人机工程学产品设计-床上一体书桌

华北科技学院1设计时间：2012年4月18日目录1技术背景…….……………………………………………………11.1现有技术…….……………………….…………….…………21.2现有状况…….………………………………………………31.3存在的问题….……………………………………….………32设计原理…….……………………………………………………42.1设计方案…….……………………………………………..42.2设计原理…….……………………………………................62.3创新点…….……………………………………...................63产品功能…….……………………………………........................73.1产品结构…….……………………………………................73.2产品功能…….…………………………………...................113.3产品优缺点…….……………………………………...........113.3.1产品优点…….……………………………………........113.3.2产品缺点…….……………………………………..........123.4使用方法…….………………………………………..............123.5使用注意事项.…………………………………....................124市场应用价值...….……………………………………..................135展望..............….…...….……………………………....................135.1结论........….……………………………………..................135.2不足...….…………………………………….......................135.3展望...….…………………………………….......................135.4心得...….…………………………………….......................14华北科技学院26参考文献...….…………………………………............................15摘要：我们作为学生，深知当今一种习惯——就是很多学生喜欢在床上看书、做作业或玩笔记本电脑。可今天学生所用床上电脑桌琳琅满目，不尽相同。但是目前在床上使用的书桌，功能和样式比较单一，不能符合大众的需求。并且在书床上看书时，由于书本放置的角度不适当，而导致用眼疲劳，影响视力，还有看书时间过长，手臂变得僵化，翻页不是特别方便。伴随各种设计问题也是不可避免。本文将会提出全新理念，从人机工程学角度出发，配合床的结构而设计出一套新颖的集床、柜、桌于一体的床上一体化电脑桌，使同学们应用更加舒适、方便。关键词：人机工程安全床上电脑桌人性化一体化产品设计正文：1技术背景学习安全人机工程学的理论课程之后，更加发现我们自身的生活空间——寝室，存在严重的不合理现象，尤其是床铺的设计不合理。我们每天都要有将近三分之一的时间在床上度过。因此床上环境一直是影响一个大学生寝室生活体验的核心。但是想要改善床上环境，我们也不得不面对许多制约。比如寝室本身结构的制约，床铺本身设计上的制约以及每个人生活方式的制约。而这一切又往往集中体现在床上空间不足上。没有放杂物的床头柜，没有在床上使用电脑或者学习用的桌子，没有足够的空间堆放多余的书籍。哪怕我们斥资购入一张传统的电脑桌，其清理上的麻烦与空间占用又成了问题。于是我们着眼于床上空间利用率的问题，开创性的将床头柜与电脑桌合二为一，并且利用墙面书架旁的空余空间，将桌子、床和小型储物柜整合成一个新的整体，以此实现床上空间的最大利用。从而改善大学生的寝室生活体验。所以作为一张好的电脑桌，必须从符合人体的生理、心理及解剖学特征出发，以提高人们在电脑作业时保持舒适度与工作效率。为了更好的改进及设计符合人们需要的床上电脑桌，首先必须对市面上现有床上电脑桌存在问题进行总结分析。在进行针对这些问题进行改进，以设计出符合人体生理、心理及解剖学特性华北科技学院3的床上电脑桌。1.1现有技术可以同时调节桌面和桌腿到最合适的角度和高度,满足使用者最舒适的姿势。除适用笔记本电脑外，还可以用餐、放置零食饮料、阅读、写作等，由于收起时成一板状，重量轻为1.5公斤左右,所以便于携带,除在室内使用外,外带也很方便。另外，床上电脑桌的材质有木质、橡胶板、胶合板，以及pvc，材质的发展使得桌子的设计不单纯是考虑桌的使用性能及人机匹配，更是考虑到如何让拓展桌子的外围性能，让桌体越来越轻，同时又有利于人的健康，甚至可以吸收对人有害的电脑辐射。现在市场上已经出现各种各样的电脑桌，比如如下图片：图1-1图1-2图1-3华北科技学院41.2现有状况现在学生使用的床用电脑桌主要是图1-1所示，比较好点的就是图1-3了。1.3存在的问题1、市场上的床上电脑桌存在的问题面对目前市场上琳琅满目的床上电脑桌，看其样式，颜色。让人眼花缭乱，但我们仔细分析之后，发现从人机角度出发的产品寥寥无几。人们做出的只是一张小的桌子，可以放在床上而已，并没有考虑其人性化，舒适度，设计尺寸更是仅凭主观想法，没有实地考察，每个区域人均相关尺寸都不尽相同。下面就其综合市场床上电脑桌设计不足做以总结：1）操作鼠标时，胳膊悬空，手腕搭在桌沿上，使胳膊疲劳，手挽手背出肌肉紧张疲劳。2）桌面固定，不能倾斜，对于使用者来说，对键盘不熟悉，只能坐直使用电脑，脊椎处压力增大，腰部疲劳。胳膊手腕也难免其灾。3）我们都知道笔记本键盘不是特好，如果有移动键盘，也无处安放，只能放在腿上打字，由于平行与腿，又无处固定，打字既不方便，也不稳定。2、宿舍环境所带来的问题：1）宿舍人多，空间小，如何充分利用仅有的床铺空间。2）虽然有折叠电脑桌，但是不适合。3）有些床式电脑桌不便整理床铺。华北科技学院52设计原理2.1设计方案1、可供选择方案方案一图2-1图2-1：桌面材料为高密度压缩板，桌面为木质纤维一次模压成型，表面光滑,耐磨易清洁,四周边上有包边。脚为钢制,表面电镀处理,光亮不生锈,可折叠。加全金属支撑架。桌子整体比较精致,面板厚度约1.5公分左右，加固折叠脚,采用全新钢材用专用模具一次冲压而成。不用的时候，可折叠支撑脚，不占空间。价格实惠。缺点是不可按照使用者的需求调节高度和斜度。使用者必须保持按电脑桌的高度和角度进行操作。方案二图2-2华北科技学院6图2-2：此款是可折叠笔记本电脑桌。支撑脚可调节高度，做工精细，优质的楠竹，先将厚竹去皮后切割成3×4厘米粗细的竹条，然后经过特殊工艺高压上胶制成大型板材，全过程要经过30多道工序.特有的工艺使竹纤维更坚固美观耐用，较松林和杉木家具楠竹家具更不易弯曲和断裂且环保。且其顺纹抗拉强度、抗压强度很好。因此完全不用担心承重能力。产品的边角这些细节被精心的设计打磨得很光滑没有毛刺，淡淡的清香加漂亮的竹纤咖啡色维很显主人的档次和品味。为了有助于笔记本电脑的散热，留有散热孔。缺点是：材料的成本高，加工程序多，因为采用铝镁合金材料，成本较高，价格也随着高。在校的大学生可能接受不了这个价格。使用者的范围较小。方案三图2-3图2-3：此款是可折叠组合式笔记本电脑桌。材料是木质材料，安全可靠。成本相对较低。除了在床上笔记本电脑桌用途外，还可以用于阅读，写作，吃饭等功能。支撑腿通过螺栓连接，桌面可以自由调节斜度，适合于人机工程学。收起时，直接作为柜门，不占用任何妨碍空间！华北科技学院72、最终方案图2-3我的最终方案是如图2-3所示。这款笔记本电脑桌除了具备基本的电脑桌的功能，还符合了人机工程学原理，更重要的是空间的利用率上得到很大的提高，以适应了使用者不断提高的需求。材料是采用木质材料，对人体没有任何害处，价格相对较低，广大使用者应该能够接受。2.2设计原理根据人机工程学原理、思想和方法及工程技术理论（即机械设计理论），结合现实生活中的技术条件的限制和生活环境的限制所提出的问题，提出一些解决方案，来设计出理想、安全和舒适的人机产品！2.3创新点1、桌面和桌面于一体，一板多用，不仅节省材料还节省空间。2、桌面是由两块木板组成，其中可转动木板可调节角度以适应人眼视线角度。3、桌面可以调节前后距离，可适应坐在床上绝大部分位置。华北科技学院83产品功能3.1产品结构1、整体结构尺寸图图3-12.各零件结构图及尺寸图进行尺寸的取舍后，确定的尺寸有：坐姿眼高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿臀宽、坐深、坐姿肩高、坐姿膝高、坐姿两肘间宽、小腿加足高、前臂长、上臂长1）以下是参考数据以及参考依据：表3-1人体尺寸参考数据表测量项目男女参考依据P5P95P5P95坐姿眼高749847695783根据坐时的眼高可以确定电脑桌在使用电脑时适合眼睛高度的大概位置坐姿肘高228298284215根据坐时的肘高确定学习或用电脑时手臂最舒适的高度坐姿大腿厚112151113151确定桌子的容膝空间的高度华北科技学院9续表3-1人体尺寸参考数据表坐姿臀宽295355315382确定桌子的容膝空间的长度坐深421494401469确定桌子容膝空间的宽度坐姿肩高557641518594根据坐时的肘高确定学习或用电脑时手臂最舒适的高度坐姿膝高456532424493确定桌子的容膝空间的高度坐姿两肘间宽371489348378确定桌子的合适长度小腿加足高383448342405确定桌子的容膝空间的高度前臂长216258193234确定手臂前伸时的长度上臂长289338262308确定手臂前伸时的长度2）结合上述所参考的数据及我们实测宿舍床铺的各尺寸，可确定桌体主要的尺寸如下：I、长度的确定：长度必须大于坐姿臀宽、两肘间宽，所以取最大的臀宽的宽度为489mm，由于需要一定的活动空间，所以需进行适当加大，长度范围确定为大于639mm，由于宿舍原电脑桌长度为835mm，在长度范围之内，且考虑到宿舍空间限制，所以长度定为750.0mm。II、高度的确定图3-2根据人在学习中坐姿最舒服的姿势时，（此桌面高度适合大多数人，对于有个性的人，我们可以提供个性化服务）图3-2中，P95的坐姿眼高为h1,显示屏华北科技学院10的宽度为b,L为人眼的最佳视距，h2为桌面高度。根据图可得桌面高度计算公式：102/costan4.46.012bLhh（单位：cm）其中0.6为着衣修正量，4.4为姿势修正量，由于这一公式是参照台式电脑的，而我们大学生一般用笔记本，所以须减去高度10。得出来28.48=h2=40.83cm同时需考虑人的坐姿肘高，由臀部到肘关节的距离可查得298mm，现测实际床面到桌面距离为340mm满足要求，所以不做修改。III、宽度的确定：坐深、前臂长+上臂长（男：P5:505mm,P95:596mm;女:P5:455mm，P95：542mm），为了适合男女使用，又能在人的能够到的范围内，取男坐深第九十五百分位为宽度方向的最小值以及前臂长+上臂长+手长的最小值为宽度方向上的最大值可知：宽度范围为494~605mm，原尺寸为600mm，且考虑到宿舍空间限制，所以长度定为520.0mm。3）由以上所确定的尺寸及机械设计原理可设计出以下各零件及尺寸图图3-3全部零件图华北科技学院11I、桌体主俯视图及三维视图图3-4桌体主俯视图及三维视图II、柜体三视图及三维视图图3-5柜体三视图及三维视图华北科技学院12III、总体效果图图3-6总体效果图3.2产品功能1、功能主要集中在桌面的灵活性，其在不工作状态时，是以柜门的形式关闭在柜子上，在工作时，其就是桌面呈现在床上。2、桌面的结构有两块面板组成，当作为柜门是，其中小面板可以作为柜门打开，这样取柜子里物品时，就可不必将整块桌面放下，从而避免不必要的麻烦及不可知的安全因素！3、导轨的作用是可调节桌面前后位置，以适应人所坐的位置。4、托板可以在使用鼠标时从桌面下抽出