基于CAD的人体工学分区独立弹簧按摩座椅设计

周鑫磊，李 明，杨 帆，方子文，张华锦，刘丽丽

（齐齐哈尔大学 机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

随着社会的发展需要，人们每天工作学习时间越来越长，由于坐姿以及工作习惯的问题会造成关节脊柱等器官的一些问题，久而久之甚至会出现颈椎病、腰椎间盘突出等严重健康问题。市面上常见的办公用椅，结构简单，功能单一，长时间使用会对人体造成一定的伤害。针对这一现状，设计了人体工学分区独立弹簧按摩座椅，并结合CAD软件对座椅进行辅助设计。人体工学分区独立弹簧按摩座椅按照人体工学将弹簧座椅进行独立分区，非通电状态即可实现人体接触区的轻型按摩，通电状态可通过调节控制面板实现独立分区的不同强度按摩。

1 人体工学座椅特性

人体工学按摩座椅依照人体工学的原理进行设计，将该座椅的头枕、肘部托板位置设计为可调节，这也是其舒适度体现的一个明显特点，其次，靠背完全按照人体脊椎形状设计成S型，并采用记忆金属制成，按照人体工学原理将弹簧座椅进行独立分区，人体接触区设有自动弹性调节的弹簧帽，随着使用者的坐姿情况，让腰、背部得到最舒适的支撑，使舒适度达到最佳。此外，将各部分按摩进行了独立分区并设有控制面板，通电状态可通过调节控制面板实现独立分区的不同强度按摩，加大了按摩效率。通电状态可通过调节控制面板实现独立分区的不同强度按摩，能让使用者在使用时更加的舒适、放松，消除了因长期使用传统电脑座椅给人体带来的疲劳和随之而来的身体伤害。该座椅适用范围广，外观优美，实用性较强，如图1所示。

图1 人体工学分区独立弹簧按摩座椅

2 人体工学座椅结构

该座椅颈部靠背采用U型设计，靠背是活动可以调节的基础上加有弹簧按摩钮，进行多穴位按摩。扶手采用现代化设计，将扶手设计带有控制按摩功能的显示屏及控制按钮，使用方便快捷并能控制各按摩区独立工作，如图2、图3所示。

图2 U形颈部靠背

图3 按摩控制板

座椅的靠背按照人体工学原理，将靠背设计成S型，极大提升座椅的舒适程度，同时将靠背分为4个独立的按摩区域，并在靠背的四个区域后方加有独立电机，并且可在扶手上独立控制按摩电机的开关和调节按摩强度，实现按摩区域和按摩强度可独立调节按摩功能。此外，座椅上装有的弹簧，打破了传统座椅必须接通电源才能实现按摩的特点，来实现主动的轻型按摩，如图4所示。

图4 座椅靠背与主体按摩区域

座椅的底部设计采用液压升降，使座椅的高度可调节，方便不同身高的使用者使用；同时底部采用传统滚轮式底盘，方便移动，适用于更多的场所。座椅的电源控制箱设置在座位的下方，控制更加方便，如图5所示。

图5 升降装置与底座

3 人体工学座椅工作原理

人体工学分区独立弹簧按摩座椅打破传统座椅的设计，将此款座椅设计两种工作方式，分别为非通电状态下的主动轻型按摩和通电状态下的振动按摩。非通电状态下，座椅上的弹簧受到压力的作用发生形变，这时弹簧会产生一个相反方向的反作用力，座椅上装有数个相同的弹簧，数个海绵帽2在弹簧1的作用下与人体接触，实现主动轻型按摩且组成人体自然形态的形状均匀支撑，提高舒适度的同时，矫正坐姿，如图6所示。

图6 座椅弹簧

通电状态下，接通主电源线电机1由电机连接偏心轮，开始工作，电机工作带动偏心轮振动装置2工作进而带动区域连接板传动杆做前后振动，传动杆在推动弹簧帽内弹簧使弹簧帽振动，达到振动按摩效果。通过控制面板上的控制按钮调节主动按摩控制箱，使四个区域能够单独工作或一起工作，由于不同使用者的最佳按摩强度不同，因此，各区域工作情况将会通过扶手上的控制显示屏显示给使用者，便于记录以及下一次使用更加方便，如图7所示。

图7 座椅靠背内部结构图

4 结语

人体工学分区独立弹簧按摩座椅依照人体工学原理进行分区设计，同时利用计算机辅助设计（CAD）对此款座椅进行绘制和建模，同时，人体工学分区独立弹簧按摩座椅打破传统座椅的设计，将靠背设计成S型，对各部分进行独立分区；改变传统按摩座椅必须通电才能按摩的方式；将传统办公座椅和按摩座椅的特性集合于一身，既满足日常工作的使用需求，还带有按摩功能，实现工作按摩两不误。座椅上装有记忆弹簧，根据不同的坐姿反馈不同的形变，达到调整人体坐姿的目的，极大程度上减小了由于坐姿习惯问题对人身体构成的损伤。人体工学分区独立弹簧按摩座椅既可作为企业及党政机关办公用椅，也适用于家庭、商场等场所，真正实现一款座椅多种用途的效果。

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