第6章 工作台椅与工具设计

安全⼈机⼯程学课后习题答案安全⼈机⼯程学第⼀章⼀，⼈机关系随社会的发展有很⼤的变化，请举例说明其变化及其特点答：1 原始⼈机关系，旧⽯器时代的⽯⼑、⽯枪、⾻针等⼯具⼤部分呈直线形状，有利于⼈使⽤；到新⽯器时代，⼈类所⽤的锄头、铲⼑及⽯磨等的形状，更适合⼈的使⽤。

那是的⼈类在⽤这些⼯具进⾏笨重的体⼒劳动时，就⾃发地存在保护⾃⼰和提⾼劳动效率两⽅⾯需要解决的问题。

2 经验⼈机关系，这些⼯具由于⼈的使⽤经验、体会促使⼈机关系有简单到复杂，由低级到⾼级，由⾃发到⾃觉，逐渐科学化。

但这个时期的⼈机关系及发展只是建⽴在⼈类不断积累经验和⾃发的基础上。

3 ⼈机关系越来越复杂，机器要求操作者接受⼤量的劳动成果，例如：飞机的飞⾏，座舱及仪表位置设计考虑⼈的⽣理、⼼理和⽣物⼒学特性等。

⼆，如何理解⼈机⼯程学的含义？答：⼈机⼯程学是根据⼈的⼼理、⽣理和⾝体结构等因素，研究系统中⼈、机械、环境相互间的合理关系，以保证⼈们安全、健康、舒适地⼯作，并取得满意的⼯作效果的⼀门科学。

三，阐述⼈机⼯程学与安全⼈机⼯程学的联系与区别。

答：安全⼈机⼯程学是从安全的⾓度和⼈机⼯程学的着眼点研究⼈与机的关系，运⽤⼈机⼯程学的原理和⽅法去解决⼈机结合⾯的安全问题的⼀门新兴学科。

安全⼈机⼯程学基础研究的⽅法与⼈机⼯程学的研究⽅法基本相同，但是研究问题的⾓度和着眼点主要侧重于从适应⼈的安全性特征去研究⼈机界⾯。

四、举例分析你所熟悉的⼀个⼈机系统的⼈、机及其结合⾯答：计算机。

在⼈机系统中，存在⼀个⼈与机相互作⽤的“⾯”，所有的⼈机信息交流都发⽣在这个⾯上，通常把这个“⾯”称为⼈机界⾯。

在⼈机界⾯上，向⼈表达机械运转状况的仪表或器件叫做显⽰器。

对机械来说，显⽰器执⾏的功能是输出，⽽对⼈来说，是输⼊。

⽽显⽰器就是⼈与计算机的结合⾯。

⼈即安全主体。

机这⾥是指计算机。

五、请说明安全⼈机⼯程学在安全⼯程学中所处的地位与作⽤答：安全⼈机⼯程学是安全⼯程学学科体系的⼀部分也是实现安全⼯程学的科学依据和最活跃的⼈的作⽤因素，它与其他三个⼦系统相互交叉、渗透、影响、制约、互为补充，从⽽构成了安全⼯程学这⼀整体。

1、手电钻的人机工程设计？（1）电钻把柄的形态、尺寸、表面效果要与人手的尺寸和解剖学条件相适应。

1）把柄截面形态应呈椭圆状，以便在使用时能把握方向。

2）把柄尺寸应适合手的抓握施力，截面直径设计在30-40毫米间；把柄长度要为手提供足够的空间抓握区长度要大于人的手宽，合适的长度应为100-120毫米；3）把手与手掌接触部位应覆有柔软防滑材料，以减弱作业中的振动，增加手握的舒适度4）把柄应与瞄准轴之间的角度当为100度，使用时保证使手腕顺直5）避免掌心受压过大；使压力作用于不太敏感的区域，尽量由手部的大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。

（2）按键应当由食指启动，按键尺寸应符合手指的尺寸；符合手指施力特性；避免手指反复的弯曲扳动操作；按键的灵敏度和手感要好，要有准确的操作反馈信息。

（3）可增加辅助把手，使负担准确控制的肌肉和用力肌肉互相分离。

（4）考虑人的不同用手习惯。

通过设计既可以适合右利者，又可以适合左利者的需要。

（5）手电钻的设计色彩应该有利于人在使用手电钻时的各种活动，使操作者心情安定、舒适，有安全感和提高工作效率。

如采用醒目的暖色（黄、桔黄、红）或彩色和非彩色（黑）双色搭配，甚至多色搭配。

2、办公座椅的人机工程学设计？（1）办公座椅的设计应以舒适性和稳定性为主。

（2）座椅设计应符合人体解剖学特征：为减少人体脊柱形变，座椅的靠背形式应在腰部形成一定支撑；座面要有适宜的软硬度，避免过软或过硬，在坐姿状态下，让坐骨承受人体较大部分体压（人体重量的６5％要由坐骨结节承担），由坐骨向外压力逐渐减少，直至座面前沿与大腿接触处压力最小。

（3）座椅尺度应与人体尺度相适宜1）座高：应使人得大腿基本水平，小腿垂直置放在地面上，使小腿重量获得支撑。

；固定高度应为410 mm；最好具有可调节性，座高尺寸的最佳调节范围：350——460mm2）座宽：以宽为好，以方便就坐者更换坐姿。

一般以女性群体尺寸（即第95百分位数值）为设计依据，以满足大多数人的需要，适宜的宽度尺寸为400 mm3）座深：“宁浅勿深“，正确的座深应使靠背方便地支撑腰椎部位，座面前缘与小腿之间有适当距离，保证膝窝处不受压迫，小腿能自由活动。

动作分析与动作经济原则：四项基本思路，减少动作数量；追求动作平衡，缩短动作移动距离；是动作保持轻松自然的节奏
人体系统
基本概念：系统的重要特征在于系统的整体功能高于部分之和
人体系统设计程序：是按照系统论的方法而进行的一种总体设计
人体系统的设计方法：包括自成体系的设计思想和与之相应的设计技术
人机系统检查与评价
授课时间
第6次课，第6周 星期二第7-8节
课时
2
授课方式
理论课□ 讨论课□ 习题课□ 实验课□ 上机课□ 技能课□ 其他□
授课题目
第六章工作台椅与手握工具设计
目的与要求
了解控制台的形式和工作座椅设计的主要依据；了解办公台的设计要点；掌握手握式工具的设计原则。
人的因素：人是人机系统中最活跃的环节，也是最重要的环节，同时也是最难控制的环节
机器的因素：机器的因素主要对机械及电气系统进行归纳，在一定程度上也有普遍的代表性
环境的因素：环境因素包括生产，生活，室内，室外，自然，人工环境等
人机系统的综合研究内容：人机系统的综合研究的目的是为了得到系统的最佳效果
人机系统设计的一般程序
重点与难点
重点：视听觉机能及其特征，神经系统、运动系统的机能及其特征，人的信息处理系统的模型。
难点：人的信息处理系统的模型。
教学基本内容
方法及手段
肌肉
肌肉的生理特征：肌肉的人分类，肌肉的运动特征，收缩中的生理代谢
肌肉收缩与神经控制的关系：神经控制的作用方式，反射系统
肌肉施力：肌肉施力的分类，静态施力的生理效应，静态施力极限，减少静态施力设计
人体模板的应用：需要借助人体模板进行辅助制图，辅助设计或辅助演示
宋体五号左对齐（各部分内容的时间分配、板书安排、采用的教学方法和教学手段可在此加以说明）

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人机工程学
第二节 作业区域设计
• A1—肘与肩之间距离的水平投影长度（上臂与水平面 约成65°夹角，A1=CE=180mm）；
• A2—肘与拇指尖点的距离（A2=CP=380mm）； • θ—上臂的水平投影与工作台边缘的夹角（0°～
90°）。
• 斯夸尔斯指出，通过左右手的移动轨迹---两条曲线的 顶端作切线，并由两切点分别向左右两边各延长25cm 所确定的区域为操作者容易操作的范围。美国海军中 的各种仪表板和控制台采用此法设计，有效的提高了 使用效率。
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人机工程学
第一节 作业空间设计
2、作业姿势 • 在作业中使用良好的作业姿势可使作业者时刻处于轻
松的状态。 三种作业岗位的特征
坐 姿 作 业 岗 位
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立
坐
姿
、
作
立
业
姿
岗
交
位
替
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第一节 作业空间设计
⑴ 坐姿
坐姿适用操作力和操作范围不大，精细的或需稳定连 续进行的工作。
• ① 坐姿作业特点：a、不易疲劳，适合持续时间长的工 作；b、身体稳定性好，操作精度高，适合精密作业； c、手脚可以并用作业。
• （3）功能原则：把具有相关功能的元件编组排列；
• （4）使用顺序原则：按使用顺序排列布置各元件。
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第一节 作业空间设计
3、总体作业空间
不同个体作业场所的布置构成总体作业空间。总体 作业空间不是直接的作业场所，它反映的是多个作业 者或使用者之间作业的相互关系，如一个办公室或计 算机房。
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第二节 作业区域设计
• 三、垂直面作业区域 • 1、坐姿作业区域 • 采用法莱法则确定坐姿工作面高度 • 最大工作区域的最高点： • （N95+ F5+K5） • 正常工作区域的最高点： • （N95+ M95+ J5） • 其中，K5 为第5百分位数上肢前展长；

图6-25所示是较为理想的坐垫体压分布曲线，图中各条曲线 为等压力线，所标数字的压力单位为kPa。研究
2．按台面的结构特点分类 按台面的结构特点， 控制台可以分为三类（ 图6-2）： ①薄型台面 ②厚型台面 ③ 前置附加台面
3．按控制台形式分类 ①桌式控制台 ②直柜式控制台 ③组合式控制台 ④弯折式控制台
4．按自动化程度分类
①全自动化（或半自动化）过程控制台
②手动过程控制台
二、控制台的人体工程设计
（3）腰椎后突和前突
正常的腰曲弧线是微微前突。为使坐姿下的腰曲弧线变形最 小，坐椅应在腰椎部提供两点支承。由于第5～6胸椎高度相 当于肩胛骨的高度，肩胛骨面积大，可承受较大压力，所以 第一支承应位于第5～6胸椎之间，称其为肩靠。第二支承设 置在第4～5腰椎之间的高度上，称其为腰靠，和肩靠一起组 成坐椅的靠背。无腰靠或腰靠不明显将会使正常的腰椎呈图 6-24（a）所示的后突形状。而腰靠过分凸出将使腰椎呈图624（b）所示的前突形状。腰椎后突和过分前突都是非正常状 态，合理的腰靠应该是使腰曲弧线处于正常的生理曲线。
（3）控制台台面的倾斜度
①控制台的台面上安装显示器和控制器时，为使显示装置易读 且操作控制器较舒适，应使台面相对于水平面有一个前倾角 αP，如图6-7（a）所示。前倾角αP一般可取10°～15°，若 αP小于10°，与水平台面相比无明显优势。
② 在某些情况下， 具有前倾角的台面会使控制台后缘的高度 增加，从而使操作者前方的视域界限线升高，导致控制台后 边的盲区加大，如图6-7（b）所示。
（5）控制台台面的长度
①对单座位控制台，台面最大长度为1120mm。
②当台面长度大于1120mm时，可考虑采用表面平整的、组合的 两翼式控制台，如图6-10所示。

1.5 人机工程学与工业设计
1.5.1 为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度 参数
1.5.2 为工业设计中考虑“物”的功能合理性提供科 学依据
1.5.3 为工业设计中考虑“环境因素”提供设计准则 1.5.4 为进行人－机－环境系统设计提供理论依据 1.5.5 为坚持以“人”为核心的设计思路提供工作程
2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究 如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以 舒适高效的工作。如本书5、6、7、8章的内容。
3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发， 如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健 康不受影响，事故危险性最小。如本书9、10章的内容。
4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低 主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体 相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交 流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。如本书第11 章的内容。
变量，因而可根据概率论与数理统计理论对测量 数据进行统计分析，从而获得所需群体尺寸的统 计规律和特征参数。
1. 均值
x
1 n
n i 1
xi
2.方差 3.标准差
s2
1n
n 1 i1
2
xi x
1 n 1
n i 1
xi 2
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人机工程学（第三版）
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课件目录
第1章 人机工程学概论 第2章 人体测量与数据应用 第3章 人体感知与运动系统 第4章 人的心理与行为特征 第5章 人机的信息界面设计 第6章 工作台椅与工具设计 第7章 作业姿势与动作设计 第8章 作业岗位与空间设计 第9章 人与环境的界面设计 第10章 事故控制与安全设计 第11章 人机系统总体设计 第12章 人机工程发展趋势

6.2 办公台设计
6.2.1 电子化办公台人体尺度 见图6-6，图6-7
6.2.2 电子化办公台可调设计
见图6-8
6.2.3 电子化办公台组合设计
见图6-9
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第六章 工作台椅与工具设计
Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.1 工作台设计
• 工作台（控制 台）： 是包 含操纵装置和 显示装置的作 业单元。它小 到一台便携式 打字机，大到 一个房间（控 制室或控制中 心）。
2
Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.1.1 工作台的形式
6.1 工作台设计
图6-1 控制台的形式 （a） 桌式控制台 （b）直柜式控制台 （c）组合式控制台（d）弯折式控制台
3
Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.1 工作台设计
6.1.2 工作台设计要点
1) 设计要求
工作台尺寸宜人、造型美观、方便使用、给人以舒适感。 2) 设计关键 根据人体尺度，将控制器与显示器布置在作业者正常的作 业空间范围内。保证作业者能良好地观察必要的显示器，操作 所有的控制器，以及为长时间作业提供舒适的作业姿势。控制 台有时在操作者前侧上方也有作业区，所有这些区域都必须在 可视可及区内。关键内容包括：工作台面的布置、工作台作业 面高度两方面。
4
Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
3) 工作台面的布置
工作台面的大小与台面上布置的显示 器、控制器的数量以及它们的尺寸有 关，如果这些装置元件多且尺寸大的 话，台面尺寸就大，反之要小些。 图 6-1 和表 6-11 列出了各显示器和控 制器在工作台面上的位置，这些位置 与他们的重要性和使用频率有关。

h Dk dH Dd
式中 h－干涉点高度 k－操作者眼高 H－显示面板下端高度 d－操作者眼点与干涉点的投影距离 D－干涉点与显示面板的投影距离
6.1.3 常用控制台设计
1. 坐姿低台式控制台，见图6-5（a） 2. 坐姿高台式控制台，见图6-5（b） 3. 坐立两用控制台，见图6-6 4. 立姿控制台，见图6-6 5. 标准控制台，见图6-7，尺寸参阅表6-1
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图6-34
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图6-35
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图6-36
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6.2 办公台设计
6.2.1 电子化办公台人体尺度，见图6-8，图6-9 6.2.2 电子化办公台可调设计，见图6-10 6.2.3 电子化办公台组合设计，见图6-11
6.3 工作座椅设计的主要依据
6.3.1 坐姿生理学 1. 脊柱结构，见图6-12 2. 腰曲弧线，见图6-13 3. 腰椎后突和前突，见图6-14
1. 一般原则 2. 解剖学因素 （1）避免静肌负荷，见图6-29 （2）保持手腕处于顺直状态，见图6-30，图6-31，图6-32 （3）避免掌部组织受压力，见图6-33 （4）避免手指重复动作，见图6-34
3. 把手设计 直径，通常着力抓握30-40mm，精密抓握8-16mm 长度，一般合适度为100-125mm 形状，视用途而定
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图6-15
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图6-16
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图6-17
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图6-18
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图6-19
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图6-20
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图6-21
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图6-22
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图6-23
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图6-24
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图6-25
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图6-26
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压力过大 会使血液 循环和神 经传导受 到影响
臀部体压分布曲线
坐骨处承压 能力最大
工作台椅与工具的设计
—坐姿生物力学 股骨受压迫使 髋部肌肉反常 压迫使肘部肩 部受力
6.3工作座椅的设计
避免斗型坐面
3. 股 骨 受 力 分 析
6-16 座面对股骨的影响
工作台椅与工具的设计
坐姿生物力学
6.3工作座椅的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
E、靠背
6.3工作座椅的设计
靠背应适当地支持腰凹，使腰关节能自由运动。靠背
压于腰部的面积愈宽愈好，因此靠背的水平开头就适合于
腰围。 靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角，按保持脊柱的 正常自然形态增加舒适感作为设计要求，最适宜的角度为 115°。也可以依据坐椅的用途来确定。
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
6.3工作座椅的设计
工作台椅与工具的设计
手握工具的设计
手握工具采用人机工程学设计设计目的
人们的生产、生活离不开各类工具，这些工具的尺寸与 形状很大一部分不符合人机工程学的设计原则。长期使用 易造成身体损伤、病变；生产的效率低下。因此有必要根
工作台椅与工具的设计
C、坐深 坐深是指坐面的前后距离。
6.3工作座椅的设计
其尺寸应满足三条件：
①使臀部得到充分支持； ②腰部须得到靠背的支持； ③椅面前缘与小腿间留有适 当距离 通常工作椅可取： 350mm～400mm 休息椅可取：400mm～ 430mm
工作台椅与工具的设计
D、坐面倾角
椅面与水平面的夹角。 坐面略向后倾斜，以防止长 时间坐着时臀部向前滑动， 并方便背部背向靠背。 工作用椅由于工作时身 体需向前倾，倾角不宜大， 可取4°～6°。 休息椅后倾角须大些， 有得于肌肉的放松，可取 14°～24°。

式中 h－干涉点高度 k－操作者眼高 H－显示面板下端高度 d－操作者眼点与干涉点的投影距离 D－干涉点与显示面板的投影距离
6.1.3 常用控制台设计
1. 坐姿低台式控制台，见图6-5（a） 2. 坐姿高台式控制台，见图6-5（b） 3. 坐立两用控制台，见图6-6 4. 立姿控制台，见图6-6 5. 标准控制台，见图6-7，尺寸参阅表6-1
治法，是在治则的指导下，根据不同
的病情所采取的具体治疗方法。它由治 则所规定，并从属于一定的治疗法则的 治疗措施。如治病八法、虚实补泻、表 里异治、平调阴阳寒热、治法逆从等。
《内经》时代创立的治法多种多样，包
括内治、外治法。内治法制方虽不多， 但理论方法十分丰富。外治法中针刺方 法占有很重要的地位，仅针刺法就有20 多种，涉及《内经》中所有病证的治疗。 此外，外治法还涉及砭石、灸焫、药物 熏洗与熨贴、按摩、导引、手术治疗。 《内经》重视内因在发病中的地位，强 调保养正气，反映在具体治疗方法上， 就有饮食疗法、精神疗法、护理疗法等。
6.3.2 坐姿生物力学 1. 肌肉的活动度 2. 体压分布，见图6-15 3. 股骨受力分析，见图6-16 4. 椎间盘受力分析，见图6-17
6.3.3 坐姿人体测量尺寸，见图6-18
6.4 工作座椅设计
6.4.1 一般工作场所座椅 • 1. 座椅设计要点 • 2. 座椅结构形式，见图6-19 • 3. 座椅主要参数，参阅表6-2
【应用举例】 • 石瘕——桂枝茯苓丸；肠蕈——西黄丸。 • 疟母——鳖甲煎丸。 • 瘰疬——消瘰丸。 • 瘿瘤——海藻玉壶汤。
3.客者除之
【含义】外邪侵犯，用祛邪之法驱除外邪。 【应用举例】 • 风寒湿痹——羌活胜湿汤（祛风寒湿） • 风寒袭表——桂枝汤、麻黄汤（解表发

4. 常用控制台设计 （2）坐姿高台式控制台
当操作者以坐姿进行操作，而显示器数 量又较多时，则设计成高台式控制台。 与低台式控制台相比，其最大特点是显 示器、控制器分区域配置，如右图 首先在操作者视水平线以上10o至以下30o 的范围内设置斜度10o 的面板，在该面板 上配置最重要的显示器；其次，从视水 平线以上10o ～45o 范围内设置斜度为20o 的面板，这一面板上应设置次要的显示 器；另外，从视水平线以下30o ～50o范围 内设置斜度为35o 的面板，其上布置各种 控制器，最后确定控制台其它尺寸。
这一种形态改变，是为了适应 站立行走的重力变化，而产生 的生理变化。保持这种形状 时，内脏能取得平衡，没有不 适的感觉，是理想的自然姿势。 至于盆骨，它由下肢带骨与脊 柱下端骶尾段形成一个整体， 起保护腰的作用。 为了便于它立行走，在重力的作用下， 人体一点一点地渐次演变，产生了与四 脚动物截然不同的体态特征，主要表现 在头部，腰部和盆骨。人的头部长在颈 椎之上，可作九十度旋转。脊柱则从最 初的弧形弯曲成S形。
2. 控制台的设计要点
控制台的设计，最关键的是控制器与显示器的布置必须位于作业者正常的作 业空间范围内。保证作业者能良好地观察必要的显示器，操作所有的控制 器，以及为长时间作业提供舒适的作业姿势。控制台有时在操作者前侧上方 也有作业区，当然所有这些区域都必须在可视可及区内。因此，控制台设计 的主要工作是客观地掌握人体尺度。
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（一）概述 Summary 1.姿势 Posture
“姿势”一词，并不单指体形的好坏和人体的静止形 态。从字面上讲它也包含了静止和运动的双层意义。 如果将它理解为人体动作的一个瞬时片断，而该片断 又是与其前后动作片断，有着有机联系的动态过程， 就好理解了。

工作台与座椅与作业空间设计6.1 工作台设计6.1.1 工作台的基本类型工作台一般均由面板和支承部分构成。

根据组合形式不同，一般可分为桌式工作台、柜式工作台和平台式工作台三种。

1)桌式工作台桌式工作台是常见的工作台，它包括各种办公桌、课桌、微机操作台及各类服务性柜台等（图6.45）。

桌式工作台的特点是结构简单，视野开阔，采光好，桌面上可任意组放各类供操作使用的物品。

桌面下方可根据需要任意组合分割出供储备的使用空间。

桌式工作台的桌面一般多做成水平的，也可根据需要做成带10°-20°倾角的斜面。

因为桌式工作台在使用时多采用坐姿，所以，在设计和选用时必须充分考虑工作座椅的配套问题。

2)柜式工作台柜式工作台是指控制器和显示器均固定安装在面板上的专用工作台。

按工作台面板组合形式的不同，一般又可分为直柜式工作台、弯折式工作台和弧面形工作台等。

柜式工作台的操作一般多采用坐姿或站、坐姿。

因此在没计时必须充分考虑不同操作姿势的座椅配套问题，同时还应充分考虑到容膝空间问题。

①直柜式工作台该形式工作台的支承部分多是一字形排列的箱柜，台面由几块面板按平面、竖面或斜面组合而成。

其特点是台面沿横向尺寸较大，既可单件使用，也可多件组合使用；既可一人操作，也可供多人同时操作(图6．46)。

②弯折式工作台该形式工作台是在直柜式工作台的基础上演变而成的。

即根据需要把直柜式工作台的左、右两边各弯折一次，形成三面相交的形式。

其基本要求是，弯折后各面板的中心距人眼的垂直距离应大致相等，并保证在最佳视野范围内(图6．47)。

③弧面形工作台该形式工作台是在弯折式工作台基咄上的进一步变形 (图6．48)。

弧面形工作台的特点是，弧面上布置的各显示器与操作拘视距相等，观察时不需调节视距，因而准确、便捷。

各控制器与人肢体活动距离一致，因而操作也能较为方便、快捷。

若不需观察和监视台外情况，还可做成球面形。

3)平台式工作台平台式工作台多见于工厂里供施力加工的工作台，如钳工操作台和木工操作台等。

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9.1.2作业空间设计的要求
一、作业空间设计的原则
(1)以人的生理、心理特点为依据，不能超出作业者的 作业范围。
(2)从人的要求出发，处理好总体空间和局部空间之间 的关系。
(3)处理好个体场所之间的相互关系。
(4)要保证作业的安全，尽量减少疲劳。
(5)各控制器、显示器装置要根据他们的重要程度和使 用频率依次布置在作业者作业范围的最佳区、易达区 和可达区。
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9.1.1活动空间
图9-1 立姿上身及手的活动空间
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图9-2坐姿上身及手的可及范围
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图9-3 单腿跪姿上身及手的可及范围
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图9-4 仰卧姿势手及腿的活动空间
➢以上这些活动空间均以成年男性第95百分位（身高
1775mm）为基础，女性活动空间均为男性的0.9346倍。
一、座椅的尺寸
根据功能不同，座椅大致可以分为三类：工作
用椅、休息用椅、特殊专用椅。
座椅的设计尺寸在GB/T 14774—9及JB/Z308— 88（《工作岗位一般人机工程要求》）中有明确 的规定。
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一般工作用椅的结构形式
工作用椅必须 有主要构件：座面、 腰靠、支架，视情 况而设辅助构件扶 手。
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椎间盘受力分析
正常姿势
前弯姿势
驾驶员舒适的驾驶坐姿
正常姿势下，腰曲弧线正常，椎间盘上所受压力均匀而轻微，韧带不
拉伸，腰部无不舒适感。
前弯坐姿时，椎骨之间间距发生改变，相邻两椎骨前端间隙缩小，从
而受到推挤和摩擦，迫使它向韧带产生推力，从而引起腰部不适感，长

机械设计中的工作台和夹具设计在机械设计中，工作台和夹具是不可或缺的组成部分。

工作台用于支撑和固定工件，夹具用于确保工件在加工过程中的稳定。

本文将探讨机械设计中的工作台和夹具设计原则以及其在工程实践中的应用。

一、工作台设计工作台作为机械加工的基本设备，其设计应考虑以下几个方面：1. 结构设计：工作台的结构应稳固牢靠，以确保在加工过程中不会出现晃动或变形。

常见的结构形式有框架结构、刚性连接结构等。

2. 材料选择：工作台应选用高强度、耐磨损的材料，以保证其使用寿命和加工精度。

3. 工作面设计：工作台的工作面应具有较高的平整度和光洁度，以确保工件在加工过程中能够保持平稳的运动。

4. 尺寸设计：工作台的尺寸应根据加工工件的大小和形状进行合理设计，以确保工作台能够容纳并稳定固定工件。

5. 功能设计：根据加工工艺的需求，可以考虑为工作台设计一些附加功能，如切割尺寸测量装置、液压或气压夹紧系统等。

二、夹具设计夹具在机械加工中起到固定和定位工件的作用，其设计应注意以下几个要点：1. 夹具类型选择：根据加工工件的形状和加工要求，选择合适的夹具类型，如平口夹具、角口夹具、滑块夹具等。

2. 夹具定位：夹具的定位应准确可靠，以确保工件在加工过程中的位置不会发生偏移。

常见的定位方式有销针定位、块式定位等。

3. 夹紧力设计：夹具的夹紧力应根据工件材料和加工工艺的要求进行合理设计，夹紧力过大可能导致变形或损坏，夹紧力过小则无法保持工件的稳定。

4. 特殊要求：根据加工工艺的特殊要求，可以考虑为夹具添加一些功能装置，如自动定位装置、力控制装置等。

5. 安全性设计：夹具的设计应考虑操作人员的安全，避免夹具中的移动部件对操作人员造成伤害。

三、工作台和夹具的整合设计工作台和夹具的设计应考虑二者的整合，在使用过程中应具备以下特点：1. 工作台与夹具的配合：工作台与夹具的接口应设计得紧密可靠，以确保夹具能够准确定位并稳定固定在工作台上。

2. 快速调整能力：为了适应不同工件的加工需求，工作台和夹具应具备快速调整的能力，使得切换工件能够迅速进行。

【建筑工程设计】工业设计人机工程学复习习题【建筑工程设计】工业设计人机工程学复习习题第一章人机工程学概论(习题)1、简述人机工程学的定义国际人机工程学会（International Ergonomics Association，IEA）：研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科。

（2000.8）人机工程学专家旨在设计和优化任务、工作、产品、环境和系统，使之满足人们的需要、能力和限度。

一般定义：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与产品、人与环境以及产品与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的学科。

人机工程学：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。

2、举出我们日常生活中与人机工程学相关的例子人机信息界面设计、工作台椅设计、各种工具的设计3、说出人机工程学科常见的名称美国：Human Engineering; Human Factors Engineering人类工程学或人类因素工程学欧洲：Ergonomics 人类工程学或工效学。

已被国际标准化组织正式采纳，本义：劳动的规律。

工程心理学（前苏联）；人间工学（日本）我国：人机工程学、人类工程学、工程心理学、宜人学、人的因素等。

4、简要地说明现代人机工程学研究的内容和方法？研究内容：1）人体特性的研究：主要研究在工业设计中与人体有关的问题。

2）工作场所和信息传递装置的设计：主要研究如何设计合适的环境及信息传递装置，使人可以舒适高效的工作。

3）环境控制与安全保护：主要研究从长远利益出发，如何设计环境及进行安全保护以保证人在长期工作下健康不受影响，事故危险性最小。

4）人机系统的总体设计：人机系统工作效能的高低主要取决于它的总体设计，即在整体上使“机”与人体相适应，解决好人与机器之间的分工和机器之间信息交流的问题可，使二者取长补短，各尽所长。

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Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
未来的厨房设计 "Empty Kitchen"
Empty Kitchen厨房是为了未来, 世界人口急剧增加,生活空间已经 缩 小 而 设 计 的 . 未 来 厨 房 重 要 的 是 要 充 分 的 利 用 空 间 ,“Empty Kitchen”面积小,可使其在任何空间摆放. 它结合了三种功能清洗、
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Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
2）座椅的结构形式和参数
坐面倾角 ：3—4度
腰靠倾角 ：110度
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Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.4.2 办公室工作座椅
图 6
17 办 公 用 座 椅 原 型
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正姿课桌椅视频
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Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.4.3 座椅设计的新概念
1. 动态座椅 见图6-18 2. 前倾式座椅 见图6-19 3. 膝靠式座椅 见图6-20
和人一起走路的座椅视频
上班时要注意坐姿视频
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Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
第六章 工作台椅与工具设计
Chapter 6 Designing of Workbench & Tool
6.3 工作椅设计主要依据
坐 姿 的 优 点
当人站立时，人体的足裸、腰部、臀部和脊椎等关节部 位受到静肌力作用，以维持直立状态，而坐时，可免除 这些肌力，减少人体能耗，消除疲劳，坐姿态比站立更 有利于血液循环，而且有利于保持身体的稳定。 目前，大多数办公室人员、脑力劳动者、部分体力劳动 者都采用坐姿工作 。随着技术的进步，愈来愈多的体力 劳动者也将采取坐姿工作，因而工作坐椅设计和相关的 坐姿分析日益成为人机工程学工作者和设计师们关注的 研究课题。

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6.1.2.2桌式工作台的造型尺度

③服务型工作台 除了应满足人与物的造型尺度外，还应考虑到与服 务对象的相互关系。下面以图6．51为例来分析讨论。
由图(a)可看出，工作 台上都有一屏障，使工作人 员与服务对象有一种隔离感。 其次，室内地面比服务厅地 面高出260mm，从设计者 来说可能是为了让坐着的工 作人员与站着的被服务对象 视线保持平行。但是，当工 作人员站立时就会对服务对 象产生一种居高临下感。显 然，这种设计是不合适的。 图(b)是经过改进后的工作台，其显著特点是拆除了屏障。从某种意义上讲 也消除了工作人员与服务对象的心理屏障。另一方面也扩大了空间，活跃了气 氛。其次是室内外地面高度一致，改过去工作人员的俯视为仰视，即使站立工 作时也仅为平视。在顾客是"上帝"的今天，工作台造型尺度上的这种细小问题， 也是值得有关人士思考和借鉴的。
6.1.4工作台面板布局
工作台的形式一经确定，面板上显示器和控制器的 合理布局就是关键问题。 为了保证工作效率和减少人体疲劳，面板的设计原 则应尽可能地让操作者不转动头部和眼睛，更不必移 动操作位臵，便可方便地操作，并可从显示器上获取 全部信息。 为此，面板区域的合理划分，控制器与显示器的合 理配臵就成为首要问题。
③弧面形工作台 该形式工作台 是在弯折式工作台基础上的进一步 变形(图6．48)。 弧面形工作台的特点是，弧面上 布臵的各显示器与操作者视距相等， 观察时不需调节视距，因而准确、 便捷。 各控制器与人肢体活动距离一致， 因而操作也能较为方便、快捷。 若不需观察和监视台外情况，还可 做成球面形。



6.2.1 座椅设计的人机学基础
6.2.1.1坐姿生理学 1 脊柱结构