考虑人因工程学的椭圆机设计

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1、2007年工程图学学报2007第1期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.1考虑人因工程学的椭圆机设计王晓光，武永强（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070）摘要：健身器材越来越受到人们的喜爱，在这种与人紧密相关的产品设计中，考虑人的因素具有重要的意义。利用人因工程学的理论和方法，对椭圆机的机构形式、踏板和把手轨迹、结构尺寸、飞轮机构、运动负载等进行了分析。提出了椭圆机的人因工程学设计准则和重要零部件的设计方法及其参数选择。同时进行了椭圆机实例的测试和分析，对上述准则进行了验证。关键词：工业设计；椭圆机设计；人因

2、工程学；健身器材中图分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1003-0158(2007)01-0123-06TheDesignofEllipticalCrossTrainerswithErgonomicalGuidanceWANGXiao-guang,WUYong-qiang(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,WuhanHubei430070,China)Abstract:Fitnessequipmentsarebecomemorean

3、dmorepopulartoday.Thehumanfactorsareveryimportanttobeconsideredwhendesignforthiskindsofproducts.Ellipticalcrosstrainersarestudiedintheviewpointofergonomics,includingthekinematicsschema,lociofpedalandhandle,partsdimensions,flywheelandloads,etc.Anactualellipticalcrosstraineris

4、testedtoverifythefeasibilityofdesigncriterionsdescribedinthispaper.Keywords:industrydesign;ellipticalcrosstrainer;ergonomics;fitnessequipments人因工程学是一门新兴的边缘学科。它是运人因工程学把人的因素作为产品设计的重用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及要条件和原则，研究人和机器及环境的互相作工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人用，以达到人-机-环境系统总体性能的最优化。体结构、功能、心理以及力

5、学等问题研究的学科。当前，人因工程学的研究和应用越来越广泛。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器近十几年来，包括我国在内的许多国家都普和控制装置，并研究控制台上各个仪表的最适位遍地兴起了群众性的体育运动锻炼和健身健美[1]置。热潮。健身器材作为进行健身活动的重要工具之收稿日期：2006-10-14作者简介：王晓光（1955-），男，河北肃宁人，教授，博士，主要研究方向为机械制造及自动化、机电一体化、磁悬浮理论与应用。·124·工程图学学报2007年一，越来越受到人们的喜爱。人因工程学对于健走、慢跑、快跑等不同速度运动时的情况；身器材的设计

6、有着非常重要的意义。在这样一种（2）把手所形成的轨迹与锻炼者在上述情人-机系统中，人是核心因素，健身器材的设计况下运动时手的轨迹尽可能一致；应符合人的生理、心理特点，在这方面的考虑失（3）椭圆机的结构尺寸符合锻炼者的人体误，可能会影响人们的健身效果，甚至会影响人尺寸；[2],[3]们的安全、健康。从检索的文献看，国内在（4）设计合适的结构形式和结构参数，保这方面的研究不多。当前，市面上较高档次的椭证椭圆机运动惯性顺畅；圆机多是按西方人的体型设计的，对于国内使用（5）椭圆机的运动负载符合生物力学原者而言，使用中会有很多不适当的情况产生。作理，并且

7、可以准确调节、显示、记录等。者以椭圆机为研究对象，探讨椭圆机设计中的人除了上述运动功能设计要求外，还有外形美因工程学问题，以期建立椭圆机的人因工程学设观、符合运动心理学等设计要求。计准则，及其重要零部件的设计方法。2人体尺寸的选择1椭圆机简介及其设计要求为了使椭圆机的设计能符合人的生理特点，椭圆机是当前一种十分流行的健身器材，如就必须在设计时充分考虑人体的各种尺度。图1所示。人因工程学范围内的人体形态测量数据主要有两类，即人体构造尺寸和功能尺寸。人体构造上的尺寸是静态尺寸；人体功能上的尺寸是指动态尺寸，包括人在工作姿势下或在某种操作活动状态下测

8、量的尺寸。GB1000-88是1989年开始实施的我国成年人人体尺寸国家标准。该标准根据人因工程学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据。对于受限作业