座椅人机工程分析

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1、摘要本文从人体坐姿生理学和生物力学的角度出发，分析了座椅对于人们身体的影响，同时介绍了现有的一些新式座椅，旨在让人们更加了解座椅对人们健康的影响，启发人们发挥想象力发明出更加健康舒适的座椅。关键词健康座椅新式1、座椅与人体健康1.1座椅设计的主要依据坐姿时人体比较自然的姿势，它有很多优点。当人站立时，人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力的作用，以维持静立状态；而人坐着时，可免除这些肌力，减少人体消耗，消除疲劳。坐姿比站姿更有利于血液循环，站立时血液和体液会向下肢积蓄；而坐着时，肌肉组织松弛，使腿

2、部血管内血液静压降低，血液流回心脏的阻力减小。坐姿还有利于保持身体的稳定，这对精细作业更加适合。在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业，因而坐姿时最常采用的工作姿势。目前大多数办公室工作人员、脑力劳动者、部分体力劳动者都采用坐姿工作。随着技术的进步，愈来愈多的体力劳动者也将采用坐姿工作。1.2坐姿生理学1.2.1脊柱结构在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。脊柱位于人体背部中线处，有33块短圆柱状椎骨组成，包括7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎和下方的5块骶骨及四块尾骨组成，相互

3、间由肌腱和软骨连接，腰椎、骶骨和椎间盘及软组织承受坐姿时身上大部分负荷，还要实现弯腰扭转等动作。对着及而言这两部分最为重要。正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组上承受均与的静载荷。当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常，产生腰部酸痛、疲劳等不适感。1.2.2腰曲弧线脊柱侧面有四个胜利弯曲，颈曲、胸曲、腰曲、骶曲。其中与坐姿舒适性直接相关的是腰曲。人体正常的腰曲弧线是侧卧的曲线，躯干挺直坐姿和前弯时的腰弧曲线会使腰椎严重变形，要使坐姿能

4、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，且在腰部有所支承，课件保证腰椎弧线的正常形状是获得舒适坐姿的关键。1.2.3腰椎后凸和前凸正常的腰弧曲线是微微前突。为使坐姿下的腰弧曲线变小，座椅应在腰椎部提供所谓的两点支承。由于5、6胸椎高度相当于肩胛骨的高度，肩胛骨面积大，可承受较大压力所以第一支承应位于5、6胸椎之间，称其为肩靠。腰部支承设置在第4、5腰椎之间的高度上，称其为腰靠，和肩靠一起组成座椅的靠背。合理的腰靠应是使腰弧曲线处于正常的生理曲线。坐姿生物力学1.3生物力学1.3.1肌肉

5、活动度脊椎一卡附近的肌肉和肌腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互的压力的作用，是肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。肌腱组织受力时，产生一种活动电势。根据肌电图记录可知，在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；当躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。这些结果与坐姿生理学是相符合的。1.3.2体压分布由人体解剖学可知，人体坐骨粗壮，与其周围的肌肉相比，能承

6、受更大的压力。而大腿底部有大量血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和精神系统传到而感到不适。所以坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值，这是坐垫设计的压力分布不均匀原则。股骨受力分析人体的结构在骨盆下面有两块圆骨，成为坐骨结节。坐姿时这两块面积很小的坐骨结节能支承上身的大部分重量。坐骨结节下面的座面呈近似水平时，可使两坐骨结节外侧的股骨出于正常的位置而不受过分的压迫，因而人体感到舒适。1.3.3当座面呈斗形时，会使股骨向上转动

7、，这种状态除了使股骨出于受压迫位置而承受载荷外，还造成髋部肌肉承受反常压迫，并使肘部和肩部受力，从而引起不舒适感。所以在座椅设计中，斗形坐面是应该避免的。椎间盘受力分析当坐姿腰弧曲线正常时，椎间盘上受的压力均匀而轻微，几乎无推力作用于韧带，韧带不拉伸，要不无不舒适感。但是，当人体处于前弯坐姿时，椎骨之间的间距发生改变，相邻两椎骨前端间隙缩小，后端间隙增大，椎间盘在间隙缩小的前端受推挤和摩擦，迫使它向韧带作用一推力，从而引起腰部不适感，长期累积作用，可造成椎间盘病变。综合看来，从坐姿生理学角度，应保证腰弧曲线

8、正常；从坐姿生物力学角度，应保证肢体免受异常力作用。依据两方面的要求，研究了人体作业的舒适坐姿。2、座椅设计2.1设计要点2.1.1工作座椅的结构形式应尽可能与坐姿工作的各种操作活动要求相适应，应能使操作者在工作过程中保持身体舒适、稳定并恩给你进行准确地控制和操作。2.1.2工作座椅座高和腰高必须是可调节的。座高调节范围360-480mm之间；工作座椅坐面高度的调节方式可以是无级的或者间隔20mm为一档的有级调节