新一代課桌椅的研制

方誠明 陸強(qiáng) 姚夢陽 任民山 楊春杰

【摘 要】本文介紹一款新型的有益于學(xué)生身心健康的課桌椅的設(shè)計原理及其具有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并介紹了在不同工作狀態(tài)下的優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品擁有三種不同的工作狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)能夠在寫字、閱讀、休息三種模式之中任意裝換來提供一種既舒適而又安全的距離和角度，因此提高學(xué)生的舒適度，降低學(xué)生近視的發(fā)生率，而不同的狀態(tài)之間的裝換可以舒緩肩頸的壓力從而降低駝背的產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】人性化 預(yù)防近視 多功能 課桌椅

1 引言

有關(guān)調(diào)查顯示：抽取昌平區(qū)71所中小學(xué)校1 960套課桌椅，根據(jù)《學(xué)校課桌椅功能尺寸》（GB/T 3976—2002）規(guī)定測量學(xué)生及課桌椅高度，進(jìn)行衛(wèi)生學(xué)評價。結(jié)果昌平區(qū)2011年中小學(xué)校課桌分配符合率為75.10%，課椅分配符合率為71.43%，課桌椅分配符合率為66.02%；城鄉(xiāng)學(xué)校課桌椅分配符合率差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P0.05），不同學(xué)段課桌椅分配符合率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P0.05）。結(jié)論昌平區(qū)中小學(xué)校課桌椅分配符合率偏低，應(yīng)引起社會、學(xué)校、家長、學(xué)生的高度重視[1]。

在競爭惡劣的應(yīng)試教育環(huán)境下，學(xué)生們的壓力變得越來越大，隨之近視和脊椎變形也越來越普遍，追其重要原因之一是由于我國學(xué)校教室所采用的都是不可調(diào)節(jié)的課桌椅，而這些不能滿足自身身高條件的課桌椅，導(dǎo)致學(xué)生長時間不正確的書寫姿勢，脊椎因此受力不均勻，從而引起脊椎彎曲，尤其是高校課桌椅設(shè)計所依據(jù)的尺寸仍舊沿用我國1988年所頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB10000-88《中國成年人人體尺寸》距今已有20年時間，顯然不適應(yīng)發(fā)展的需求[2]。

2 產(chǎn)品主要功能

“新型多功能課桌椅”是一款采取人體工程學(xué)將“舒適”作為最高理念而設(shè)計制作的產(chǎn)品。將機(jī)械結(jié)構(gòu)合理巧妙的應(yīng)用于實際產(chǎn)品中，在盡量減少空間的情況下，賦予了產(chǎn)品更多的功能。

根據(jù)學(xué)生的需求，該產(chǎn)品可通過機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件的空間變換來提供三種不同的模式：

2.1書寫模式

當(dāng)我們最先看到課桌椅時，它呈現(xiàn)的是最初始的狀態(tài)，如圖2.1所示。當(dāng)學(xué)生們晚會時，桌面上的東西可以轉(zhuǎn)移至椅子的下面的抽屜，而寫字板的收起會給予了學(xué)生們更多的活動空間，靠背采取流線形設(shè)計減少背部脊椎的受力，給人更多的舒適感。如圖2.2所示這就是椅子的書寫模式，將位于椅子兩旁的寫字板（若需要旋轉(zhuǎn)一塊也可）向前旋轉(zhuǎn)至水平后在旋轉(zhuǎn)90°，然后在根據(jù)自身的升高條件來調(diào)節(jié)椅子的高度和寫字板與胸口的距離，椅子的升降采取氣壓的結(jié)構(gòu)，升降過程平穩(wěn)安全可靠同時又不會產(chǎn)生噪音而影響別的同學(xué)。伸出的寫字板調(diào)節(jié)至距離胸口至少一拳遠(yuǎn)，這樣才能夠保護(hù)視力。

圖2.1 初始狀態(tài)

圖2.2書寫模式

2.2閱讀模式

如圖2.3所示，是椅子的第二種模式。我們查閱了大量的資料，當(dāng)桌面與水平成45°時為最佳閱讀角度，孩子可以靠在椅背上閱讀，眼睛為書本是水平的，視角也為70的健康視角，不用將脖子伸出去在低頭閱讀，也不用雙手捧著書本，就像有人拿著書本讓孩子看一樣，這樣可以緩解眼部疲勞，減輕肩頸手臂壓力，給予最舒適的狀態(tài)。

圖2.3 閱讀模式

2.3午休模式

隨著學(xué)習(xí)壓力的變大，很多中小學(xué)校的學(xué)生中午都在教室午休，可是長時間保持一個固定的姿勢，被壓的肢體的血液微循環(huán)受到影響導(dǎo)致肢體麻痹。為了解決這一麻煩同時可以睡一個好覺，我們設(shè)計了椅子的第三種模式，如圖2.4所示?？勘晨梢韵蚝笱诱?，寫字板可以降低高度，此時就變成了一張舒適的睡椅，底部采用框架式的鋁合金基座保證了其穩(wěn)定性。

圖2.4 休息模式

而一些細(xì)節(jié)上的設(shè)計例如，椅子上容易弄傷孩子的地方我們都采取圓角設(shè)計，避免愛打鬧的學(xué)生不小心的碰撞；椅子底座的后下方，我們安裝了懸空的滑輪，當(dāng)教室需要清潔時可以自由的移動等等。

3產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)及其原理

我們從成本入手，以最簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)所需的功能。

產(chǎn)品采用的主要設(shè)計有：（1）基座設(shè)計：考慮到組合的方便性，基座部分包括底座和扶手機(jī)構(gòu)，兩者通過位于底座上的銷釘定位。底部和上部通過氣壓桿連接。（2）靠背設(shè)計：在這個部分的設(shè)計過程中，我們主要考慮到了學(xué)生的舒適度。如果長時間保持同一個姿勢的話，脊椎也將保持著同一種狀態(tài)，不同的靠背角度可適當(dāng)?shù)幕顒蛹棺担苊饬笋劚车漠a(chǎn)生。S型的曲線會給予了學(xué)生更加的舒適感。

圖3.1 角度調(diào)節(jié)

4產(chǎn)品材料的選擇

（1）底座：采用合金鋼管，不僅材質(zhì)較輕而且光滑的表面還可以提高觀賞度。（2）扶手機(jī)構(gòu)：采用夾板，材料來源容易，成本較低。（3）滑槽軌道：由于此處對零件精度要求較高，因此該處采用鋼板，加工可容易得到相應(yīng)精度。

5 產(chǎn)品應(yīng)用前景

中國青少年研究中心所做“2012年中國青少年人口詳數(shù)”調(diào)查研究顯示，全國中小學(xué)生總?cè)藬?shù)約2.08億。由此可見，中國中小學(xué)生的人口基數(shù)是龐大的。目前，中國初級衛(wèi)生保健基金會主辦的全國學(xué)生愛眼工程已經(jīng)正式啟動，據(jù)最新抽樣調(diào)查統(tǒng)計，中國兒童、青少年學(xué)生的近視率已居世界第二位，小學(xué)生近視率達(dá)28%，初中生近視率高達(dá)42%。而造成中國兒童、青少年近視的主要原因是不良的學(xué)習(xí)習(xí)慣，廣大中小學(xué)生長期駝背趴著讀書寫字，導(dǎo)致兒童、中小學(xué)生近視率居高不下，同時部分同學(xué)導(dǎo)致駝背、脊椎彎曲和變形。我們研制的新型多功能桌椅就是矯正學(xué)生不良的閱讀寫字習(xí)慣，讓廣大兒童、中小學(xué)生從此擺脫駝背和近視的煩惱。這款結(jié)合人體工程學(xué)而設(shè)計的課桌椅，在現(xiàn)有的技術(shù)上進(jìn)行一次設(shè)計改革，跳出傳統(tǒng)的思維模式，讓學(xué)生在使用時，可以保持正確視距，遠(yuǎn)離近視，引導(dǎo)良好坐姿，矯正脊椎發(fā)育。該產(chǎn)品把各個機(jī)構(gòu)完美的融合到了有限的空間里，用最簡單的的機(jī)構(gòu)和原理實現(xiàn)了所需要的多種功能，具有極大的市場前景[4]。

通過調(diào)查可知：專業(yè)教室的桌椅利用率比較高，調(diào)查者對于一些基本的功能和尺寸不夠滿意。但是對于很多的功能和尺還是不能夠滿足他們的需要，還有很多平時根本用不到的功能，不但浪費(fèi)材料而且還會占用空間，造成沒必要的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張崛，郭紅俠，崔永強(qiáng).2011年北京市昌平區(qū)中小學(xué)校課桌椅衛(wèi)生學(xué)監(jiān)測結(jié)果.職業(yè)與健康，（2013.1） 第1期.

[2]李晟澤，史皓天，羅嘉恒，陳磊.基于人體舒適度模型的課桌椅設(shè)計研究.純粹數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)，（2011.10）第30卷，第6期，P244-248.

[3]王洪，銀金光.工程力學(xué)[M].北京：希望電子出版社，2006：p275-300.

[4]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（2-5卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：p24-225.

[5]鄭玉華.典型機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)造[M].北京：科學(xué)出版

社，2004：p230-400.

基金項目：湖北省教育廳大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：201410920035）；湖北理工學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項目（項目編號：13c41）。

作者簡介：方誠明（1995—），男，湖北咸寧人，2013年畢業(yè)于咸寧市高級中學(xué)，現(xiàn)就讀于湖北理工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，專業(yè)方向：機(jī)械設(shè)計制造及自動化（新興產(chǎn)業(yè)）。

通訊作者：楊春杰（1973—），女，黑龍江大興安嶺人，2001年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，工學(xué)碩士，現(xiàn)任教于湖北理工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，副教授，研究方向：計算機(jī)圖形學(xué)、 虛擬設(shè)計與仿真。