人机工程学在自行车设计中的应用.ppt

自行车
是人类发明的最成功的一种人力机械,
是由许多简单机械组成的复杂机械。
自行车的功能是供人骑乘,人与自行车相互运动,驱动车辆前进,构成了‘人-车’系统。
人机工程学在自行车主要部件中的应用:
一、前叉部分
二、车把部分
三、鞍座部分
四、车架部分
五、车轮部分
自行车设计国家标准规定:车把前叉轴线与通过轮心的地面垂直线的交点到地面的距离不小于轮半径的15%,不大于轮半径的60%。
一、前叉部分
这是关系到操纵和制动性能的主要部件。例如山地车,车把的宽度以中青年男子的肩宽480mm,手掌宽度100mm为参照,设计时考虑手掌中央与车把把套的中央为接触点,这样可使整车受力平衡,具备安全可靠的操纵车把和刹车制动的有利条件。
二、车把部分
正确的刹车把手角度
刹车把手过于上翻,使得手腕上翻
刹车把手过于下扳,使得手腕下扳
人处于坐姿状态时,由人体组织的解剖学特性可知,与鞍座紧密接触的是最能承受压力的臀部的两块坐骨结节,时间久了便会感到疲劳,造成臀部疼痛。
三、鞍座部分
坐姿时坐骨结节承受大部分的身体重量,当座面接近水平状态时,位于坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置(如图3a)而不会受到过分压迫使人觉得舒适;而当座面呈斗型(凹式三角形)时,会时股骨因受到压迫而向上转动(如3b)并承受载荷,且还会使髋部肌肉受压从而引起不舒适感。
1、鞍座结构设计
鞍座的设计应采用局部凹陷的结构以减少对骑乘者坐骨生殖区造成的压迫。
2、鞍座尺寸设计
座面宽度:根据人体测量学,50%的人群盆骨的坐骨结节间距约为200~220mm,在设计时还需加上适当的设计余量(40~60mm),以提高鞍座的舒适性,因此可确定普通休闲自行车的鞍座后端宽度为240~280mm为宜。由于女性的髋骨要宽于男性,在鞍座设计时,女士自行车的鞍座宽度要比男性的宽一些。
鞍座长度:据人体解剖学中人体解构尺寸可知,鞍座后端的长度应由坐姿状态下坐骨结节离臀部后缘的距离(100~120mm)确定,鞍座总长度则由坐姿时会阴处离臀部后缘的距离(160~190mm)再加上适当余量确定。
3、材料选取
坐垫材料是影响鞍座舒适性的重要因素之一,同时也是骑行
过程中减震元件之一。一般采用硬质座面包覆软硬适中的坐
垫材料,同时还考虑到其透气性、防水性等特征。柔软度适
中的坐垫材料,还可减少骑行路面不平整时所产生的震动冲
击,起到一定的减震避震作用,进一步增强骑行舒适性。鞍
座的面料可采用透气性较好的皮革材料以利于散热。
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。车架的前后部分都应具有一定的刚性和弹性。从而确保不同的道路,安全稳定的行驶。
四、车架
车架的前三角部分:
上管、下管、立管组成了一个封闭的前三角,是决定骑行者操纵性能的主要部件。
车架的后三角部分:
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骑行动力
的输出大小。决定输出效率的传动部分的输出大小。决定输出效率的传动部件由链轮和飞轮的大小即速比而定。