4人间本科生公寓房的人机学设计教学内容.doc

4人间本科生公寓房的人机学设计

精品资料

人机工程学课程设计报告

项目名称

4人间本科生公寓房（18㎡）的人机学设计

姓 名 吕吉云
综合作业成绩评定表
评分项目
得分
评阅人
调研分析报告 40分

设计创意 25分

设计细节 20分

展板效果 15分

成绩合计

学 号 201440503012
院 系 2014级机电工程学院工业设计
指导教师 李达

仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢- 25 -
目　录

一、 引言

二、 设计思路
2.1设计目的
2.2设计题目
2.3简述现状
2.4调研

三、 数据收集
3.1问卷调查
3.2实地测量

四、 调研结果分析

五、 设计方案

六、 效果图

七、 设计总结

引言
大学是培养优秀人才的地方，大学校园也较之初中高中更加自由开放，环境更加优美。而宿舍所扮演的角色也与初高中有了较大的区别，据了解，一天24小时中，大部分同学有超过12小时的时间是呆在宿舍的，因此宿舍作为大学四年的家，应该有更加宜人的设计，以此来为莘莘学子提供良好的学习生活环境。
设计思路
2.1设计目的
我们学习了《人机工程学》这门课程后，对人机环境有了一定的了解，为了加深对这门课程的理解与学习，同时也为了是宿舍的基础设施更加符合人、机、环境三者的相互关系，更加注重人的感受，我们决定对宿舍做一次人机学课程设计。
2.2设计题目
4人间本科生公寓房（18㎡）的人机学设计
2.3简述现状
现如今国内的高校宿舍大多以成本为第一考虑因素，没有充分考虑人的因素，很多宿舍内部基础设施和整体布局不够完善。
2.4调研
一方面通过调查问卷来收集高校学生对于宿舍的意见，另一方面对宿舍进行了实地测量收集宿舍设施的尺寸和位置等。
数据收集
3.1 问卷调查
此次调查问卷的调查对象为在校大学生，主要调查的是学生对其说住宿舍的总体满意程度和对其不满意的部分的统计，以及局部改进措施。本次调查问卷共发放73份，收回73份，有效问卷73份。问卷统计结果如下。
4人间本科生公寓房的人机学设计调查问卷
Q1:您对寝室的居住环境满意吗？

答案选项
回复情况
很满意
7
一般般
31
不太满意
14
很不满意
21
受访人数73

Q2:你对宿舍的通风照明满意吗？

答案选项
回复情况
很满意
12
一般般
26
不太满意
20
很不满意
15
受访人数73

Q3:你喜欢什么类型的床桌搭配？

答案选项
回复情况
上床下桌×4
56
上下铺×2 桌子×4
3
单人床×4 桌子×4
14
受访人数73

Q4:你是否认为回到宿舍脱下的外套和书包应该有恰当的地方放置？

答案选项
回复情况
是的，我需要
68
无所谓
5
不需要
0
受访人数73

Q5:你的座椅舒服吗？

答案选项
回复情况
舒服
4
一般
35
不舒服
34
受访人数73

Q6:你的写字台（书桌）大多数时间用来

答案选项
回复情况
写书面作业
9
放置电脑（玩游戏或做作业）
20
做“置物架”（放置书包、课本、生活用品等，基本不用作工作台面）
44
受访人数73

Q7:你的写字台空间够用吗

答案选项
回复情况
完全够用，还有空余
2
刚刚好
15
不够用
56
受访人数73

Q8:你认为床铺的登梯存在什么问题？

答案选项
回复情况
过于垂直
35
梯子踩脚处太细，硌脚
51
洗完脚上去时容易脚滑
42
受访人数73

Q9:你希望上铺与天花板之间的距离增大，不再碰头吗？

答案选项
回复情况
迫切希望！
44
我的身高不允许我碰到头~ ：-P
11
我认为没有必要
18
受访人数73

Q10:你认为宿舍墙上的插座和网线插口的位置和数量设置的合理吗？

答案选项
回复情况
合理
6
有些设置的合理，有些不合理
45
不合理
22
受访人数73

Q11:你认为是否有必要在宿舍添置鞋架或衣架？

答案选项
回复情况
有必要
65
没必要
8
受访人数73

Q12:宿舍的衣柜空间分隔合理吗？

答案选项
回复情况
合理，每一块空间的利用率都很高，而且衣物存放有序
8
不合理，衣服堆叠在一起，找衣服时有可能“牵一发而动全身”
65
受访人数73

Q13:你认为宿舍的衣柜空间够用吗？

答案选项
回复情况
够用，还有空余
2
刚刚好
16
不够用
55
受访人数73

Q14:你的床铺是否需要一个载物板？

答案选项
回复情况
需要，正好放一些平时看的书或者脱下的衣服
66
不需要
7
受访人数73

Q15:你认为是否需要一个特定的区域集中放置暖瓶、脸盆？

答案选项
回复情况
需要
64
不需要
9
受访人数73

Q16:阳台的晾衣杆的高度是否过高？

答案选项
回复情况
是
29
否
44
受访人数73

Q17:两根晾衣杆的距离是否太近？

答案选项
回复情况
是
46
否
27
受访人数73

Q18:你宿舍的风扇能吹到上铺吗？

答案选项
回复情况
不能
40
能
8
没有风扇！
25
受访人数73
3.2 实地测量
实地测量地点为青岛大学东院滢园11号610宿舍，测量工具为米尺、直尺、三角尺等。主要测量宿舍主体空间尺寸、组合式床铺的主要尺寸以及所要改进的阳台、风扇等尺寸及位置。 测量结果如下。
数据测量表
单位：cm
项目

尺寸
宿舍
长
450
宽
400
高
300
阳台
长
400
宽
85
门
宽
90
高
205
窗
长
190
高
160
晾衣杆
两杆间距离
29.5
走道（两对床间）
宽
240
梯子（两临床间）
宽
23
衣柜
长
60
深
70
高
72
床
长
195
宽
81
高
165
书桌
长
105
宽
60
高

距床底
90
距地面
70
书架
高

下层
25
中层
25
上层
30
椅子
长
35
宽
25
高
43
调研结果分析
通过调查，高校宿舍主要存在以下问题：
4.1 接近一半的人对居住环境和通风照明不够满意，因此宿舍的整体布局需要进行改动。
4.2 超过四分之三的人更倾向于上床下桌的组合式床铺。
4.3 大部分同学认为回到宿舍后脱下的外套和书包没有合适的地方放置。
4.4 座椅不够舒服。
4.5 由于缺乏置物空间，许多同学都会将生活用品等东西放在桌上，导致书桌的可用空间难以满足同学们的需求，而且书桌的实际功能也没有得到正确利用。
4.6 上床的登梯过于陡峭，梯子硌脚，防滑性能差。
4.7 上铺与天花板之间的距离太小，会不小心碰到头。
4.8 墙上的插座和网线插口的位置不够合理，数量不够多。
4.9 没有统一的地方放置鞋子、脸盆和暖瓶等物品。
4.10 宿舍衣柜空间不够大，而且空间分隔不合理，找衣服翻箱倒柜，十分不便。
4.11 床上没有为手机、眼镜、书籍还有脱下的衣服等等随时有可能需要放置的物品提供置物架。
4.12 阳台晾衣杆之间距离过劲，导致衣服挤在一起，难以晒干。
4.13 风扇吹不到上铺。
设计方案
5.1宿舍整体布局改进设计
宿舍内部长宽高分别为450、400、300，可将空间划分为三部分：东西两面的床区、中间的240cm的过道和床与门之间的60cm的空间。两张床是连在一起的，共用一个登梯，因此可将登梯加宽至50cm。总体格局俯视图大体如下图1所示。

图1 宿舍格局俯视图
5.2 晾衣杆问题的改进设计
通过问卷调查，很多同学认为两根晒衣绳之间的距离太小，晒衣服稍显拥挤，导致衣服晒干速度慢，深浅衣服难以隔开导致染上颜色。通过测量，得到宿舍内晾衣杆之间距离约为25cm，而根据《中国成年人人体尺寸（GB10000-88）》查得中国成年女性肩宽平均值为35.1cm，衣服最外层肩宽应略大于这一尺寸，所以为防止晒衣时两排衣服过于拥挤，两晾衣杆应至少为36.0cm。由于现在的晾衣架宽度大致为40cm，因此要想两件衣服不挤在一起，两根晾衣杆之间的距离可以设置为40cm，如上图1所示。
5.3座椅问题的改进设计
根据问卷调查数据，大部分同学认为宿舍的座椅不够舒服。滢园女生宿舍的座椅如图2所示，椅面材料为实木，椅子腿为金属铁，外表镀了一层漆，凳子表面平整，没有弧度，十分硌人；另外，次凳没有腰部支撑，坐久了容易腰部酸累。
图2 女生宿舍现有座椅

人体姿势与腰椎形状的关系:
1) 人的背后仰和放松时，椎间盘内压力最小。
2) 靠背倾角越大，肌肉负荷越小。
3) 5cm 厚的短靠腰（靠住腰部，也叫地靠腰），与平面的靠背相比，可降低椎间盘压力，减轻肌肉负荷。
4) 靠背最佳倾角（与水平面夹角）为 120°，坐面最佳角度（与水平面夹角）为 14°，靠背应力 5cm 厚的地靠背支撑着身体上部分的重量，从而减小了椎间盘内压力。
宿舍学生用椅人机工程学设计设计方案说明: 根据人体姿势与腰椎形状的关系确定学生座椅的具体人机设计要素：学生椅使用时人身体前倾，凹缘支撑住腰部，而放松休息时，人体后靠，靠背又保持了脊柱的自然“S”形曲线。因此应具有高靠背垫腰凹缘。具体如下：
1） 学生椅采用高靠背垫腰凹缘，高度范围为 38~53cm，座面与背靠倾角范围 105°~115°，推荐 110°。
2） 椅腿采用钢管，椅脚用橡胶包裹，可防止座椅滑动和翻倒。
3） 椅面为 40~45cm 宽，38~42cm 长的实木，椅面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，椅面后倾 4°~6°。
4） 椅背上缘设置两个凸角，便于挂书包。
图3 改进后的椅子模型
5.4 组合床铺问题的改进设计
1） 登梯
调查宿舍的登梯是两个床共用的，位于两张床之间，宽度只有23cm，两个人上下床难免太狭窄，所以将宽度适当加大至50cm。另外，问卷中很多同学反映登梯过于垂直，梯子横杆过细导致硌脚，而且不能够防滑，存在安全隐患。
经查阅数据的，楼梯坡度一般为20°~50°，最佳为30°~35°，考虑到宿舍空间有限，将其设计为30°左右即可，且登梯宽度应不小50cm，将踩脚处的横杆宽度设计为6cm，便于前脚掌踩踏。
图4 现有宿舍登梯
2）衣柜
图5所示为女生宿舍现有的衣柜，虽为上下两个，但是每个人只能用一个柜子，调查问卷显示大部分同学认为自己的柜子空间根本不够用，而且柜子内部分隔不够合理，这也是导致衣柜空间利用率下降的原因之一。
图5 现有衣柜

改进方案：
每个人两个柜子一起用，高度160cm，重新规划衣柜内部空间分隔，有效利用衣柜内的空间资源，将衣柜划分为两部分：上部分75cm挂衣服，下面添置两层隔板，中间一层40cm，底层45cm，形成一个衣橱，两个柜子的布局。这样整体就看起来整洁多了。如图6所示。另外，衣柜门的内外两侧可以利用起来，内侧添加几个挂钩用来挂包包、腰带等东西；外侧添加几个挂钩用来挂回到宿舍脱下的外套、围巾等物品。
图6 改进后的衣柜分布格局（左）和局部效果图(右)
3） 床铺
测量得床铺离天花板的距离为1.4米，在床上不小心就会碰到头。通过问卷调查，大部分同学表示床铺离天花板距离太近，容易碰到头。
根据学生宿舍设计规范得知配置高架床的宿舍净层高应不少于3.4米，而测量得我们宿舍净层高为3米，所以应该增加宿舍层高。将宿舍层高设计为3.5米，这样在高架床高度不变的情况下，床铺与天花板之间的距离就会变为1.85，可以满足大部分女生站立在床上，比较合理。

4） 书桌
由于宿舍空间有限，家具的配置十分短缺，往往一物多用，电脑桌搁置电脑，同时也是书架、置物台、自习桌。物品的分布显得太乱。并且由于需要摆放电脑就会造成书桌无法进行自习等内容。 在坐姿工作台的设计过程中，还有考虑作业者在作业时腿脚都能有方便的姿势，因此，在工作台下部就要有足够的空间。下表给出了坐姿工作时的最小和最佳的容膝空间尺寸，并给出了所测出的宿舍的数据与评价。
容膝空间尺寸表
单位：mm
尺寸部位
最小尺寸
最大尺寸
桌面下测量尺寸
评价
容膝孔宽度
510
1000
105
过宽
容膝孔高度
640
680
500
符合
容膝孔深度
460
660
610
符合
由表 3 可看出，容膝孔宽度过宽，可以适当缩短至70cm，剩下的35cm可以添置一个柜子，如图7所示，这样就有更多的空间来放置生活用品，将书桌的空间腾出来，提高书桌的利用率。改进后的书桌不存在明显的问题，各项指标符合人因工程学的各项指标，非常适宜人体使用，使用时十分舒服。图7 改进书桌效果图
图7 改进后的书桌
5.5 床上置物架问题的改进设计
调查问卷显示大部分同学希望上铺能有一个置物架，方便在床上放一些东西，比如看完的书、眼镜、手机、脱下的衣服等等。
置物架设计方案：
置物架设置在墙上，类似于书架的样式，为了不影响同学在床上的休息，置物架应离床面60cm高，置物架长40cm，宽18cm，高30cm。如下图8所示。
图8 置物架
5.6插座与网孔的改进设计
现在宿舍里的插座一共有四个，网孔有两个。其中每张床靠近的墙上有一个三孔和两孔组合的插座，每两张床的交界处有一个网孔，两人共用一个。调查问卷显示，绝大多数同学认为现在宿舍里的插座和网线插口的数量和位置设置的不够合理。有一些插座的位置正好被床头挡住，用起来十分不便。而且只有一个三孔和一个两孔，插上手机和电脑，台灯或者其他需要插电的东西都用不了，很多同学都会选择买一个插排。网孔按理说也应该每人一个，如果遇到无线网不能用的情况，还可以插网线来上网。
改进方案：
每张床靠近的墙上都装有两个插座，上有两孔、三孔和USB插口。然后在每张书桌下方的墙上设置一个有两孔和三孔插口的插座和一个网线插口，便于同学们在书桌上使用电脑。
图10 改进后的插座与网孔布局
5.7 风扇问题的改进设计
我校本科生宿舍夏日降温设施大多都是风扇（图9所示），有的宿舍甚至没有风扇，风扇位于四张床正中间，按理说这个位置是合理的位置，但是由于宿舍配置的风扇较小，作用范围小，在下面还可以吹到，在床上就完全吹不到了。
解决此问题可以有两种解决方案： 图10 宿舍现有风扇
1） 安装空调
如果学校能够宿舍配备空调， 这无疑是一个直接有效的解决措施，但这一措施必然会导致宿舍费的增加，然而大部分同学更倾向于较低的宿舍费价位，故安装空调这一措施有待商榷。
2） 增加风扇数量并合理排布
这一措施成本不高且同学们也可以接受，可
见这一措施还是有一定的可行性的。我们可以在宿舍安装两个摇头风扇，两个风扇并排分布在宿舍中央，与两张床的交界线共线，东边的两张床共用一个风扇，西边的两张床共用一个风扇。如图10所示。使用可以调节风扇头俯仰角的风扇，这样可以实现在床上床下都可以吹到风扇，且此措施费用较低，易于实现。

图11 改进后的风扇分布

宿舍整体改进设计完成后各个设施的尺寸表如下所示：
改进后的宿舍尺寸表
单位：cm
项目

尺寸
宿舍
长
450
宽
400
高
350
阳台
长
400
宽
85
门
宽
90
高
205
窗
长
190
高
160
晾衣杆
两杆间距离
40
走道（两对床间）
宽
240
梯子（两临床间）
宽
50
衣柜
上层
长
60
宽
70
高
75
中层
长
60
宽
70
高
40
下层
长
60
宽
70
高
45
床
长
195
宽
81
高
165
书桌
长
105
宽
60
高

距床底
90
距地面
70
书桌连体柜子
长
35
宽
57.5
高
50
书架
高

下层
25
中层
25
上层
30
椅子
椅子总高
59
椅面长
48
椅面宽
48
椅面高
41
5.7 鞋架 脸盆架 暖瓶问题的改进设计

整个宿舍经过整体布局后，床铺与宿舍门之间有一块60cm宽的空地，可以用来放置鞋架、脸盆架、暖瓶。如图11所示。

图11 鞋架 脸盆架 暖瓶放置问题示意图

效果图

设计小结
通过此次课程设计，我能够对人机工程学理解得更加透彻，并将人机学知识运用到高校宿舍人机分析和改良设计，做课程设计的过程中经常要面对着各种尺寸表，难免会感到枯燥，但是最后通过建模将自己的改进方案表现出来，再加上渲染，整体的效果都让人眼前一亮，所以感到所有的努力都是值得的，毕竟是自己一笔一划建出来的模型，虽然细节不太考究，但是对于第一次做人机学课程设计的我来说已经足以让我自豪了。总之，做这次课程设计的经历很丰富，很充实，很开心。