔ)人們無(wú)法達(dá)到或不方便完成的許多工作。這種設(shè)計(jì)，不外乎就是把設(shè)計(jì)看成是人類本身系統(tǒng)的再延伸。例如，電話的設(shè)計(jì)就是聽(tīng)覺(jué)能力的再延伸，計(jì)算機(jī)是人腦的延伸。又如各類椅子、床等的設(shè)計(jì)，就是彌補(bǔ)人們自身所能承擔(dān)的支撐能力范圍的不足而產(chǎn)生的。

2、心理性需求：審美需求、歸屬需求、認(rèn)知需求或自我實(shí)現(xiàn)的需求（馬洛斯的分類）都是屬于心理性的需求范圍。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的造型美觀、精致等一些使人賞心悅目的要求，就是出于這方面的考慮。為滿足這種需求，對(duì)設(shè)計(jì)的要求是很高的。例如，要求產(chǎn)品能適合宜人性的要求，要體現(xiàn)某種使用者的身份、地位、個(gè)性，要滿足使用者的成就感和歸屬要求等。

3、智性的需求：這類需求一般是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對(duì)人有一種特別的意義，例如具有開(kāi)拓智慧、智力的意義。智性上的需求大致包括人們提高智能水平、解決問(wèn)題的能力、效益、速度等方面。如現(xiàn)代計(jì)算機(jī)代替算盤(pán)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)代電子衡器代替以前機(jī)械衡器，現(xiàn)代辦公系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，都是為了滿足人們的這種需求。廣義上講，現(xiàn)代的符號(hào)語(yǔ)言設(shè)計(jì)也是為了提高信息傳遞高效、簡(jiǎn)便、可靠的要求而設(shè)計(jì)的，也是為了滿足人們的智性上的需求產(chǎn)品造型上強(qiáng)調(diào)信息傳達(dá)性也是如此。

在人機(jī)工程學(xué)的具體設(shè)計(jì)中要考慮的人機(jī)工程學(xué)因素主要包括以下5個(gè)方面：

（1）運(yùn)動(dòng)學(xué)因素：即研究動(dòng)作的幾何形式，探討產(chǎn)品操作上的動(dòng)作形式、人的操作動(dòng)作軌跡以及與此有關(guān)的動(dòng)作協(xié)調(diào)性與韻律性等。

（2）動(dòng)量學(xué)因素：即研究動(dòng)作與產(chǎn)生動(dòng)量的問(wèn)題，如水龍頭把手和打火機(jī)的設(shè)計(jì)等。

（3）動(dòng)力學(xué)因素：主要討論產(chǎn)品動(dòng)態(tài)操作上所需花費(fèi)的力量、動(dòng)作的大小等。

（4）心理學(xué)因素：主要探討操作空間和動(dòng)作等對(duì)人的安全感、舒適感、情緒等的影響。

（5）美學(xué)因素：主要指在心理感受的基礎(chǔ)上，在形態(tài)的設(shè)計(jì)方面如何滿足認(rèn)得精神審美要求。

四、人機(jī)工程學(xué)在生活中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)不但可以應(yīng)用于宇宙飛船、噴氣飛機(jī)、電氣火車、汽車等復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，而且可以應(yīng)用于日常生活用品設(shè)計(jì)之中。如臺(tái)架、水龍頭、把手、椅子、桌子等。人機(jī)系統(tǒng)并不是人與機(jī)械的簡(jiǎn)單結(jié)合，它們之間有著復(fù)雜的關(guān)系．因此：在人機(jī)系統(tǒng)中，人和機(jī)械下能割裂開(kāi)來(lái)研究，應(yīng)該根據(jù)人與機(jī)械的相互關(guān)系，用系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)作業(yè)和環(huán)境條件進(jìn)行分析研究，并正確使用分析結(jié)果。

應(yīng)用舉例：從人機(jī)工程學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，“椅子是坐的機(jī)器”。從簡(jiǎn)單的板凳到牙科診所的醫(yī)療椅，座椅的復(fù)雜程度以及它與人的關(guān)系大不相同。座椅的設(shè)計(jì)，要依據(jù)坐的場(chǎng)所（如飛機(jī)、輪船、艦艇、坦克、公共汽車、辦公、家庭、車站等），座椅的功能（休息、工作、休閑等）、座椅的材料（皮革、木頭、水泥等）、人機(jī)工程學(xué)原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

同一張座椅，如果其背部曲線與座面的設(shè)計(jì)不同，給人的感覺(jué)完全是兩樣的。這一點(diǎn)則要靠人機(jī)工程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)檢測(cè)來(lái)完成。

座椅根據(jù)其使用目的，可以分為三類：

第一類為工作座椅。這類座椅用于辦公室及各種坐姿操作場(chǎng)所。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將舒適性與操作效率一并考慮?？勘掣鶕?jù)工作性質(zhì)，可以上下調(diào)節(jié)或前后調(diào)節(jié)，最好支撐在4～5節(jié)腰椎處。座面應(yīng)近于水平，座椅高度應(yīng)可調(diào)。

第二類為休息用椅，這類座椅適用于休息室及各種交通運(yùn)輸工具中，如飛機(jī)、汽車、火車、輪船中的乘客座椅。這類座椅應(yīng)以舒適性作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

第三類為多功能座椅。適用于多種場(chǎng)合，既可就餐時(shí)用，也可作為工作用椅或備用椅，便于搬動(dòng)和堆貯。

從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)不同的椅子，才能適應(yīng)不同的要求，如減少引起疲勞、干擾操作的因素，如溫度、濕度、氣壓、光線、色彩、噪聲、振動(dòng)、沙塵、空間等，更好的發(fā)揮它們的作用。

在考慮人的特性時(shí)，不但要考慮人的生理、心理特點(diǎn)，如人體尺寸、體力、感知能力、認(rèn)識(shí)能力等，還要考慮人的心理需求，如實(shí)現(xiàn)自我的需要，心理空間的需要，互相尊重和友情的需要等；不但要考慮人的普遍特性，還要考慮人與人之間的個(gè)體差異。隨著對(duì)“人”的認(rèn)識(shí)逐步深入和全面，人機(jī)設(shè)計(jì)將更趨完美，其效果也更加明顯。

第三篇：人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要

追求安全、健康、舒適和美觀是整體廚房設(shè)計(jì)的目的。本文通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)交 ,建立了整體廚房用戶模型 ,通過(guò)人機(jī)工 程學(xué)中舒適人體尺寸的運(yùn)用,研究了廚房空間的合理的平面布局方式、整體廚房的平面剖面尺度以及合理的儲(chǔ)藏空間等使用戶大大提高工作效率和操作的舒適度。

關(guān)鍵詞 : 整體廚房 ； 廚房 ； 櫥柜 ；人機(jī)工程學(xué)

abstract The pursuit of safety, health, comfort and beauty is the overall kitchen design.Through the design, the establishment of the overall kitchen user model, through the use of ergonomics in the comfort of human body size, the space of the kitchen.Reasonable.} plane arrangement, plane and the section sizes of the whole kitchen and reasonable storage space.The user can greatly improve the work efficiency and operating comfort.Key words: integral kitchen;kitchen;cabinet;Ergonomics

一、前言

整體廚房是將櫥柜、抽油煙機(jī)、燃?xì)庠罹?、消毒柜、洗碗機(jī)冰箱、微波爐、電烤箱、各式掛件、水盆、各式抽屜拉籃、垃圾粉碎器等廚房用具和廚房電器進(jìn)行系統(tǒng)搭配而成的一種新型廚房形式。具有儲(chǔ)存、清洗、加工、配俊、烹調(diào)、備俊、交流功能。進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)民生活水平得到普遍提高,現(xiàn)代住宅設(shè)計(jì)已把設(shè)計(jì)重 點(diǎn)和 施 工精度放在起居室、洗手間和廚房上來(lái)了。消費(fèi)者的生活行為發(fā)生大的改變 ,廚房的功能不再是過(guò)去單一的滿足烹調(diào)行為要求 ,已發(fā)展為集倉(cāng)儲(chǔ)、加工、清洗、烹飪和配蟹等多功能為一體的綜合服務(wù)空間。人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素;研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用;研究在工作中 家庭生活中與閑暇時(shí)怎樣考慮人的健康、安全、舒適和工作效率的學(xué)科。在整體廚房“人一機(jī)一環(huán)境” 的特定系統(tǒng)中,“ 人” 即操作者,是主要因素;櫥柜、設(shè)備及器具等是“機(jī)”，廚房的室內(nèi)空間尺度、形狀、色彩及聲、光、熱 空氣條件是“環(huán)境”,更設(shè)計(jì)出使操作者使用最好適的“環(huán)境”和最省力的“ 機(jī)”,則首先要分析、了解“人”。

二、設(shè)計(jì)調(diào)查

廚房的空間規(guī)劃需兼具實(shí)用、美觀、安全、易清理及省時(shí)省力。因此,空間的妥善規(guī)劃極為重要,這就必須進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)查,了解用戶與整體廚房產(chǎn)品有關(guān)的生活方式、行為方式、各種使用環(huán)境和情景、用戶的想象、用戶的期待等t31。同時(shí)了解用戶在廚房中進(jìn)行操作的過(guò)程和思維過(guò)程,從而發(fā)現(xiàn)用戶需要,獲取這些信息后,建立廚房?jī)?nèi)的用戶模型。

2.1用戶模型

廚房用戶的作業(yè)流程一般是:外購(gòu)、儲(chǔ)存一摘揀—洗滌一調(diào)理一烹飪一配餐一上桌一洗刷的順序進(jìn)行。如圖1為廚房中的操作內(nèi)容及操作路線。按照用戶的一般操作流程 , 將廚房空間分為四大區(qū),即儲(chǔ)藏區(qū)、洗滌區(qū)、操作區(qū)、烹飪區(qū)、(進(jìn)餐區(qū))。如表2一1所示。依據(jù)流程分區(qū),整體廚房的平面布置順序依次應(yīng)是儲(chǔ)藏區(qū)、洗滌區(qū)、調(diào)理區(qū)、烹飪區(qū)。洗滌、調(diào)理均為濕作業(yè)場(chǎng)所,將后二個(gè)區(qū)域盡里安排在同一臺(tái)面上〔5〕,這樣操作更方便。2.2思維模型

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析,用戶對(duì)整體廚房產(chǎn)品的期待包括以下幾點(diǎn) : 1.櫥柜的尺寸應(yīng)根據(jù)人體尺寸,達(dá)到使用方便、省力、舒適、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率的目的;2.設(shè)備的安排要盡l 縮短人 在廚房操作時(shí)的行走路線;3.水池附近應(yīng)有儲(chǔ)藏區(qū) , 刀、叉、碗等俊具洗好可安放其中;4.盡量縮短廚房與俊桌之間的距離;5.給電器留一定的儲(chǔ)藏及操作空間。

三、整體廚房的平面和剖面尺度設(shè)計(jì)

整體廚房典型設(shè)備、櫥柜的平面、剖面尺度的確定,是依據(jù)人機(jī)工程學(xué)中人的操作機(jī)能來(lái)確定的,其目的在于要讓人使用的“ 機(jī)具”滿足人的各種使用要求,以達(dá)到使用方便、省力、舒適、降 低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、合符科學(xué)的目的。整體廚房典型設(shè)備、組成有廚房操作臺(tái) 洗滌池、冰箱、爐灶及吊柜等,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其平面、剖面的尺度關(guān)系。3.1整體廚房的平面布局

在整體廚房的功能區(qū)域中,儲(chǔ)藏區(qū)以冰箱為中心,洗滌區(qū)和操作區(qū)以水盆為中心 烹飪區(qū)以爐灶為中心。在20世紀(jì)五十年代進(jìn)行的人體工程學(xué)研究(基于20世紀(jì)二十年代為提高工作效率所做的研究)中,提出一個(gè)“工作三角”的重要原則t6] 調(diào)整冰箱、水盆和爐灶這三個(gè)工作點(diǎn)的相對(duì)位工,達(dá)到使用方便 減輕炊事勞動(dòng)量，提高工作效率的目的,是整體廚房平面布,的基礎(chǔ),三者之間的連線圍成一個(gè)“工作三角”,人在這三個(gè)點(diǎn)之間走動(dòng)自然形成一個(gè)三角形連線。

這項(xiàng)研究確立了這三個(gè)主要廚房活動(dòng)區(qū)域之間的距離,經(jīng)過(guò)l，這個(gè)三角形三條邊長(zhǎng)之和宜在3.6m ~ 6.6 m之間:小于3.6m，則貯藏和工作面很狹窄;大于6.6m,則由于往返距離加大使人疲勞,廚房操作效率降低?？傞L(zhǎng)在4.5m ~ 6.Om 之間的效率最高,稱為“省時(shí)省力三 角形”[ 7],其中洗滌池與爐灶之間的聯(lián)系最為頻繁,專家建議宜將它們之間的距離縮到最短,但距離最少為9OOmm。冰箱和水池間的距離 a 在1.2m ~2.lm較好,水池和爐灶間距離b在1.2 m ~ 1.8 m 較為合理,而冰箱和爐灶間距離c在1.2 m ~ 2.7 m 較為恰當(dāng),如圖2同時(shí)廚房交通還須避開(kāi)工作三角形,使作業(yè)光線不致受到千擾。3.2操作臺(tái)設(shè)計(jì) 1.操作臺(tái)高度

目前操作臺(tái)的高度多數(shù)為860mm,二事實(shí)上人在切菜時(shí)上臂和小臂應(yīng)呈一定夾角,這樣可以最大程度地調(diào)動(dòng)身體力量,雙手也可相互配合地工作[8 ]。在抽樣調(diào)查中,讓一組不同身高的人去體驗(yàn)切菜臺(tái)的高度 ,得出數(shù)據(jù),見(jiàn)表2 通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),如果身高相差1cm的話,最舒適切菜臺(tái)高度一般相差0.5c m左右。根據(jù)人體尺度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 可知,成年女子身高的10百分位數(shù)為150.3cm,90百分位數(shù)為164cm ,因此相對(duì)應(yīng)的操作臺(tái) 高度應(yīng)在79 cm ~ 86 cm 之間具體的高度根據(jù)主婦的高度來(lái)調(diào)節(jié),原則即為身高每增加1cm,操作臺(tái)的高度增加 0.5cm,一般將操作臺(tái)高度定為800m m ~ 850mm能適合于大多數(shù)人。如果廚房空間足夠的大,可補(bǔ)充增設(shè)其他所希望高度的操作臺(tái),以滿足不同功能的需要。

2.操作臺(tái)寬度

人在站立操作時(shí)所占的寬度女為66cm,男為70cm ,但從人的心理需要來(lái)說(shuō)，必須將其增大一定的尺寸。根據(jù)手臂與身體左右?jiàn)A角15度時(shí)工作較輕松的原則,操作臺(tái)面寬度應(yīng)以760mm為宜[ 8](見(jiàn)圖3),因此一般來(lái)說(shuō),在條件允許的情況下 , 操作臺(tái)的寬度應(yīng)>=760mm。3.操作臺(tái)深度

如圖3,人使用操作臺(tái)的主要操作區(qū)的深度為45Omm ,而人略探身可觸及的操作案臺(tái)深度為600mm,因此從這方面看操作臺(tái)的深度不宜小于450mm,也不宜大于600mm。

4.操作臺(tái)下柜體的深度

相對(duì)應(yīng)的臺(tái)面下的柜體一般要比臺(tái)面本身要淺5Om m,當(dāng)臺(tái) 面為5 Omm時(shí),柜體的深度為5OOmm的標(biāo)準(zhǔn)柜體深度;而當(dāng)臺(tái)面的深度為 600mm時(shí),柜體的深度選擇55Omm的標(biāo)準(zhǔn)柜體深度。5.操作臺(tái)下柜腳的容腳深度 為了使人身體能靠著案臺(tái)的邊緣、且能垂直站立操作,案臺(tái)的柜腳就需容腳深度，約1OOmm。這樣處理，可以提高案臺(tái)站立操作的舒適性,大大減輕操作者的腰部疲勞。

3.3灶臺(tái)設(shè)計(jì)

一般來(lái)說(shuō),灶臺(tái)是和操作臺(tái)的高度是在同一高度上的。但由于女性平均使用爐臺(tái)的時(shí)間較長(zhǎng),因此為避免烹飪時(shí)胳膊架得很高,造成頸肩酸痛,灶臺(tái)的高度應(yīng)比操作臺(tái)的高度下降約1Ocm ,視線得以輕松俯視煮食,手肘在炒菜時(shí)也可以輕松懸放,不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于緊繃狀態(tài)。因 此,放置灶具的臺(tái)面應(yīng)扣除鍋和灶具的高度,對(duì)于臺(tái)式爐灶需要在普通操作臺(tái)的基礎(chǔ)上減去爐灶和鍋的高度20Omm,即灶臺(tái)柜在600mm一65Omm 之間;而對(duì)于嵌吞式爐灶則需要在普通操作臺(tái)高度的基礎(chǔ)上 減去鍋的高度1OOmm ,即灶臺(tái)在700mm ~ 750mm之間。但這種灶臺(tái)和操作臺(tái)不在一個(gè)平面的情況下需要保證：灶臺(tái)一側(cè)至少有23Omm的操作空間,而另一側(cè)操作空間應(yīng)達(dá)到38Omm。3.4 洗滌池設(shè)計(jì)

1.洗滌池高度

一般來(lái)說(shuō),洗滌池的高度偏低,長(zhǎng)期使用會(huì)使用戶產(chǎn)生腰部勞損,這就需要加高洗滌池的高度,使用戶在正常站立的情況下就可輕松洗滌。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,女子50百分位數(shù)的“ 立姿肘高” 為960mm,加穿鞋修正,2Omm ,得980mm;由于立姿下在略低于肘高的位皿操作最適宜,所以取洗滌池的高度為 “立姿肘高”減去180mm ~ 13Om m ,即洗滌池的高度在800mm ~ 85Omm 之間,與操作臺(tái)的高度一致,兩者可用一 個(gè)高度滿足洗滌和切菜的瓣要。2.洗滌池平面尺度

廚房洗滌池不應(yīng)太靠近轉(zhuǎn)角布工,否則沒(méi)有足夠的空間會(huì)影響人的操作,而且也不便于物的放置。一般在廚房洗滌池的一側(cè)保留最小的操作臺(tái)空間為46Omm ,而另一側(cè)保留最小的操作臺(tái)空間為 610mm [“9]。3.吊柜設(shè)計(jì)

在吊柜的設(shè)計(jì)上要考慮吊柜的深度和安裝的高低,以避免碰頭。以人為基準(zhǔn),人向上伸直手臂,指梢高度成年女性五十百分位數(shù)約為18OOmm ,這決定了吊柜最高的擱板不得超過(guò)1800mm ,1800 以上的空間無(wú)法站在地面上取物。因此,吊柜上沿高度應(yīng)220cm。

四、整體廚房的儲(chǔ)藏設(shè)計(jì)

廚房使用方便與否,與儲(chǔ)藏空間的充實(shí)與否密切相關(guān),零碎東西多的廚房必要的東西能夠順利地拿進(jìn)、拿出是關(guān)鍵,根據(jù)所擁有的鍋以及蟹具l的需要,確保足夠的儲(chǔ)藏空間,此外,有固趙姓酬蛛驢、電飯鍋的場(chǎng)所也是十分必要的。頻繁使用的東西應(yīng)收藏在站著就可以夠得到的范圍內(nèi),其中經(jīng) 常使用的調(diào)味品、工具等應(yīng)收藏在與視覺(jué)高度接近的位置,作業(yè)效率會(huì)提高。操作臺(tái)下面(里面)的收藏,使用不浪費(fèi)進(jìn)深空間的、帶滑輪的柜櫥比較方便。抽屜式的柜櫥由于比較深,有些東西會(huì)被埋沒(méi)其中,為便于使用應(yīng)對(duì)所有儲(chǔ)藏物品進(jìn)行分類存放 [10]。考慮到廚房的東西還會(huì)有增加的可能,儲(chǔ)藏的空間也應(yīng)留有余地。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文就主要通過(guò)了解人在廚房中的操作過(guò)程以及人體尺寸,將整體廚房進(jìn)行人性化設(shè)計(jì),設(shè)備的安排要以盡量縮短人在廚房操作時(shí)的行走路線為目的;而且還要根據(jù)人體的高度進(jìn)行櫥柜的尺寸設(shè)計(jì);除此之外還要合理有效地利用空間,安排必要的貯物空間。

參考文獻(xiàn)：

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考查課（論文）

題 目名稱 人機(jī)工程學(xué)在整體廚房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

課 程 名 稱

人機(jī)工程學(xué) 學(xué)生姓名文龍

學(xué)號(hào)

1341101138 系、專

業(yè)機(jī)械與能源工程系機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師

鄧維克

2016年11月03日

第四篇：人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，針對(duì)汽車駕駛座持，從駕駛員生理特性與作業(yè)環(huán)境兩個(gè)方面分析了影響駕駛舒適性及安全性的原因，在此基礎(chǔ)上從坐姿舒適性，振動(dòng)舒適性，操作舒適性，安全性等四個(gè)方面論述了人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，完成了對(duì)汽車駕駛座椅從分析到設(shè)計(jì)的系列開(kāi)發(fā)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛座椅 人機(jī)工程學(xué) 設(shè)計(jì)

一、引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)已由工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)即后工業(yè)社會(huì)過(guò)渡，人類賴以生存的生活空間和生活方式，處處都是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)并不斷完善的設(shè)計(jì)世界?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)，作為一種廣泛的文化活動(dòng)，已成為人們生活中的一部分。人們開(kāi)始追求高品質(zhì)的舒適生活,于是按照人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品也就越來(lái)越受到大眾的歡迎。人體工程學(xué)的產(chǎn)品也就成了現(xiàn)代社會(huì)人們追求的目標(biāo)。先以汽車座椅為例,人體工程學(xué)的家具并不是人們頭腦中所想象的僅有數(shù)據(jù)符合的座椅,它還包括除了人體生理數(shù)據(jù)之外的很多因素。它的設(shè)計(jì)原則除了常見(jiàn)的尺度設(shè)計(jì)原則,人體機(jī)能和環(huán)境設(shè)計(jì)原則,健康設(shè)計(jì)原則外還應(yīng)該講求黃金分割比的設(shè)計(jì)原則。并指出在這些原則的指導(dǎo)下好的人體工程學(xué)座椅是功能與美學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)品,可以為人帶來(lái)身心兩方面的享受。

二、舒適駕乘首要在于座椅設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)汽車座椅設(shè)計(jì)中的人機(jī)因素分析,即尺度、形態(tài)、功能、色彩四方面的具體分析,尋求汽車座椅設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系,從而論證目前汽車座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的一些局限性,即學(xué)科內(nèi)涵與目標(biāo)的矛盾、共性原則與個(gè)性需求的矛盾、統(tǒng)計(jì)與個(gè)案的矛盾以及合理與合情的矛盾,通過(guò)對(duì)這些應(yīng)用矛盾的透析,探求出汽車座椅設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的原則,從而最終為汽車座椅產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用探索出一條道路。

而人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、為確定汽車空間范圍提供依據(jù)。

2、為設(shè)計(jì)汽車座椅提供依據(jù)。

3、為確定感覺(jué)器官的適應(yīng)能力提供依據(jù)。

三、汽車座椅人機(jī)工程學(xué)分析

1、人體坐姿生理特性分析（1）坐姿時(shí)脊柱的形態(tài)

人坐著時(shí)，身體主要由脊柱、盆骨、腿和腳支撐。脊柱位于人體的背部中央，是構(gòu)成人體的中軸。人處于不同的坐姿時(shí)，脊柱形態(tài)不同，只有座椅的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)使駕駛員的脊柱形態(tài)接近于正常自然形態(tài)，才會(huì)減少腰椎的負(fù)荷以及腰背部肌肉的負(fù)荷，防止駕駛疲勞發(fā)生。

（2）坐姿體壓分布

當(dāng)座椅上的人處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的身體重量作用于座墊和靠背上的壓力分布稱作坐姿的體壓分布?？梢?jiàn)，坐姿體壓分布包括座墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。

（3）座墊上的體壓分布

根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，適合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動(dòng)脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來(lái)分布，即在坐骨處壓力最大，自大腿部位時(shí)壓力降至最低，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均勻原則。圖1為坐姿時(shí)座墊上的體壓分布。

（4）靠背上的體壓分布

靠背上的體壓分布也以不均勻分布，壓力相對(duì)集中在肩胛骨和腰椎兩個(gè)部位。從這兩個(gè)部位向外，壓力應(yīng)逐步降低。

2、環(huán)境分析

把駕駛員——座椅組成的系統(tǒng)看作一個(gè)典型人機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)所處的環(huán)境對(duì)系統(tǒng)中的駕駛員的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，具體分析如下：

（1）振動(dòng)

駕駛員坐在行使中的汽車上所承受的振動(dòng)屬于全身振動(dòng)的范疇。有關(guān)研究表明，人體最敏感的頻率范圍為縱向振動(dòng)4~8Hz，橫向振動(dòng)1~2Hz。當(dāng)外界振動(dòng)接近器官的共振頻率時(shí)，即產(chǎn)生共振，振幅迅速增大，此時(shí)引起器官的生理反應(yīng)最大。

振動(dòng)對(duì)駕駛員操作的影響主要表現(xiàn)為視覺(jué)作業(yè)效率的下降和操作動(dòng)作準(zhǔn)確性變差。當(dāng)振動(dòng)頻率低于2Hz時(shí)，由于眼肌的調(diào)節(jié)補(bǔ)償作用，使視網(wǎng)膜上的映像相對(duì)穩(wěn)定，因此對(duì)視覺(jué)的干擾作用不大，但當(dāng)振動(dòng)頻率大于4Hz時(shí)，視覺(jué)作業(yè)效率將受到嚴(yán)重的影響，振動(dòng)頻率為10~30Hz時(shí)，對(duì)視覺(jué)的干擾最大，振動(dòng)頻率為50Hz、加速度為2m/s2時(shí)，視覺(jué)下降約50%。振動(dòng)對(duì)操作動(dòng)作準(zhǔn)確性的影響，主要是由于振動(dòng)降低了手（或腳）的穩(wěn)定性，從而使操縱動(dòng)作的準(zhǔn)確性變差，而且振幅越大，影響越大。

（2）溫濕度

研究表明，駕駛員在駕駛狀態(tài)下的舒適溫度為18℃～23℃，舒適濕度為40%～60%，代謝量為1.0～2.0met。座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響因素有：座椅表面的溫度和濕度。座椅表面的溫濕度特性將影響人體背部、臀部、下體等部位的散熱性能及皮膚的呼吸功能，當(dāng)其溫濕度特性與人體生理機(jī)能不適應(yīng)時(shí)將引起人體局部不快感，從而加速人體疲勞的形成。

四、汽車座椅的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

汽車駕駛座椅的人機(jī)工程學(xué)分析，安全舒適的汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：意識(shí)坐姿舒適性（靜態(tài)舒適性）；二是振動(dòng)舒適性（動(dòng)態(tài)舒適性）；三是操作舒適性；四是安全性（包括主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性兩個(gè)方面）。

上述要求具體到駕駛座椅的設(shè)計(jì)中滿足駕駛員坐姿舒適性的座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滿足駕駛員振動(dòng)舒適性的座椅抗振減振設(shè)計(jì)、滿足操作舒適性的座椅空間位置設(shè)計(jì)以及滿足駕駛員的安全性的汽車駕駛座椅主動(dòng)安全性及被動(dòng)安全性的設(shè)計(jì)。

1、座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

駕駛座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究把注意力集中在人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)駕駛舒適程度的影響上，尋求最佳的座椅結(jié)構(gòu)形式、尺寸、輪廓形狀及材料選擇。

（1）座椅尺寸設(shè)計(jì)

座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)包括：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角。座椅尺寸設(shè)計(jì)涉及主要參數(shù)如圖2所示。

椅面高度A：椅面高度定義為椅面前緣至駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(diǎn)：椅面過(guò)高會(huì)使大腿肌肉受壓，椅面過(guò)低就會(huì)增加背部肌肉負(fù)荷，駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。

椅面寬度B：在空間允許的條件下，以寬為好。但對(duì)于汽車駕駛座椅來(lái)講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。

椅面深度C：指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應(yīng)滿足：腰部得到靠背的支撐；椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)距離，以保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。

靠背高度D及寬度：靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。

靠背傾角α：靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。

椅面傾角β：指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾。此角不易過(guò)大，否則會(huì)增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。

通過(guò)以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖3中所示的要求角度。

（2）座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明：過(guò)于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支撐，即就是人體背部和腰部的合理支撐。汽車座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支撐，第一支撐不位位于人體第5—6胸椎之間的高度上，作為肩靠；第二支撐設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證坐姿下的近似于正常的腰弧曲線。

（3）座椅材料選擇

座椅材料的選擇主要考慮到以下兩個(gè)方面：振動(dòng)舒適性以及座椅對(duì)人體熱環(huán)境的主要影響。座椅材料是座椅的主要減振元件，要想使座椅獲得較低的振動(dòng)傳遞率，使座椅有較高的振動(dòng)舒適性，必須采用合適的座墊和靠背減振材料。根據(jù)駕駛室的微氣候環(huán)境，調(diào)整座椅表面的濕溫度特性，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)人體代謝，達(dá)到減輕疲勞的目的。

2、座椅舒適性設(shè)計(jì) 通過(guò)查閱相關(guān)資料并對(duì)當(dāng)前市民針對(duì)汽車座椅舒適性的市場(chǎng)調(diào)查考證，由生物動(dòng)力學(xué)研究表明，長(zhǎng)時(shí)間地承受高強(qiáng)度的全身振動(dòng)對(duì)于人體健康的損害是相當(dāng)嚴(yán)重的。主要是腰脊和相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)受到影響。新陳代謝以及源于機(jī)體內(nèi)部的一些其他因素會(huì)惡 化這個(gè)影響，通常認(rèn)為環(huán)境因素，如身體姿勢(shì)、低溫及氣流會(huì)引起肌肉疼痛。由本小組研究人員取證分析，得到以下結(jié)論：

（1）、座椅舒適度的指標(biāo)

根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,為保證良好的舒適度，針對(duì)靜態(tài)舒適度，設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：① 座椅尺寸應(yīng)與人體測(cè)量尺寸相適宜；②座椅應(yīng)可調(diào)節(jié)，能使乘坐者變換姿勢(shì)，并最大范圍 滿足各類人體的乘坐要求；③座椅應(yīng)能使乘坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給腰部 充分的支撐,使脊柱接近于正常彎曲狀態(tài)。

（2）、座椅舒適度的影響因素 座椅的幾何尺寸是影響座椅舒適度的因素，但研究發(fā)現(xiàn)這并非唯一最主要的影響因素。許多 文獻(xiàn)都提及腰部支撐的重要作用。腰托的形狀和位置，對(duì)于是否能使人保持良好坐姿，減少 人體疲勞具有重要作用。從人機(jī)工程學(xué)的角度來(lái)講，腰部是體現(xiàn)座椅功能的關(guān)鍵部位。因此，座椅的腰托是影響舒適性的關(guān)鍵因素。腰托的安裝位置在座椅靠背結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分重要。

（3）、座椅舒適度的研究方法 從汽車座椅設(shè)計(jì)及改善的角度出發(fā)，消除座椅不舒適性最理想的方法是能建立定量模型，預(yù)測(cè)座椅的不舒適性。國(guó)內(nèi)外研究中,建立的模型主要有如下3種：利用模糊理論建立的模型、線性模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

目前，國(guó)內(nèi)在座椅舒適度的研究上還存在一些缺陷：①?zèng)]有針對(duì)中國(guó)人體特征尺寸的座椅舒 適性研究；②對(duì)于座椅靜態(tài)舒適性評(píng)價(jià)還沒(méi)有形成一套客觀系統(tǒng)的體系；③在應(yīng)用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)建模方法評(píng)價(jià)舒適性中，對(duì)輸入量的界定還不夠清晰明確，有待進(jìn)一步研究。

3、座椅空間位置設(shè)計(jì)

座椅空間位置設(shè)計(jì)就是為了達(dá)到操作舒適性的目標(biāo)，而進(jìn)行駕駛室座椅空間位置設(shè)計(jì)以確保駕駛員有良好的視野，同時(shí)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向盤(pán)、腳踏板等操作部件有恰當(dāng)?shù)牟僮饕缶嚯x，以達(dá)到操作舒適性的最終目的。

圖4列出了駕駛作業(yè)空間設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。

4、座椅安全性設(shè)計(jì)

座椅安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)、座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)、靠 背的設(shè)計(jì)、坐墊的設(shè)計(jì)、頭枕的設(shè)計(jì)。

（1）座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)

座椅強(qiáng)度的設(shè)計(jì)是安全性設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容。汽車行駛中，座椅要承受復(fù)雜的載荷。汽車座椅 必須有足夠的強(qiáng)度，以確保座椅上的人所受的傷害最??；座椅的壽命應(yīng)足夠長(zhǎng)，不致過(guò)早變 形或損壞；受沖擊載荷作用時(shí)，座椅不應(yīng)發(fā)生斷裂、嚴(yán)重變形等損壞現(xiàn)象。所以設(shè)計(jì)座椅時(shí) 必須對(duì)汽車座椅的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，盡量以最少的材料、最小的質(zhì)量滿足強(qiáng)度要求。

（2）座椅結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)

座椅整體結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的是其對(duì)其他約束系統(tǒng)效能的影響及與其他約束系統(tǒng)之間 的連接方式等。

（3）靠背的設(shè)計(jì)

靠背的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計(jì)不但應(yīng)該 在“追尾”等后部碰撞時(shí)給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考慮側(cè)碰時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)。而靠 背傾角、基本尺寸及其形狀對(duì)尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。

（4）坐墊的設(shè)計(jì)

坐墊一般不會(huì)造成對(duì)乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)動(dòng)過(guò)程、約束力 加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對(duì)值大小。坐墊深度設(shè)計(jì)的原則是在 充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。坐墊深度不應(yīng)該超過(guò)人的大腿長(zhǎng)度。（5）頭枕的設(shè)計(jì)

頭枕是一種用以限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時(shí)，減 輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車受到追尾碰撞時(shí)，可抑制乘員頭部后傾，防止或 減輕頸部損傷?，F(xiàn)多采用模擬計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法，該方法重復(fù)性好、存儲(chǔ)信 息量大、開(kāi)發(fā)周期短且開(kāi)發(fā)費(fèi)用低。

五、汽車座椅人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用

所謂人機(jī)工程學(xué)，亦即是應(yīng)用人體測(cè)量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對(duì)人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)以及膚覺(jué)等感覺(jué)器官的機(jī)能特性；分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對(duì)各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對(duì)工作效率的影響等。

人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上，不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計(jì)的“物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱為“人——機(jī)——環(huán)境”系統(tǒng)。

六、結(jié)束語(yǔ)

從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)，是使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動(dòng)舒適性、操作舒適性和安全性的必要手段。

目前，雖然已有企業(yè)在利用人機(jī)工程學(xué)的研究成果來(lái)設(shè)計(jì)駕駛員座椅了，但對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的駕駛座椅還不夠完善，因此建立一個(gè)從分析——設(shè)計(jì)的系列開(kāi)發(fā)過(guò)程有著非常重要的意義。參考文獻(xiàn)

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第五篇：人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

題目 人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

熊雯

湖北汽車工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系,湖北 十堰,442002 摘要：駕駛員駕駛姿勢(shì)直接影響著駕駛員的舒適和健康，關(guān)系著是否能夠安全、高效準(zhǔn)確地駕駛。同時(shí)它還決定著舒適程度，以及長(zhǎng)期駕駛是否對(duì)駕駛員造成生理和心理上的有害的影響。本文結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)，從人的心理，生理特點(diǎn)出發(fā)并結(jié)合汽車振動(dòng)特性，視野范圍以及空間分布來(lái)分析人與座椅的相互關(guān)系和相互作用，從而得出能符合人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的，并將舒適性、安全性都考慮到位的汽車座椅的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)、座椅，舒適度、設(shè)計(jì)

Ergonomics application in automobile seat design

xiongwen hubei automotive industry institute department of Mechanical Engineering,Hubei shiyan,442002 Abstract: Driving position directly influences the driver's comfortable and healthy, relationship with whether can be safe, efficient accurately driving.At the same time it also determines the comfort levels, and long-term driving to drivers whether caused by physical and mental harmful effects.Combining with the ergonomics knowledge from man's psychology, physiology characteristics and combined with auto vibration characteristics, the vision scope and empty room distribution to analyze the relationship between man and seat and interaction, thus developed can accord with standard of ergonomics and will comfort, safety is considered the car seat in the Keywords: Ergonomics, seat, comfort, design

正文：

一個(gè)性能優(yōu)良的汽車座椅主要取決于以下五個(gè)方面：①座椅與人體的人機(jī)界面能否為人提供舒適而穩(wěn)定的坐姿。②駕駛員(或乘坐)——座椅——車輛系統(tǒng)能否有效的隔離或衰減來(lái)自路面不平度的激勵(lì)而產(chǎn)生的震動(dòng)以及駕駛員或乘坐員所承受的全身震動(dòng)負(fù)荷低于規(guī)定限值。③駕駛員(或乘坐員)——座椅——駕駛室系統(tǒng)的幾何位置

關(guān)系能否為駕駛員提供良好的視野。④能否為駕駛員提供一個(gè)相對(duì)于各種操縱機(jī)構(gòu)的合適位置，使他能方便地進(jìn)行操作。⑤能否提高駕駛員的人身安全性，當(dāng)發(fā)生翻車或撞車事故時(shí)，將駕駛員約束在駕駛座椅上面，下面就從這四個(gè)方面來(lái)分析人機(jī)工程學(xué)在汽車座椅設(shè)計(jì)上的運(yùn)用。

1.舒適坐姿的生理特征

坐姿是人體較自然的姿勢(shì)，坐姿將以腳支撐全身的狀況轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝尾恐稳恚欣诎l(fā)揮腳的作用，特別是能夠利用靠背來(lái)增大腿腳的蹬力這一特點(diǎn)，來(lái)控制操縱力較大的裝置。但如果坐姿不正確，座椅設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)給身體帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p害。1.1坐姿生理學(xué) 1.1.1脊柱結(jié)構(gòu)

坐姿狀態(tài)下，支撐身體的是脊柱、骨盆、腿和腳。脊柱是人體的主要支柱，由24節(jié)椎骨以及5塊骶骨和4塊尾骨連接組成，如圖1-1所示，其中椎骨自上而下又分為頸椎（共7節(jié)）、胸椎（共12節(jié)）、腰椎（共5節(jié)）三部分，每?jī)晒?jié)椎骨之間由軟骨組織和韌帶相聯(lián)系，使人體得以進(jìn)行屈伸、側(cè)曲和扭轉(zhuǎn)動(dòng)作等有限度的活動(dòng)。頸椎支撐頭部，胸椎與肋骨構(gòu)成胸腔，腰椎、骶骨和椎間盤(pán)承擔(dān)人體坐姿的主要負(fù)荷。

圖1-1 脊柱的構(gòu)造

從圖中可以看出脊柱呈現(xiàn)頸、胸、腰、骶四個(gè)彎曲部位，其中頸曲和腰曲凸向前，胸曲和骶曲凸向后。1.1.2腰曲弧線

與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。圖1-2為各種不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰曲弧線，人體正常腰曲弧線是松弛狀態(tài)下側(cè)臥的曲線，如圖中曲線B所示；軀干挺直坐姿和前彎時(shí)的腰弧曲線會(huì)使腰椎嚴(yán)重變形，如圖中曲線F和G所示；欲使坐姿能形成幾乎正常的腰曲弧線，軀干與大腿之間必須有大于90度的角度，且在腰部有所支撐，如圖中曲線C所示?？梢?jiàn)保證腰弧曲線的正常形狀是獲得舒適性的關(guān)鍵。

圖1-2 不同姿勢(shì)下所產(chǎn)生的腰椎曲度

1.1.3腰椎后突和前突

正常的腰線曲線是微微前突。為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應(yīng)在腰椎部提

供所謂兩點(diǎn)支撐。無(wú)腰靠或腰靠不明顯將會(huì)使正常的腰椎成圖1-3（a)中的后突形狀。而腰靠過(guò)分凸出將會(huì)使腰椎呈圖1-3（b）中的前突形狀。腰椎后突和過(guò)分前突都是非正常狀態(tài)，合理的腰靠應(yīng)該是使腰弧曲線處于正常的生理曲線。

圖1-3 腰椎后突和前突

1.2坐姿生物力學(xué)

1.2.1肌肉活動(dòng)度

脊椎骨依靠其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會(huì)受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動(dòng)度（活動(dòng)量）增加，招致疲勞酸痛。在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動(dòng)度高，因?yàn)檠登跋蚶笔辜∪饨M織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動(dòng)力則明顯減小；當(dāng)軀干前傾時(shí)，背上方和肩部肌肉活動(dòng)度高。1.2.2體壓分布

座墊上的體壓分布。根據(jù)人體組織的解剖學(xué)特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，合于承重，而大腿下靠近表面處因有下肢主動(dòng)脈分布，故不宜承受重壓。據(jù)此座墊上的壓力應(yīng)按照臀部不同部位承受不同壓力的原則來(lái)分布，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少，自大腿部位時(shí)壓力 降至最低值，這是座墊設(shè)計(jì)的壓力分布不均

勻原則。圖1-4是較為理想的坐墊體壓分布線。

圖1-4 體壓分布曲線

1.2.3骨盤(pán)受力分析

人體結(jié)構(gòu)在骨盤(pán)下面有兩塊圓骨，稱為坐骨結(jié)節(jié)。如圖1-5所示。坐骨結(jié)節(jié)下面的底座呈近似水平時(shí)，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過(guò)分的壓迫，如1-5（a）。當(dāng)坐面呈斗形時(shí)，會(huì)使股骨向上轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)會(huì)使肘部和肩部受力，從而引起不舒服。所以在座椅設(shè)計(jì)中，斗形坐面是應(yīng)該避免的。

圖1-5 座面對(duì)股骨的影響

1.2.4椎間盤(pán)受力分析 當(dāng)坐姿腰弧曲線正常時(shí)，椎間盤(pán)上受的壓力均勻而輕微，幾乎無(wú)推力作用于韌帶，韌帶不拉伸，腰部無(wú)不舒適感，如圖1-6（a）所示。但是，當(dāng)人體處于前彎坐姿時(shí)，椎骨之間的間距發(fā)生改變，相鄰兩椎骨前端間隙縮小，后端間隙增大，如圖1-6（b）。這會(huì)引起腰部的不舒適感，長(zhǎng)期積累作用，可造成椎間盤(pán)病變。

圖1-6 不同坐姿時(shí)椎間盤(pán)受力分析

1.3坐姿人體測(cè)量尺寸

坐姿人體測(cè)量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。與座椅設(shè)計(jì)相關(guān)的人體測(cè)量主要尺寸見(jiàn)圖1-7，具體測(cè)量數(shù)值如表1-8所示。

圖1-7 對(duì)座椅設(shè)計(jì)有用的人體尺寸

表1-8坐姿人體尺寸

綜合來(lái)看，從坐姿生理學(xué)角度，應(yīng)保證要弧線正常，腰背肌肉處于松弛狀態(tài)，從上體通向大腿的血壓不受壓迫，保持血液正常循環(huán)。因此，最舒適的坐姿是臀部稍離靠背向前移，使上體略微向后傾斜，保持腿夾角在90度到115度之間，小腿向前伸，大腿與小腿，小腿與腳面之間也有合適的夾角。如圖1-9所示：

圖1-9 大腿、小腿和腳面的夾角

2.人體對(duì)乘坐振動(dòng)的反應(yīng)

座椅及懸架等部件隔離、吸收、緩和、衰減行駛中所產(chǎn)生的各種沖擊和振動(dòng)激勵(lì)如果超出了人體承受振動(dòng)的舒適性界限，就會(huì)使人產(chǎn)生不舒服感。車輛駕駛員所受的機(jī)械震動(dòng)分為全局振動(dòng)和全身震動(dòng)兩大類。局部振動(dòng)是指作用于人體特殊部位（如頭部和四肢）的震動(dòng)，一般不會(huì)給駕駛員造成損害，但是對(duì)操縱的精確度有影響。全身震動(dòng)是指通過(guò)人體支撐表面作為整體傳給人體的震動(dòng)。車輛駕駛員承受的乘坐振動(dòng)屬于全身震動(dòng)，是對(duì)駕駛員可能造成嚴(yán)重傷害的主要震動(dòng)形式。人體承受全身震動(dòng)將產(chǎn)生機(jī)械的、生理、病理的和心理的效應(yīng)。2.1乘坐振動(dòng)的機(jī)械效應(yīng)

乘坐振動(dòng)通過(guò)駕駛員的臀部、腰部傳給駕駛員，激起人體的全身震動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)激勵(lì)頻率接近人體的主要器官的固有頻率時(shí)，將引起相應(yīng)器官的共振而產(chǎn)生相對(duì)位移，從而使人感到不舒適。

在正常重力情況下，人體對(duì)4～8Hz頻率的震動(dòng)的能量傳遞最大，其生理效應(yīng)也最大，稱為第一共振峰。10 12Hz的震動(dòng)頻率時(shí)出現(xiàn)第二共振峰，其生理效應(yīng)僅次于第一共振峰。在20 25Hz時(shí)出現(xiàn)第三共振峰，其生理效應(yīng)較第二共振峰稍低。以后隨著頻率的增高，震動(dòng)在人體內(nèi)的傳遞逐步衰減，其生理效應(yīng)也相應(yīng)減弱。如圖2-1所示。

圖2-1 坐姿時(shí)人體對(duì)垂直振動(dòng)的傳遞率

坐在駕駛座上的駕駛員承受垂直振動(dòng)時(shí)，人體各主要器官的固有頻率如圖2-2所示。

圖2-2 人體器官的固有頻率 將人置于震動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行各種典型工況下的激振試驗(yàn)，測(cè)得人體的坐姿震動(dòng)特性如圖2-

3、2-

4、2-5所示。圖2-3 人體坐姿承受垂直振動(dòng)的傳遞特性

圖2-4 人體坐姿承受左、右水平振動(dòng)的傳遞特性

圖2-5 人體坐姿承受前、后水平振動(dòng)的傳遞特性

2.2乘坐振動(dòng)的生理效應(yīng)

全身振動(dòng)引起的主訴癥狀及生理反應(yīng)與振動(dòng)頻率有關(guān)。低于10Hz的震動(dòng)，主要引起胸脯部不適；高于10Hz的振動(dòng)，引起頭部癥狀的增強(qiáng)。全身振動(dòng)英氣的生理效應(yīng)如圖2-6所示：

圖2-6 全身振動(dòng)的生理效應(yīng)

全身振動(dòng)最明顯的生理反應(yīng)時(shí)人體姿勢(shì)的變化，低頻高強(qiáng)度的振動(dòng)使人難以保持

穩(wěn)定的姿態(tài)。

2.3全身振動(dòng)的病理效應(yīng)

研究表明，駕駛員?；嫉膬煞N職業(yè)病：胃病和脊椎損傷。圖2-7為拖拉機(jī)駕駛員的胃病患病率。主要原因是因?yàn)榧眲〉某俗駝?dòng)對(duì)胃的消化功能產(chǎn)生了有害影響。

圖2-7 拖拉機(jī)駕駛員的胃病患病率

圖2-8為拖拉機(jī)駕駛員為脊椎病與年齡的關(guān)系。由此可以看出，駕駛員的脊椎畸形的發(fā)病率都很高，主要原因是因?yàn)轳{駛員承受劇烈的乘坐振動(dòng)和不方便的乘坐姿勢(shì)。

圖2-8 拖拉機(jī)駕駛員脊椎患病率與年齡的關(guān)系

實(shí)線——男人；虛線——女人

2.4乘坐振動(dòng)的心理效應(yīng)

對(duì)車輛駕駛員來(lái)說(shuō)，乘坐振動(dòng)的心理效應(yīng)主要表現(xiàn)為操作能力的變化。讓人在座椅上用振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行各種典型情況下的激振試驗(yàn)，測(cè)得振動(dòng)對(duì)人的操作能力的影響如圖2-9至2-11所示。

圖2-9 人體坐姿承受垂直振動(dòng)時(shí)的實(shí)力降低情況

（a）加振中；（b）加振終了時(shí)

2-10 人體坐姿承受水平振動(dòng)時(shí)腳踩加速踏板壓

力保持不變的能力

左邊—振動(dòng)頻率的影響；右邊—振動(dòng)加速度的影響圖2-11 坐姿人體承受垂直振動(dòng)時(shí)的平衡能力降

低情況（a）加振時(shí)；（b）加振終了時(shí)

圖2-12 人體坐姿承受橫向水平振動(dòng)時(shí)跟蹤誤差

圖2-13 人體坐姿承受橫向水平振動(dòng)選擇時(shí)的反應(yīng)時(shí)間

圖2-14 人體坐姿承受垂直振動(dòng)的手眼協(xié)調(diào)平均動(dòng)作時(shí)間

根據(jù)受振者的感覺(jué)，《人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》即ISO2631—1982把振動(dòng)劃分為三個(gè)不同的認(rèn)為界限：

（1）保持舒適性界限：在此振動(dòng)界限內(nèi)，沒(méi)有不舒服的感覺(jué)，受振者能順利的完成讀、寫(xiě)、吃等動(dòng)作。

（2）保持工作效率界限：在此振動(dòng)界限內(nèi)，操作人員能在規(guī)定的時(shí)間保持正常的工作效率。超過(guò)此界限，則因疲勞而降低工作效率。

（3）保持健康與安全界限：它是身體所能承受振動(dòng)的上限。超過(guò)此界限將使受振者的健康受到損害。

一般對(duì)于小轎車和旅游車，選取保持舒

適性界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于拖拉機(jī)、工程機(jī)械和各種越野車輛，宜選擇保持工作效率界限作為評(píng)價(jià)振動(dòng)舒適性的標(biāo)準(zhǔn)。

3.座椅空間位置的設(shè)計(jì)

座椅空間位置設(shè)計(jì)就是為了達(dá)到操作

舒適性的目標(biāo)，而進(jìn)行駕駛座椅空間位置設(shè)計(jì)以確保駕駛員有良好的視野，同時(shí)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向盤(pán)、腳踏板等操作部件有恰當(dāng)?shù)牟僮饕缶嚯x，以達(dá)到操作舒適性的最終目的。

好的駕駛設(shè)計(jì)必須要保證駕駛員在連續(xù)幾個(gè)小時(shí)操作的情況下，身體能夠得到很好的支持。并且座椅必須有額外的空間，允

許駕駛員坐在座椅上的任一邊或改變?cè)谧紊系慕嵌?，以便暫時(shí)使他的肌肉放松。

確定駕駛座椅在車輛上的安裝位置之前，必須先確定坐著的駕駛員與座椅結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)SAE已將車輛駕駛座椅設(shè)計(jì)的參考點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，這個(gè)參考點(diǎn)稱為座椅標(biāo)志點(diǎn)，即SIP，其位置如圖3-1所示。圖3-1 人體H點(diǎn)與座椅標(biāo)志點(diǎn)之間的關(guān)系 圖3-2為轎車駕駛座椅的作業(yè)空間布置和尺寸推薦數(shù)據(jù)。

圖3-3為載貨汽車的駕駛座椅的作業(yè)空間布置和尺寸推薦數(shù)據(jù)。

圖3-2 轎車駕駛座椅的推薦設(shè)計(jì)

圖3-3 載貨汽車的駕駛座椅的操作位置尺寸

4.汽車座椅的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

座椅尺寸設(shè)計(jì)的合適與否，直接影響到駕駛員能否有一個(gè)舒適而穩(wěn)定的坐姿和合適的操縱位置。4.1汽車座椅的主要尺寸

座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)包

括:椅面高度、寬度、深度、椅面傾角;靠背的高度、寬度和傾角。如圖4-1所示：

圖4-1 座椅尺寸設(shè)計(jì)主要參數(shù)

椅面高度A：為椅面前緣至駕駛員踵點(diǎn)的垂直距離。在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到兩點(diǎn):椅

面過(guò)高會(huì)使大腿肌肉受壓，椅面過(guò)低就會(huì)增加背部肌肉負(fù)荷。駕駛座椅的椅面高度應(yīng)低些。

椅面寬度B :在空間允許的條件下，以寬為好。但對(duì)于汽車駕駛座椅來(lái)講，駕駛員坐姿單一，不涉及變換姿勢(shì)，通常設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足最寬人體需要為準(zhǔn)。

椅面深度C :指椅面前緣至靠背前面水平距離。其尺寸應(yīng)滿足:腰部得到靠背的支承;椅面前緣與小腿之間留有適當(dāng)距離，以

保證大腿肌肉不受擠壓，腿彎部分不受阻礙。

靠背高度D及寬度:靠背的高度和寬度與坐姿肩高和肩寬有關(guān)，對(duì)于汽車駕駛座椅靠背的高度應(yīng)采取高靠背，最好加靠枕。

靠背傾角α:靠背傾角是指靠背與椅面水平方向的夾角。椅面傾角β :指椅面與水平之間的夾角。主要考慮到為了防止人體臀部向前滑動(dòng)而是椅面前緣向后傾。此角不易過(guò)大，否則會(huì)增加大腿下平面與座墊前緣的壓力，從而減少雙腳著地的負(fù)荷，阻礙血液循環(huán)，引起身心疲勞。

通過(guò)以上座椅尺寸參數(shù)的確定，以保證駕駛員人體脊柱曲線更接近于正常生理脊柱曲線。舒適坐姿的各關(guān)節(jié)的角度應(yīng)該滿足圖4-2中所示的要求角度。

圖4-2 舒適坐姿的關(guān)節(jié)角度

4.2汽車座椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代汽車座椅的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由頭枕、靠背、座墊、滑道等總成組成。4.2.1汽車座椅枕墊的設(shè)計(jì) 頭枕是一種用以限制乘員頭部相對(duì)于軀干向后移位的彈性裝置，其作用是在發(fā)生碰撞時(shí)，減輕乘員頸椎可能受到的損傷。尤其是在汽車受到追尾碰撞時(shí)，可抑制乘員頭部后傾，防止或減輕頸部損傷。如圖4-3所示：

圖4-3 汽車座椅的枕墊

4.2.2汽車座椅的靠背的設(shè)計(jì)

靠背的安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮靠背的強(qiáng)度、傾角、基本尺寸及其形狀?？勘车膹?qiáng)度設(shè)計(jì)不但應(yīng)該在“追尾”等后部碰撞時(shí)給乘員提供良好的保護(hù)，而且也要考慮側(cè)碰時(shí)對(duì)乘員的保護(hù)。而靠背傾角、基本尺寸及其形狀對(duì)尾部碰撞的嚴(yán)重程度有很大影響。

依據(jù)靠背上體壓分布不均勻原則，在座椅靠背設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證有靠背兩點(diǎn)支承即就

是人體背部和腰部的合理支承。汽車座椅設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供形狀和位置適宜的兩點(diǎn)支承，第一支承部位位于人體第5 一 6胸椎之間的高度上，作為肩靠;第二支承設(shè)置在腰曲部位，作為腰靠。肩靠能減輕頸曲變形，腰靠能保證乘坐姿勢(shì)下的近似于正常的腰弧曲線。如圖4-4所示： 圖4-4 汽車座椅的靠背 4.2.3汽車座椅座墊的設(shè)計(jì) 坐墊一般不會(huì)造成對(duì)乘員的直接沖擊傷害，但坐墊的結(jié)構(gòu)可以影響到乘員運(yùn)動(dòng)過(guò)程、約束力加到乘員身體上的方式及外部載荷(加速度、力等)的絕對(duì)值大小。坐墊深度設(shè)計(jì)的原則是在充分利用靠背的情況下，使臀部得到合理的支撐。坐墊深度不應(yīng)該超過(guò)人的大腿長(zhǎng)度。

為了保證座墊上合理的體壓分布，座墊應(yīng)堅(jiān)實(shí)平坦。太軟的椅子容易令使用者曲起身子，全身肌肉和骨骼受力不均，從而導(dǎo)致腰酸背痛的現(xiàn)象的產(chǎn)生。研究表明間：過(guò)于松軟的椅面，使臀部與大腿的肌肉受壓面積增大，不僅增加了軀干的不穩(wěn)定性，而且不易改變坐姿，容易產(chǎn)生疲勞。如圖4-5所示：

圖4-5 汽車座椅的坐墊

5.駕駛座椅設(shè)計(jì)的安全性

座椅安全性設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性。5.1坐椅主動(dòng)安全性

主動(dòng)安全性是指汽車駕駛座椅防止事故的能力。汽車駕駛座椅的主動(dòng)安全性設(shè)計(jì)主要從減輕駕駛員的疲勞人手進(jìn)行分析設(shè)

計(jì)，以滿足主動(dòng)安全性要求。主動(dòng)安全性主要考慮合理的座椅尺寸設(shè)計(jì)、座墊上合理的體壓分布、靠背上理的體壓分布等為駕駛員提供一個(gè)舒適的作業(yè)環(huán)境，減輕駕駛員的疲勞，從而保證駕駛座椅主動(dòng)安全性的設(shè)計(jì)要求。

5.2坐椅被動(dòng)安全性

被動(dòng)安全性是指事故發(fā)生時(shí)，保護(hù)乘員的能力。駕駛座椅作為安全部件，是汽車被動(dòng)安全性設(shè)計(jì)的主要考慮部件之一?？紤]提高駕駛員的人身安全性，汽車駕駛座椅被動(dòng)安全性設(shè)計(jì)目 標(biāo)為： ①在事故中要保證駕駛員處在自身的生存空間之內(nèi)，并防止其他車載體進(jìn)人到這個(gè)空間;②要保持駕駛員在事故發(fā)生時(shí)，保持一定的姿態(tài)，以使其他的約束系統(tǒng)能充分發(fā)揮其保護(hù)效能；③在事故中，使得事故后果對(duì)駕駛員的傷害降低到最小限度。5.3安全措施

目前采取的主要安全措施：提高座椅骨架強(qiáng)度，達(dá)到汽車駕駛座椅強(qiáng)度的要求值；

設(shè)置座椅安全帶，使在緊急制動(dòng)或正面撞車時(shí)不致將駕駛員碰傷；達(dá)到一定的阻燃要求，坐墊和靠背材料應(yīng)達(dá)到汽車內(nèi)飾材料燃燒特性技術(shù)要求的規(guī)定。

現(xiàn)在越來(lái)越多的汽車座椅都開(kāi)始利用人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)及其研究成果進(jìn)行設(shè)計(jì)了。只有從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行汽車駕駛座椅的設(shè)計(jì)，才能使駕駛座椅具有良好坐姿舒適性、振動(dòng)舒適性、操作舒適性及安全性。

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