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座椅温觉特性与坐姿体压分布的实验研究

作　者: 周敏
导　师: 申利明
学　校: 南京林业大学
专　业: 家具设计与工程
关键词: 座椅坐姿体压分布温度觉舒适度
分类号: TS664.01
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 711次
引　用: 4次
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内容摘要

座椅是室内坐姿活动的必要家具,其舒适程度极大的影响着人们的工作效率与休息质量。西方国家投入了大量的人力物力对座椅的舒适性进行了研究,近年来我们国家也开始了这方面的研究。本文研究了人与座面间的温度特性以及人在不同坐姿时的压力分布情况,得出实验室条件下的结论如下。一、人与座面间的温度实验⑴人与座面接触的界面上,被测点在前5分钟内温度呈直线上升趋势,5分钟后呈缓慢上升趋势。一般在40～60分钟时温度不再发生变化。⑵座面的中心测点温度最高,两大腿测点温度基本一致,两坐骨结节点温度基本一致。且坐骨结节点温度略高于大腿测点,这可能和坐压有关,坐压大的部位和人体接触紧密,温度上升更快。⑶室温较低时,这几种材料在低室温时基本满足热舒适性要求,其中木质材料在刚落座时感觉稍冷,5分钟后即可适应。⑷室温较高时,人与座面接触很短的时间内,界面温度即上升至28℃以上,至60分钟时,温度高达34℃。虽然人与木质座面的接触温度与其它材料的非常接近,但是人却没有像坐在其它材料上一样产生闷热感,这应该和木质座面良好的透湿性能有关,说明人与木质界面的湿度要低于人与织物界面之间的湿度。因为随着湿度的增加,人所感觉到的温度也随之增加。⑸现有关于座椅材质导热、透湿性能的标准均为限定其小于某定量值,未能与其使用者人的主观感受联系起来,在这里针对座椅材料的热舒适性研究提出了新的实验方法。因为人在使用座椅时,虽然与人直接接触的是座面材质,但其导热、透湿性还与下面的海绵等材料的性能紧密相关。综上所述,实验采用的几种座椅的材质在室温较低(13～16℃)时,基本满足人的温度舒适性要求,但是当室温较高(20～22℃)时,几种织物面料使人落座时产生闷热感,说明其透湿性能达不到要求。因为室温20～22℃属于使人舒适的环境温度范围,一般不会开启制冷空调,所以如果在这个温度下人在落座时产生闷热感会导致局部的不舒适乃至疾病的发生,故在此对部分常用座椅织物面料的湿度特性提出了要求,希望其具有良好的吸湿、透湿性能,使得使用者在出汗时,能够及时排散,保持座椅干燥,不残留热湿空气。二、不同坐姿的体压分布实验单因素实验结果:⑴主观评价结果显示,座高等于膝腘高度时人感觉最舒适;座面倾角为0°时,在无靠背情况下,人的主观感觉最佳;座椅的靠背与竖直面夹角为10°时,人的主观评价最高。⑵座面高度不同时的体压分布数据明显不同。随着座高的升高,表征体压分布的几个指标如最大压力Pm、平均压力Pv、最大压力梯度Gm和平均压力梯度Gv均呈较为明显的减小趋势,而被试者与座椅的接触面积呈增大趋势。⑶对于座面倾角来说,座面向前倾5°得到的最大压力Pm、平均压力Pv、最大压力梯度Gm和平均压力梯度Gv均最小,但是在这种情况下人的主观感觉并不优于座面倾角为0°的座面。⑷对于靠背而言,当靠背与竖直面的夹角为10°时,最大压力Pm和平均压力Pv值最小。正交实验结果:⑴被试者在不同坐姿时,大部分体压分布指标高度相关。⑵对实验结果进行极差分析得出:靠背倾角对座面的最大压力影响最大;座面高度对座面的平均压力影响最大;座面高度是影响座面最大压力梯度的主要因素;靠背倾角对于座面平均压力梯度的影响最大;座面高度是影响座面接触面积的主要因素;座面倾角对于靠背最大压力值的影响最大;靠背倾角对靠背平均压力的影响最大;靠背倾角对于靠背接触面积的影响最为显著。⑶从方差分析结果得到:座高数值对座面的压力分布数据有显著影响,座面倾角和靠背倾角的改变显著影响靠背的压力分布数据。⑷建议合理的座椅座高为膝腘高度值,座面倾角0°,靠背倾角20°。座椅的尺寸明显影响压力分布数据。在不能改变座椅座面的刚度、材质分布以及座面形状的情况下,可以通过改变座椅的座高、座面倾角以及靠背倾角来实现人在座椅上体压分布数据的改变,从而得到较为舒适的座椅。不同的体压分布指标具有不同的物理意义,在使用时应根据座椅的功能要求加以选择。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-6
Abstract  6-10
1 引言  10-21
  1.1 选题依据  10
  1.2 座椅舒适性研究现状  10-18
    1.2.1 国外研究现状  10-14
    1.2.2 国内研究现状  14-18
  1.3 研究意义  18-19
    1.3.1 人与座椅界面温度特性的研究意义  18
    1.3.2 体压分布的研究意义  18-19
  1.4 论文的研究内容与结构  19-21
2 人与座椅界面温度特性的实验研究  21-39
  2.1 座椅的材料  21-25
  2.2 温度觉的人体工程学原理  25-27
    2.2.1 人的热感觉  25
    2.2.2 体温调节  25-26
    2.2.3 人体与环境的热交换  26
    2.2.4 座椅面料的热舒适性  26-27
  2.3 实验方法  27-29
    2.3.1 实验条件  27-29
    2.3.2 实验过程  29
  2.4 数据处理与结果分析  29-38
    2.4.1 低室温组不同测点的温度特性  29-31
    2.4.2 高室温组不同测点的温度特性  31-33
    2.4.3 低室温组不同材质的温度特性  33-35
    2.4.4 高室温组不同材质的温度特性  35-37
    2.4.5 低室温组和高室温组的比较  37-38
  2.5 小结  38-39
3 不同坐姿体压分布的实验研究  39-96
  3.1 座椅的类型  39-40
  3.2 坐姿理论  40-44
    3.2.1 人体工程学原理及坐姿优缺点  40-41
    3.2.2 坐姿的人体解剖学理论  41-42
    3.2.3 坐姿行为分析  42-43
    3.2.4 坐姿的舒适度  43-44
      3.2.4.1 肌肉的活动度  43-44
      3.2.4.2 坐姿体压分布  44
      3.2.4.3 坐姿变换的必要性  44
  3.3 座椅设计的一般原则  44-52
    3.3.1 座面高度  45
    3.3.2 座椅座宽  45-46
    3.3.3 座椅座深  46-47
    3.3.4 座椅座面角度  47
    3.3.5 座椅靠背  47-51
    3.3.6 座椅扶手  51-52
    3.3.7 座椅椅垫  52
  3.4 实验方法  52-58
    3.4.1 实验对象  52-55
      3.4.1.1 被试者  52-54
      3.4.1.2 实验椅  54-55
    3.4.2 实验设备  55-56
      3.4.2.1 测高仪  55
      3.4.2.2 电子称重仪  55
      3.4.2.3 米尺  55
      3.4.2.4 体压分布测量系统Tekscan  55-56
    3.4.3 实验安排  56-58
      3.4.3.1 单因素实验  56-57
      3.4.3.2 正交实验  57-58
  3.5 数据处理与结果分析  58-94
    3.5.1 体压分布的指标  58-63
    3.5.2 单因素实验结果分析  63-72
    3.5.3 正交实验结果分析  72-94
  3.6 小结  94-96
4 总结与展望  96-99
  4.1 人与座椅界面温度实验总结  96
  4.2 体压分布实验总结  96-98
  4.3 展望  98-99
附录一  99-102
附录二  102-105
参考文献  105-111
详细摘要  111-117

座椅温觉特性与坐姿体压分布的实验研究

内容摘要

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