安全人机课程设计

课 程 设 计

设计课题系部班级 所属专业学生姓名学号 指导教师 设计时间

目 录

1 前 言............................................................ 5 2. 我校学生宿舍床梯的现状及分析..................................... 6

2.1 床梯测量 ................................................... 6 2.2 床梯使用调查 ............................................... 7 3. 人体尺寸参数..................................................... 9 4. 人的生理心理特性分析............................................ 10

4.1 手 ........................................................ 11 4.2 脚 ........................................................ 12 4.3 色彩与心理 ................................................ 13 5. 床梯改进....................................................... 14

5.1 横杠直径 .................................................. 14 5.2 梯级间距 .................................................. 14 5.3 梯面宽度 .................................................. 15 5.4 坡度 ...................................................... 15 5.5 颜色 ...................................................... 15 6. 结束语.......................................................... 15 参考文献........................................................... 17

摘 要

在大学的学习生活中，同学们有了越来越多的自由时间，而且基本上都住在学校的学生宿舍中，宿舍的床与同学们的联系显得非常紧密，然而通过亲身体验、实验测试以及同学们的普遍反映，发现其存在诸多设计方面的不合理性，造成使用的许多不便，对此有必要通过运用安全人机工程学的相关理论依据和原理对其进行深入的分析、评价，进一步对其进行改善，初步完成对它的再设计，使之更加符合人机关系和以人为本的人机工程学原理，使它的设计理念和设计形态更加人性化、更加注重人机的结合，让使用者感觉更加安全、舒适、健康。

关键词：床梯；安全人机；分析评价；再设计

ABSTRACT

Learning at the University, students have more free time，And essentially live in the school dormitory，Dormitory bed to contact students seem very close，Through first-hand experience however, laboratory tests, and students are generally，Discover its many design aspects of irrationality, causing much inconvenience，On this there is a need for relevant theoretical basis and principles of operation, safety and ergonomics on its in-depth analysis, evaluation，Improve it further, it initially completed design，Make it more in line with man-machine relationship and man-machine engineering principle of people-oriented ，Design concepts and design patterns that make it more human, and more focus on man-machine combination, allow users to feel more secure, comfortable, and healthy.

Key words: Bed ladder; safe human-machine; analysis; design

1 前 言

安全人机工程学（Safety Ergonomics）是研究人－机－环境三者之间相互关系的学科，该学科在发展过程中有机地融合了生理学、心理学、医学、卫生学、人体测量学、劳动科学、系统工程学、社会学和管理学等学科的知识和成果，形成自身的理论体系、研究方法、标准和规范，研究和应用范围广泛并具有综合性。该学科与人体科学、工程科学和环境科学密切联系，相互渗透、交叉。其研究目的在于设计和改进人－机－环境系统，使系统获得较高的效率和效益，同时保证人的安全、健康和舒适。

随着经济的发展，科技的进步，安全人机工程学的研究已涉及到人类工作、生活和休息的各个领域。随着现代技术的发展，科技和人的因素的含量在生活环境中日益增多。在21世纪的今天，几乎所有的大中专院校都实现了现代化的学生公寓，给学生创造了优越的学习生活条件，这无疑就是经济发展、科技进步的表现，并令人敢带欣慰。但在另一方面，由于设计尺寸不合理、人机不协调等原因也给学生带来了各种不便，在生理上或心理上产生了一定影响。任何一个人机系统都不是完美的。在学生用组合柜及相关器物的设计、使用过程中，由于一些客观原因的影响，许多问题在设计过程中就被忽略，或者设计不合理，在投入使用后，就相应地出现了一些问题，比如学生在无意中碰撞、容易产生疲劳等，发生意外伤害。

为探索安全人机工程学与学生生活设施的设计问题，本人根据安全人机工程学的理论及相关资料书籍，对本校学生公寓宿舍床梯进行某些分析、评价、设计与改进，运用安全人机工程学理论，引入人性化设计理念，优化宿舍的人——机系统，营造出安全、舒适、健康的生活环境。

2. 我校学生宿舍床梯的现状及分析

2.1 床梯测量

为了使各种与人有关的机械、设备、产品等能够在安全的前提下高效能的工作，实现人-机优势的最优结合，并使人在使用时处于安全、舒适的状态和无害、宜人的环境之中。现在各种机械、设备、产品的设计必须充分考虑人体的各种人机学参数。因此，在产品的设计制造过程中了解、熟悉、掌握有关设计所需的人机学参数的性质和使用条件是十分必要的。在学生宿舍床梯这一人机系统的设计及使用过程中应考虑一下一些人体人机学参数，下面对A、B区和C、D区的两种不同规格的床梯进行相关的分析评价：

A、B区宿舍床梯及相关测量数据

据调查，在我校的学生公寓中，A、B区宿舍和C、D区宿舍的床是两种不同的规格，A区和B区的床如下简图：

图1 A、B区床梯简图

C、D区宿舍床梯及相关测量数据

表2 C、D区床梯的相关尺寸 单位：cm 2.2 床梯使用调查

表3 我校床梯使用情况调查问卷

3. 人体尺寸参数

表4 人体相关尺寸 单位：mm

表5 人体相关水平尺寸 单位：mm

表6 跪姿、俯卧姿、爬姿人体尺寸百分位数 mm

4. 人的生理心理特性分析

人机关系要实现的目标

（1）高效

在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。 （2）健康

是指人在操作或使用产品的过程中，产品对人的健康不会造成不良的影响。 （3）舒适

是指人在使用产品的过程中，人体能处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然，正常的肢体肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲劳。 （4）安全

指人们在操作和使用产品的过程中，产品对人的身体不构成生理上的伤害。

实现合理的人机关系需考虑的因素

（1）考虑到普通人群和特殊人群

现在大多数产品是为了普通人群设计的，设计参照的标准是依据普通人群的数据确定的。但是特殊人群也是社会的重要组成部分，他们往往有着独特的需要。所以在设计时，还应充分地考虑特殊人数的特点和需要。 （2）考虑静态的人与动态的人的关系

人们使用产品时时常处于动态和静态两种状态之中，因此，设计的产品不但要符合人体静态的尺寸，也要符合人体的动态尺寸。要让人在使用它时，能够方便施力、有足够的空间等。这样的设计有利于减少人体疲劳，提高效率，满足健康、舒适的要求。

（3）满足人的心理需求和生理需求

设计中的人机关系，不仅要满足人的生理需求，而且要满足人的心理需求。产品的色彩、材质等都会对人的心理产生影响。视觉、听觉、触觉、味觉等都影响人的心理感受，如果能在设计中注意满足人在这些方面的心理需求，就可以将人机关系处理得更好。

（4）信息的交互

人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程.即人机之间运用信息语言交流的过程。改善信息传递的途径能够获得更好的人机关系。

4.1 手

图3 主干扶手——手部

4.2 脚

从以上简图和相关数据可以看出：

1.我校宿舍所有床梯登脚的横杠的宽度或直径都为2.5cm的小截面铁杠，宽度太窄或直径太小，人在上以脚用力上登的时候太硌脚，而且表面是光滑的油漆面，容易滑动脚板，造成失足，很容易造成危险。

2.根据相关测量数据，A、B区的床梯于地面的角度为90°，C、D区的床梯与地面的坡度约为83°，在实际操作中，83°和90°并没多大差别，坡度过于险陡，让人在心理上没安全感，同时在人机运动上也给人体造成了些许吃力感，长此以往，容易造成人体组织的损伤。

3.床梯的两旁的主干除了支撑梯架外，没有用于人在上登时的手部着力点，容易在上登的过程中不小心失手造成伤害。此外，根据测量和于相关资料的比对，

图4 脚部特征

我们认为两主干之间的距离过窄，肩宽和体宽偏大的人体在上登时太吃力，同时也造成了各方面的诸多不便。

4.通过人体相关尺寸与床梯梯级间距的比对，同时根据部分同学的反映表明，26.5cm的梯级间距对于身高较矮的同学来说过大，上登的时候比较吃力，下登的时候容易踩空坠地，造成人身伤害。

5.由于A、B区的梯杠为方形的，棱角分明，在抓握上下的时候，不仅要承受身体的重力，而且要保持平衡，这种棱角分明的设计让人感觉极不舒适。

4.3 色彩与心理

人们处于不同的颜色环境中，除了视觉辨别力受到影响、视野发生变化外，人的心理感觉也会有所变化，不同的颜色会产生不同的抽象概念和不同的感觉。如表2：

表7 各种颜色的心理作用

①冷暖感。如红色、黄色和橙色给人以暖的心理感觉；蓝色的衣服看上去凉爽。 ②兴奋和压抑感。如红色、黄色等暖色调给人以兴奋感，使人情绪高涨、精神振

奋、易于激动；蓝色等冷色调使人冷静，抑制人的情绪。

③轻松和压抑感。明度高的颜色会使人感到轻松、自在、舒畅的感觉；明度低的颜色使人产生压抑和不安的感觉。

④软硬感。明度高的颜色感觉软；明度低的颜色感觉就硬。等等。

在色彩搭配方面，在考虑学校所处地区气候特征和房间大小的客观条件时，对室内颜色及有关物品进行了颜色的合理搭配。如房间墙壁为白色，书桌也为白色，椅子为橙黄色等。这些颜色都为冷色，与这里的气候特点形成对比，在夏季是学生就感到比较凉爽；本来空间并不大的寝室也在颜色的正确搭配下，变得比较明亮，宽敞，减少了学生在心理上的压抑感，显得极为轻松。给学生创造了良好的学习环境，在一定程度上可以提高学习效率。

据调查观测，我院A、B区宿舍床梯颜色为草绿色，总的来说在色彩搭配上还比较恰当，给人一种安静、柔和的感觉。但是C区和D区的床梯颜色为黑色，给人一种忧郁、沉重的心理作用或感觉联想，让人觉得压抑和不安。在大学，宿舍的功能基本是集休息、学习和娱乐于一身，以黑色作为床梯颜色显得与其现实功能搭配不太协调。

5. 床梯改进

5.1 横杠直径

经过测量，实际的床梯主干直径或截面宽度为25mm，根据人机数据分析，符合人机要求的主干直径应为30mm。实际的上登横杠直径或截面宽度也为25mm,考虑到人的体重，明显受力面太窄，造成脚部的压力，长期这种情况会对脚部健康有害。所以对这部分要进行重点改良。 我们在原来的金属横杠外加了一层塑料材质，表面有防滑颗粒凸面的八棱柱行的外皮，八棱柱直径为52mm，每个侧面宽为30mm,能够增加受力面积，减少人体脚部所受压力，并且可以防滑，更舒适，更安全。

5.2 梯级间距

针对C、D区同学反映的梯级间距过大，为了适合更多使用者的需求和符合安全人机学原理，建议将C、D区原有梯级间距缩小3 ~5 cm,，即将原来的26.5 cm

调至23.5 ~21.5cm。

5.3 梯面宽度

根据测量得出两主干之间的距离过窄，造成人在使用床梯时用力不便，经过调查，人体的肩宽为（男，415mm;女，387mm，加上厚的衣服厚度为76mm,薄衣服厚度7.9mm),但考虑到宿舍空间有限，所以我们将两主干之间的宽度改良为350mm。

5.4 坡度

A、B区床梯坡度为90°，C、D区实际床梯于地面的角度为83度，但为了在使用时身体上感觉舒适，也应该考虑到人的心理感受，83度接近90度，差不多垂直地面，所以我们将这个夹角减小，都改为77度，稍微降坡度改缓，增加人在使用的安全感。

5.5 颜色

为了让学生在宿舍感到轻松、自在、舒畅，本来空间并不大的寝室在颜色的正确搭配下，变得比较明亮，宽敞，减少了学生在心理上的压抑感，给学生创造了良好的学习环境，在一定程度上也可以提高学习效率。针对区的床梯颜色建议换成明度较高的色彩，如绿色。

结束语

首先我由衷感谢老师提供给我们这样一个锻炼自己的机会，让我们感受到学来的知识不只是用来完成试卷的，更多的应该用它们来解决生活中的实际问题。

在整个设计过程中，我学到了很多，更加受到了一些启发，希望老师在检查过程中指出其中不足和错误，我会积极改正，虚心学习，努力提高自己的专业知识，实践能力，增加实践经验，使自己的实践应用能力进一步提高。！

通过这次的课程设计，我们发现身边很多的事物都不符合人机工程的标准，我们今后应该多进行这类的实践，以帮助我们在设计产品时能够从人出发，以人为本，设计出更健康更合理的产品。

同样我们也感受到“机由人定，以人为本”的原则的含义，我们设计产品时不能够主观臆断该产品的尺寸，而是要通过实践调查研究得出的科学而合理的数据，以此为依据。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下” ，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，初次进行课程设计真的有点棘手，然而，当我整理自己的设计成果，漫漫回味这几周的设计历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到由衷的欣慰。

通过课程设计，我对产品的设计流程认识更加深刻，使我深深体会到，干任何事都必须具备相应的理论知识及动手能力，和足够的耐心、细致。课程设计过程中，许多专业问题有时不免令我感到有些心烦意乱，但我仔细想想老师平时教我们的东西，在认真分析，问题就会迎刃而解，这次课程设计使我在知识应用上得到了一次难得的锻炼。短短几周的课程设计，使我发现了自己所掌握的知识还有待完善，综合应用所学的专业知识的能力也有待提高。最后，也谢谢在这次课程设计中给予我帮助的各位同学，谢谢你们！

参考文献

[1] 张力，廖可兵.安全人机工程学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007 [2] 郭清山、汪元辉. 人机工程设计. 天津：天津大学出版社,1994 [3] 邵象清.人体测量手册.上海： 上海辞书出版社，1986 [4] 徐志胜.安全系统工程[M].机械工业出版社.2007.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mo24.html