_无锡中小学普通教室课桌椅设计的人机工程学研究(博论).pdf

中文摘要 本文以人体工程学原理，结合现代计算机控制理论、统计学、系统工程等知识，对无 锡市中小学普通教室课桌椅的使用现状进行调查，通过对中小学生进行人体数据测量及对 学生和教师进行调查问卷，得到： 一、通过对国家标准《学校课桌椅功能尺寸》的研究，应用人机工程学原理和人体解剖学 原理，从坐姿行为分析各种坐姿的优缺点，提出课桌椅设计的基本原则。 二、以电阻式压力传感器为座椅压力探头，运用传感器阵列探测和数据拟合相结合方式， 通过 LabVIEW 软件平台，实行了座椅压力分布测试的彩色三维和二维实时显示。通 过对学生 9 种坐姿测试，验证了座椅高度与人体坐高匹配的必要性。 三、通过 2005 年对无锡市城乡 3494 名 6~18 岁汉族男女学生的 52 个年龄段的抽样调查， 与 1985 年的抽样调查数据对比分析，得到了中小学生平均身高和坐高的变化趋势。 四、通过对无锡市7~18 岁城乡学生身高从 1985 年至 2005 年间每间隔 5 年的测量统计数 据的分析研究，预测了 2010 年、2015 年和 2020 年学生身高变化趋势。 五、通过对 3 所小学课桌椅使用情况的抽样调查，发现学校课桌椅功能尺寸与国家标准存 在较大差距，课桌椅与学生身高错位现象严重；作者通过数据分析，提出了学校课桌 椅配置实施方案，可大大提高课桌椅与学生身高的基本符合率。 关键词：课桌椅、人机工程学、座椅压力分布测试、课桌椅配置方案 目 录 绪 论 1 0.1 研究背景与现状 1 0.1.1 课桌椅设计的人机工程学研究 2 0.1.2 课桌椅卫生标准研究 3 0.2 研究意义 4 0.3 研究对象 4 0.4 研究内容 4 0.5 研究方法 4 第一章 普通教室课桌椅体系的概念和特点 6 1.1 中国学校家具系统 6 1.2 课桌椅体系和普通教室用课桌椅子体系的概念 7 1.2.1 课桌椅体系的概念 7 1.2.2 普通教室用课桌椅子体系 8 1.2.3 普通教室用课桌椅子体系的分类 8 1.3 普通教室用小学生课桌椅系列的特点 9 1.3.1 小学生课桌椅使用者的特点 9 1.3.2 普通教室用小学生课桌椅的使用功能 12 1.3.3 课桌椅使用中的独用性和公用性的统一 12 1.3.4 普通教室用小学生课桌椅系列的特点小结 13 1.4 小结 13 第二章 普通教室课桌椅之人机工程学设计原则 14 2.1 课桌椅设计之关键参数 14 2.1.1 与课桌椅设计相关的重要人体测量参数的定义与测量方法 14 2.1.2 课桌椅测量参数 16 2.1.3 人体尺度百分位及人体静态与动态尺寸的选择 17 2.2 课桌椅型号与功能尺寸标准 17 2.3 课桌椅之人机工程学功能设计原则 19 2.3.1 座椅设计的基本原则 19 2.3.2 课桌设计的基本原则 22 2.4 课桌椅的材料和结构设计原则 23 2.4.1 课桌椅材料的选择 23 2.4.2 课桌椅的结构和材料性能的要求 25 2.5 课桌椅系列的色彩设计原则 25 2.6 小结 25 第三章 座椅压力分布测试系统 26 3.1 引言 26 3.2 压力传感器矩阵的设计 27 3.2.1 压力传感器工作原理 27 3.2.2 压力传感器的选用 27 3.3 座椅压力分布测试系统设计 31 3.3.1 数据采集卡选取 31 3.3.2 基于虚拟仪器的数据采集与分析处理软件设计 33 3.4 座椅压力分布测试与分析 36 3.4.1 座椅压力分布测试 37 3.4.2 座椅压力分布分析 44 3.5 小结 45 第四章 中小学生人体数据测量与数据处理