电脑桌椅的设计

课 程 论 文 人 机 工 程 学 电脑桌椅的 指 导 教 师 学 院 名 称 专业及班级 提 交 日 期 2012年5月 答 辩 日 期     年  月 摘要 随着计算机技术和先进制造技术的发展，如今电脑随处可见，无论是学生宿舍，办公室，家庭，许多公共场合，都可见电脑的身影，因而，从另一方面也带动了电脑桌椅产业的发展，促进这个行业创造更多适合人体的设计，无论从色彩、美观方面，还是从舒适度和安全性来讲，都有了很大的创新改善。当然，考虑到成本以及不同地方对于电脑桌椅外观功能的需求，电脑桌椅的设计也是样式各异，然而，经济成本仍是厂家首先考虑的，因而在综合考虑到可利用空间和外观需求的情况下，一般应做到简洁并且能够尽量符合大多数人群的要求，而且，要从人的舒适度去考虑到产品的设计，才能创造出更为人所喜爱的设计，为厂家带来更多的客源和利益。人机工程学，正是从人体的舒适度和安全健康方面出发，尽量从人性化出发设计每一个尺寸，每一个细小的部分。虽然电脑桌椅的设计已经十分成熟了，但是我们要从创新的角度去挖掘更加美观而且更加符合人体舒适度的设计。用人机学的理论和知识完成一项人机工程设计，或分析一个实际问题，才能够实实在在地触摸到它更深层的方面，取得更深刻的收获。电脑桌椅的设计就是这样的一次设计，是一次具有挑战性和实践性的课程设计。 【关键词】人机工程学 舒适度 人性化 创新 目录 1 电脑桌椅的市场调查及分析··································5 电脑桌椅的简介·················································5 电脑桌椅的市场分类·············································5 电脑桌椅的组成及质量要素·······································5 电脑桌椅的分析·················································6 电脑桌椅的设计构想·······································6 3 电脑桌椅的设计分析········································6 3.1 电脑桌的设计分析···············································6 3.1.1台高··························································7 3.1.2移动平台的设计················································7 3.2 电脑椅的设计分析··············································8 3.2.1坐高··························································8 3.2.2坐深··························································8 3.2.3坐宽··························································9 3.2.4靠背高度······················································9 3.2.5扶手··························································9 4 电脑桌椅的设计草图····································9 4.1 电脑桌的设计方案草图···········································9 4.2 电脑椅的设计方案草图·········································10 5方案分析··················································12 5.1 电脑桌的方案分析··············································12 5.1.1 造型分析······················································12 5.1.2 材料分析······················································12 5.1.3 人机分析·····················································13 5.1.4 色彩分析·····················································13 5.1.5 结构分析·····················································13 5.2 电脑椅的方案分析··············································13 5.2.1 造型分析······················································14 5.2.2 材料分析······················································14 5.2.3 人机分析······················································14 5.2.4 色彩分析······················································14 5.2.5 结构分析······················································15 6课程设计的和体会·····································16 参考文献···················································17 1 电脑桌椅的市场调查及分析 电脑桌椅的简介 电脑桌椅属于家具类产品，已广泛普及于人们工作、生活和学习及生产场所，具有一定的经济特性，审美特性和人机工程学特性，有利于人体的舒适和健康，有利于提高作业效率。 电脑桌椅的市场分类 按使用地方分类 工作电脑桌椅：适用于生产车间等工作场所，桌椅的造型和组成简单，数量一般比较少。 学生电脑桌椅：适用于学校教学场所，造型单一简单，数量一般比较大， 空间分布密度也比较大。 职员电脑桌椅：广泛适用于办公环境，根据职职员职位高低而有所不同，一般低级员工的电脑桌椅比较普通，造型简单一致，数量一般较多，分布密度也比较大，而高级员工的电脑桌椅外观会有一定独特的设计，比较大方美观，也能凸显个性，而且与办公室的颜色等搭配也比较和谐，比较舒适高贵，材料也相对比较好。 公共产所电脑座椅：适用于娱乐服务类场所，桌椅的外观材质设计也往往随这些场所的档次而有所不同，数量也不同。 电脑桌椅的组成及质量要素 1.3.1 电脑桌的组成及质量要素 A 桌面：主要承载重量的面，材质多为木材、塑料、玻璃，以及多材料混合体等 B 支撑架：主要承载重量的结构，材料多为木材、合金、钢材等 C 键盘支撑架：可有可无，主要看电脑类型和使用者的舒适程度 D 主机安置箱：可有可无，适用于台式电脑 1.3.2 电脑椅的组成及质量要素 A 脚轮：普通脚轮、PU脚轮（软性材料，适合于木地板及机房） B 椅脚：弓形架（铁架或者木架） C 升降杆：用来调节椅子的高度和旋转 D 底盘：托起椅座的部分，下面与升降杆相连接 E 椅座：一般由木板、海绵或者面料组成 F 扶手：厚薄和形状影响质量和舒适度 G 椅背座连接：固定靠背。 H 椅背：和椅座的材料、质量评定方法差不多，但硬度相对较软 I 腰枕：可有可无，看椅子的舒适度 J 头枕：可有可无，看椅子的舒适度 1.4 电脑桌椅的分析 分类中的具有公共性质的电脑桌椅，比如教学、网吧、普通职员电脑桌椅等具有共性，这类比较简单，一般都是按部就班，照着以前的设计进行大量的生产，这种电脑桌椅主要考虑在经济性方面，对于人机方面的思考并不太多，这些场合的电脑桌椅一般已成为定性，不需要做什么改变，材料和设计尺寸符合一般要求即可。而对于有特殊要求或者说适合个性要求的电脑桌椅有更大的改善空间，这种电脑桌椅除了在美观方面有一定的要求，对人机工程学的要求也比较高，一般能达到舒适和方便使用的要求，提高效率。 电脑桌椅的设计构思 我设计的这种电脑桌椅是从独特个性兼及人机工程学，传统或者说大部分的电脑桌都是规规矩矩的矩形，电脑椅在设计方面已经有了很大的提高，也能够在审美人机方面有了很高的追求，然而电脑桌的设计总脱不了定式。平面板，抽屉式等等，虽然体现了一种稳重传统的理念，在美学方面也没有什么缺陷，但是形式单一，没有很大的突破。我设计的电脑桌除了是圆弧形的，凸显个性，而且还有可移动旋转的平板台，能够更合理的根据每个人的需求来调节平板从而达到最大的人机优化程度。当然，这种电脑桌更大的是适应于个人使用，若是在颜色搭配方面还有细节设计结构方面做得好的话，在审美观和功能上会有一定的提高。当然，这个设计也是从人机工程学出发来进行设计的，能够通过调节来减少由于高度和方向的不适而造成的肌肉疲乏，从而提高使用的舒适性还有作业的效率。 3 电脑桌椅的设计分析 3.1 电脑桌的设计分析 3.1.1 台高 台高指电脑桌面距离地面的高度，这个高度决定了桌子的舒适程度，它一般与使用者的腹部平齐，使操作者在坐姿状态下半身有足够的移动空间，因此它的尺寸取决与人坐姿时腹部的高度。而且它还关系到使用者与电脑桌上屏幕之间的交互性，一般要使得屏幕在使用者的正常或者舒适的视觉角度内。在另一方面，它还关系到使用者手部运作的舒适程度，应该尽量避免产生静肌负荷，提高操作的效率。根据课程设计的要求，适用者的身高范围在1550～1800mm。根据国标GB-10000-88给出的人体主要尺寸参数（《人机工程学》第二章第二节表2-2）可见，在这个身高范围的大概占了98%，再根据坐姿人体尺寸（《人机工程学》第二章第二节表2-4,如表2-3）在98%范围内的坐姿膝高约在450～540mm范围，坐姿肘高约为220～300mm，故台高的范围可以大概定在670～840mm这个范围内。 3.1.2 移动平台的设计 移动平台在没使用时是与桌面齐平的，故它的设计参数可以参考台高的设计，但是由于它有移动和旋转的功能要求，故要设定它旋转的角度范围，根据《人机工程学》第八章第二节图8-6可知可动平台的旋转角度可设在70°～90°之间。长宽适中最好，一般能够有容纳键盘的空间即可。 3.2 电脑椅的设计分析 3.2.1 坐高 坐高是指坐板前沿高度，这个高度决定了椅子的舒适度。根据人机工程学理论，人体质量与压力的分布和紧张的松弛仍是获得舒适的基础。坐高的决定与人的小腿高度有密切联系，即可参照《人机工程学》第二章第二节表2-4（如表2-5）中小腿加足高这个尺寸，在98%范围内约为380～450mm，再加上10～30mm的鞋高。则为390～480mm，考虑到小腿的活动，一般以400～500为宜。 3.2.2 坐深 坐深确定通常是根据人体大腿水平长度，即小腿内侧到臀部后端的距离作为依据，为避免小腿内侧受压或者是靠背失去作用，坐深的实际尺寸应该小于大腿的长度，使膝下没有压力，为了使坐深设计适合于多种人体尺寸的需要，大腿水平长度应该取平均值。我国成年男女的大腿水平长度尺寸均值可取400mm，故一般常用的靠背椅坐深不宜大于400mm。 3.2.3 坐宽 坐宽必须大于臀部的宽度，使身体改变姿势时有足够的移动空间，但坐宽过大两臂不能均匀地依靠扶手，坐宽过窄没有横向挪动的地方，易产生促感，这样很容易疲劳。根据我国人体尺寸，一般靠背椅坐宽不应小于380mm，扶手椅不小于420mm，座必须有适宜的弧度和弹性，使全身压力不至于集中在骨盆的承重尖端。 3.2.4 靠背高度 靠背高度是指靠背椅上沿至坐面交接处的距离，是沿靠背平面中线测量的长度，靠背必须具有支持背部的作用，并且根据需要稍后倾斜，以支持身体的质量，两者之间必须形成95°或更大的角度。这个尺寸可以参考坐高再加上坐姿肘高的高度，大概约为620mm～800mm。 3.2.5 扶手 扶手是增加座椅舒适性的补助支撑构件。扶手高度应与人体坐骨节点到自然下垂的肘部下端的垂直距离相近，通常认为距离坐面高240mm左右最为合适，并应与坐面平等。两扶手内侧距离在420～440mm之间，扶手前端比后端稍宽，一般是两侧分别向外张开10°左右。扶手的高度取决于坐高和坐姿肘高之和，根据《人机工程学》第二章第二节表2-4，在98%范围内两者之和约为600mm～750mm。 电脑桌椅的设计方案草图 电脑桌的设计方案草图 图4.1-1 电脑桌的俯视图 图4.1-2 电脑桌的侧视图 电脑椅的设计方案草图 图4.2-1 电脑椅的侧视图 图4.2-2 电脑椅的俯视图 图4.2-3 靠背的正视图 方案分析 电脑桌方案分析 5.1.1 造型分析 对于现在的电脑桌而言，大多数都是以矩形为主，所以，我从另一个角度出发，将电脑桌设计成弧形样式，使得造型更加新颖，富有动感，另外，可移动旋转平台不仅节省材料，更加造成了一种空间的层次感。整个造型以多种圆弧相交而使得造型更加自然，当然，由于本人不是学习美学的，在这方面的设计只能是很粗糙，只是从一个角度提出自己的设想。 5.1.2 材料分析 （1）木材 木材的触感比较好，可加工性强，从经济角度方面来讲也比较合算，比较适合家庭，但是从厚重以及稳定感来说，还是有些欠缺，它要求木材的质量要比较好。 （2）玻璃 玻璃比较光滑，一般难以加工，但是其能与钢材架更好地配合而不会显得突兀，呈现的厚重感和稳定性要比木材好，而且从视觉来说要比木材更加新潮更加贵重，当然造价也相对比较高，适合于比较高贵的场所。 5.1.3 人机分析 这个电脑桌是专为家庭或者办公室的个人为设计的，因此在人机工程学方面的考虑会比较周全。由上面的分析可知，台面高度大概在670～840mm这个阶段，这个电脑桌初拟定的高度是750mm，可设计成可升降的电脑桌（具体结构不显示），以适应不同高度人的需要。还有电脑桌可触及范围都参考了《人机工程学》第八章第五节的图8-16关于水平作业面的正常尺寸和最大尺寸，桌子的半径为500mm，在最大与正常的尺寸之间，而且电脑桌还有个弧形缺口，可以容纳100mm的深度，这样增加了双手在电脑桌可触及的范围。还有一个设计就是可移动旋转平台，旋转平台的角度设在70°～90°之间，符合人机工程学电脑桌人手工作的舒适角度，移动旋转平台有一个可以翻转的凸沿，可以避免由于摩擦力不够而是键盘滑落，由于可以翻转，在使用手提电脑时就可以把凸沿翻转下来，就可以避免造成干涉。 5.1.4 色彩分析 这款电脑桌有两个颜色设计，一个是木材的颜色，显得朴质清鲜，比较传统，能够为大众所接受，而且能够凸显出木材的纹理，能够形成一种天然无规则但是很奇妙的美，再搭配上钢材的支撑架，就能够弥补木材给人带来的脆弱感，形成互补。从视觉上颜色的对比比较强烈，更能够显现电脑桌的结构。 另一种则是玻璃的颜色。玻璃给人带来冷色调和厚重感，由于玻璃的反光性比较好，能够给人带来炫目的感觉，而且也显得比较华贵大方，现代气息更加浓厚。玻璃与钢材在色调上很相近，都属于冷色调，两种颜色的搭配能够更好地融合起来，造成一种统一的美感，而且也能够相互增加彼此那种稳定感。只是制造会很难，特别是细节处的处理，比如为了防止刮伤而需要做出很光滑的圆角等等。 5.1.5 结构分析 这个设计没有凸显出具体的结构设计，但是在技术上是完全能够做到达标稳定的结构，只是需要更加精密的设计和完善。 电脑椅方案分析 5.2.1 造型分析 对于电脑椅的造型设计，在现阶段已经有了很成熟的设计，在造型上我没有什么创新之处，也做得比较粗糙。不过有一个点是值得细讲的，就是“三个可升降和两个可旋转”。一个升降和旋转就是升降杆，这在办公椅的设计上已经是非常常见的。另一个是连接靠背和坐面的曲杆是可以升降的，这样可以更好地适应不同身高的人腰部的倚靠。还有一个可移动可旋转就是扶手。扶手联接靠背的杆可以设计成可以升降的结构，只需要在它与靠背那里的连接杆做一个可调节移动和自锁的装置。而扶手与杆的连接处可以设计成可以小角度的左右转动和360°上下转动。这样能够适合不同人的需求。 5.2.2 材料分析 根据上面关于电脑椅的坐宽分析也有提高，电脑椅坐面的材料一般比较柔软，使全身压力不至于集中在骨盆的承重尖端。故电脑椅的坐面还有靠背的才来我选用有弹性的棉料，这样能够更好的缓冲人坐下时向下的俯冲力，使人能够坐得更加舒适。其它架构的材料选用钢材或者比较坚固的合金来制造，主要是能够承载人的重量。 5.2.3 人机分析 椅子的各项尺寸设计根据上面关于电脑椅的设计分析来设计的，而且在结构上采用了可升降可旋转的结构，能够适应于不同身高的人的需求。电脑椅的扶手设计成与人手肘相仿的形状，能够使人更舒适更好的倚靠，靠背也与人的脊椎形状相仿，而且靠背与水平面的夹角应在110°～130°，靠背与坐面的夹角应在105°～110°，这样能使腰部突起，可以减少脊椎的后凸，并使脊椎尽量接近与自然状态。坐面的设计也与人的臀部相仿，能够使人在更加自然的状态下工作，避免由于坐姿不适而产生疲劳。 5.2.4 色彩分析 如果与木材的电脑桌配合，电脑椅的坐面与靠背的颜色可以设计成木色的，这样看起来会比较和谐美观，如果与玻璃材料的电脑桌搭配，则可以采用天蓝色或者白色或者黑色，这几种亮色能够与玻璃的亮色搭配得和谐，使得色调和色彩能够统一起来，给人一种和谐的视觉享受。 5.2.5 结构分析 这款电脑椅的细部结构没有表示出来，需要进一步的专业设计才能够做到，但是从理论上来讲是可行的。 课程设计的总结与体会 面对这个课题，我一开始也完全下不了手，自己思考了很长的一段时间，因为电脑桌椅在如今都有了很完善的设计，正所谓“天下熙熙，皆为利往”，更多的商家都是从经济的角度考虑来设计电脑桌椅。学习人机工程学，正是要我们从人机的角度出发，去设计能够让人更加舒适，更加安全和健康的产品。所以我静下心来，一心一意投入到设计之中，查阅一些书籍一些资料，认真地翻看书本从人机方面考虑的设计。从而一步一步确定尺寸，考虑到一些细节处。虽然做的不是很好，设计也比较粗糙，但是大概的理念已经形成了。在这个过程中，我提高了自己分析问题解决问题的能力，也不断丰富了自己的想法，竭尽所能地从人机方面去完善自己的设计。虽然是选修课，但是这个可给我的收益很大，从人机方面来改善现有的东西，能够从无形中使人们受益，这就是人机工程学的最终目的。而且通过这次设计，不仅锻炼我的耐性，让我思考问题变得更加细心，也让我学会如何将知识应用到实际中去，独立地去解决问题。 参考文献 丁玉兰.2005.人机工程学.北京:北京理工大学出版社. 曾富洪.2009.产品创新设计与开发.成都:西南交通大学出版社 4