安全人机工程课程设计精.docx
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安全人机工程课程设计精
摘要
现在笔记本电脑基本上是每个大学生必备的家用电器，现代大学生的学习生活越来越离不开电脑了，无论是学习还是娱乐，电脑都是不可或缺的工具。
但是公寓的条件有限不少学生都没有购买专门的电脑桌，只是随便的用普通的书桌和坐椅来代替，结果时间一长，经常会腰酸脖子痛，身体疲劳不说还影响视力，所以说配置一套合适的电脑桌椅是相当有必要的，这也是我们之所以研究这个课题的原因。
现在大学生每天要有2小时以上的时间是面对电脑的，也就是说我们每天要有很长的时间是坐在电脑桌前的。
久坐电脑桌前的都有这样的经验，工作学习一段时间以后，常常会感觉脖子、肩膀发沉，起身活动一下就好了。
肩膀酸痛最常见的原因，是由于不良坐姿引起的。
同一姿势保持太久，使脖子和肩膀周围的肌肉紧张，时间一久就导致酸痛感。
腕关节的病痛是由于长时间使用电脑，手部的神经受到压迫所致。
不同于繁重体力劳动的是，从事电脑操作进行的是一项静力作业，伴随着头、眼、手的细小和频繁运动，往往持续时间长、工作量大，会使操作者的肌肉、骨骼反复紧张，引起相应的病症。
目录
1.设计背景1
2.设计准备1
3.电脑桌不足1
4.电脑桌设计分析2
4.1人眼与视屏的距离分析2
4.2桌面的高度尺寸分析2
4.3对键盘和鼠标高度分析3
4.4电脑桌桌面深度设计分析3
4.5电脑作业时肘部支撑设计分析4
4.6材料选择4
4.7色彩选择4
4.8细节设计4
5.人机工程学知识对电脑桌设计4
5.1桌面长度，宽度的确定6
5.1.1人的水平作业域方面6
5.1.2人的视距方面6
5.2桌面高度的确定6
5.3座椅高度设计10
5.4宿舍电脑桌分析10
6.总结12
致谢13
参考文献14
1.设计背景
随着经济与科技的发展，电脑已成为人们身边必不可少的产品。
电脑的普及与资讯教育的推广使得学生接触电脑的时间逐渐增加，相应的学生电脑桌椅也逐渐受到人们重视。
然而，当前学生宿舍的电脑桌椅在结构、尺寸、色彩等诸多方面存在问题，并缺乏个性，影响了学生的身心发展，尤其是在结构尺寸方面的问题更容易造成学生使用者不良操作姿势习惯的养成，加速存在生理伤害的潜在风险。
2.设计准备
在此之前，已通过市场调查和实地调查两种方式作了调查报告。
根据这次调查问卷分析，宿舍的学生对电脑桌椅的选择是：
已经有电脑桌的同学中70%的人想要更换更适合宿舍使用电脑桌。
他们在选择电脑桌椅时首选的因素是电脑桌的质量，电脑桌的材质方面80%的同学选择木材质，90%的人对于电脑桌的桌面的大小要求越小越好，并且70%的人要求有带锁的抽屉，对于桌面是否应该带有附加设备60%的同学选择的需要。
还有一些建议是希望有一个折叠式的电脑桌，并且坚固、耐用。
3.电脑桌不足
1.电脑桌的作业高度偏高且不可调
部分调查者对现在所使用的电脑桌不太满意，有些人认为桌面高度偏高，使用起来不舒服。
2.电脑桌幅面偏小
很多用户反映电脑桌幅面设计偏窄，使用空间不够。
3.电脑桌的键盘托板高度不合理造成作业疲劳,幅面尺寸偏小,使用不方便
4.显示器位置偏高,现在市场上的电脑桌高度都在710mm以上,这个高度对于大多数的人来说普遍偏高
5.眼睛距电脑屏幕距离偏小,达不到手臂的距离
6.作业时缺乏必要的肘部支撑
7.对于电脑桌的桌面颜色，大部分的调查者喜欢色彩鲜艳的电脑桌，还有些人喜欢桌面是木材的原本色。
8.在电脑桌的附加功能方面，很多人认为电脑桌的高度应该能够自由调节，根据不同的使用者身体尺寸，调节出不同的电脑桌高度,还有人认为电脑桌要附加腕靠，还有些人认为电脑桌桌缘应该加上软垫。
9.还有很多人认为，电脑桌取材应该环保，对人的身体无伤害的材料为主，在人身体能够接触到的部分应该注重处理，进行抛光打磨，或者圆角光滑处理，避免磕碰和不必要的伤害。
人们在电脑桌前的行为以注视屏幕、鼠标操作和键盘操作频率最高，但同时不能忽略记笔记、书写、以及趴在桌子上一些行为动作，改进电脑桌，让人们出现这些动作时感觉更加舒服，是我们需要努力的目的。
4.电脑桌设计分析
电脑桌在满足基本使用功能的基础上,还要满足一些要求,供使用者提供良好的坐姿,减少疲劳.所以,设计师应该“量体裁衣，以人为本”，从人体工程学的角度出发，设计可供人们使用的电脑桌。
4.1人眼与视屏的距离分析
人眼与视屏应保持一定距离，以保证不受电子射线的伤害，屏面的大小在水平方向和垂直方向与人眼成不大于30度的夹角，而人在坐姿时自然视线与水平视线成向下15度夹角为理想视角。
屏幕越大视距应越远，一般情况下取为710mm到760mm。
人眼与视屏的距离要尽量保持在720mm以上,这样才不会因为经常进行电脑的操作而影响到我们的视力。
4.2桌面的高度尺寸分析
显示器一般都放在桌面上，所以显示器的放置就决定了桌面高度，从人机工程学角度分析，显示器的最佳位置摆放高度应是它的上沿不高于人坐姿时眼睛的水平线，它的中心应在水平视线以下10到20度，如图2-1所示
图2-1人的身体视图
即显示器的上缘或屏幕文字最上端应与人的水平视线等高或略低，过高时要不时仰头，使颈部伸展；而过低时又要颈部倾斜而加大了曲颈力矩，使人在相同时间内更易疲劳，并引起颈部不适。
最合适的桌面高度应该是：
桌面高度=坐姿眼距地高+着装修正一姿势修正一屏幕边长一屏幕下部边框厚度，一般高度为700mm至750mm,我认为最好不超过730mm,因为在这个数值之下是最适合人的身体构造。
4.3对键盘和鼠标高度分析
作业面高度不当事引起电脑综合症的主要原因,太低则造成背部向前倾曲;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,小臂接近水平或向下略斜,避免小臂上抬状况的发生。
上臂与小臂的最适宜的角度为70度——90度，腕部向上不得超过20度。
在家用电脑桌的高度方面，应选择高度固定的工作台，但应选择高度可调节的平板以放置键盘。
键盘在平板上可前后移动，其倾斜度在5度——15度范围内可调。
对于一些长时间工作的人来说，可设置一舒适的腕垫，以避免引起手腕疲劳综合症。
4.4电脑桌桌面深度设计分析
桌面的深度设计取决于要摆放的显示器厚度，保证人眼到显示器屏幕的视距。
眼睛与电脑屏幕的距离依个人情况有所不同，但一般以50——100cm为最佳范围，即一臂左右距离，防止眼睛的过度疲劳，引起近视。
因为在使用时托板是拉出的，所以减去托板的进深尺寸，显示器的进深尺寸，选取30——70cm即可。
随着电脑技术的迅速发展，显示器越来越变薄，所以说，桌面的深度也会减小。
4.5电脑作业时肘部支撑设计分析
人在电脑操作时，手臂因操作会离开椅子的扶手，这时人的上肢必须要寻找一个新的支撑点或是一个依托，一方面支撑人的躯干，另一方面是支撑手和前臂从而减轻手腕，颈，肩，腰部的肌肉疲劳，疼痛和劳损。
为了使电脑操作长时间地稳定进行，所以务必设计合理的支撑面。
例如，可折叠式的或推拉式的支肘板。
当拉出托板时，可根据需要将两侧的支肘板打开。
两肘支撑在支肘板上，处于水平或者稍微向下垂的位置，保证肘部合理可靠的支撑，从而使身体有关部位的肌肉都可以感到放松。
4.6材料选择
对于装饰材料主要使用环保，无毒，无污染的绿色材料，尽量选择以天然实木为主，市场上多选用松木。
尽量避免使用玻璃，陶瓷等材料，这些易碎材料很容易伤害人身安全。
4.7色彩选择
色彩对人们良好生活环境的营造是至关重要的，甚至会影响其性格的形成。
现在的家用电脑桌，一般都是为孩子准备的，所以其色彩的选择应该与孩子密切相关。
可采用较高明度绚丽的清色，并予以适当的对比度，不同的颜色还可刺激其视觉神经，提高学生的创造力。
但要注意保持色彩协调，柔和，明快，淡雅，涂料禁止高光，不要过度刺激，以免造成目眩，产生视觉疲劳。
4.8细节设计
为了完善电脑桌的使用功能，对桌面的线角和抽屉的安装，储藏柜的附设等细部处理都必须加以精心设计和安排。
由于电脑设备有配线要求，预留开口及足够的空间，且保证其安全性，而在桌面设置预留走线孔和插座盒等都是很好的方式，这样使用环境，安全又整洁。
桌子边缘部分应圆弧形，防划伤，材料绿色环保。
5.人机工程学知识对电脑桌设计
人体的主要参数：
表3-1人体测量尺寸主要参数（CM）
项目
百分位数
男（尺寸）
女（尺寸）
尺寸平均值
坐高
50
908
855
881.5
坐姿眼高
50
798
739
768.5
坐姿肘高
50
263
+
413
251
+
382
654.5
小腿加足高
50
坐姿大腿厚度
95
151
151
151
坐姿膝高
95
532
493
512.5
电脑桌的整体要求：
桌面的高度、键盘的抽屉、走线等要符合自己实际情况和工作习惯。
电脑桌的高度应该适中，根据安全人机工程学的知识可知，电脑桌的高度应以第5百分位至第95百分位的人体尺寸范围作为高度范围适用的人体尺寸。
键盘前应保留足够的空间，键盘抽屉不宜过小。
对于经常面对文字输入的人犹为重要，因为有足够的空间来支撑你手腕，长时间工作才不会有麻木感。
而且使用起来舒适顺畅，不致影响平日的工作。
人机工程学方面确定电脑桌尺寸：
5.1桌面长度，宽度的确定：
5.1.1人的水平作业域方面：
图3-1手在水平面的阀限
水平方向：
最大作业域为1500mm，正常双手作业域为1194mm。
垂直方向：
最大作业域为508mm，正常双手作业域为394mm。
5.1.2人的视距方面：
人的最有效视野区为以水平线向上为30度，向下为40度，以鼻为中心左右各15度的范围内，其中以在3度以内为最佳视觉区。
人眼的最佳视线在站立时往往低于水平线10度，在坐势时则为15度。
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。
人眼与视屏应保持一定距离，以保证不受电子射线的伤害。
屏面的大小在水平方向和垂直方向与人眼成不大于30度的夹角，屏幕边长约为305mm，此时的视距最小为（305∕2tan15）×569mm。
屏幕越大视距应越远，一般情况下取为710~760mm。
将上面所述人的水平作业域，和人的视野区相结合，得出电脑桌的桌宽。
5.2桌面高度的确定：
无论是写字台、课桌的高度，还是电脑桌上键盘与鼠标的高度，都应与人在坐姿时的肘部等高或稍低，只有这样才能最大限度地降低对腰背、颈部肌肉和手肌腱鞘等部位带来的损伤，而显示器的上方也不应高于坐姿的眼睛水平视线，否则造成视力下降。
图3-2人体各姿态尺寸
显示器一般都放在桌面的,所以显示器的放置就决定了桌面高度。
显示器的上缘或屏幕文字最上端应与人的水平视线等高或略低,过高时需要不时仰头，使颈部伸展。
而过低时又要颈部倾斜而加大了屈颈力矩使人在相同时间内更易疲劳,并引起颈部不适。
表1给出的我国男女坐姿时人眼的高度,取功能修正值,着装修正取为3mm,放松坐姿时眼高修正值取为40mm。
大学生常用电脑14英寸显示屏,取显示器屏幕下部边框的厚度大约在100mm左右（笔记本散热装置）。
则桌面高度=坐姿眼距地高＋着装修正－姿势修正－屏幕边长－屏幕下部边框厚度,男性从第5百分位到95百分位,则大约桌面的高度范围变化从1132－305＋3－40－100=690、1295－305＋3－40－100=853，即690～853mm;女性为1037－305＋3－40－100=595、1189－305＋3－40－100=747，即595～747mm。
按照平均原则,以女性第50百分位的眼高为依据,则大约桌面的高度为679mm。
5.3颜色和材质的选择
颜彩三要素：
色相、明度、彩度。
在设计中既要保证课单体色彩的美观，还要保证各种色彩在的协调性。
总体来说设计要求色彩明朗、精神饱满、丰富多彩。
暖色属前进色；冷色属后退色；高明度色彩有前进感，低明度色彩有收缩感，前进性的暖色，有膨胀感；后退性的冷色，有收缩感；明度高的色彩有膨胀感，明度低的色彩有收缩感。
色彩上以冷色调，有助于使用者心静平衡、情绪安定利用沉静色能创造安静的环境氛围。
使用“中性色”不失为一种折中的好办法，并运用“兴奋色”。
再提高色彩的明度，降低色彩的饱和度，已达到即可创造愉悦的氛围，又不使同学过于兴奋的效果。
色彩对人的心理有着直接影响，单调的颜色会很容易让人产生视觉疲劳，而过大的色彩反差也同样会令人视觉难受。
长时间对着同一种颜色会产生视觉疲劳，所以电脑桌的颜色要与墙壁的颜色对比度稍大，可以使眼睛得到休息。
正确选择颜色，有益于视觉、生理、心理、功效、安全。
以下是颜色表示的抽象意义
表3-2颜色表示的意义
颜色
抽象概念
红
革命、热烈、牺牲、豪迈、危险、激动
绿
和蔼、悠闲、和平、娴雅、安静、健康、冷感
蓝
沉静、深远、冷淡、和平、善良
白
洁白、纯净、清洁、轻松、真挚
黑
恐怖、绝望、寂静、沉重、悲哀、神秘
黄
温暖、高贵、显赫、豪华、希望、光明、向上
赤黄
快乐、光明
紫
优雅、温厚
电脑桌颜色的选择可以根据使用者的需求和个人爱好来定，而银白色应为最符合安全人机工程学要求。
宿舍电脑桌的简化图：
图3-3宿舍电脑桌的简化图
表3-3寝室电脑桌的尺寸（单位：
mm）
桌面长度
桌面宽度
桌面厚度
主机板板长
主机板板宽
键盘板板长
900
600
24
710
560
710
桌腿高度
小桌面长
小桌面宽
主机板板厚
键盘板板厚
键盘板板宽
600
500
240
16
16
560
目前我国电脑桌的标准尺寸：
图3-4主视图
图3-5左视图
5.3座椅高度设计
适宜的座椅高度应该使就坐者接近于水平、小腿自然垂直，脚掌平放在地面上，这时小腿在地面获得支撑，可降低大腿的体压及背肌紧张，轻松实现上身平衡稳定。
故座面不能过高，否则矮身体的人小腿悬空时，使大腿底部柔软肌肉受椅面前缘的压迫，长时间这样坐，则使腿部血液循环受阻，产生麻木肿胀感；且座面也不能过低，否则高身材的人座时骨盆后倾，正常腰椎曲线被拉直，增加背部肌肉负荷，易产生腰酸背痛，如图3-6所示：
图3-6座面过高或过低示意图
5.4宿舍电脑桌分析：
通过以上分析，本人认为宿舍电脑桌略不符合安全人机工程学中人体的要求：
1.现有电脑桌的宽度为600mm，而人在垂直方向的最大作业域为508mm，但是从视距方面分析，电脑桌的最佳宽度范围在710～760mm之间。
以人的健康为主要考虑对象，电脑桌的宽度应该在710～760mm之间。
2.符合男性的桌面高度为690～853mm，而符合女性的桌面高度为595～747mm，男女身高差异较大，导致适合男性电脑桌的高度大于适合女性的电脑桌高度。
宿舍电脑桌的高度为750mm，略高于女性所适高度，而且对于某些过高的男性来讲，此高度又有些低。
现在社会上出现了一些可以调节高度的电脑桌，可以依照个人需求调节高度，这是一种比较符合安全的人机工程理论的。
学校里的电脑桌一般都是和床连在一起的（上床下桌），则可分为男生、女生两类，最好不要同一尺寸。
当然，在电脑桌符合标准的情况下，人也要做到掌握正确的坐姿和手部姿势，这样可以有效地减缓疲劳，并且对人体产生最小的伤害。
正确坐姿和手部姿势：
大腿与腰，大腿与小腿应保持90度弯曲；上臂和前臂弯曲的弧度要保持在70-135度；手腕和前臂呈一条直线，避免手腕紧张。
前臂、手腕和手尽量维持在同一条直线和同一高度。
不要让手臂悬空。
最好使用手臂支撑架，可以放松肩膀的肌肉，使整条手臂肌肉不紧绷。
使用键盘时手腕尽量是平的（既不仰屈，也不下折）和直的（既不向左边扭，也不向右边扭）。
在使用鼠标时，上臂和肘是尽量靠近身体的，尽量放松的——避免过度前伸。
在使用鼠标时手腕尽可能是直的。
如图所示：
设计适合自己的电脑桌：
表3-4自己身体的部分尺寸（mm）
坐高
坐姿肘高
坐姿眼高
坐姿膝高
坐姿大腿厚
895
285
770
497
12
桌面高度=坐姿眼距地高＋着装修正－姿势修正－屏幕边长－屏幕下部边框厚度=770+406－305＋3－40－100=734mm。
最小桌腿的高度=坐姿膝高+坐姿大腿厚+着装修正+姿势修正=497+12+3+50=562mm
最小桌面宽度：
（305∕2tan15）×569mm
桌面长度=根据自己的需要确定
6.总结
电脑现已成为大学生以及所有人的生活必需品，而电脑桌既是电脑的依托，符合人体尺寸的电脑桌才是最适合的，我们在用电脑桌的时候才会舒服。
通过几天的设计，我深有体会，只有学习最不辜负我们，我们乐观，积极向上。
在本次设计中大家分配任务明确，完成的也很好。
设计完之后我们真正的把学的知识应用于实际，也真正的感觉到人机工程学在日常生活中重要性。
本课题采用理论与实践相结合的方法，首先运用人机工程学的基本原理和方法，对电脑桌使用现状进行人机学评价，提出现有产品存在的具体问题；使人体尺寸在高校桌椅设计中应用更符合实际，更具科学性。
本课题的结论：
1.对现有电脑桌设计进行人机工程学分析和评价，提出其中存在的桌椅高度、座椅靠背、桌椅倾角、桌椅水平间距设计不合理的问题。
2.对学校电脑桌椅使用人群进行生理、心理分析，全面研究人机系统中“人”的因素
3.运用人机工程学基本原理，对电脑进行深入分析。
在此基础上，将人体坐姿尺寸数据实际应用于高校桌椅产品设计中，全面分析高校桌椅功能尺寸的人体尺寸依据，并最终制定出一套科学合理的功能尺寸标准。
这是一个切合实际又有一定难度的探究课题，通过收集分析和利用多方位信息，深入调查探究，取得了许多有关课桌椅的科技信息，也培养了我们发现问题和解决问题的能力。
该课题着眼点落到了每日接触的课桌椅上，在活动中较大限度地展现出全体意识、合作意识和实践意识充分发挥了我们的自主性、探究性和实践性，活动的实施业综合了多种研究方法和手段，运用调查、观察、访谈、文献、实践等方法，获取了一定的数据和大量的资料。
在调查的过程中，我们也学会了观察思考。
从探究的过程到探究的结果来看，这次探究活动是比较成功的
致谢
此次课程的设计得到了许多老师和同学的帮助，尤其是感谢我的指导老师张丽丽老师，不论是设计的内容或是格式及时的为我指正出来。
初次做设计花费了大量的时间和精力，也使我深刻认识到自己在办公软件这方面的不足，但是也正是通过这次的亲身体验才让我学会了更多关于这方面的知识。
在课程设计过程中，我遇到了许许多多的困难。
在此我要感谢我的指导张丽丽老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，除了敬佩老师的专业水平以外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习。
还有谢谢我周围的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。
如果没有他们的帮助，此次课程设计的完成将变得困难。
他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。
同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法来解决问题。
最后，感谢在这次设计中所有帮助我的人，谢谢他们给了我无私的帮助。
参考文献
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