大学生宿舍床铺设计分析

课

程

设

计

设计课题 大学生宿舍组合床铺的分析及改造 系部班级 2012级安全管理专业2班 所属专业 安全工程 学生姓名 孙春羽 指导教师 刘艳宾设计时间 2013.11—2013.12

目 录

1 前言 .................................................. 1

2 人机工程学概述 ........................................ 2

2.1人机工程学的概述 ................................... 2

2.2人机工程学简史 ..................................... 2

2.3人机工程学的目的 ................................... 2

3 设计床的课题背景 ...................................... 3

4 分析现在用床的缺点 .................................... 3

4.1睡觉休息的不舒适 ................................... 3

4.2学习生活的不方便 ................................... 3

4.3安全性不佳 ........................................ 4

4.4过于简陋，不太美观 ................................. 4

4.5功能小 ............................................ 4

5 设计组合床铺应该注意的问题 ............................ 4

6 组合床铺的问题分析 .................................... 5

6.1床长的问题分析 ..................................... 5

6.2桌面作业面积的问题分析 ............................. 5

6.3作业光环境的问题分析 ............................... 6

6.4作业台高度的问题分析 ............................... 7

6.5衣橱的问题分析 ..................................... 8

6.6组合式床铺安全性问题分析 ........................... 8

6.7凳子的问题分析 ..................................... 9

7 设计思路 .............................................. 9

7.1床的大小的改进 ..................................... 9

7.2书架的分层设计 .................................... 10

7.3容腿空间的设计 .................................... 10

7.4衣橱的设计 ....................................... 11

7.5椅子的设计 ....................................... 11

7.6扶梯的设计 ....................................... 12

8 结果和分析 ........................................... 12

9 结束语 ............................................... 12

参考文献 ................................................ 13

宿舍组合床铺的人机工程学分析及改造

摘 要：本文主要介绍了人机工程学的定义、概述以及简短历史，通过对人机工程学这门学科的了解，从而提高在对于产品的开发、使用时候能够按照人机工程学原理进行分析的能力，并且提出合理化建议，根据人机工程学原理，对于床铺的高度、长度、宽度，书桌的高度，书架高度、宽度，以及衣橱设计做了符合人机工程学的分析，本着以人为本的原则，根据宿舍具体情况和同学们对于现在床铺设计的意见，对于现在床铺提出合理的改造意见，在保障学生的身体健康的前提下，提高学生的工作学习效率。

关键词： 人机工程学 寝室床铺设计分析 工作空间分析 寝室床铺改造

1. 前言

现在的大学宿舍的组合床铺往往是上面是床铺，下面是书桌、书架以及衣橱，并且配备一个椅子，本校也不例外。对于一般的组合床铺，学校根据自己宿舍大小和设计的不同，从而会选择不同的床铺，床铺的设计者没有根据每个实际环境进行具体的改进，对于学生生活习惯，工作方式没有具体了解，因此，在设计的时候，很多不符合人机工程学的设计理念，不符合学生习惯的设计方法会给同学在生活，学习以及工作中带来很大的不方便和困扰，从而大大降低了学生的工作学习效率，有些不合理的设计甚至会影响学生们的身体健康.

2．人机工程学概述

2.1人机工程学的概述

人机工程学是研究人，机械及其工作环境之间相互作用的学科。是一人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机器、人与环境以及机器与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。

2.2人机工程学简史

人机工程学在各个国家的命名和定义的不同，有些国家称之为工效学。 工效学在人—机—环境系统的研究中，经历了人适应机、机适应人、人机相互适应几个阶段，现在又已深入到人、机、环境三者协调的人—机—环境系统在系统内，从单纯研究个人生理和心理特点，发展到研究怎样改善人的社会因素。随着市场竞争的加剧和生产水平的提高，工效学在机械产品的设计和制造中的应用也更加广泛和深入。

工效学是根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互间的合作关系，以保证人们安全、健康、舒适的生活，并取得满意的工作效果的机械工程分支学科。

2.3人机工程学的目的

人类工效学的目的有三个：第一，使人工作得更有效；第二，使人工作得更安全；第三，使人工作的更舒适。

综上所述，人机工程学在工程历史上扮演重要的角色，不仅仅在提高人们的工作效率方面起到了重大作用，还在人机系统安全舒适方面有了成熟的理论，为后来人们设计人机系统提供了巨大帮助。

3. 设计组合床铺的课题背景

化，不能和家里相比。 1) 在平日的学习生活当中，经常听到同学抱怨寝室用床的不便之处。缺少人性

2) 例如，在床上看书写字的时候，很不方便。

3) 上铺同学爬上去的时候，床总是摇晃，发出声响，稳定性很不好。

4) 床面太薄，太硬。

5) 梯子不方便爬

4. 分析现在用床的缺点

4.1睡觉休息的不舒适

寝室是学生的另一个家，是学生生活的地方，它里面的任何一个设备都影响着学生生活质量的高低。而寝室用床作为学生寝室的重要的组成部分，它对学生的生活质量起着决定性的作用。他们觉得学校寝室用床的床板太硬，下垫又太薄，睡觉休息的时候又极不柔软，舒适度与家里相差太大，每次睡觉都感觉硬邦邦的，十分不舒服，而且第二天醒来都会感到后背袭来阵阵酸痛，有时甚至一整天都提不起精神。（同学们一致认为寝室用床的不舒适，造成他们的睡眠不足，从而导致学习成绩不同程度地下滑。）

4.2学习生活的不方便

据调查了解，有80%的住校生除了在教室学习外，都有在寝室自主学习。但是现在的大部分学校都没有那种附带学习桌的寝室用床，学生们在寝室学习都只能在小小桌子上想法子。，他们经常在床上趴着、躺着、靠着读书写字，花样百出。健康专家们指出这样不正确的学习方式很容易造成亲少年驼背，近视眼等不好的生理变化。学生正处于生长发育的黄金时期，生理各方面正在进一步成长发育，任何一个地方出了差错都可能 给他们的人生抹上黑色的一笔。

4.3安全性不佳

绝大多数学校的寝室用床都是宽0.8米，长1.75米左右，分为上下铺。根据我们的调查，这类床安全性普遍不高，这对学生的安全是至关重要的。由于床的安全问题，造成学生受伤的诸类现象在各学校时有发生。有些寝室管理人员指出睡在下铺的同学由于睡觉的时候翻身而床太窄就很容易掉在地上，而睡在上铺的同学经常爬上爬下，床的扶手较滑而踩空掉下去，轻则弄破皮，重则骨折等。可见对于现在的简陋学生寝室用床而言其安全隐患问题是不容小视的。为了学生的安全，对现在寝室用床的改良应侧重安全性。

4.4过于简陋，不太美观

从调查结果来看，92%学校的学生寝室用床都属于不锈钢的框架结构，它只具备床的基本外形，而没有其他形状。

4.5功能小

从调查结果来看，现在大部分的学生寝室用床的功能普遍比较小，一般都没有附带小桌、小书架等等。学生在使用过程中都遇到了很多不便。

5. 设计床应该注意的问题

一、加强材质的坚固性，达到一定的要求；

二、床高相对于使用学生的身高不易太高；

三、上层床的护栏最好呈梯形，一边床头高度要有相关的标准，以适应一般睡眠时身体高度低于床的最高高度，有相对的安全空间；

四、床头的高度要大于护栏的高度，可以形成一个三角形的生存空间，床脚的支撑性较强，对抵抗压力有重要作用，对上下学生都可以起到保护作用；

五、登梯的设计，考虑成一定的倾斜角度，倾斜登梯无疑可以加固床体。

6.组合床铺的问题分析

6. 1 床长的问题分析

因为在本产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于床长设计应该使用大尺寸，由之前的数据以及表1数据可知，人体身高的第九十九百分位长度为1814mm，床的长度1950mm，现有床铺长度大于第九十九百分位数，即满足了百分之九十九的人使用，由于每件产品在使用设计时候不可能满足所有人的使用习惯以及喜好，也就没有必要为了极端少数的人群的要求进行一些不必要的设计，所以在床铺的长度的尺寸上，现有的组合式床铺满足人机工程学的设计。

6.2桌面作业面积的问题分析

由分析图可知，人的手眼协调区域宽度为59.7-19=40.7cm，长度在人体正中矢状面左右各7.6cm～53.5cm，所以现有组合式床铺的桌面设计长139cm、宽57cm远远超过了人眼协调区域，不符合人机工程学设计原理，这样设计让使用者在使用过程中由于各个物品摆放问题，使用起来会频繁出现的单手工作，眼睛注意力随工作的变化而左右上下移动，这样不仅会出现效率不高，还会引起使用者的操作疲劳。由此可见，课桌应该是对于组合式床铺改进设计的重点之一。

6. 3作业光环境的问题分析

由于是组合式床铺，在设计时候下层是书桌，但是是横向的，平行于床长的设计，桌子宽度为570mm小于床的宽度为800mm，所以在日常写作业的时候，身体和床会挡住宿舍的光源，这不仅十分不利于学生们的学习生活，也十分不利于学生的身体健康，长期在昏暗的光环境下看书会引起近视等生理疾病，是不良的工作光环境。这也成为了改进的重点。

6.4作业台高度的问题分析

因为在本产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值的依据，对于书桌的高度设计，应该采用大尺寸设计。

表1 人体主要尺寸百分位数表

表2 人体尺寸修正表

坐膝高的第九十九百分位数为549mm，根据数据建立中的表2功能修正量可知，坐膝高功能修正量为33mm，根据公式1可以计算出，书桌最小功能尺寸为582mm，现有的书桌设计为750mm，根据人机工程学的坐姿工作台的设计，以及人体百分位数的选择，750mm大于人体坐姿的第九十九百分位数，即满足百分之九十九的人使用，还预留了一定的心理修正量。所以符合了人机工程学的设计原则。

6.5衣橱的问题分析

整个衣橱一体设计，没有考虑到学生的衣服长度，衣柜太狭小，衣服根本就挂不起来，特别是在冬天同学们的厚重衣服完全放不下，对于同学们来说根本就没有足够的空间。而且如果在门后面放一些物品，衣橱的门就无法全部打开，浪费了一定的空间。

6.6组合式床铺安全性问题分析

现在上床用的扶梯采用突出设计，由于很多突出的设计，导致现在床铺很不安全，很多时候不经意的就会撞上去，导致身体受伤。而且是两张床公用一个扶梯，这样在有些时候同边床的两个人就容易出现等待的情况，浪费了时间。这样不符合人机的设计在改进方案中给予解决。

6.7凳子的问题分析

凳子设计太平，会产生身体向前滑动，凳子设计也不符合人机工程学臀部受力的分析，导致在使用过程中对于身体健康影响较大。没有靠背，不能完全贴合人的脊椎，让使用时候造成不舒适感觉。

7.设计思路

7.1床的大小的改进

最佳功能尺寸=人体尺寸分位数+功能修正量+心理修正量(公式2)[1]

选择了人体身高的第九十九百分位数，长度为1800mm，加上加上睡觉的功能修正量100mm，依据公式1可以算出最小功能尺寸为1900mm，加上人体心理修正量

100mm，由公式2可以计算出最佳床长度设计尺寸为2000mm。改进设计的尺寸为2000mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。

床的宽度选择人体肩宽的第九十九百分位数，长度为480mm，睡觉的功能修正量由表2功能修正量表可得为100mm，依据公式1可以算出最小功能尺寸为580mm，加上人的心理修正量380mm，由公式2可以计算出最佳床宽设计尺寸为960mm。改进设计的尺寸为960mm大于最小功能尺寸，等于最佳功能尺寸，满足百分之九十九的人使用，符合设计要求。

这样的设计可以在满足使用者工作需求的同时尽量给使用者创造一个舒适的环境，使使用者舒适度尽可能达到最大满足。

7.2书架的分层设计

在改进设计的时候采用了分层设计的原理，不同层次放置不同的书籍，设计的尺寸也不同。由于改变了书架和书桌的整体设计，根据国标GB/T1999书本长度数据：32开书籍长度为203mm，16开书籍长度为26mm，A4纸张试卷长度为297mm，根据第四章公式1可以计算出书架的最小功能尺寸分别为300mm、270mm、220mm，根据5.1节公式2可以计算出最佳的书架设计高度尺寸分别为350mm、320mm、250mm、250mm、230mm、230mm，大于最小功能尺寸，这样的设计，使得在放书时候更加方便，由于根据不同大小的书进行摆放，在找书时候也能迅速找到，这样可以大大提高对于书架的使用效率。

7.3容腿空间的设计

根据表1可以知道人体坐姿膝高第九十九百分位数为549mm，根据表2可以知道坐姿功能修正量为33mm，根据公式1可以计算出容腿空间的最小设计尺寸为582mm，加上人体心理修正量，根据5.1节公式2可以计算出最佳的容腿空间长为640mm，这样的设计尺寸大于最小功能尺寸，能保证人腿在一般坐姿时候有足够的空间进行活动。

在改进时候采取在衣橱下面采用上部分为挂衣设计，下部分为抽屉设计，这样，一些不方便挂起来的衣服，可以很方便放置，整体看来显得会很整洁。在改进的设计中，这一个距离被缩短为50mm，由于改进设计的衣橱的宽度变成960mm，

衣柜的储物空间更大了，还额外增加了一个横杆，这样可以方便同学们挂衣服。

7.5椅子的设计

椅面高度根据人体坐姿臀高第五百分位数383mm，加上功能修正量3mm，根据公式1可以计算出最小功能尺寸为386mm，给予44mm心理修正量，由公式2可以算出最佳功能尺寸为430mm，大于最小设计尺寸，能满足大部分人的使用，也使得更加符合学校宿舍，以及桌子的设计。因为椅面的弧线设计符合人体臀部受力面分析，背靠的弧线设计完全符合人体脊椎曲线，使得人在长时间使用时候不会出现疲劳以及身体损伤.整体设计简洁大方，适合宿舍这种集体环境，放置在公共场所，维修简单。

原始的扶梯是由两人共用，且楼梯上面没有任何防滑设施。改良后的扶梯变成一床一用，这样避免了两人在急需时的冲突。还在楼梯上面增加了橡胶的防滑保暖垫，这样既避免了人在下楼梯时着急而滑下楼梯，增加了摩擦力，又可以在冬天起到一定的保暖作用。

8.结果和分析

这次的改造设计过程中，我感受到了，一件好的产品，不仅仅要在理论上符合人机工程学，还要在实际使用的时候根据使用者的实际情况进行改进，这也说明了人机工程学时一门以实验为基础，关系到人们日常生活各个方面，是一门实用性非常强的学科。

此次改造设计还存在很多不足，只有在这种不断认识，不断改进设计过程中，产品设计才会更加符合人的使用，更好体现人机工程学思想，在保证人工作效率的同时，提供给人一个安全舒适的工作环境。

9.结束语

人机工程学的显著特点是在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。此次的课程设计就是运用人机系统设计理论，分析发现学生宿舍床铺的不足并提出相关改进措施，达到“人—机—环”系统的协调，展现学生宿舍床铺的人性化，使学生能有一个舒适、安全的环境休息和学习。

参考文献

【1】：谢庆森，王秉权.安全人机工程.天津：天津大学出版社，2004.

【2】：丁玉兰，人机工程学.

【3】：严扬. 人机工程学设计应用. 北京：中国轻工业出版社，1998

【4】：刘绍英，刘成锁. 网络课件设计[J]. 中国电化教育，2002.7

【5】：晶玉课件编写组 多媒体课件制作实战 机械工业出版社 2003年

【6】：林君芬，余胜泉 关于我国网络课程现状与问题的思考 教育技术通讯2001年第1期

【7】：工业企业设计卫生标准GBZ1—2002.

【8】：袁修干，庄达民.人机工程.北京：北京航空航天大学出版社.2002.