运用人机工程学进行自行车改善

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1、码表把立指拨■碗组尾灯刹把坐夹水壶架前轴钢线牙盘踏气嘴■Hl■已圭kAT中自行车改善方案【摘要】在生活中的骑车过程中，常常可见关于自行车的省力问题和舒适性问题。针对这些问题，本文综合运用了人机工程学的人在系统屮的功能和人的运动输出理论和方法，分析了人在骑车过程中所做的有用功，指出了人在骑车过程中所受各种力的作用，提出了对自行车各个部件改善方案。【关键字】人机工程学作用力舒适度1引言在产品设计的过程中，充分考虑人的因索，围绕人的用力状况和骑车过程中的舒适度展开改善方案的研究。人机工程学，是探讨人与

2、环境、设备、工具的一个有效的科学工具。本文探讨了将人机工程学的人在系统中的功能和人的运动输出理论和方法应用于解决骑车过程屮的省力和舒适方而的问题。2研究背景口行车设计的基本任务是根据使用者的要求结合制造部门的可能性，创造性地运用冇关科淫技术和知识，设计岀受用户欢迎的产品。因此，设计自行车时首先应该选择合理的结构，同时还应符合有关技术经济指标的要求。社会对自行车使用的要求是多方面的。自行车既要有一定的刚度，也要有相应的弹性，否则就会影响骑行性能和使骑行者容易产生疲劳，因此对架、前叉和鞍座等主要部件

3、都要与人的体形结合起来考虑，使之达到骑行舒适的要求。此外，骑行自行车应该向着更加省力更加方便的方向发展。坐垫部分：为了把减轻降低行驶时对图一自行车结构下体的压力，我们可以在设计坐垫的时候将两侧垫高，这样就将更多的压力分散到两翼坐骨上，从而使得下体得到解放。其次，由于人在骑口行车时，长时间处于一种前屈运动的状态，坐姿厲于非口然、良好的坐姿,这样椎间盘内压力分布不均衡，就会产生腰部酸痛、疲劳等不适感。要减轻腰部的不适感,在保证人体操作灵活性的同时，应使人骑车时的坐姿接近自然坐姿。车把部分：增加把握时

4、的牢固度。同吋把车把的水平面增大，使手掌冇更多托付血积,减小手掌单位面积的受力，在长距离行驶时不容易感到疲劳。8FW2IBF-W23刹车与车把平面的角度设计应该是35—45度之间，这样可以释放手腕的压力，最好是这个角度能够设计成可以调节的。3问题及分析3.1车把部分和把手部分现在的车把的种类层出不穷，按照车把的样式分类大致有4类：直把、雁把、弯把、蝴蝶把，按照材料的分类有钢管车把、铝合金管车把、钛合金管车把、碳纤维及复合材料的车把这几类。图三各种把手示意图车把的加工方法冇很多，大多都是通过机械设

5、备的冲压，弯曲，拉仲而得到图四把手示意图我们的需要的t度，角度。材料加工工艺的精良程度,加工的工序的多少直接决定了车把的使用寿命还冇价格。在自行车左右把手的下方（或前侧）的铁杆，用于制动（刹车），左边的为车后闸（后刹），左边的车前闸（前刹）。3.2车架、前叉以及鞍座部分h行车车架是构成自行车的基体联接着h行车的其余各个部件并承受骑者的体重及ii行车在行驶时经受各种震动和冲击力量，最大程度地决定、影响了骑图五车架示意图行姿势的正确性和舒适性。前叉部件在自行车结构屮处于前方部位，它的上端与车把部件相

6、连，车架部件与前管配合，卜端与而轴部件配合，组成自行车的导向系统。传动车把和前叉，可以使前轮改变方向，起到了自行车的导向作用。图六前叉示意图13a16a24*C0614a17aOSSn-SDCOATY-SD016029TT・SDO13TT-SKOlTT-SDC03032W-SDOOTTY-SWC0TT-SD014TT-SDC092U20a12a06a03&02a图七鞍座示意图鞍座起承受骑车者的体重作用，要有足够的强度和弹性，不同类型的口行车对鞍座的要求也不同。3..3曲柄和脚踏部分图八曲柄示意图

7、曲柄的长度是力臂，用脚蹬的力和力臂的乘积叫力矩，对同样规格和零部件的自行车来讲，在同样的路上，用同样的速度骑行,需要的力矩是一定的，所以力臂（即曲柄长度）越大，需要的力越小也就越省力，当然脚和腿绕的圈也相应变大些；反Z曲柄越短，需要的力越大，也就是越费力，但是脚和腿绕的圈要小些。脚踏分为水平脚踏、口锁脚踏和脚带脚踏。4人机工程学理论及方法应用要点4.1影响刹车性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性、成年人和儿童的手的大小和握力都不相同。据试验，为了长时间捏闸而不致手冇疼痛的感觉,希望只用最

8、大握力的10%左右便能得到必要的减速度。4.2鞍座的位置装得过低，骑行时双脚始终呈弯曲状态，腿部肌肉得不到放松,时间长了就会感到疲软无力；鞍座装得过高，骑行时腿部的肌肉拉得过紧，脚趾部分用力过多，双脚也容易疲劳。4.3车架是自行车的主要部件，它与车把、前叉和前后车轮连接，承载着骑车人的全部重量，分前三角和后三角两部分。立管的长度、角度决定鞍座的位置，其位置与曲柄的长度等因素决定了齡行动力的输出大小，决定输出效率的传动部分的输出大小。4.4自行车设计国家标准规定：车把前叉轴线与通过轮心的地而垂直线