面向课堂交流的高校固定式桌椅创新设计
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（b）-0236-01
在高速发展的大学校园里，各类先进设备不断引入，提高了学生的学习效率，但是同时也看到同学们每天大量使用的桌椅却不尽人意。据统计，大学生每天大约有60%的学习时间在教室里度过，然而抽样调查显示，80%以上的同学对目前使用的校园桌椅不满意，如不便于讨论交流，桌椅高度不合理，进出座位麻烦，卫生情况较差等问题，严重影响了学习效率及身体健康。因此，便于课堂交流和健康舒适的桌椅设计问题亟待解决，而解决此问题的关键在于新的设计理念和人机工程学知识的应用。
1 用户需求
1.1 交流需求
高校大学生思维活跃，对问题有自己独特的看法，特别是在异性面前，表现自己的欲望尤为强烈。但是传统连体式桌椅朝向固定，无法实现前后排面对面交流，阻碍了同学之间的正常交流活动，不利于大学生语言表达能力和交际能力的培养。
1.2 舒适性需求
由于高校大学生长时间固定姿势学习，所以座椅设计要以稳定性为主。适宜的椅面高度应该使就坐者大腿接近于水平，小腿自然垂直，脚掌平放在地面上。但是由于独生子女活泼好动的特点，桌椅应该有足够的活动空间，以便变化姿势来缓解身体疲劳。
另外，舒适性应该还包括进出座位时是否方便，教室卫生情况是否良好等因素。这些因素对于同学们使用桌椅的舒适性也产生重要影响。
1.3 教学需求
固定式桌椅主要安装在阶梯教室中，一般是大课堂的教学。现代教学理念提倡课堂交流讨论，以此提高教学质量。由于桌椅条件的限制，课堂讨论在大课堂中很难开展进行。为了满足教学需求，固定式桌椅应具备老师讲课与学生之间交流讨论相互转化的功能。
2 设计理念
固定式桌椅最早在欧洲的大学里出现，距今至少有100多年的历史，然而结构上并没有太大变化。因此要对固定式桌椅进行创新设计，仅仅在人机工程学上进行分析是不够的，必须提出一种新的设计理念。国际插画大师Steve Simpson设计了一款桌椅，桌子和椅子可以拼成收纳柜；2013年入围“红点”工业设计大奖的作品Flip Chair，椅子和凳子之间可以相互转变，用户可根据需求来选择使用。由此受到启发，为何桌子和椅子不能相互转化呢！
3 机构设计说明
按照新的设计理念设计的固定式连体桌椅的桌子和椅子可以相互转变。由底座，支柱，弹簧，滑块，连接限位板，下板，下板限位支架，上板，上板限位支架等组成。在作为桌子和椅子使用时，下板与地面的高度是不同的。由人机工程学分析，作为桌子时下板比应该作为椅子时至少高出18 cm。通过设计滑块弹簧升降机构来解决下板的高度差问题。
下板通过连接限位板与滑块相连，滑块下部与底座上部均设计了凸台来配合弹簧。弹簧的劲度系数暂定为1710 N/m，能现实以下要求：当作为桌子而且下板上没有放置物品时，弹簧伸长到最长，下板高度上升到最高，此高度高于传统固定式连体桌椅的下板高度，下板以下的空间较大，增加了腿部舒适性；当作为桌子而下板上放置了物品时，只要物品质量不超过8 kg，下板高度不低于传统桌椅的下板高度；当作为椅子使用时，人体的重力施加在下板上，下板和滑块向下移动直到滑块下表面与底座上表面接触，此时弹簧压缩的最短位置。注意两点：（1）人体的重力直接由滑块传递给底座，而不是通过弹簧来传递的；（2）滑块与支柱内壁是间隙配合，可以自由滑动。由于滑块较长，滑块与支柱内壁只需较小的力就能平衡人重量产生的力矩。在连接限位板中，连接限位板中设计了镂空的三角形，一方面便于滑块和连接限位板之间的装配；另一方面节省了材料并减轻重量。
为进一步验证设计合理性，使用大型跨平台的商业三维CAD设计软件CATIA进行建模。
4 功能展示
4.1 满足交流需求
无论是课堂还是课下，同学之间的交流都是必不可少的。当教室安装了此桌椅时，听讲模式与自由讨论模式可轻松切换。在听老师讲课时，同学们只需面向黑板，选择一排作为椅子，对面一排作为桌子；当两排同学要讨论时，只需要一方改变桌椅选择即可。
4.2 便于进出座位
当上下两板都收起时，腾出了较大空间，极大地方便了学生地进出。当发生突发事件时也有利于人员疏散。
4.3 提高腿部空间
当下板上没有放置物品时，其高度会高于传统桌子的下板高度，使下板以下的空间变大，腿部舒适性大大提高。如果下板上放置了物品，下板高度会随着物重增加而下移。经过初步计算，只要物重不超过8 kg下板高度不低于传统桌椅的下板高度。
4.4 便于清理垃圾
同学们经常将垃圾放置在课桌上，因为传统固定式连体桌椅空间较为狭窄，清理较为不便。而根据“无极化桌椅”的设计理念，当上下两板都收起时，板面上放置的垃圾会自动滑落到地面，同时腾出了较大空间方便清洁人员清理垃圾。
4.5 可作为会议室使用
安装了“无极化桌椅”的教室还可以作为会议室使用，提高了桌椅和教室的利用率，可以满足社团和科研团队活动的需求。
5 结语
高校桌椅的设计不仅需要满足常规上课的需求，还要考虑高校大学生的特点，满足交流讨论和舒适性的需求。通过提出固定式桌椅的桌子和椅子可以相互转化的设计理念，结合用户需求和人机工程学，设计了一种新型的高校固定式桌椅，并具有较为丰富的功能，这对以后的桌椅设计有一定的参考价值。
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