面向課堂交流的高校固定式桌椅創(chuàng)新設(shè)計

王照華++李木一++劉暢++曹龍輝++張紫薇

摘 要：目前我國高校大教室內(nèi)普遍采用固定式桌椅，它存在交流不便、進(jìn)出座位困難以及垃圾清理麻煩等缺點(diǎn)。針對這些問題，提出了桌子與椅子可以相互轉(zhuǎn)變的設(shè)計理念，能實(shí)現(xiàn)上課時正常聽講與面對面交流的輕松切換，同時具有垃圾清理方便、座位進(jìn)出空間較大等優(yōu)點(diǎn)。從人機(jī)工程學(xué)角度設(shè)計出了舒適的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并通過效果圖證明了這種設(shè)計理念的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計 桌椅設(shè)計 固定式桌椅 課堂交流 無極化桌椅

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0236-01

在高速發(fā)展的大學(xué)校園里，各類先進(jìn)設(shè)備不斷引入，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，但是同時也看到同學(xué)們每天大量使用的桌椅卻不盡人意。據(jù)統(tǒng)計，大學(xué)生每天大約有60%的學(xué)習(xí)時間在教室里度過，然而抽樣調(diào)查顯示，80%以上的同學(xué)對目前使用的校園桌椅不滿意，如不便于討論交流，桌椅高度不合理，進(jìn)出座位麻煩，衛(wèi)生情況較差等問題，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效率及身體健康。因此，便于課堂交流和健康舒適的桌椅設(shè)計問題亟待解決，而解決此問題的關(guān)鍵在于新的設(shè)計理念和人機(jī)工程學(xué)知識的應(yīng)用。

1 用戶需求

1.1 交流需求

高校大學(xué)生思維活躍，對問題有自己獨(dú)特的看法，特別是在異性面前，表現(xiàn)自己的欲望尤為強(qiáng)烈。但是傳統(tǒng)連體式桌椅朝向固定，無法實(shí)現(xiàn)前后排面對面交流，阻礙了同學(xué)之間的正常交流活動，不利于大學(xué)生語言表達(dá)能力和交際能力的培養(yǎng)。

1.2 舒適性需求

由于高校大學(xué)生長時間固定姿勢學(xué)習(xí)，所以座椅設(shè)計要以穩(wěn)定性為主。適宜的椅面高度應(yīng)該使就坐者大腿接近于水平，小腿自然垂直，腳掌平放在地面上。但是由于獨(dú)生子女活潑好動的特點(diǎn)，桌椅應(yīng)該有足夠的活動空間，以便變化姿勢來緩解身體疲勞。

另外，舒適性應(yīng)該還包括進(jìn)出座位時是否方便，教室衛(wèi)生情況是否良好等因素。這些因素對于同學(xué)們使用桌椅的舒適性也產(chǎn)生重要影響。

1.3 教學(xué)需求

固定式桌椅主要安裝在階梯教室中，一般是大課堂的教學(xué)?，F(xiàn)代教學(xué)理念提倡課堂交流討論，以此提高教學(xué)質(zhì)量。由于桌椅條件的限制，課堂討論在大課堂中很難開展進(jìn)行。為了滿足教學(xué)需求，固定式桌椅應(yīng)具備老師講課與學(xué)生之間交流討論相互轉(zhuǎn)化的功能。

2 設(shè)計理念

固定式桌椅最早在歐洲的大學(xué)里出現(xiàn)，距今至少有100多年的歷史，然而結(jié)構(gòu)上并沒有太大變化。因此要對固定式桌椅進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，僅僅在人機(jī)工程學(xué)上進(jìn)行分析是不夠的，必須提出一種新的設(shè)計理念。國際插畫大師Steve Simpson設(shè)計了一款桌椅，桌子和椅子可以拼成收納柜；2013年入圍“紅點(diǎn)”工業(yè)設(shè)計大獎的作品Flip Chair，椅子和凳子之間可以相互轉(zhuǎn)變，用戶可根據(jù)需求來選擇使用。由此受到啟發(fā)，為何桌子和椅子不能相互轉(zhuǎn)化呢！

3 機(jī)構(gòu)設(shè)計說明

按照新的設(shè)計理念設(shè)計的固定式連體桌椅的桌子和椅子可以相互轉(zhuǎn)變。由底座，支柱，彈簧，滑塊，連接限位板，下板，下板限位支架，上板，上板限位支架等組成。在作為桌子和椅子使用時，下板與地面的高度是不同的。由人機(jī)工程學(xué)分析，作為桌子時下板比應(yīng)該作為椅子時至少高出18 cm。通過設(shè)計滑塊彈簧升降機(jī)構(gòu)來解決下板的高度差問題。

下板通過連接限位板與滑塊相連，滑塊下部與底座上部均設(shè)計了凸臺來配合彈簧。彈簧的勁度系數(shù)暫定為1710 N/m，能現(xiàn)實(shí)以下要求：當(dāng)作為桌子而且下板上沒有放置物品時，彈簧伸長到最長，下板高度上升到最高，此高度高于傳統(tǒng)固定式連體桌椅的下板高度，下板以下的空間較大，增加了腿部舒適性；當(dāng)作為桌子而下板上放置了物品時，只要物品質(zhì)量不超過8 kg，下板高度不低于傳統(tǒng)桌椅的下板高度；當(dāng)作為椅子使用時，人體的重力施加在下板上，下板和滑塊向下移動直到滑塊下表面與底座上表面接觸，此時彈簧壓縮的最短位置。注意兩點(diǎn)：（1）人體的重力直接由滑塊傳遞給底座，而不是通過彈簧來傳遞的；（2）滑塊與支柱內(nèi)壁是間隙配合，可以自由滑動。由于滑塊較長，滑塊與支柱內(nèi)壁只需較小的力就能平衡人重量產(chǎn)生的力矩。在連接限位板中，連接限位板中設(shè)計了鏤空的三角形，一方面便于滑塊和連接限位板之間的裝配；另一方面節(jié)省了材料并減輕重量。

為進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計合理性，使用大型跨平臺的商業(yè)三維CAD設(shè)計軟件CATIA進(jìn)行建模。

4 功能展示

4.1 滿足交流需求

無論是課堂還是課下，同學(xué)之間的交流都是必不可少的。當(dāng)教室安裝了此桌椅時，聽講模式與自由討論模式可輕松切換。在聽老師講課時，同學(xué)們只需面向黑板，選擇一排作為椅子，對面一排作為桌子；當(dāng)兩排同學(xué)要討論時，只需要一方改變桌椅選擇即可。

4.2 便于進(jìn)出座位

當(dāng)上下兩板都收起時，騰出了較大空間，極大地方便了學(xué)生地進(jìn)出。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時也有利于人員疏散。

4.3 提高腿部空間

當(dāng)下板上沒有放置物品時，其高度會高于傳統(tǒng)桌子的下板高度，使下板以下的空間變大，腿部舒適性大大提高。如果下板上放置了物品，下板高度會隨著物重增加而下移。經(jīng)過初步計算，只要物重不超過8 kg下板高度不低于傳統(tǒng)桌椅的下板高度。

4.4 便于清理垃圾

同學(xué)們經(jīng)常將垃圾放置在課桌上，因?yàn)閭鹘y(tǒng)固定式連體桌椅空間較為狹窄，清理較為不便。而根據(jù)“無極化桌椅”的設(shè)計理念，當(dāng)上下兩板都收起時，板面上放置的垃圾會自動滑落到地面，同時騰出了較大空間方便清潔人員清理垃圾。

4.5 可作為會議室使用

安裝了“無極化桌椅”的教室還可以作為會議室使用，提高了桌椅和教室的利用率，可以滿足社團(tuán)和科研團(tuán)隊活動的需求。

5 結(jié)語

高校桌椅的設(shè)計不僅需要滿足常規(guī)上課的需求，還要考慮高校大學(xué)生的特點(diǎn)，滿足交流討論和舒適性的需求。通過提出固定式桌椅的桌子和椅子可以相互轉(zhuǎn)化的設(shè)計理念，結(jié)合用戶需求和人機(jī)工程學(xué)，設(shè)計了一種新型的高校固定式桌椅，并具有較為豐富的功能，這對以后的桌椅設(shè)計有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1] 田煒.高校桌椅設(shè)計的人機(jī)工程學(xué)研究[M].沈陽：沈陽建筑大學(xué)設(shè)計藝術(shù)學(xué)院，2010.endprint