工作座椅設計中人因要素分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u3001工作座椅設計中人因要素分析綜述 1237451人體坐姿因素 117791.1坐姿與脊柱狀態 1253251.2體壓分布 3266161.3坐骨結節受力分析 3214702人體尺寸因素 434022.1人體尺寸的相關國家標準[11] 4243462.2人體尺寸的時代差異 7202553工作座椅外觀設計中的人因要素 7285813.1座椅的外形設計與人因 865303.2座椅的色彩設計與人因 887163.3座椅材料與人因 81人體坐姿因素與站立姿勢相比，坐姿可以減輕腿部肌肉的負擔，有助于血液循環，減少能量消耗，減少疲勞，提高工作效率；同時，穩定的坐姿也能完成更精準細致的工作。目前，在工業發達的國家，超過三分之二的工作場所采用坐姿；在我國，隨著自動化水平的提高，越來越多的站立和體力勞動將被為坐姿和智能勞動取代[10]。如果坐姿不正確或座椅設計不合理，也會給身體帶來傷害。如果長時間采用坐姿，靜脈壓會升高，大腿局部壓力增加，血液回流阻力增大，會引起下肢腫脹麻木；同時，不正確的坐姿會因腹肌松弛和脊柱側凸而影響呼吸系統和消化系統的功能；另外，軀干太向前或向后，都會引起頸椎病。因此，分析坐姿的受力情況，對研究座椅設計是非常必要的。1.1坐姿與脊柱狀態圖3-1直腰(a)和彎腰(b)坐姿時脊柱形態Figure3-1Spineconfigurationinstraight(a)andbent(b)posture圖3-2不同坐姿下的腰椎曲線Figure3-2LumbarCurindifferentsittingpositions人體正常的腰部是一個曲線形狀，側臥，處于放松狀態。在這種狀態下，各椎骨之間的距離是正常的，對椎間盤的壓力也是輕微而均勻的，椎間盤對韌帶幾乎沒有推力作用，這讓人最舒服。當人體做彎腰活動或座椅缺少腰枕支撐時，椎骨之間的距離發生變化，椎間盤被推揉，韌帶被拉長，使腰部感覺不舒服。腰部曲線越大，不適感越嚴重，如圖3-1所示。圖3-2顯示了人體在不同坐姿狀態下的腰椎曲線。其中，F、G曲線代表軀干端坐向前彎曲、腰椎嚴重變形時的腰椎弧度；曲線C表示軀干和大腿之間的角度大于90°，而腰枕有支撐時，坐姿最接近正常腰部曲線。從圖3-2可以看出，設計舒適的座椅,必須使坐姿的腰椎弧線逼近正常形狀(C、D、E)。1.2體壓分布圖3-4正常和雙腿交叉坐姿在座面所產生的壓力分布Figure3-4Normalandcross-leggedsittingontheseatPressuredistribution由人體解剖學可知，人體坐骨粗壯，與其周圍的骨骼相比，可以承受更大的壓力。而大腿分布有大量血管和神經，壓力過大會影響血液循環和神經傳導，從而使人感到不適。圖3-4表示正常坐姿和雙腿交叉坐姿在座面所產生的壓力分布曲線，坐墊上的壓力分布應當是坐骨結節處最大，由此向外逐漸減小，直至與坐墊前緣接觸的大腿下平面壓力最小。所以，設計座椅坐墊時，應保證坐骨下面的座面近似水平，使人體重量的大部分集中在坐骨結節處，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減少,至大腿部位時壓力降至最低值，達到最佳的體壓分布，減輕臀部疲勞，這是坐墊設計的壓力分布不均勻原則。圖3-4也顯示，交叉腿坐姿會使壓力集中在一側坐骨，長期交叉腿坐姿對身體健康不利。1.3坐骨結節受力分析圖3-5軟、硬座面的坐骨結節受力比較Fig.3-5Comparisonoftheforceoftheischiumnoduleonsoftandhardseat在坐姿狀態中，大腿和上肢的重量主要由座椅表面支撐。雖然坐骨結節能承受人體較大的重力，但前提是坐骨下的座面必須大致水平。只有這樣，兩個坐骨結節外側的股骨才能處于正常位置，而不會過度受壓；相反，如圖3-5所示，當座椅表面太軟且座椅橫截面為U形時，股骨會向上旋轉。這種狀態不僅會使股骨處于壓縮位置而承受載荷，還會使髖部肌肉承受不正常的壓縮，并使肘部和肩部受力，容易造成疲勞。因此，座椅的設計原則之一是：坐骨結節承受身體重量，而不是股骨頭。2人體尺寸因素大部分的工作空間需要考慮多種人體尺寸以及人的機能特征。例如轎車駕駛室的工作空間，操縱器的尺寸設計與布置要考慮手和腳各種操作動作的方便適宜，儀表板的設計要顧及駕駛視野和儀表板的讀取,座椅也要兼顧身材高大者和身材矮小者的人體尺寸差異等，才能達到安全、舒適、高效的目的。2.1人體尺寸的相關國家標準[11]圖3-6人體主要尺寸圖3-7人體坐姿尺寸Figure3-6MaindimensionsofhumanbodyFigure3-7BodySittingSize表3-1坐姿人體尺寸(男)Table3-1Sittingbodysize(male)坐姿人體尺寸（男）Sittingbodysize(male)單位：mm18~60歲1510509095994.3.1坐高8368588709089479589794.3.2坐姿頸椎點高5996156246576917017194.3.3坐姿眼高7297497617988368478684.3.4坐姿肩高5395575665986316416594.3.5坐姿肘高2142282352632912983124.3.6坐姿大腿厚1031121161301461511604.3.7坐姿膝高4414564644935235325494.3.8小腿加足高3723833894134394484634.3.9坐深4074214294574864945104.3.10臀膝距4995155245545855956134.3.11坐姿下肢長892921937992104610631096表3-2坐姿人體尺寸(女)Table3-2Sittingbodysize(female)坐姿人體尺寸（女）Sittingbodysize(female)單位：mm18~55歲1510509095994.3.1坐高7898098198558919019204.3.2坐姿頸椎點高5635795876176486576754.3.3坐姿眼高6786957047397737838034.3.4坐姿肩高5045185265565855946094.3.5坐姿肘高2012152232512772842994.3.6坐姿大腿厚1071131171301461511604.3.7坐姿膝高4104244314584854935074.3.8小腿加足高3313243503823994054174.3.9坐深3884014084334614694854.3.10臀膝距4814955025295615705874.3.11坐姿下肢長8268518659129609751005由于人體尺寸數據是在受試者沒有衣物的情況下測量的，而且測量過程中受試者需要保持直立、端坐，但在日常生活和工作中，我們不僅腰穿衣服，而且更多的時候我們處于自然放松的狀態，不符合人體測量的標準條件。因此，在座椅的設計中，我們應該認識到這種細微變化的重要性，并對座椅的設計尺寸進行一定的修正。設計的實際尺寸通常根據實際設計需要從而進行修正，稱為人體尺寸的功能修正。即尺寸修正量=功能修正量+心理修正量。功能修正量主要包含個方面穿著修正量、姿勢修正量和操作修正量。姿勢修正量常用數據：坐姿時的坐高、眼高減44mm。操作修正量包含的情況較多，但對于座椅設計而言，略微提升座椅的設計尺寸就可以滿足操作修正。心理修正量是為了消除空間壓抑感、恐懼感或為了美觀等心理因素而加的尺寸修正量。例如，對于2~3米高的平臺，其護欄高度只要略高于人的重心，大多數人就不會產生恐懼心理，然而若是百米高的平臺，人站在和前者一樣高的護欄旁邊時，必會產生恐懼的心理，這時就需要進一步增加護欄高度。這項附加的高度就是心理修正量。又如挖掘機、大型吊車的駕駛室，站崗亭，坦克的艙室，若其內部空間僅僅滿足人們完成必要的操作，是不行的，因為人在狹小的空間內會感到壓抑甚至窒息，所以應該有富裕的活動空間，這空間也是心理修正量。2.2人體尺寸的時代差異1986~1988年，我國曾進行了首次人體尺寸測量。當時，中國標準化研究院根據一定的抽樣方法，將全國分為六大區域,每個區域設置若干采樣點,通過隨機采樣、手工測量的方式，采集了兩萬多份成年人人體尺寸數據,初步建立了國家級人體尺寸基礎數據庫,并在此基礎上制定了GB10000—88《中國成年人人體尺寸》等系列人體尺寸國家標準。

但是隨著人民群眾生活水平的提高，20多年后的體貌特征已經發生巨大變化，許多數據已經不能適應生產生活設計的需要。為此，對成年人人體尺寸抽樣測量試點調查,發現20年來我國人體尺寸基礎數據的變化還是比較大的。2006年中國成年人的平均身高也比20年前增加了19mm。因此作為設計師，應該認識到這種緩慢變化的重要性，從而精準的做出對座椅尺寸的修正。3工作座椅外觀設計中的人因要素隨著人們生活質量的不斷提高，人們在追求家具使用功能的同時，也在一定程度上要求其滿足自身的精神需求。舒適性的重要組成部分是視覺舒適，人們在選購座椅時往往會首先關注座椅的顏色和外形，這會影響到人們對座椅的第一印象[12]。其次是嗅覺舒適，材料的味道會直接影響座椅的味道，木材、塑料或皮革等材質在制作的過程中要進行二次加工，避免氣味過重。最后是觸覺舒適，座椅是人體直接接觸的家具，座椅的材料會直接影響人們的選擇。椅子座面體壓分布的均勻性或和材料的選用都會影響使用者的感受，不同的材質對人們的使用觸感影響較大。座椅設計時要從不同方面綜合考慮，增強座椅的舒適性，以滿足人們的綜合需求。3.1座椅的外形設計與人因座椅的外形是人們關注的焦點。雖然人們對座椅的審美來自于諸多方面，但形態因素對于人審美效果的影響無疑具有舉足輕重的地位。在選購座椅時，人第一眼看到的就是椅子的外形，然后才會考慮其功能。因此，座椅的外形設計十分重要。消費者在購買椅類家具時，往往會優先選擇外形討自己喜歡的座椅。座椅的外形是一個整體，座椅的椅面、靠背、扶手與椅腿的設計及細節控制都會影響到椅子的整體外觀。不同年齡段的消費者對外形設計有不同的偏好。年輕人更喜歡個性化和先進的設計；老年人更喜歡端正深沉、簡潔、體現歷史感的椅子。造型的設計涉及材料的選擇與處理，合適的材料和處理工藝是座椅做工與質感的保證。當然，我們希望它舒適，但是不同尋常的設計和材料會迅速將椅子從純粹的功能性產品提升為個性化的藝術產品，在很多有藝術細胞的人的眼中，完全不會將椅子視為只是一個坐著的地方了。具有創意的外形設計也是設計師設計水平的直接體現。所以，座椅外形的設計應該成為設計的重點。好的座椅形態，應該盡量減少在使用座椅時對健康威脅的同時具有引人注目的外觀。3.2座椅的色彩設計與人因色彩與外型一樣，是座椅設計中最直觀的內容之一。色彩作用于人的感官，刺激人的神經，進而在情緒心理上產生影響。在日常生活中，座椅的顏色如果搭配的不好，既影響人的情緒又影響到工作質量。恰當的色彩設計能使人感到輕松愉快。座椅顏色的設計必須考慮其所用顏色的溫度、飽和度和明度。首先，要真實、具體地反映事物的色彩面貌，徹底了解色彩的實際含義，也就是所謂的色彩真實性;其次,設計色彩在畫面效果上需具有適應時代特點的文化內涵，利用色彩搭配的各種原理,使畫面美觀、大方符合大眾的審美情趣，即色彩設計的審美性;最后，設計色彩同時也應具有突出座椅的專業特點和功能的實用性。此外，座椅通常作為家具設計的一部分出現。座椅的顏色要結合周圍環境的整體色調來考慮，這樣才能使內部環境在視覺上更加完