第五章　工作地设计

本章内容 工作地设计的概述 工作面高度的设计 活动空间的设计 座椅的设计

第一节 工作地设计的概述 一、工作地设计的含义与内容 二、工作地设计对工作效率的影响 三、工作地设计中需要考虑的因素

第一节 工作地设计的概述 一、工作地设计的含义与内容 工作地：人在工作中所需要的活动空间，加上机器、设备、工具及被加工件所占的空间的总和。 　　工作地：人在工作中所需要的活动空间，加上机器、设备、工具及被加工件所占的空间的总和。 　　工作地设计：包括工作面高度设计、活动空间设计、座椅设计等多方面的设计内容，涵盖了生理学、心理学、人体测量学等多学科背景知识，是生产管理、生产组织和工艺设计人员的重要任务。

第一节 工作地设计的概述 二、工作地设计对工作效率的影响 　　优良的工作地设计，不仅能减少操作者工作时肌肉与骨骼的不适感，而且能够降低工作疲劳程度以及体能的消耗，使操作者处于人一机一环境三者和谐相处的状态之中。反之，不良的工作地设计则可能带来一定的负面作用，轻则造成诸如颈部、肩部、背部、腿部等身体各部位肌肉的不适或疼痛；重则导致安全事故，对生命造成严重危害。　　

第一节 工作地设计的概述 三、工作地设计中需要考虑的因素 （1）作业特点-工作精度、工作负荷等 （2）人体尺寸-百分位数的选择 （3）个体差异-性别、种族差异等 （4）工作姿势-坐姿和立姿 （5）维修活动

第二节 工作面高度设计 一、站立时的工作面高度 二、坐姿时的工作面高度 三、坐立交替时的工作面高度

第二节 工作面高度设计 一、站立时的工作面高度 以下情况多采取立姿操作： (1)需要经常改变体位的操作。（因为站着比频繁的起坐消耗能量少） （2）常用的控制器分布在较大的区域。 （3）在没有容膝空间的机器旁工作。 （4）需要用力较大的工作，采取立姿容易用力　　

第二节 工作面高度设计 　　1、站立时工作面高度设计的基本原则 基本原则：一般来说，人站立工作时较舒适的工作高度是比站立时的肘高低5-10厘米。

第二节 工作面高度设计 　　我国男性站立时的平均肘高为102厘米，女性为96厘米，所以对男性较合适的站立时的工作高度应为92--97厘米，女性为86--91厘米。 　　欧洲和北美男性站立时的平均肘高为107厘米， 女性为100厘米，所以对男性较合适的站立时的工作高度应为97--102厘米， 女性为90--95厘米.

第二节 工作面高度设计 2、不同工作特性的高度 （1）精密作业：高于肘高5-10cm。 （2）一般作业：低于肘高10-15cm.

第二节 工作面高度设计 西方国家站立工作时推荐的工作高度 (单位:cm) 工作类型 对男性的推荐高度 对女性的推荐高度 工作类型 对男性的推荐高度 对女性的推荐高度 精密工作 100-110 95-105 轻度工作 90-95 85-90 重工作 75-90 70-85

第二节 工作面高度设计 二、坐姿时的工作面高度 以下情况多采取坐姿操作： (1) 持续时间较长的静态作业。 　以下情况多采取坐姿操作： (1) 持续时间较长的静态作业。 （2）要求精密又要求仔细的作业。（坐姿容易保 　　 持身体平衡）。 （3）需要手足并用，尤其是对一个以上踏板进行 控制时。

第二节 工作面高度设计 　　1、基本原则 　　从人体力学的角度来看，作业者小臂接近水平或稍微下倾放在工作面上而上臂处于自然悬垂状态，是最适宜的操作姿势。所以，一般把工作面高度设计在肘部以下50mm～100mm（轻作业，正常位置），但也要根据作业性质适当调整。

第二节 工作面高度设计 2、不同工作特性的高度 膝盖自由活动的最小空间： 　　2、不同工作特性的高度 　　膝盖自由活动的最小空间： 地面与膝盖上平面间的高度+脚后跟最小活动间隙（5cm）+工作台厚度（4cm） 我国：男性：53cm+5cm+4cm=62cm 女性：49cm+5cm+4cm=58cm 欧美：男性：60cm+5cm+4cm=69cm 女性：56cm+5cm+4cm=65cm

第二节 工作面高度设计 工作类型 对男性的推荐高度 对女性的推荐高度 精密工作 75—80 70—75 轻作业 60—65 55—60 坐着工作时推荐的工作面高度/cm 工作类型 对男性的推荐高度 对女性的推荐高度 精密工作 75—80 70—75 轻作业 60—65 55—60 用力作业 40—55 35—50

第二节 工作面高度设计 三、坐立交替时的工作面高度 　　在设计站-坐可交替的工作面时， 工作面的高度以站立时的工作高度为准，为坐着工作时提供较高的椅子，椅子高以68-78厘米为宜，同时一定要提供较高的脚踏板，使人坐着工作时脚有休息的地方，否则人们很难工作持久。

第三节 活动空间设计 一、垂直面工作空间设计 二、水平面工作空间设计

定义：指人的手能够达到的最大高度。它与人的身高是成 第三节 活动空间设计 一、垂直面工作空间设计 　　1、最大静止摸高 定义：指人的手能够达到的最大高度。它与人的身高是成 比例的。 计算公式：泰柏格利用回归分析方法计算出最大静止摸高 与身高具有以下线性关系： 最大静止摸高=1.24×身高 若身高为170厘米，则最大静止摸高为211厘米。

第三节 活动空间设计 　2、最大抓握高度 计算：最大静止摸高减去手指的长度。 最舒适抓握高度：比最大抓握高度小30-40cm。

第三节 活动空间设计 垂直空间的划分与工作特性 0-50厘米高度区间： 50-70厘米高度区间： 适宜脚控制 70-160厘米高度区间： 160-180厘米高度区间： 180厘米以上高度区间： 适宜脚控制 手脚都不方便 适宜手控制 视觉还可以 都不方便，适宜放极少用的控制器。

第三节 活动空间设计 站立时最大静止摸高和最大抓握高度 百分位 最大静止摸高（毫米） 抓握高度（毫米） 男性 高 95 2393 2260 矮 5 2073 1958 女性 2217 2094 1914 1808

第三节 活动空间设计 3、垂直面上抓握范围 表示：手臂保持抓握状态时在垂直面扫过弧的半径 半径：肩膀关节的位置到手心的距离

第三节 活动空间设计

第三节 活动空间设计 二、水平面工作空间设计 1、工作面上的水平抓握 　　图中最外侧的虚线半圆为最大工作区域；细实线半圆为正常工作区域。由图可知，最大工作区域是以肩峰点为轴，上肢完全伸直作回转运动时所包括的范围；正常工作区域是上臂靠近身体、曲肘，前臂平伸作回转运动所包括的范围。理想的范围：半径在35-45的两个半圆，其次是半径在55-65的两个半圆。

第三节 活动空间设计 2、巴恩斯法 　　图中最外侧的虚线半圆为最大工作区域；点画线半圆为正常工作区域。由图可知，最大工作区域是以肩峰点为轴，上肢完全伸直作回转运动时所包括的范围；正常工作区域是上臂靠近身体、曲肘、前臂平伸作回转运动所包括的范围。

第三节 活动空间设计 3、容膝、容脚空间 在坐姿工作台设计过程中，在工作台下部就要有足够的容纳腿脚的区域，就叫容膝、容脚空间。 表5-4 容膝空间尺寸 符号 尺度部位 尺寸 最小 最大 a 容膝孔宽度 510 1000 b 容膝孔高度 640 680 c 容膝孔深度 460 660 d 大腿空隙 200 240 e 容腿孔深度

第三节 活动空间设计 4、应用原则 根据手臂的活动范围，作业空间的平面尺寸的设计原则如下：①按照95％的人满意原则。②将常使用的控制器、工具、加工件放在正常作业范围之内。③将不常用的控制器、工具放在正常范围和最大范围之间。④将特殊的、易引起危害的装置，布置在最大范围之外。

第四节 座椅设计

第四节 座椅设计 一、座椅设计的重要性 二、座椅的基本类型 三、座椅的设计

第四节 座椅设计 一、座椅设计的重要性 １．坐姿作业的优点 （1）减轻人的腿部的负荷 （2）能量消耗较少 （3）身体平衡较易控制

第四节 座椅设计 2．坐姿作业的问题 部位 百分比(%) 头疼 14 脖子疼或肩膀疼 24 腰疼 56 大腿疼 19 膝盖和小腿疼 29 坐着办公人员的抱怨 部位 百分比(%) 头疼 14 脖子疼或肩膀疼 24 腰疼 56 大腿疼 19 膝盖和小腿疼 29

第四节 座椅设计 二、座椅的基本类型 （1）专用工作椅：为了一定工作要求而设计的座椅。汽车驾驶座椅、学生课桌椅等。 考虑：舒适性和操作效率。 　　考虑：舒适性和操作效率。 （2）休息用椅：专供休息用的座椅。火车、飞机座椅等。 　　考虑：舒适性 （3）多功能椅：可供多种场合使用。 　　考虑：通用性

第四节 座椅设计 三、座椅的设计 1、座椅设计的一般原则 座椅的设计尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。 　　1、座椅设计的一般原则 　座椅的设计尺寸应与使用者的人体尺寸相适应。 座椅设计应尽可能使使用者保持自然的坐姿。 座椅必须设计得坚实、安全。 工作座椅的设计要与工作台面的设计结合起来考虑，特别是座位高度应与工作台高度相匹配。

第四节 座椅设计 2、座椅主要部分的设计 （1）座椅面高度 （2）座椅宽度 ⑤⑥ （3）座椅面深度 （4）座椅面倾角 （5）靠背的高度和宽度 　（1）座椅面高度 （2）座椅宽度 （3）座椅面深度 （4）座椅面倾角 （5）靠背的高度和宽度 （6）靠背倾角 （7）扶手高度 （8）坐垫和靠垫 ⑤⑥ ⑦ ①②③④⑧

座椅面高度 　　椅面高度应使就坐者大腿近似水平，小腿自然垂直，脚掌平放在地面上，既保证不因椅面过高而使大腿肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷。因此，椅面高度应以小腿加足高的第5百分位数进行设计。

座椅面高度

座椅面高度 座椅因用途不同，椅面高度要求也不同。 　　座椅因用途不同，椅面高度要求也不同。 　　工作用椅的高度应使操作者的双足能平放在地面上，对于工作用椅，可取400-480 mm，而且工作座椅的高度应为可调的，使其与工作面高度保持适宜的高度差。 　　休息用椅应使就坐者的腿能向前伸，使大、小腿的肌肉和关节可以放松。因此，对于休息用椅，可取380-450 mm； 　　办公用椅的调节范围为330-530 mm。

座椅宽度 　　　在空间允许的条件下，以宽为好，以方便就坐者变换姿势。通常以女性臀宽尺寸的第95百分位数进行设计，以满足最宽人体的需要。一般可取400-450 mm。对于扶手椅应不小于500 mm。

座椅面深度 椅面深度指椅面的前后距离，其尺寸应满足三个条件： 使臀部得到充分支持； 使腰部得到靠背的支持； 　　　椅面深度指椅面的前后距离，其尺寸应满足三个条件： 使臀部得到充分支持； 使腰部得到靠背的支持； 椅面前缘与小腿之间留有适当距离，以保证大腿肌肉不受挤压，小腿可以自由活动。 　　　 因此，椅面深度不宜过深，应以臀膝距测量的第5百分位数进行设计。通常工作椅可取350-400 mm，休息用椅可取400-430 mm。

座椅面深度

座椅面倾角 定义：座椅面倾角指椅面与水平面的夹角。 要求：座椅面应稍向后倾，以防长时间坐着时臀部向前滑动，并方便 背部靠向靠背。 休息用椅：椅面后倾角应大些，有利于肌肉的放松，可取14-24°； 工作用椅：由于工作时身体需前倾，所以倾角不宜太大，可取4-6°。

靠背的高度和宽度 　　　靠背按其高度尺寸可以分为四类：低靠背、中靠背、高靠背、全靠背。

靠背的高度和宽度 低靠背只支撑腰部，其优点在于制作材料节省，且不妨碍使用者的上肢和肩膀的前后运动；缺点是不能使胸背得到支撑。 　　低靠背只支撑腰部，其优点在于制作材料节省，且不妨碍使用者的上肢和肩膀的前后运动；缺点是不能使胸背得到支撑。 　　中靠背除了低靠背具有的支撑腰椎部的功能外，还可支撑到胸椎下半部，其使用面较广。 　　高靠背指高度能达到肩膀的靠背，一般设计成与脊柱自然弯度相似，坐着特别省力和舒适。　　　　

靠背的高度和宽度 高靠背加上头靠就成为全靠背，适合于飞机客舱，长途客车等主要 供休息用的座位设计中。 　高靠背加上头靠就成为全靠背，适合于飞机客舱，长途客车等主要 供休息用的座位设计中。 　　靠背的高和宽与坐姿的肩高和肩宽有关，可根据座椅用途确定。 　工作用椅：靠背的高和宽应以不妨碍手臂的操作活动为前提。 如果高靠背有碍于手臂活动时，可采用支撑在腰曲处的中、低靠背，宽 度可取320-360 mm。 　休息用椅或长途运输工具中的乘客用椅：宜采用高靠背，并且加靠枕，宽度可取350-480 mm。

靠背倾角 定义：靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角。 适宜角度：从保持脊柱的正常自然形态，增加舒适感考虑，最适宜的角度约为115°。 　　定义：靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角。 　　适宜角度：从保持脊柱的正常自然形态，增加舒适感考虑，最适宜的角度约为115°。 　　　通常靠背倾角可根据座椅用途确定： 　工作用椅可取95-105°，一般以100°为宜； 　学校学生读书用椅，在保持警觉条件下，可取95-100°； 　休息用椅可取105-110°。

扶手高度 　　　扶手的主要作用：支承手臂重量，以减轻肩部负担，增加舒适感。在就坐和起坐或变换坐姿时，手臀可利用扶手支撑身体。在摇摆、颠簸状态下，扶手可帮助保持身体稳定。扶手还可作为个人领域的标志。 　　

扶手高度 扶手的高度不宜过高，以免引起肩部疼痛。 休息用椅扶手高度可取200-230 mm。两扶手之间的间距可取500-600 mm。 　　　扶手的高度不宜过高，以免引起肩部疼痛。 　休息用椅扶手高度可取200-230 mm。两扶手之间的间距可取500-600 mm。 　对于交通运输工具中的连排座椅，为节省空间，两扶手间距 可取400-500 mm。扶手也可设计成活动的，遇有过胖者就坐困难 时，可将扶手转上去靠到靠背侧面。 工作用椅一般不设扶手，以免妨碍手臂的操作活动。

坐垫和靠垫 　　　目的：设置坐垫和靠垫的主要目的是使就坐者的体重压力均匀地分布在座位面和靠背上，而且座椅与人的结合更紧密使坐姿保持地更稳定。

坐垫和靠垫 　　 选材需注意两点： 　　（1）不宜采用太松软的材料。使用过于松软的材料会使臀部、躯干部陷入太深，不便于坐姿调整。 　　（2）透气性能优良。由于人久坐后，压住坐垫和靠垫的身体部位产生的汗和热气不易排散。特别在气温高的季节，若坐垫和靠垫用不透气或透气性差的材料加工而成，人体臀部与背背腰部所排出的较多的汗水与热量会使就坐者不舒适。

本章重点 工作面高度设计原则 垂直及水平活动空间的设计 座椅各部分的设计原则

休息一下！