基于人機工程學的自行車設計研究.pdf

1、隨著人們環(huán)保意識和健身意識的增強，以及自行車本身的諸多優(yōu)點，自行車越來越受到人們的青睞。然而當人們騎行不適合自己身體結(jié)構(gòu)的自行車，隨著時間的持續(xù)就會產(chǎn)生疲勞和不適，嚴重的還會影響到人們的身體健康?；谌藱C工程學的自行車設計研究是自行車設計研究領域的一個重要課題和研究熱點。 自行車與人體有多個部位緊密接觸，在設計時應統(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，才能做到人與自行車的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在自行車設計中考慮人的因素，對其進

2、行人機工程學設計是自行車發(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，然后應用人機工程學的相關(guān)理論進行自行車設計。 針對自行車人機工程學設計，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)合人機工程學的相關(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方面，并分析了這三個因素對騎行舒適性的影響。分析了蹬踏

3、運動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工程學方面的問題。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、車把及把套的設計參考。 (2)基于人機工程學的騎姿設計 依據(jù)人機工程學和生物力學的相關(guān)知識，以2號人體模板的人體數(shù)據(jù)為依據(jù)，以城市里代步用的女式自行車為例，采用繪圖法進行騎姿設計，得到舒

4、適的部件取值范圍，并給出了騎姿設計的流程。新設計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，新設計的騎姿在身體各部分之間進行合理的功能分配，腳踩踏板驅(qū)動自行車前行，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計 討論了自行車車架設計的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并給出了自行車車架設計的具體流程。依據(jù)人體參數(shù)和鞍座、車把、把套的設計參

5、考，完成了自行車的造型設計，在Solidworks里建立了自行車的三維模型。 (4)設計方案評估 在現(xiàn)在常用的連接分析法和失效樹分析法的基礎上，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