电脑桌的人机改进设计Word格式.docx
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2.2.1电脑桌的高度设计6
2.2.2电脑桌桌面深度设计7
2.3键盘托盘设计8
2.3.1键盘托盘高度8
2.3.2键盘托盘进深8
2.3.3键盘托盘宽度8
2.4其他细节设计8
三改进设计9
3.1坐姿人体尺寸9
3.2设计方案10
3.3结构尺寸12
3.3.1电脑桌颜色13
3.3.2电脑桌的尺寸13
3.3.3电脑桌的结构13
3.3.4电脑桌的功能14
3.4设计尺寸14
四总结15
五参考文献15
一人机工程的发展研究状况
1.1人机工程的发展
人因工程学（HumanFactorsEngineering）是研究人一机一环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科。
人因工程学就是按照人的特性设计和改进人一机一环境系统的科学。
人一机一环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所操纵的机器以及他们所处的周围环境所构成的系统，也可以简称为人一机系统。
为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，人因工程学把人的工作优化问题作为追求的重要目标。
其标志是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活。
本学科起源于欧洲，形成于美国。
人因工程学科诞生前后，经历了四个发展阶段。
1.1.1人因工程学的萌芽时期
20世纪初，美国人泰勒（科学管理的创始人）进行了著名的铁铲实验和时间研究实验，他还对工人的操作进行了时间研究，改进操作方法，制定标准时间，在不增加劳动强度的条件下提高了工作效率。
与泰勒同一时期的吉尔布雷斯夫妇开展了动作研究，创立了通过动素分析改进操作动作的方法。
在这一时期，德国心理学家闵斯托伯格倡导将心理学应用于生产实践，其代表作是《心理学与工业效率》，提出了心理学对人在工作中的适应与提高效率的重要性。
20世纪初，虽然已孕育着人因工程学的思想萌芽，但人机关系总的特点是以机器为中心，通过选拔和培训使人去适应机器。
由于机器进步很快，使人难以适应，因此大量存在着伤害人身心的问题。
1.1.2人因工程学的兴起时期
这一阶段处于第一次世界大战至第二次世界大战之前。
第一次世界大战为工作效率研究提供了重要背景。
该阶段主要研究如何减轻疲劳及人对机器的适应问题。
自1924年开始，在美国芝加哥西方电气公司的霍桑工厂进行了长达8年的“霍桑实验”，这是对人的工作效率研究中的一个重要里程碑。
实验得到的结论是工作效率不仅受物理的、生理的因素影响，还发现组织因素、工作气氛和人际关系等都是不容忽视的因素。
1.1.3人因工程学的成长时期
这一阶段包括第二次世界大战至20世纪60年代。
二战以前，人与机器装备的匹配，主要是通过选拔和培训，使人去适应机器装备。
二战期间，由于战争的需要，首先在军事领域开始了与设计相关学科的综合研究与应用，使人适应机器转入到使机器适应人的新阶段。
1945年第二次世界大战结束时，本学科的研究与应用逐渐从军事领域向工业等领域发展。
并逐步应用军事领域的研究成果来解决工业与工程设计中的问题。
此外，美国、日本和欧洲的许多国家先后成立了学会。
为了加强国际间交流，1960年正式成立了国际人类工效学会（IEA），标志着该学科已经发展成熟，该组织为推动各国的人因工程发展起了重要作用。
1.1.4人因工程学的发展时期
20世纪60年以后，人因工程学进入了一个新的发展时期。
这个时期人因工程学的发展有三大基本趋向。
（1）研究领域不断扩大。
研究领域扩大到：
人与工程设施、人与生产制造、人与技术工艺、人与方法标准、人与生活服务、人与组织管理等要素的相互协调适应上。
（2）应用的范围越来越广泛。
人因工程学的应用扩展到社会的各行各业，包括人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习、工作、文化、体育、休息等各种设施用具的科学化、宜人化。
（3）在高技术领域中发挥特殊作用。
高技术与人类社会往往产生不协调的问题，只有综合应用包括人因工程在内的交差学科理论和技术，才能使高技术与固有技术的长处很好结合，协调人的多种价值目标，有效处理高技术社会的各种问题。
1.1.5我国人因工程学科的发展
中国最早开展工作效率研究的是心理学家。
20世纪30年代，清华大学开设了工业心理学课程，1935年，陈立先生出版了“工业心理学概观”，这是我国最早系统介绍工业心理学的著作。
新中国成立后，中国科学院心理研究所和杭州大学的心理学家开展了操作合理化、技术革新、事故分析、职工培训等劳动心理学研究。
“文化大革命”使许多研究陷于停顿。
70年代后期，一些研究单位和大学，成立了工效学或工程心理学研究机构。
1980年5月成立了中国人类工效学标准化技术委员会和中国心理学会工业心理学专业委员会。
1984年国防科工委还成立了军用人—机—环境系统工程标准化技术委员会。
20世纪80年代末，我国已有几十所高等学校和研究单位开展了人因工程学研究和人才培养工作。
许多大学在应用性学科开设了有关人因工程学方面的课程。
1989年6月29-30日在上海同济大学召开了全国性学科成立大会，定名为中国人类工效学学会。
1.2人机工程的研究
1.2.1研究内容
人因工程学的研究包括理论和应用研究两个方面。
但学科研究的总趋势还是侧重应用。
其主要内容可概括为以下8个方面：
（1）究人的生理与心理特性。
人因工程学系统地研究人体特性，如人的感知特性、信息加工能力、传递反应特性；
人的工作负荷与效能、疲劳；
人体尺寸、人体力量、人体活动范围；
人的决策过程、影响效率和人为失误的因素等。
（2）究人机系统总体设计。
人机系统的效能取决于它的总体设计。
系统设计的基本问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地进行信息交流等问题。
（3）究人机界面设计。
在人机系统中，人与机相互作用的过程就是利用人机界面上的显示器与控制器，实现人与机的信息交换的过程。
研究人机界面的组成并使其优化匹配，产品就会在功能、质量、可靠性、造型及外观等方面得到改进和提高，也会增加产品的技术含量和附加值。
（4）究工作场所设计和改善。
工作场所设计包括工作场所总体布置、工作台或操纵台与座椅设计、工作条件设计等。
（5）究工作环境及其改善。
作业环境包括一般工作环境，如照明、颜色、噪声、振动、温度、湿度、空气粉尘和有害气体等，也包括高空、深水、地下、加速、减速、高温、低温及辐射等特殊工作环境。
（6）究作业方法及其改善。
人因工程学主要研究人从事体力作业、技能作业和脑力作业时的生理与心理反应、工作能力及信息处理特点；
研究作业时合理的负荷及能量消耗、工作与休息制度、作业条件、作业程序和方法；
研究适宜作业的人机界面等等。
（7）究系统的安全性和可靠性。
人因工程研究人为失误的特征和规律，人的可靠性和安全性，找出导致人为失误的各种因素，以改进人—机—环境系统，通过主观和客观因素的相互补充和协调，克服不安全因素，搞好系统安全管理工作。
（8）究组织与管理的效率。
人因工程学要研究人的决策行为模式；
研究如何改进生产或服务流程；
研究组织形式与组织界面，便于员工参与管理和决策，使员工行为与组织目标相适应等。
1.2.2国内外研究领域的分布
进入20世纪后，人机工程的研究领域随着技术发展和行业需求，发生了一些变化，研究热点不断更新。
有学者（郭伏等，2001）通过统计相关文献，总结了2001~2005年人机工程相关研究领域的特征并将国内外数据进行了对比。
图1-1描述了国外人机工程不同研究领域论文所占比重。
图1-12001~2005年国外人机工程不同研究领域论文所占比例
从图1-1可以看出，国外学术界对工作负荷与职业健康的研究论文最多，国外学者充分意识到人的特征与工作任务之间的关系，从维护人的健康和持续发展进而达到人与工作双赢的角度来分析和解决问题；
同时，在产品与工具的设计评价方面，除研究一般工业品、消费品外，对特殊商品的研究及产品感觉特性设计研究也开始。
图1-22001~2005年国内人机工程不同研究领域论文所占比例
从图1-2可以看出，在所统计的五年中，占比重最大的研究领域为组织和管理中的人机工程研究，表明我国理论界能够以宏观的视角整体把握这门学科，同时与人力资源管理、管理学等结合；
其次是人的职业与素质研究，通过研究制定从业人员的健康标准或择业标准；
工作环境研究、人机系统研究所占的比重差不多，这说明人的工作舒适感、人与机器之间的协调性以及人机界面（MMI）问题被广泛重视。
1.2.3主要研究方法
1调查法
调查法是获取有关研究对象资料的一种基本方法。
它具体包括访谈法、考察法和问卷法。
（1）访谈法。
是研究者通过询问交谈来收集有关资料的方法。
（2）考察法。
通过实地考察，发现现实的人一机一环境系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。
（3）问卷法。
是研究者根据研究目的编制一系列问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查者的答案并进行分析的一种方法。
2观测法
观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。
这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，可以保证研究的自然性和真实性。
3实验法
实验法是在人为控制的条件下，排除无关因素的影响，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来进行因果推论和变化预测的一种研究方法。
实验法分为两种，实验室实验和自然实验。
实验室实验是借助专门的实验设备，在对实验条件严加控制的情况下进行的。
自然实验也对实验条件进行适当控制，由于实验是在正常的情境中进行，因此，实验结果比较符合实际。
实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰变量三种。
自变量是研究者能够控制的变量，它是引起因变量变化的原因。
因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性；
能充分代表研究的对象性质，具有有效性。
同时尽可能要求指标客观、灵敏和定量描述。
干扰变量按其来源可分为个体差异、环境条件干扰及实验污染三个因素。
4心理测量法
心理测量法（也叫感觉评价法）是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价和判定的一种方法，即人对事物客观量作出主观感觉评价。
心理测量对象可分为两类，一类（A）是对产品或系统的特定质量、性质进行评价，如声压级、照明的照度及亮度、空气的干湿程度等评价；
另一类（B）是对产品或系统的整体进行综合评价，如舒适性、使用性、居住性、工作性等。
5心理测验法
心理测验法是以心理学中有关个体差异理论为基础，将操作者个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质特点。
测验必须满足以下两个条件:
第一，必须建立常模。
常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。
第二，测验必须具备一定的信度和效度，即准确而可靠地反映所测验的心理特性。
6图示模型法
图示模型法是采用图形对系统进行描述，直观地反映各要素之间的关系，从而揭示系统本质的一种方法。
这种方法多用于机具、作业与环境的设计和改进，特别适合于分析人机之间的关系。
在图示模型法中，应用较多的是三要素图示模型。
这是一种静态图示模型，把人和机的功能都概括为三个基本要素。
人的三要素是中枢神经系统、感觉器官和运动器官；
机具的三要素是机器本体、显示器和控制器。
二理论知识分析
2.1学校电脑桌存在的问题
现在大学生使用电脑上网已经特别普遍，大学生几乎是人手一部电脑。
的确，作为当代大学生，电脑已经是一个不可缺少的工具。
大学生特别是高年级学生，需要完成编程，网络作业，查阅各种电子文献，娱乐等，这些可能需要大学生长期使用电脑。
电脑桌的设计变得尤为重要。
一般来说，大学生使用的电脑桌是由学校统一提供的，而学校的家具特点是结构简单，功能单一，易于批量生产，从人机工程学的角度来看，这样的电脑桌与使用者的实际需求相去甚远，实现在电脑桌存在的问题有：
（1）键盘托盘长度刚好只够放键盘，使鼠标只能放在桌面上进行操作，此时如果键盘高度使用起来是合理的，那使用鼠标的高度就太高，同时，在操作键盘和鼠标时肘部缺少必要的支撑，使手腕和手臂处于悬空状态，极易造成肌肉群疲劳。
（2）电脑主机箱位置过低，每次进行各种操作时总要弯下腰去，使用极不方便，此外，放主机箱的位置太闭塞，不利于空气流通及主机散热。
（3）很多同学会把常用物品放在电脑桌上，而现有的电脑桌功能过于单一，缺少必要的收纳功能，而对于有电脑配件多的用户来说，电脑桌显得“小”，放不下其它设备，比如音箱、打印机等配件就没有专门的放置地点。
（4）对于电脑桌的色彩，大部分女性调查者喜爱暖色调，而大多数男性调查者喜欢冷色涮或无色调；
材质方面，大部分调查者偏向环保材质，造型风格偏向时尚风格。
（5）此外，还有人认为电脑桌的走线位置设计不合理；
而随着笔记本电脑越来越走向平民化，更多的大学生开始使用笔记本电脑，现有的电脑桌根本不能满足他们的需求，这些都是需要设计者解决的问题。
（6）电脑桌是批量化生产的，没有考虑到由于性别差异造成的设计差异。
2.2电脑桌的高度和深度设计
2.2.1电脑桌的高度设计
电脑桌的高度不当是引起电脑综合症的主要原因，太低则造成背部向前倾屈；
太高则必须抬高肩部，引起颈肩的不适，理想的作业面高度应使上臂自然下垂，前臂接近水平或向下咯斜，避免小臂上举状况的发生。
同时,电脑桌桌面的高度影响到显示器的摆放高度，进而影响到人眼的观察角度，从人机工程学角度分析，显示器的最佳摆放高度应是它的上沿不高于人坐姿时眼睛的水平视线，它的中心应在水平视线以下l0o～20o,比较合适。
考虑人在屏幕时，一般视线与屏幕相垂直时比较舒服，还可以减少反光对眼睛的伤害，所以显示器一般后倾10o～15o。
人的横向视野大于纵向视野。
最有效的视野区为以水平线向上为30o，向下为40o，以鼻为中心左右各15o的范围内，其中以在3o以内为最佳视觉区。
人眼的最佳视线在站立时往往低于水平线10o，在坐势时则为15o。
现在大学生主要用的是14寸的笔记本电脑，它的高度大约是276mm，一般为了散热都装有散热器大约50mm，显示屏边缘高度共40mm。
图2-1桌高设计
计算公式:
桌面的高度+底座高度+（显示器面板高度／2）×
cosl5o=坐姿眼高+小腿加足高+着装修正量一姿势修正量一视距×
tanl5o
视距取710mm，显示器后倾的角度和眼睛观察显示器的角度均取l5o
经过计算得：
男人桌高735mm，女人桌高645mm。
此可见，男性与女性电脑桌高度相差90mm学校提供的电脑桌为通用尺寸，这是很不合理的。
所以设计高度因性别而异。
2.2.2电脑桌桌面深度设计
为了有合适的视距，电脑桌还应该有合理的深度。
视距为710mm一760mm可以保护眼睛不受电子射线伤害。
计算公式：
桌面进深一显示器进深+托盘拉出进深+对手腕起支撑作用的前臂长=人眼与屏幕之问距离
计算得男性：
450mm女性：
474mm
2.3键盘托盘设计
2.3.1键盘托盘高度
操作键盘时的高度（即作业面的高度）是影响人体坐姿的重要因素。
作业面高度不当是引起电脑综合症的主要原因，如太低，则背部过分前屈；
如果太高，则必须抬高肩部，超过其松弛位置，引起肩部和颈部的不适。
因此，一般情况下，使用键盘和鼠标时，小臂接近水平或略下斜。
键盘托盘高度+键盘高度=坐姿肘高+小腿加足高+着装修正量一姿势修正量
键盘高度取25mm，坐姿时的坐高修正量为44mm，着装修正量为3mm。
男性适用键盘托盘高度=261+417+3-44-25=612mm
女性适用键盘托盘高度=249+384+3-44-25=567mm
此外，由国家标准GB／T3326—97规定容膝空间高度应不小于580mm，净高应大于520mm。
为了满足人体下肢活动的需要，桌下空间深度应不小于600mm，宽度应不小于520mm。
因此，可取女性适用键盘高度为580mm，取男性适用键盘托盘高度为620mm。
2.3.2键盘托盘进深
因为键盘托盘都是拖出来操作，当操作者使用键盘时，托盘被拉出的进深近似等于手腕休息区+键盘宽度=100mm+180mm=280mm，而在腕关节和键盘问应该留有100mm左右的手腕休息区.。
考虑未拉出的部分为50mm，这样整个键盘托盘进深为280mm+50mm=330mm。
2.3.3键盘托盘宽度
取目前市场上键盘宽度的大尺寸为480mm，鼠标挚的宽度一般为200mm，同时还应考虑到键盘和鼠标挚都不可能紧挨着托盘边缘放置，因此两边各自留出50mm的空余距离。
所以托盘宽度=键盘宽度+鼠标垫宽度+空余出距离=480mm+200+100mm=780mm。
2.4其他细节设计
在学生身体能够接触到的部分应该着重处理，进行抛光打磨，或者倒角光滑处理，避免磕碰等不必要的伤害。
另外，在使用键盘或鼠标时，手在进行运动时，最好给予支撑，在进行文字输入时最好有肘部的支撑，否则肘部悬空，需要耸肩用力，时间长了会使颈、肩、背、腰、手臂、手腕、手的肌肉疲劳与疼捅。
所以应有支撑肘部托板，让双臂放置在身体两侧的支肘板上，可以使上身自然放松、缓解疲劳、减少疼痛。
三改进设计
3.1坐姿人体尺寸
世界上没有两个完全一样的人，所以每个人的人体尺寸各不相同。
人体的测量数据常以百分位数PK作为一指标。
一个百分位数将群体或样本的全部测量值分为两部分，由K%的测量值小于它，有（100-K）%的测量值大于它。
最常用的是P5，P50，P95三个。
我们这里的电脑桌设计采用P50，是指大于和小于此人体尺寸的人各为50%，大学生取下表的18-25岁的P50（GB10000-88）。
3.2设计方案
通过全方位的分析，最后综合考虑，设计的电脑桌椅草图如下：
图3-1方案草图
桌面的造型采用直线与弧线相结合，直线部分靠墙可以增加稳定性，弧线部分朝内弯，且弧度的设计符合人机学原理。
直线与弧线的完美结合，既避免了直棱直角，增加美感，同时弧度又不是太大，容易加工，既美观舒适又经济节约。
电脑桌椅的尺寸设计是通过查阅大量人机学原理后计算出来的，它们都符合人机学原理，所以人操作过程中会更加方便、舒适。
电脑桌上增设了专门放置打印机等配件的地方。
电脑椅可以旋转，坐垫柔软，靠背有符合人机的倾斜度。
桌腿的设计采用了直线型与弧线完美结合，给人钢中带柔，柔里见钢的感觉。
电脑桌与椅子在材料、颜色、造型上形成整体的风格，相互协调统一。
3.3结构尺寸
图3-1结构简图
具体说明如下表：
表3-1电脑桌椅结构尺寸（单位:
mm）
桌面长度
900
桌面宽度
600
桌面厚度
24
主机板板长
560
主机板板宽
240
主机板板厚
16
键盘板板长
710
键盘板板宽
键盘板板厚
小桌面长
500
小桌面宽
小桌面厚
桌下横杆长
750
桌下横杆宽
36
桌下横杆厚
20
桌腿高度
桌腿半径
18
桌腿定位
见图2-8
座高
450
座宽
420
座深
400
座面倾角
5°
腰靠高
350
腰靠倾角
110°
其它木板厚度均为16
电脑桌主要部分由原木制作，支撑部位由钢管制成，颜色不做改变，都为材料原色。
电脑椅也为钢木结构，坐垫为皮质。
综合考虑我将设计思路一作为这次设计的方案，我主要从颜色、尺寸大小、结构、人机工程原理及功能上来介绍一下我所设计的产品。
3.3.1电脑桌颜色
由于大部分同学比较喜欢黄色木纹的颜色，所以我设计的电脑桌的桌面与键盘托板的颜色选用了黄色木纹，而电脑桌的其它部位都采用了金属的材料，所以就采用的不锈钢做为下面的颜色。
3.3.2电脑桌的尺寸
鉴于宿舍内空间有限，我设计的电脑桌桌面的总长度为65cm，宽度为50cm，高度为76cm。
整体的尺寸是根据人机工程学的原理来定的，在上网时我们的眼睛最好与显示器的屏幕保持在70cm之外，这个电脑桌的尺寸不会占用太大的空间。
3.3.3电脑桌的结构
电脑桌是由金属与木制两种材质组成，而在两个可折叠式支肘板上，采用了一点皮革来增加肘部的舒适性，下面用了几个中空的钢管来放主机，不过除了放主机以外，还可以在上面放一些书等别的东西。
电脑桌结构简单却很实用，而且看上去十分的美观。
两个可折叠式支肘板有木板与柔软的材料与皮革组成，在木板上挖上一个槽，在槽的里面放上几个小的弹簧，在弹簧放上可折叠式支肘板，当抽出可折叠式支肘板时，支撑肘的木板就会弹出来刚好与键盘的面平齐，而不会因为高低不平使上臂不舒服。
3.3.4电脑桌的功能
在电脑桌的功能方面与一般的电脑桌没有太大的区别，主要区别就在于键盘上，在键盘上加了两个可折叠式支肘板。
3.4设计尺寸
电脑桌的尺寸是根据规定的人体尺寸所设定的，尺寸如下：
表3-2坐姿人体尺寸（单位:
项目
百分位数
男（尺寸）
女（尺寸）
尺寸平均值
设计依据
坐高
50
908
855
881.5
电脑桌高度
坐姿眼高
798
739
768.5
坐姿肘高
263
251
654.5
1电脑桌高度设计依据
小腿加足高
413
382
2容膝空间设计依据
（地面到键盘高度）
坐姿大腿厚度
95
151
坐姿膝高
532
493
512.5
表3-3人体水平尺寸（单位：
mm）
最大肩宽
469
438
453.5
电脑桌
升级会员 