基于人机工程学的床具设计
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摘要:睡眠是生命中不可忽略的一个重要部分,舒适的床及相关器物不但能让我们拥有良好的睡眠,而且对于我们的身体也大有好处,现今的学生用床存在着各种缺陷,对学生的生活、学习产生了不可佰的影响,为此本论文将研究人体睡姿的生理特点和生理尺度,使设计的学生用床适合人的生理结构,使用舒适、安全。
方法以“人的因素”为主线,运用人体测量学、人机工程学,通过对学生用床存在的缺陷进行研究和分析,进而探讨学生用床的人机系统设计,改良设计方法。
关键词学生用床及相关器物人机工程目录1、调查分析 (3)2、床的长度的分析与改进 (4)3、床的宽度的分析与改进 (4)4、放置衣服位置的设计 (5)5、改进床与天花板间的距离 (6)6、爬梯的改进 (7)7、防护栏的改进 (8)8、床上电源的改进 (8)9、基于Autodesk Inventor软件的建模 (9)10、小结 (11)11、参与文献 (12)正文1、调查分析为了研究现在的床及其用具的缺陷,我对学校华山区的宿舍进行了抽样调查,通过调查我了解到学校宿舍大多数是六人间,床铺均为下层是书桌,上层是床铺(如图1)。
图1根据抽样调查结果,我得到了以下宿舍床位及其相关器具的缺陷:1、床的长度不足够,特别是冬天被子都放在床上时摆放位置不够,夏天摆放风扇时长度不够而造成脚容易碰到风扇。
2、床的宽度不够,不能满足翻身的要求和人体睡姿的生理特点。
3、床上缺少摆放衣服的地方。
4、学生比较喜欢把手机放在床上当作闹钟使用,但是却缺少一个摆放手机的地方,有时睡觉的时候容易把手机压到身体下面而损坏手机,更对身体造成伤害。
有时小物品会从床与墙之间的间隙中掉到地上。
5、床与天花板的距离较少,容易碰到头,缺少提醒提示标语和防护措施。
6、床爬梯竖直设计,爬上床去要花费一定的力气,对于力气少的女生,受伤的人和有生理障碍的人造成了极大的不便。
7、防护栏其高度过低,被子和其他的床上用品容易掉下来。
8、床上缺少使用电源,风扇等电器产品使用起来不方便。
基于人体工程学的床品造型及面料的配套设计随着人们生活的富足和社会文明的发展,人们对床上用品的造型、美感和舒适性的要求也大大提高。
现代床上用品的设计理念也重新注入了健康因素,基于人体工程学的床品消费成为新时代的一个主要特征。
本论文重点研究床上用品在使用中与人体的生理关系,根据人体工程学的原理,总结了一些定量的理论数据,进行了一系列床上用品(主要是抱枕靠枕)的造型创新设计,包括一个睡枕、一个靠枕、一个头靠及一个抱枕。
睡枕的造型是符合人体工程学的S型曲面,靠枕在使用时能使人体背部形成110°倾斜角,靠枕略倾斜与头靠组合使用时能使人体背部达到127°左右的倾斜角,这些角度均符合人体工程学对背部舒适度的要求,大大提升了使用的舒适性。
以“回归本真”为主题,进行了面料图案色彩的配套设计。
图案的表现形式来自于自然界的树叶,简洁的图案配上清新的颜色,创作出严谨而生动的花纹,体现了古典主义风格。
面料用高档舒适的全真丝织造,再配以相应的工艺规格设计,开发了一整套造型符合人体工程学原理的床上用品。
基于人机工程学的儿童家具设计摘要:随着社会的发展,孩子在家庭中占据着中心位置,儿童用品的需求量与日俱增。
然而目前市场上的儿童产品大部分却并不利于儿童的成长。
针对这一现象,以儿童家具设计研究为例,基于人机工程学理论的设计评价标准,通过对儿童的生理、心理特征的剖析,论述了人机工程学的核心思想和相关理论在儿童家具设计中的应用,进而通过人机工程学中的“人——机——环境”三方面因素对儿童家具设计研究中存在的问题进行了探讨,试图为今后儿童家具设计提供借鉴和指导。
关键词:人机工程学儿童儿童家具设计1 引言现代家庭多为两代、三口之家或者三代、五口之家,孩子占据着中心位置,成为家庭物质生活和精神生活的重要消费者。
随着工业时代的发展,信息时代的飞跃,人们的住房水平有了显著的提高,家长都要划分出独立的房间给孩子作为儿童房,于是与这一空间相配套的儿童家具也就在从家长和孩子殷殷期盼中孕育而生。
最近的一项国内城市家具市场调查表明,我国16岁以下儿童有3亿多,其中6岁以下的1.71亿,7岁~16岁的达1.71亿,占全国人口的四分之一。
可以预见,儿童家具将在今后的几年至几十年中成为家具市场中的消费热点之一,其市场的发展空间将十分广阔。
但是目前国内儿童家具在家具市场中却存在如下严重问题:一是产品结构不合理。
市场上以中童家具、大童居多,婴儿家具、幼童家具、小童家具以及青春期家具均以偏少的局面出现,造成了细分市场不充分,消费者选择范围较低窄。
二是产品设计水平良莠不齐。
近年来大多儿童家具产品风格依然雷同,差异化不明显。
共同的特点是外观略有差异,但家具内部功能单一。
色彩过于鲜艳,不符合色彩的科学适用原则。
只注重了色彩的视觉冲击力,而不懂得色彩对人的危害性,尤其是对儿童的视力和神经发育以及情绪的不良影响。
安全性不够,在设计中重视了造型,而忽略了安全性和便利性,产品的科学性不够,尤其在尺度方面和操作方便性方面,没有得到细致的考虑。
三是研究水平低。
基于人机工程学的宿舍家具改进机制5班201230510518 林海明摘要:在学生宿舍中,主要的家具就是床及桌椅。
本文采用人机工程学的方法,针对宿舍桌子的采光问题,对宿舍的结构进行了设计,针对上下床的梯子存在的一下问题,提出了一种能够安装在梯子上的脚踏结构,针对书柜的空间利用率和桌子的一些设计矛盾,提出了一种新的书桌及书柜结构。
关键词:床桌椅人机工程学1 引言在学生宿舍中,主要的家具就是床及桌椅。
而床是影响学生睡眠质量的重要因素,是学生得到充分休息的关键。
而桌椅则是学生平时在宿舍学习的场所,其尺寸及采光环境直接影响学生的身体。
因此,本文的重点是对床及桌椅的优缺点评价及其提出一些基于人机工程学的改进意见。
2 目前的现状及存在的问题以华南农业大学华山区的宿舍为例,所用的家具为新型组合式宿舍家具——上面为学生休息的床铺,而床下的空间放置书柜、衣柜、桌子和椅子,是学生学习的空间。
床及椅子在宿舍的布局如图1所示。
白天宿舍内的采光主要是来自阳台,而宿舍的形状偏长,因此对于位于宿舍深部的床位4和床位6下的桌子来说,采光效率较差。
在晚上时,由于灯光布置在宿舍走廊中部,因此学生都是背光而坐,桌面的光线基本被人体所遮盖,所以显得比较暗淡。
对于一些懒得买台灯凑合着过的学生,在暗淡的环境下看书学习,不利于眼睛的健康。
图1除上述提到的采光问题外,还有上下床的梯子相对于地面过于垂直,使上下十分不方便;除此之外,每一阶的梯子过于细小,脚踩上去受力大,压强小,而且梯子过于光滑,脚底有汗下床容易摔下来,宿舍内的梯子如图2所示。
图2宿舍的插座基本布置于桌子后,平时把插头插进插座十分麻烦。
而网线接口有时候会位于衣柜的正后方,插个网线需要把衣柜挪出来再插。
桌子的设计也没有与时俱进,现在的学生基本很少使用台式电脑,就算使用台式电脑,由于液晶显示屏的普及,就算把键盘放在桌子上也不会有位置不够用的情况存在,因此桌子设计中的键盘托盘是个没必要的纯在,而且没有清理的话如图3所示,容易积尘。
基于人机工程学的床具设计
左洪亮,裴学胜,武瑞之
0 前言对
床具的研究和设计,国外已有30多年的历史,形成了比较完整的设计理论,并有广泛的应用。
对于居室环境和家具的研究必须总结人的生理、心理和解剖学特性,而这些特性各个民族之
间既有共性又有差异性(民族性和地区性)。我国在室内与家具的人机工程学研究方面几乎是
一个空白,既然人机工程学具有较强的民族性和地区性,因此必须开展自己民族自己国家的研
究,形成符合本国本民族的人机工程学理论和应用技术。
图1 影响睡眠的物质条件
人的一生约1 3的时间在睡眠中度过[1],因此睡眠质量与人们的健康和精神状态息息相关。
长期以来人们从生理学、心理学方面对人的睡眠进行了许多研究。但要保证高质量的睡眠,
仅对睡眠的生理和心理进行研究是不够的,还要研究寝具等物质方面的条件。归纳起来,影响
睡眠的物质条件有温度、湿度、通风、照明、安静程度(噪声)以及床具的功能等[1],如图1。
其中床具是影响睡眠的重要因素,它的设计要符合人机工程学原理。人机工程学是研究人及
其与人有关的物体(机械、家具、工具等)、系统及其环境,使其符合人体的生理、心理及解剖
学特性,从而改善工作与休闲环境,提高舒适性和效率的边缘学科[1]。本文主要通过利用人机
工程学原理,以及结合对床具设计中的床具的结构、尺度、材料等进行研究,以提高床具的舒
适性。
1 人体构造与寝卧姿势分析
人们可能会认为把人体水平地支撑起来是件很简单的事,实际上,通常要保证人体卧姿的舒适
性是相当困难的,人体上半身分头、胸和臀部,站立时,以上三部分的重力方向基本上是重合
的。但通过分析发现,卧姿时,三重力方向则是平行的,如图2a,分别对脊柱产生弯曲作用。如
果支撑人体的垫子很软时,背部的接触面积大,如图2b左,重的身体部分(臀部)下陷就深,轻的
部分则下陷小,这样使腹部相对上浮造成身体呈W形,使脊柱的椎间盘内压力增大,结果难以
入睡。如果床垫太硬,背部的接触面积减小,如图2b右,局部压力增大,背部肌肉收缩增强,也会
使人不舒适。因此,床垫软硬必须合理。
W形睡姿是不自然的,难以安眠,因为站立时人体脊柱是最自然的姿势,此时脊柱呈S形
脊柱处下凹一般4~6cm,睡眠感到舒适时的脊柱弯曲相当于它的1 2,即2~3cm,如图2a,
坐在沙发或汽车座椅上时,1~1.5cm时最舒适[2]。由此可知,床垫不是越软越好,为了实现舒
适的卧姿,必须在床垫和垫褥的设计上下功夫。笔者认为,床具设计主要应从床垫的软硬度、
缓冲性等构造因素上着手。
2 床具设计 (1)结构:床具的生命在于缓冲性。其缓冲性构造以三层构造为好,如图3
所示,最上层A层是与身体接触的部分,必须是柔软的,B层是相当硬的,以保证人体水平移动,
C层要求受到冲击时起柔和的缓冲作用,满足以上条件的床垫才是好床垫。
卧姿状态下,与床垫接触的身体部分受到挤压,其压力分布状况是影响睡眠舒适感的重要
因素。因为有的部位感觉灵敏,而有的部分感觉迟钝,迟钝部分的压力应相对大一些,灵敏部分
的压力应相对小一些,这样才能使睡眠状态良好。图2b的等高线图中,软床(左侧)时的身体接
触面大,硬床(右侧)的接触面小(压力大)。床的软硬程度对睡眠姿势也有影响,调查发现,使用
过软的床时约8%的时间处于仰卧状态,软硬适中时45%时间仰卧,偏硬的床30%时间仰卧。
仰卧是脊柱最佳的状态,一般情况下仰卧的睡眠质量最佳,因此,过软的床还不如硬板床。当然
软硬适度的床最好,也就是
3床垫材料的选用
(1)材料的缓冲性:目前关于床垫缓冲性对人的舒适性的影响较少。人的舒适感与材料的许多
因素有关,一般情况下,加载与还原曲线差异越小,缓冲性越好。材料混和后可改变缓冲性,单一
材料很难获得好的缓冲性。由图6a[5]可以看出,床垫A层(软的部分)可用棉质等混和材料来
制造。B层也可由木棉、羽毛等压制而成。但C层一般由弹簧、棕垫等缓冲吸振性较好的材
料制作。(2)床垫材料的振动特性:材料的振动特性是缓冲材料的重要评价指标。如图6b[6]
所示的3种材料,振动衰减曲线比较平缓的弹簧是较好的缓冲材料,泡沫材料次之,泡沫橡胶最
差。利用材料的复合(复合材料)能改善缓冲性能。
4结束语
本文利用人机工程学的研究方法和人机工程学的原理,通过对人体的构造与睡姿的分析,得出
在床具设计时结构最好为符合人生理要求的三层结构,床宽为人体肩宽的2.5~3.0倍以上,床
垫应选择一些振动衰减曲线平缓的材料制作等结论,以满足睡眠时人体的最佳舒适性。