基于CAD的人體工學分區獨立彈簧按摩座椅設計

周鑫磊，李 明，楊 帆，方子文，張華錦，劉麗麗

（齊齊哈爾大學 機電工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

隨著社會的發展需要，人們每天工作學習時間越來越長，由于坐姿以及工作習慣的問題會造成關節脊柱等器官的一些問題，久而久之甚至會出現頸椎病、腰椎間盤突出等嚴重健康問題。市面上常見的辦公用椅，結構簡單，功能單一，長時間使用會對人體造成一定的傷害。針對這一現狀，設計了人體工學分區獨立彈簧按摩座椅，并結合CAD軟件對座椅進行輔助設計。人體工學分區獨立彈簧按摩座椅按照人體工學將彈簧座椅進行獨立分區，非通電狀態即可實現人體接觸區的輕型按摩，通電狀態可通過調節控制面板實現獨立分區的不同強度按摩。

1 人體工學座椅特性

人體工學按摩座椅依照人體工學的原理進行設計，將該座椅的頭枕、肘部托板位置設計為可調節，這也是其舒適度體現的一個明顯特點，其次，靠背完全按照人體脊椎形狀設計成S型，并采用記憶金屬制成，按照人體工學原理將彈簧座椅進行獨立分區，人體接觸區設有自動彈性調節的彈簧帽，隨著使用者的坐姿情況，讓腰、背部得到最舒適的支撐，使舒適度達到最佳。此外，將各部分按摩進行了獨立分區并設有控制面板，通電狀態可通過調節控制面板實現獨立分區的不同強度按摩，加大了按摩效率。通電狀態可通過調節控制面板實現獨立分區的不同強度按摩，能讓使用者在使用時更加的舒適、放松，消除了因長期使用傳統電腦座椅給人體帶來的疲勞和隨之而來的身體傷害。該座椅適用范圍廣，外觀優美，實用性較強，如圖1所示。

圖1 人體工學分區獨立彈簧按摩座椅

2 人體工學座椅結構

該座椅頸部靠背采用U型設計，靠背是活動可以調節的基礎上加有彈簧按摩鈕，進行多穴位按摩。扶手采用現代化設計，將扶手設計帶有控制按摩功能的顯示屏及控制按鈕，使用方便快捷并能控制各按摩區獨立工作，如圖2、圖3所示。

圖2 U形頸部靠背

圖3 按摩控制板

座椅的靠背按照人體工學原理，將靠背設計成S型，極大提升座椅的舒適程度，同時將靠背分為4個獨立的按摩區域，并在靠背的四個區域后方加有獨立電機，并且可在扶手上獨立控制按摩電機的開關和調節按摩強度，實現按摩區域和按摩強度可獨立調節按摩功能。此外，座椅上裝有的彈簧，打破了傳統座椅必須接通電源才能實現按摩的特點，來實現主動的輕型按摩，如圖4所示。

圖4 座椅靠背與主體按摩區域

座椅的底部設計采用液壓升降，使座椅的高度可調節，方便不同身高的使用者使用；同時底部采用傳統滾輪式底盤，方便移動，適用于更多的場所。座椅的電源控制箱設置在座位的下方，控制更加方便，如圖5所示。

圖5 升降裝置與底座

3 人體工學座椅工作原理

人體工學分區獨立彈簧按摩座椅打破傳統座椅的設計，將此款座椅設計兩種工作方式，分別為非通電狀態下的主動輕型按摩和通電狀態下的振動按摩。非通電狀態下，座椅上的彈簧受到壓力的作用發生形變，這時彈簧會產生一個相反方向的反作用力，座椅上裝有數個相同的彈簧，數個海綿帽2在彈簧1的作用下與人體接觸，實現主動輕型按摩且組成人體自然形態的形狀均勻支撐，提高舒適度的同時，矯正坐姿，如圖6所示。

圖6 座椅彈簧

通電狀態下，接通主電源線電機1由電機連接偏心輪，開始工作，電機工作帶動偏心輪振動裝置2工作進而帶動區域連接板傳動桿做前后振動，傳動桿在推動彈簧帽內彈簧使彈簧帽振動，達到振動按摩效果。通過控制面板上的控制按鈕調節主動按摩控制箱，使四個區域能夠單獨工作或一起工作，由于不同使用者的最佳按摩強度不同，因此，各區域工作情況將會通過扶手上的控制顯示屏顯示給使用者，便于記錄以及下一次使用更加方便，如圖7所示。

圖7 座椅靠背內部結構圖

4 結語

人體工學分區獨立彈簧按摩座椅依照人體工學原理進行分區設計，同時利用計算機輔助設計（CAD）對此款座椅進行繪制和建模，同時，人體工學分區獨立彈簧按摩座椅打破傳統座椅的設計，將靠背設計成S型，對各部分進行獨立分區；改變傳統按摩座椅必須通電才能按摩的方式；將傳統辦公座椅和按摩座椅的特性集合于一身，既滿足日常工作的使用需求，還帶有按摩功能，實現工作按摩兩不誤。座椅上裝有記憶彈簧，根據不同的坐姿反饋不同的形變，達到調整人體坐姿的目的，極大程度上減小了由于坐姿習慣問題對人身體構成的損傷。人體工學分區獨立彈簧按摩座椅既可作為企業及黨政機關辦公用椅，也適用于家庭、商場等場所，真正實現一款座椅多種用途的效果。

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