人机工程学课程设计——公共座椅

内蒙古科技大学课程设计 人机工程学课程设计 ——公共座椅的设计 学 院：艺术与设计学院 班 级：工业设计 09-2 姓 名： 李 宇 飞 学 号： 0964122201 指导教师： 张 博 摘要 随着我国经济的迅速发展，公共设施也趋于完善，不仅是现代家具还是公共设施如座椅连廊的设计正趋于技术上先进、工艺上可行、经济上合理、款式上美观等方向发展。对他们的设计就是设计一种新的生活方式、休闲方式、娱乐方式。设计正在朝着由物质上的到精神上的转变，现代公共设施正朝着由实用、结实向多功能、舒适、装饰、休闲等方向发展。公共座椅首先是尺寸的确定，严格按照人机工程学来讲，休息和休闲座椅的各部分都在向着最佳尺寸的方向去发展和设计。通过日常生活中我们的观察和体验，很明显其中有些数据并不符合人机工程学尺寸要求，因为考虑到座椅的使用环境，其功能是为来往的人暂时性的休息提供方便，，因此在设计上并没有严格按照人机工程学尺寸来确定其所有尺寸。在色彩上，由于色彩对人的心理和生理产生影响，不同的消费群体对色彩的偏好(年龄差异，地域差异，性别差异等)均有所差异，具体使用环境以及设计形态的表达都是设计中色彩确定的影响因素。公共座椅的受众人群较为宽泛，所以不能单纯的去迎合某一特定人群而确定，因此需要根据具体的使用环境来具体确定。现代人的需求已不仅仅是停留在“实用”的层面上，人们更多追求的是具有丰富文化内涵和精神满足，他们需要的是有时代特征的并能满足自身心理诉求的产品。人机工学是设计中的应用原则与尺度考量，随着现代生活方式的急速转变，人们对于时尚的态度和对潮流的把握使得家具等设施的设计有了更多发展的空间和变通的余地。在设计中，我们应该把握好人机工学与设计的关系，建立起一种理性与感性相互融合、借鉴、协调的产品设计才是顺应时势与时俱进的正确应对法方法。 关键词：公共设施 座椅 人机工程 使用环境 目 录 错误！未定义书签。 摘要 1 目 录 第一章 绪论 4 1.1 公共座椅的研究现状 4 1.2户外公共座椅功能尺寸设计 4 第二章 公共座椅的基础知识 6 2.1公共座椅的分析 6 2.1.1公共座椅的市场分类 6 2.1.2公共座椅的分析划分 6 2.1.3公共座椅的发展历史 7 第三章 产品分析 9 3.1 产品形态分析 9 3.2 产品的色彩搭配分析 9 3.3产品结构分析 9 3.4产品功能分析 9 3.5产品人机工程学分析 9 第四章 产品设计说明 15 4.1 尺寸图 15 4.2 情景图 16 4.3 效果图 17 14.4爆炸图7 4.5软件建模图 1 8 4.6 渲染图 18 总结 20 参考文献 21 第一章 绪论 1.1公共座椅的研究现状 现在的公共座椅为了在形态和情趣上寻求一种设计的新颖感，在创意上的突破已经使人们在潜意识中接受，但是对人机工程的的注重程度就更加需要在形态造型的基础上寻求符合了。这是一款公共座椅的设计，形态上采用的是Q的形状(侧视图)， 首先是尺寸的确定，严格按照人机工程学来 讲，休闲座椅的各部分最佳尺寸分别为:座高:380mm~450mm，座宽:380mm~480mm，座深:420mm~450mm，座面角度:15~20度，靠背高:46Omm~61Omm。如图1.1 图1.1 然而此款座椅最终确定的设计尺寸是:座高:420mm(在人机尺寸的指导下确定的),座深:400mm,靠背高:400mm。很明显其中有些数据并不符合人机工程学尺寸要求，与其他的公共椅子相比，该木椅更贴近生活，形体流畅，造型优美，整体充满了现代气息，即充满了现代感的同时又融入了古朴厚重、回归自然的纯朴气息。 1.2户外公共座椅功能尺寸设计 户外公共座椅由于形式不同可以分为显性座椅、隐性座椅两类。显性户外座椅是指外观形式具有传统座椅形式特征的存在于户外环境中可以提供人们休息的坐憩设施，如凳子、椅子，及亭、廊、花架、敞厅中可以提供游人倚坐的栏杆座椅等。隐性户外座椅是指其外观形式虽然不具备传统座椅形式特征但同样可以为人们提供休息的坐憩设施。如台阶、花坛、置石等。在户外座椅尺寸设计时，显性座椅尺寸设计在百分位数据的选择和设计尺寸数据主要遵循最大满足度的基本原则，选择适合90％ ～95％人使用的设计尺度百分位数据。修正量的添加充分考虑鞋跟高度、着衣厚度、心理修正等一些客观引起的修正，具体修正根据具体情况综合考虑。隐性户外座椅由于其双重功能的特殊性，尺寸设计时在满足其原始功能基础上选择满足50％使用者需求人体数据，原因是可坐功能只是设计辅助功能。如果满足度提高，游人长期逗留会影响其产品美观和正常功能。最佳功能尺寸确立主要为城市公园这类不能为使用提供较多显性座椅，场所使用者却对座椅舒适度要求较高的情况下使用。在百分位数据选择上建议选用适合90％的人使用百分位数据。 第二章 公共座椅的基础知识 2.1公共座椅的分析 座椅属于家具类产品,公共座椅是指在公共场所所使用的座椅类家具,在家具的分类中经常被划在办公家具的大类别中。 2.1.1公共座椅的分类： （1） 剧院椅(在礼堂 剧院 电影院 会议厅使用) （2）等候椅(在机场 码头 医院 车站及其他公共场所) （3）课桌椅(在学校教学桌椅) （4）餐台椅(食堂 餐厅等公共场所) （5）体育场馆椅 2.1.2公共座椅的分析 公共座椅的基本特征是适应多数人群的需求,美观有韵律感,多数情况下要求集中使用,结实,耐用,能抵御一般人在无工具状况时无意或有意的损坏。同时要求维护简单和便于清理。特殊场所还要满足专业要求的使用需求,如在电影原种要求无反光材料,歌剧院中要求声学特性满足现场需要,甚至与通风系统结合,与回忆电子设备结合等特殊需求。 2.2公共座椅的发展史 椅子，其实就是一个坐的物体。从人类原始的时候就有坐的的这个动作，随着对工具的使用和意识的提高，一些年老的人为了在行动上的方便，选择做的时候喜欢寻找一个比较高的台阶，这样在站起来的时候会比较方便。后来随着文明的发展，礼仪开始伴随着社会的发展，“坐”并不是我们现在所说的坐了，但是在非正是场合的时候还是会有咱们现在的坐的这个动作。椅子的名称始见于唐代，而椅子的形象则要上溯到汉魏时传入北方的胡床。敦煌285窟壁画就有两人分坐在椅子上的图象；257窟壁画中有坐方凳和交叉腿长凳的妇女；龙门莲花洞石雕中有坐圆凳妇女。这此图象生动地再现了南北朝时期椅、凳在仕宦贵族家庭中的使用情况。尽管当时的坐具已具备了椅子、凳子的形状，但因其时没有椅、凳的称谓，人们还习惯称之为“胡床”，在寺庙内，常用于坐禅，故又称禅床。唐代以后，椅子的使用逐渐增多，椅子的名称也被广泛使用，才从床的品类中分离出来。因此，论及椅、凳的起源，必须从汉魏时的胡床谈起。 胡床在魏晋南北朝至隋唐时期使用较广，有钱、有势人家不仅居室必备，就是出行时还要由侍从扛着胡床跟随左右以备临时休息之用。胡床在当时家具品类中是等级较高的品种，通常只有家中男主人或贵客才有资格享用。在方人雅士中还多有褒词及生动描述。胡床因其形态特点又有“交床”和“绳床”之称。隋朝称“交床”，是因为隋高祖意在忌“胡”字，器物涉“胡”字者，咸令改之。宋陶《清异录》云：“胡床施转关以交足，穿绷带以容坐，转缩须臾，重不数斤。相传明皇行幸频多，从臣扈驾，欲息无以寄身，遂创意如此，当时称‘逍遥坐’”。胡床开始并无靠背，形如今天所见的马扎儿。唐代始有靠背。这种逍遥坐很可能就是带靠背的胡床。胡床最早出现于汉代，比唐明皇早几百年，要说为唐明皇创意显然不妥。所以这里所说的创意，应指增加了靠背。胡床在唐宋时期盛行，宋代尤甚，不过宋时称胡床者渐少，而称其为交椅的逐渐增多了。 带靠背的胡床始自唐明皇，还可以从唐代的记载中得到印证，文中记有：“绳床十，内四椅子”。从这段记载可知在唐代贞元元年已有了椅子的名称。这里所说的“绳床十，内四椅子”是指在十件绳床中有四件是可以倚靠的椅子，显然是为了与另外六件无靠背绳床相区别。可见，椅子的名称虽已出现，在日常生活中可是常见家具，但它还未完全从床概念中分离出来。 唐代以前的“椅”字还有一种解释，作“车旁”讲，即车的围栏。其作用是人乘车时有所依靠。后来的椅子，其形式是在四足支撑的平台上安装围栏，其制当是受车旁围栏的启发，并沿用其名而称这种坐具为“椅子”了。从现存看，唐代已有相当讲究的椅子了。如郎余令《历代帝王像》中唐太宗所坐的椅子为四直腿，束腰，上侧安托角牙，棱角处起线，这种装饰在明清时期称为“混面双边线”。坐面上在后部立四柱，中间两柱稍高，上装弧形横梁，两端长出部分雕成龙头，扶手由后中柱通过边柱向前兜转搭在前立柱上。扶手与坐面中间空当嵌圈口花牙。扶手尽端亦雕成龙头，与后背搭脑融为一体。坐面附软垫、衬背。这在当时应是十分精制的椅子了。唐代卢楞枷《六尊者像》中描绘的椅子更具代表性，它用四支铃杵代替四足，两侧有横枨连接，扶手前柱和椅边柱圆雕莲花，扶手和搭脑上拱，两端上翘并装饰莲花，莲花下垂串珠流苏，整体造型庄重华贵。镶金坠玉的家具在当时寺院中体现了高僧的尊贵与神圣。 五代至宋，高型坐具空前普及，椅子的形式也多起来，出现靠背椅、扶手椅、圈椅等。同时根据尊卑等级的不同，椅子的形制、质料和功能也有所区别。 五代至两宋元明清时期的家具大体保留着唐代遗风，只是高型家具较前更加普及了。 这就是历史发展的过程的一种发展，一直到现在，出现了各种各样的不同公共场合的不同形状不同风格的椅子。 现在诸如广场、公园、车站这样的公共场所是有形的公共领域，公共领域指的是与私人领域相对应的、公民共享的空间。无论是广场、图书馆这种公共场所的建设，还是公共秩序意识以及公益思想的强化，都属于对公共领域的一种固化。可以说，随着时代的进步，公共领域的建设也会更周全和完备，社会回报给公民的各种公共权利也更加齐全。而这一美好愿望的实现，则必须要从对公共领域这个概念的充分理解开始。当社会公民认识到自己与公共领域，必须在这个领域内共生共存并且共同获得发展，建立了一定的秩序，然后国家政府投入了一定的人力物力建设一些方便人们休息的场所，所以把一只在室内使用的座椅以一种更加简洁方便的形状出现在人们可以随便出入的场所。 第三章 产品分析 3.1 产品形态分析 这个产品是一个由两个同样的该产品组合在一起拼成的造型，单个造型从侧面看像是一条从上面飘下来的丝带，柔美轻滑的下垂下来，当两个组合在一起的时候，组合成一个类似五角星的形状，配合上和煦的阳光，或冷艳月光，给人一种浪漫的感觉。 3.2 产品的色彩搭配分析 椅子的主题框架运用到红色，红色代表火、血、太阳、热情、健康，喜庆等，用红色的主题边缘框架搭配上亮灰色的椅子面和高倍，形成鲜明的色彩对比，在视觉上有较强的冲击力。由于色彩对人的心理和生理产生影响，不同的消费群体对色彩的偏好(年龄差异，地域差异，性别差异等)均有所差异，此款座椅的形态设计表达了一种时尚前的设计理念，因此亮丽的颜色能更好的论释其内涵;公共座椅的受众人群较为宽泛，所以不能单纯的去迎合某一特定人群而确定，因此需要根据具体的使用环境来具体确定。另一种色彩搭配是用木头的那种天然黄色，代表阳光、黄金、穗谷、光明、希望、明朗、富贵等，与其他的公共椅子相比，该木椅的优点是采用天然木材的色彩，更贴近生活，形体流畅，造型优美，整体充满了现代感的同时又融入了古朴厚重、回归自然的纯朴气息。 3.3产品结构分析 里特维德说：结构应服务于构件间的协调，以保证各个构件的独立与完整。我从现有产品的造型出发在椅面的设计上通过曲折线表现产品的层次感,增加了产品的趣味性,减少了与人之间的距离感,使得产品从整体看更情切。椅子的侧面通过线条的扭曲形成纵深的三维空间，一面下面需要三根长条支撑椅面，以使其能承受更大的压力，靠背是一个面的弯曲，弯曲度要适应大多数人脊柱的弯曲程度。 3.4产品功能分析 木质长椅主要布置在延山丘的小路旁，容量为3～4人。经观察发现，这些座椅通常被情侣占据，经过想坐的人，也只好放弃，再寻坐处。被访者表示，这些座椅数目太少，虽然较舒适，但无法满足要求。数量少是一方面，这些座椅的布置也有待考虑。大多数长椅都紧贴小路，不仅使过往行人感觉不便，而且使实用者也感觉没有私密感。若布置到较远离道路，就可同时解决问题。 3.5产品人机工程学分析 3.5.1座椅设计主要依据 坐姿是人体较自然的姿势，它有很多优点，当站立时，人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力作用，以维持直立状态；而坐着时，这些肌力便能得到放松，减少人体能耗，消除疲劳。 3.5.2坐姿生理学 1、脊柱结构 在坐姿状态下，支持人体的主要结柱、骨盆、腿和脚等。正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好是坐姿状态下，压力适当的分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常，产生酸痛、疲劳等不适感。（图5.3.1） 图5.3.1 2、腰曲弧线 脊柱侧面有四个生理弯曲，即颈曲、胸曲、腰曲和骶曲，其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。人体正常腰曲弧线是松弛状态下侧卧的曲线，欲使坐姿能形成几乎正常的腰曲弧线，躯干与大腿之间必须有大于90度的角度，且要不躯干前有所支撑。 3、腿的位置 （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。因此，座高一般按低身材人群设计，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。 4、臀部位置 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。 3.5.3座椅的尺寸 1、座高 座高指地面至就坐座面上坐骨支承部位的高度。舒适尺寸的座高应使大腿保持水平，小腿自然垂直，双脚平放在地面上。户外座椅座面过高时会造成小腿悬空，座面过高，也会使大腿部受座面前缘的压迫使血液循环流通不畅久坐可以导致小腿麻木。户外座椅座面尺度太低会造成骨盆向后倾，腰椎曲线被拉直，时间长会腰酸不适。故座高一般按小腿加足高这项人体测量尺寸百分位数据低的的人群设计。在百分位数据选择上，遵循环境设施百分位数据选择表中在不涉及到健康安全的情况下，可选择第50百分位数据。 2、座宽 座宽是指人就坐时水平面的宽窄，座宽应满足使用者臀部就坐所需的尺度，并使就坐者能自如的调整坐姿，如果坐面座宽尺度太小会让就坐着感到拥挤压迫。43—45cm座宽必须能容纳身材粗壮的人。座椅坐面座宽太大人在就坐时肘部必须向两侧伸展来寻求支承长时间会引起肩部疲劳。在人体测量部位选用上，由于人体测量项目中臀宽的测量项目尺寸女性大于男性，所以在选用测量项目时，要选用成年女子的臀宽测量尺寸，如果户外座椅带扶手，在人体测量尺寸选择应该选择成年男子坐姿两肘肩宽，双人座椅选择成年男子最大肩宽人体尺寸。在百分位数据选择上由于涉及到问距的问题，在不涉及到健康的情况下，选用成年女子臀宽测量尺寸的第90百分位，满足度为90％ ，在涉及到安全和这样选择百分位数据的优点是尺度宽的人使用健康的问题选用成年女子臀宽测量尺寸的第99百分位，满足度为99％ ，那么尺度小的人也适用。 3、座深： 休息用椅40—43cm，指椅面前缘至后缘的距离，这个尺寸不能太大。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。坐深尺寸设计时要选用中国成年女子坐深这一人体测量尺寸，百分位选择上建议选择第l0百分位数据，具体尺寸设计时要充分考虑着衣修正、环境修正和座椅形式功能修正。（详见表2、表3） 4、座面倾角： 休息椅10—20度，座面倾角指座面与水平面所夹角度。（详见表3） 5、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。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较大的角度应该大些，方便休息时保持舒适的姿势。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。 6、靠背的人机尺寸： 靠背由肩靠和腰靠两部份构成，其中腰靠最主要。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。（1）使脊椎保持健康正确的曲率；（2） 阻止骨盆向后倾斜；（3） 尾骨和臀部最小化压力；（4）为骨盆（坐骨关节）提供有效支撑；（5）减轻和限制腿窝肌肉压力；（6）为骨盆和脚提供良好的支撑。（详见图3.5.2） 图3.5.2 7、靠背角度 ： 靠背的角度一般情况为103一112度指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相似，从脊柱正常形态来看，该角为115度左右较为合适。实际应用中，休息椅105—108度。 第四章 产品设计说明 通过设计这这个产品我了解到产品的制作到最终的实物是要进过精心的设计才能达到最好的效果。无论是从产品的创新,造型,材料,还是制作工艺上我们都要考虑好。通过这个课程设计我也了解到公共座椅的一些知识,提高了自己在这方面的认识度,学会从结构,人机,造型,色彩等多个方面对产品进行设计。这款椅子是公园休息椅，该产品的思路来源于对五星的形体变形，将五星从中间分开，然后将线条柔美化，改变了五星的边线那种坚硬笔直的线条，变得情趣化自然化，这样使人们在劳累的时候更容易接受这样的轻松感。从椅面到靠背的流线型，根据大多数人的脊柱走向设计，包括靠背所倾斜的角度，人坐上去时使臀部包括后背能更广泛的接触到椅子，增大受力面，分配受力，这样就不会再短时间内出现压迫感麻木感，能在短时间内得到肌肉的放松和休息。 图4.1尺寸图 图4.2情景图 图4.3效果图 图4.4爆炸图 4.5模型图 4.6渲染图 总结 通过学习工业产品造型设计这门课程我了解到产品的制作流程到最终的实物是要进过精心的设计才能达到最好的效果。无论是从产品的创新,造型,材料,还是制作工艺上我们都要考虑好。通过这个课程设计我也了解到公共座椅的一些知识,提高了自己在这方面的认识度,学会从结构,人机,造型,色彩等多个方面对产品进行设计。 参考文献 [1] 赵江红．人机工程学[M]．北京：高等教育出版社，2006：36 [2] GB／TIO000—1988中国成年人人体尺寸[s] [4] GB／T12985—1991在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则『S] [5] 丁玉兰. 人机工程学 北京理工大学出版社 [6] 杨玮娣. 人体工程学与室内设计[ M] . 北京: 中国水利水电出版社,2008. 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