基于人机工程学的健骑机参数优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第3期192MachineryDesign&Manufacture2015年3月基于人机工程学的健骑机参数优化设计田海波，李爱民，尚万峰(西安科技大学机械工程学院，陕西西安710054)摘要：健骑机是典型的健身器材，广泛的应用于各种健身场所。基于人机工程学建立了健骑机三维实体模型．依照达朗贝尔原理建立了健骑机部件的数学模型。在满足人体工程学的约束条件下，以杆件间传动的压力角最小为目标函数运用Adams参数设计进行健骑车各部件的尺寸优化，根据机构的传动角的变化情况和旋转副的受力、角速度变化情况，表明

2、利用Adams参数优化计算能够提升健骑机的运动学、动力学特性，使其舒适性得到提高，并有利于增加健骑机的使用寿命。关键词：健骑机；Adams；优化；人机工程学中图分类号：TH16；TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)03—0192—04OptimizationDesignofCyclingEquipmentParametersBasedonErgonomicsTIANHai-bo，LIAi—min，SHANGWan-feng(CollegeofMechanicalEngineeri

3、ng，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，ShaanxiXi’an710054，China)Abstract：Ridingmachineistypicalfitnessequipmentwhichiswidelyusedinavarietyoffitnessconcourses．Basedonergonomicsridingmachinethree-dimensionalentitymodelWCI$established，andaccordingtothedarrenb

4、ellprinciplethemathematicalmodelofridingmachinepartsWasestablished．Tosat@theconstraintsofhumanengineeringandtheobjectivefunctionwhich(minimumoftransmissionpressureangle．parametricdesign伽珊usedinAdams．Withanalysisthechangesofmechanismtransmissionangleandforceo

5、nrotatingauxiliary，theresultsshowthatitisaneffectwaybyusingtheAdamsparameteroptimizationtoimprovethedynamiccharacteristicsandserviceZofcyclingequipment．KeyWords：CyclingEquipment；Adams；Optimization；Ergonomics身体挺直，通过手臂曲伸及脚蹬反复运动达到锻炼目的。该健身1引言器材能增强上下肢肌力和胸部肌肉，锻炼腰腹

6、部肌肉和按摩内脏，随着人民生活水平的提高，健身行业快速发展，对健身器材增强消化系统和心脏功台。其三维模型，如图1所示。为满足大多的创新和研发要求越来越高。健骑机作为主要的健身器材之一，数人的需求，按照GB／r10000—1988(中国成人人体尺寸》罔，参考坐其设计方法较为单一，主要还停留在设计一建模一选型的模式中。姿人体尺寸及坐姿活动空间，选用男性(18-,-66)岁年龄组的第95百文一收完成了健骑设备的建模与仿真，文献根据人机工程学完分位数和女性(18～55)岁年龄组的第5百分位数，作为尺寸上下限成了健骑机的

7、建模与零件选型，但并没有对其进行参数优化；文的依据。健骑机把手的空间位置应在锻炼者上肢功能尺寸范围之献【引完成了健骑机在运动中的数据采集及VB中的参数化建模，内，人到把手的距离不能低于男性第95百分位数的前臂功能最文献呗0详尽介绍了健骑马的设计对人体肌肉的影响。以上文献小尺寸；也不能超过女Jf生第5百分位数的上肢功能最大尺寸。均未根据人机工程学提供的合理参数对优化健骑机的参数进行优化进而获得较高的设计效率。在健骑机参数设计的基础上，建立其三维模型，运用Adams软件进行仿真及优化。结果表明，经过优化的健骑机在其

8、工作行程内运动的平稳性得到了改善，舒适性也得到了提高，实现了机构设计的形象化和最优化的统一。2健骑机的设计2。1基于人机工程学原理的健骑机设计图1健骑机三维模型示意图健骑机是利用人跨骑在座位上，双手紧握把柄，脚踩踏板，Fig．1Three-DimensionalModelSchematicoftheCyclingEquipment来稿日期：2014—08—20基金项目：国家自然科学基金