人机工程分析例子

1、人机工程分析例子 原作者：海海 1。人体骨骼分析 骨盆下口形状不规则。在骨盆下口的前方，介于两侧坐骨下支及两侧耻骨下支之间，有一深切迹，男性者其呈锐角（约50-60度），称为耻骨下角，女性者呈钝角（约80-85度），称为耻骨弓。耻骨角的大小对座面的宽度值有一定的影响。2.现有鞍座所存在的问题 除坐骨结节外，耻骨联合部也分担一部分上肢的重量；而在进化过程中人体并没有让跨部承受重量的设计，所以在人体坐在车座上的时候是坐骨生殖区靠在平坦的座面上，这样就会压迫到坐骨生殖区的组织和脂肪；坐骨生殖区的组织里含有丰富的血管、软组织和大量的神经及神经末梢，当人体在骑行的时候，人体上肢的一部分重量会压迫到这些血

2、管和神经，造成人体会阴区的疼痛和麻木(箭头所指的白色区域)；而且会阴区深层中含有泌尿组织和血管及生殖动脉和传导神经，这样也会造成生殖区域的麻木和缺血，严重的会导致生殖系统障碍。所以普通车座对人体的坐骨生殖区的血液循环和性能力都有一定的影响。正常人坐位时，着力支点是两侧臀部坚硬粗大的坐骨结节，尾骨基本悬空，并不承重。两坐骨结节的之间平均距离约为9厘米。自行车座垫前窄后宽，前面宽度为几厘米，后面的宽度在20厘米以上。正常情况下骑车，臀部以坐骨结节着力。但当道路不平，受到颠簸上下时，臀部难免向前滑动，使坐骨结节落空在两侧，尾骨成为承重支点，受到很大的重力，与坚硬的坐垫相撞，可发生折断或与骶骨分离。如

3、骑车人因发育差异尾骨较长，发生的可能性更大。女性骨盆比男性宽大，怀孕、月经期间体内激素变化，韧带松弛，发生骨质疏松较男性为早，程度较重，容易发生，更值得引起注意。33.人体在自行车鞍座上时和在坐位时的区别 经过长期进化，人体对坐姿经过了很好的设计和适应，所以人体在坐位时，坐骨结节和大腿后侧的肌肉和脂肪以及大腿骨承担了大部分的人体上肢重量，较不容易疲劳。坐骨结节的骨头表面是由相互垂直的横隔构成的，所以它抵抗压力的能力很强。而且人体在生命中有很长一段时间内是采取坐位的，坐骨结节的骨骨头表面会有一层茧膜，这样在传递刺激的时候比较弱，延长了人体骨神经疲劳的时间。人在采取坐位的时候，臀部和大腿的肌肉和脂

4、肪会保护神经和血管丰富的坐骨生殖区不受或者很少受到压迫。而这些肌肉和脂肪中并不包含重要的血管或者神经，所以人体在采取坐位时，不会引起坐骨生殖区的疲劳和不适。 但是人体骑在自行车上则完全不一样。在骑乘自行车时，骨盆底部的骨支撑了身体大部分的重量，其余的重量由腿和手臂来分担。车座比椅子要窄的多，而且呈三角形。在骑行的时候人体跨坐在车座上，与坐姿不同，坐骨生殖区由于缺少了大腿及其脂肪的保护，直接面对车座的前端，耻骨会承担人上体的一部分重量。耻骨的构造与坐骨结节不同，他是由片状的隔膜构成的，传递刺激比坐骨结节要敏感很多。同时还会压迫到坐骨生殖区的软组织和脂肪。而正是这个部位有通向生殖区域的神经和动脉。

5、这些动脉是给生殖器官供血的血液通道。当你坐在一个椅子上的时候，这些动脉没有受到压迫而不会阻碍血液流动。但当你坐在一个车座上的时候，软组织和脂肪特别是软组织受到压迫，那么软组织中血管的血液流动会减少66%，即使坐在一个比较宽的车座上，血液流动也会减少25%。受压后，动脉并不会马上恢复弹性。这样久而久之就会造成各种不适，譬如：会阴部麻木、疼痛或性机能不良等症状。4.人们在选择鞍座时的误区 有的骑乘者喜欢挑选柔软宽大的自行车座，认为宽大柔软的自行车座能够减震和增加臀部的受力面积从而达到减小压强的目的。固然，柔软宽大的自行车座能够达到上述一部分目的，但是效果并不如人们期望的那样。因为人们在骑乘时，最主

6、要的受力点是坐骨结节和坐骨生殖区，这与车座的宽大与否并没有太大的直接关系，如果坐骨结节所承受的力大于会阴区的力，车座两侧会下陷，而车座是平的，所以多余的垫料就会填充到耻骨角的区域，加大了车座对于会阴区的挤压，从而更加不舒适；同时，人们骑乘宽大柔软的车座时由于车座后部宽大会影响蹬踏，这样人们在骑乘过程中由于宽大车座的阻碍身体重心会不自主的前移，使坐骨结节脱离车座后面宽大的区域而使会阴区被压迫在一个比较窄小的范围内，处于一个不舒适的位置。所以宽大柔软的车座并不是一个比较好的解决方案。另外，由于女性的臀部坐骨结节在生理结构上通常要比男性的宽，所以人们认为女性骑乘的自行车座要比男性的宽不少。但是从数据

7、的角度来说，女性的坐骨结节是要比男性的坐骨结节宽一些，但并没有人们想象中的那么大，也就是说，现在市场上一些品牌的女性自行车座为了宣扬其针对女性的特点，刻意将车座的后部设计的比较宽大，其实并不是十分的合理。道理也和上面所说的大体一致，由于女性生理结构的原因所以臀部的脂肪比较多，如果将鞍座设计的比较宽大的话会与腿部特别是大腿后侧靠近臀部的肌肉脂肪摩擦，导致不舒适。 5.自行车车骑行受受力分析析 5.1 小小角度00-300度 这这一角度度的骑乘乘者主要要是一些些运动员员。骑乘乘者上躯躯体与地地面的的的倾斜角角小于330度，这这样做可可以有效效的减小小身体对对空气的的阻力，加加快骑行行的速度度。但是

8、是速度是是以牺牲牲运动员员的骑乘乘舒适为为代价的的。下图图是人体体坐骨结结节在运运动型车车座上的的位置结结构图：在这里里我们可可以看到到坐骨生生殖区几几乎都坐坐于车座座上，承承担上躯躯体的大大部分重重量，形形成了对对坐骨生生殖区的的压迫，这这对运动动员的坐坐骨生殖殖区是十十分有害害的。在在车座的的设计上上，座面面狭长，弧弧率很小小，有的的甚至接接近于零零度；减减少了大大腿与鞍鞍座的摩摩擦，以以利于运运动员来来回往复复的蹬踏踏，提高高速度。而而且座面面较硬，使使坐骨结结节不至至于产生生较大的的相对位位移和摩摩擦，提提高了蹬蹬踏的效效率。55.2 中角度度30-60度度 对于于骑乘角角度在330-

9、660度之之间的骑骑乘者来来说，由由于其对对速度的的要求不不高，所所以其骑骑乘的舒舒适程度度要比00-300度之间间的运动动员要优优越许多多。在设设计上，这这一角度度鞍座比比公路赛赛车的鞍鞍座宽大大、柔软软，鞍座座与坐骨骨生殖区区的接触触面积明明显减少少，而且且对坐骨骨生殖区区的压迫迫明显减减轻，弧弧率较大大（一般般大于00.2），这这样意味味着后座座与前鼻鼻之间的的宽度变变大，受受力面积积增大，坐坐起来更更舒适和和柔软。在在垫料选选择上，一一般选择择较硬的的海绵作作为垫料料，外面面覆以皮皮革，使使之成为为一个整整体。55.3 大角度度60-90度度 身体体与水平平面的夹夹角呈660-990度

10、就就骑乘者者的舒适适程度来来说是一一个比较较好的角角度，因因为这时时身体基基本上直直立，人人体上肢肢重心的的位置很很靠近上上躯体，这这样人体体在骑乘乘时身体体上肢的的重量基基本上都都移到了了坐骨结结节的位位置，坐坐骨生殖殖区与鞍鞍座的接接触面积积进一步步减小，承承受的压压力也大大幅度的的减轻；坐骨结结节承受受了身体体上肢绝绝大多部部分重量量，坐骨骨生殖区区承受的的压力较较小。在在设计上上，鞍座座的弧率率相对较较大，后后支撑点点的位置置与前鼻鼻的宽度度也较大大。6.1镂空空型自行行车座 这种车车座的主主要特点点是在车车座的中中间镂空空了一个个近菱形形的形状状，他的的原理是是尽量避避免不必必要的神

11、神经和血血管的压压迫。如如左图所所示：车车座的中中间被镂镂空以后后，会阴阴区的泌泌尿组织织和生殖殖系统的的组织和和血管就就被架空空，这样样就直接接减少了了对神经经和血管管的压迫迫，生殖殖供血动动脉和耻耻骨联合合受不到到压迫，就就减少了了对生殖殖系统的的负面影影响。 这种车车座有效效的减少少了对会会阴区组组织和血血管的压压迫，适适合于在在城市中中骑行，但但是还存存在一些些问题。车车座中间间被镂空空以后，镂镂空的边边缘必然然会出现现尖角，而而人在骑骑乘时会会有一部部分的上上肢重量量压负在在那里，同同样会感感觉不舒舒适。在在曲面上上加工凹凹槽，给给制作加加工带来来困难。而而且没有有了中间间的支撑撑点

12、，人人上肢的的重量都都会集中中在坐骨骨结节上上，这样样坐骨结结节所承承受的压压力就会会特别大大，同样样会引起起坐骨结结节神经经痛。66.2直直竿形自自行鞍座座 这是是一家美美国公司司所设计计的直竿竿形自行行鞍座座座，它突突破了原原始自行行车鞍座座的造型型，整个个车座只只是由一一个横向向的直杆杆构成，没没有传统统自行车车座的突突出窄小小部分。这这样就避避免了传传统自行行车座对对人体坐坐骨生殖殖区的压压迫和摩摩擦，也也就不会会压迫到到会阴区区的神经经和血管管，不会会造成对对生殖系系统的负负面影响响。556但但是，从从力学的的角度来来分析，由由于车座座是桶型型的，这这样就会会大大减减少臀部部与车座座

13、之间的的受力面面积，坐坐骨结节节和相应应的臀大大肌所承承受的压压力会很很大，加加速骨质质和肌肉肉软组织织的疼痛痛和疲劳劳。同时时，用户户为了坐坐稳身体体，重心心必然要要前倾加加重上肢肢的负担担，加速速上肢的的疲劳。型型号有225.44cm、226.88cm、和和27.2cmm三种，支支撑杆直直径是88cm，垫垫子的直直径为115cmm，总长长大约335cmm。6.3分离离型鞍座座 这是是一款设设计比较较独特的的自行车车鞍座64，其突突破了原原始的自自行车鞍鞍座造型型，直接接只有两两块垫料料支撑臀臀部的坐坐骨结节节；座面面与水平平面的夹夹角为220440度，用用来支撑撑臀部的的重量；它去掉掉了传

14、统统自行车车鞍座的的前鼻，避避免了鞍鞍座对人人体会阴阴区的挤挤压和摩摩擦，不不会使人人体的敏敏感组织织受到影影响。值值得注意意的是，垫垫料前倾倾，从力力学的角角度来分分析，坐坐骨结节节的重量量会有一一部分分分担给前前臂和蹬蹬踏时的的大腿，所所以也就就缓解了了鞍座对对坐骨结结节的压压力。但但是，骑骑乘者坐坐在上面面容易向向下滑动动，个人人认为其其比较适适用于比比赛时配配备。 6.4月牙牙型人机机工程鞍鞍座 这这是美国国MOOONSAADDLLE公司司677所设设计的一一款月牙牙型人机机工程鞍鞍座以及及它的人人机工程程骨骼分分析图。图图一是人人体骨骼骼在普通通鞍座上上的位置置，受压压黄色橡橡胶球说说明耻骨骨联合部部受到了了很大的的挤压，坐坐骨生殖殖区的神神经和软软组织也也很大程程度上受受到了损损害；图图二和图图三表明明了人体体在月牙牙型人机机工程鞍鞍座上的的情况，从从图示可可以看到到橡胶球球几乎没没有变形形，从而而说明其其鞍座在在避免坐坐骨生殖殖区的压压迫上是是设计的的十分成成功的。鞍鞍座在安安装时有有一个与与水平面面20-30度度的夹角角，这种