椅类结构设计 汽车座椅结构设计

人体工程学与座椅设计
坐姿的优点和缺点

优点:
  1. 可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力,减少人体能耗,消除疲劳
  2. 姿比站立更有利于血液循环
  3. 有利于保持身体的稳定,这对精细作业更适
  4. 在脚操作场合,坐姿保持身体处在稳定的姿势,有利于作业。

缺点:
1.限制了人体活动范围,尤其是需要上肢出力的场合,往往需要站立作业,而频繁的起坐交替也会导致废劳。
2.长期维持坐姿也会影响人体健康,招致腹肌松弛,脊椎非正常弯曲,以及对某些内脏器官造成损害,如消化器官与呼吸器官
3.坐姿太久也会造成下肢肿胀,静脉压力增加.大腿局部受到压力,增加血液回流阻力,引起不适感。
座椅设计
设计原则和分类:
1. 座椅的形式与尺度及其功用有关
2. 座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定
3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担
4. 座椅前缘处,大腿与椅子之间压力应尽量减小
5. 腰椎下部应提供支承,设置适当的靠背以降低背部紧张度
6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度,使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域
考虑坐姿动机时,座椅基本分为三类:
1.休息为目的的椅子
2.作业场所的工作椅
3.多用椅
休息为目的的椅子:设计重点在于使人体得到最大的舒适感,消除身体的紧张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感减至最小。

作业场所的工作椅

作业场所的工作椅:稳定性是主要因素,腰部应有适当的支持,重量要均匀分布于座垫(或座面)上,同时要适当考虑人体的活动性,操作的灵活性与方便等。

多用椅:这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配合,可能是工作、休息兼用,也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。

设计原则
座高休息用安乐椅38—45cm,工作椅43—50cm
1. 适当的座高应使大腿保持水平,小腿垂直,双脚平放于地面。
2.座面不能过高,否则小腿悬空时,大腿受椅面前缘压迫,使坐者感到不适,长时间这样坐着血液循环受阻,小腿麻木肿胀。因此,座高一般按低身材人群设计,建议座面前缘应比人体膝窝高度低3—5cm,且有半径为2.5—5cm的弧度。
3. 座面亦不能太低,否则腿长的人骨盆后倾,正常的腰椎曲线被拉直,致使腰酸不适。
座宽:43—45cm
座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅,参考尺寸是臀宽,以女性群体尺寸上限为设计根据,对成排相邻放置的座椅,如剧场观众椅,则座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准,以避免拥挤压迫感。座宽亦不能太大,如长时间坐姿作业,双臂应得到应有的支承,如座宽太大,则肘部必须向两侧伸展以寻求支承,这样会引起肩部疲劳。
座深:休息用椅40—43cm,工作用椅35—40cm
指椅面前缘至后缘的距离,该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位
如座深大于身材矮小者的大腿长(臀部至膝窝距),座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位,这样若要得到靠背的支持,则必须改变腰部正常曲线;否则,坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝,却得不到靠背的支持为适应绝大多数使用者,座深应按较小百分位的群体设计,这样身材矮小者坐着舒适,身体高大的人只要小腿能得到稳定的支持,也不会在大腿部位引起压力疲劳。
座面倾角:休息椅19—20度,工作椅小于3
座面倾角指座面与水平面所夹角度
座面后倾的作用有两点:
一是由于重力,躯干后移,使背部抵靠椅背,获得支持,可以降低背肌静压。
二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤为重要,如汽车鸳驶用座椅及长途汽车的乘客座椅
休息椅座面倾角大,有利于身心松弛,大座面倾角与靠背倾角构成近于平躺的休息姿势。
对工作座椅而言,因作业空间一般在身体前侧,如座面过份后倾,脊椎因身体前屈作业而会被拉直,破坏正常的腰椎曲线,形成一种费力的姿势,因此倾角不能太大,一般为3度以下
采用座面适当前倾设计的工作椅会更适合于工作,尤其是办公室工作,比如对写字和绘图用椅的设计,当要求座高较高时,对于倾斜式绘图桌用椅,前倾角应达到15度以上,如果背靠角为90。,则相当于座面与靠背夹角为l05度,这是坐姿的最小舒适角度,靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用,肌肉紧张较小,背部压力在椎骨上分布也较均匀。

靠背的高度与宽度
因为人体背部处于自然形态时最舒适,此时腰椎部分前凸,座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方23—26cm处,腰椎支点应略高于此尺度,以支持背部重量。
靠背由肩靠和腰靠两部份构成,大部份工作场合,腰靠最主要。靠背的最大高度可达48—63cm,最大宽度可达35—48cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关,确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。
为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间,座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分,其高度至少为12.5—20cm
靠背角度:103一112
指座面与靠背的夹角,从脊柱正常形态来看,该角为115度较为合适。实际应用中,建议取:阅读用椅101—l04度,休息椅105—108度
扶手高:座垫有效厚度以上18—22cm
在不妨碍执行某些待定作业的情况下,一般座椅应考虑设置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托,减轻手臂下垂重力对肩部的作用,使人体处于较稳定的状态。它也可以作为起身站立或变换坐姿的起点。
扶手不能太高,否则迫使肘部抬高,肩部与颈部肌肉拉伸;但如过低则实际上使臂部得不到支撑,或者躯干必须偏斜,以寻求一侧的支承
椅垫
人体在坐姿状态下,与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节,其上只有少量的肌肉,人体重且的75%左右由约25cm2的坐骨周围的部位来支承,这样久坐足以产生压力疲劳,导致臀部痛楚麻木感。测试研究表明,坐于座垫上的臀部压力值大为降低,而接触支承面积也由900cm2增大到1050cm2,使压力分散。椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势,因为身体可以适应地陷入座垫。
座椅设计实例(休息用椅)

椅设计实例(多功能座椅)

高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm)


中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm

最具创意的人机工程学办公椅
现在人们坐在办公桌前办公的时间越来越多,大多数办公室人员患有这样那样的颈椎问题,因此设计一款舒适的座椅,是非常必要的.
1.Verte办公椅当你初次看到这个办公椅的时候,一定会觉得它好搞笑。它的背面看上去很像人的脊柱,它由11个可以弯曲的弹簧链接,当人背靠着的时候,它会变形到适合背部的最合适的状态。

2.宾尼法利纳的Xten办公椅这个宾尼法利纳的Xten办公椅后面有一种神奇的凝胶材料,可以吸收人体的汗液,并且能减少身体60%的疲惫。

3、法拉利360 Daytona办公椅这是为赛车狂热的办公室白领设计的座椅,它的靠背也能根据人体的姿势任意改变。座位的旁边有可以改变座椅高速的杠杆系。


4.完全钢制的座椅Acuity Chair这款由Acuity和意大利米兰设计公司Bruce Fifield共同设计的座椅,完全采用灵敏度极高的钢制成,使用的时候,它的人机工程学和人体姿势的吻合简直是天衣无缝。

5.Riter博士的Ergo办公椅这个鸡蛋外形的座椅是由一群内科医生,保健师以及瑞士工程师共同 设计的,它不同于其他的人机工程学座椅,可以改变靠背,它的目的是加强腹部和脊背上的肌肉。


6.Leopard办公椅这个座椅的腿很像机器人的腿。当有人坐下去的时候,它会自动调节到最适合人体背部的姿势,当人想起来的时候,它也会跟随这人体向上弹起,放佛给了人一种助力,让人站起来更轻易。
椅类结构设计 汽车座椅结构设计

7.Humanscale自由椅这个椅子有个自动装置,取代了传统的手柄或者按钮,它可以自动改变适应人体姿势的位置。这种座椅会促使人们经常改变坐姿,保证了人体的舒适和健康。


8.生物反馈椅Smartchair它是由JianGuan设计的,它是一个安装有自动调整系统装置的座椅。椅子下的支架是一个可以变形的大弹簧。它和靠背一起完成椅子外形的改变,适应人体姿势。

9.Herman Miller的Aeron Chair这个Herman Miller 公司推出的Aeron Chair得到了人机工程学办公椅胜利奖,它是唯一一个采用薄膜的座椅。这样的非凡材料具有良好的通风散热功能,能使体重均匀分配,完全释放脊椎压力。

  

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