基于人機(jī)工程學(xué)的自行車設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識(shí)和健身意識(shí)的增強(qiáng)，以及自行車本身的諸多優(yōu)點(diǎn)，自行車越來越受到人們的青睞。然而當(dāng)人們騎行不適合自己身體結(jié)構(gòu)的自行車，隨著時(shí)間的持續(xù)就會(huì)產(chǎn)生疲勞和不適，嚴(yán)重的還會(huì)影響到人們的身體健康?；谌藱C(jī)工程學(xué)的自行車設(shè)計(jì)研究是自行車設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題和研究熱點(diǎn)。 自行車與人體有多個(gè)部位緊密接觸，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮自行車的結(jié)構(gòu)和騎自行車的人的生理和心理特點(diǎn)，才能做到人與自行車的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在自行車設(shè)計(jì)中考慮人的因素，對(duì)其進(jìn)

2、行人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)是自行車發(fā)展的必由之路。正是基于此，本文首先分析自行車的結(jié)構(gòu)和人體特性，并找出他們之間的聯(lián)系點(diǎn)，然后應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論進(jìn)行自行車設(shè)計(jì)。 針對(duì)自行車人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，本文主要開展了以下幾方面的研究工作： (1)影響自行車騎行舒適性的因素分析 結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論，將影響自行車騎乘舒適性的要素歸納為蹬踏力、騎姿以及與人體緊密接觸的部件三個(gè)方面，并分析了這三個(gè)因素對(duì)騎行舒適性的影響。分析了蹬踏

3、運(yùn)動(dòng)的用力特性和自行車騎姿的決定因素，以賽車、輕便自行車、躺式自行車為典型例子來分析現(xiàn)有的自行車騎姿，找出其中存在的人機(jī)工程學(xué)方面的問題。分析了與自行車密切接觸的各人體部位的特性，闡述了鞍座、車把及把套影響騎行舒適性的參數(shù)，并提出了鞍座、車把及把套的設(shè)計(jì)參考。 (2)基于人機(jī)工程學(xué)的騎姿設(shè)計(jì) 依據(jù)人機(jī)工程學(xué)和生物力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，以2號(hào)人體模板的人體數(shù)據(jù)為依據(jù)，以城市里代步用的女式自行車為例，采用繪圖法進(jìn)行騎姿設(shè)計(jì)，得到舒

4、適的部件取值范圍，并給出了騎姿設(shè)計(jì)的流程。新設(shè)計(jì)的騎姿讓騎乘者在騎行的用力階段各關(guān)節(jié)處于舒適的角度范圍內(nèi)，且腿處于有利的用力位置，有利于防止疲勞的產(chǎn)生。同時(shí)，新設(shè)計(jì)的騎姿在身體各部分之間進(jìn)行合理的功能分配，腳踩踏板驅(qū)動(dòng)自行車前行，臀部和腰部支撐上體的重量，手操縱車把控制前行方向。 (3) 自行車車架及部件造型設(shè)計(jì) 討論了自行車車架設(shè)計(jì)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并給出了自行車車架設(shè)計(jì)的具體流程。依據(jù)人體參數(shù)和鞍座、車把、把套的設(shè)計(jì)參

5、考，完成了自行車的造型設(shè)計(jì)，在Solidworks里建立了自行車的三維模型。 (4)設(shè)計(jì)方案評(píng)估 在現(xiàn)在常用的連接分析法和失效樹分析法的基礎(chǔ)上，建立了自行車舒適性分析法。圍繞著自行車騎行舒適性，做層層深入分析，得出自行車騎行舒適性由人體腰部、腿部、臀部、手臂四部分的舒適性構(gòu)成。其中，腰部的舒適性與腰靠關(guān)系緊密，腿部的舒適性與車架、腳踏及曲柄關(guān)系緊密，臀部的舒適性與鞍座及車架關(guān)系緊密，手臂的舒適性與車架、車把及把套關(guān)系緊密