自行车人因工程设计报告

人因工程设计——关于自行车的人因学分析与设计专业：机械设计制造及其自动化班级：D机制131姓名：甘崇志学号：1320101112人因工程设计——关于自行车的人因学分析与设计随着技术的进一步发展，日趋完善化的设计更强调人的效能、安全、舒适和身心健康，在设计高效机的同时，充分考虑人的因素，反映人的需要，把人与机密切结合起来。这就涉及到了人因工程学。首先，要确定人体的解剖结构，产品依据人体的生理特征来设计，然后，根据实际情况（环境，个人情况）来重点设计，最后，随着科技进步逐步改进，使产品功能更完善，使人的更多的要求得以满足。改进自行车就要以人为对象为基准，考虑到人的形态特征，人的劳动生理特征，人的劳动心理特征，人的系统功能特征，产品的设计与人的关系，产品对人体的舒适度等。针对自行车主要改进了三个部位：1，车座2，靠背3，把手老式自行车：不轻便，车座与车把一样高，轮子太大，不灵活）人机自行车人机自行车1、车座把人因工程运用到自行车车座设计：运用到了人体劳动形态特征的知识。包括人体形态测量、人体结构尺寸、功能尺寸。1）从人体解剖学分析人体形态。根据人体组织的解剖特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，身体的主要重量均由骨盆下的两块面积约为25cm2的坐骨结节承受。A、 故车座设计不合适就会使坐骨结节处在车座外缘或紧挨外缘的位置，身体的压力使得坐骨结节被迫分离的趋势过大，由此导致臀部的疼痛感。B、 当人骑车坐在车座上时，坐骨生殖区靠在平坦的座面上，座会压迫到坐骨生殖区的组织和脂肪。C、 在骑行时，上躯体的部分重量压迫到坐骨生殖区的血管和神经，造成人体会阴区的疼痛和麻木。D、 会阴区深层中含有泌尿组织、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。（人体生殖区结构和车座的关系）考虑到男女性别差异带来的设计差异。女性骨盆的坐骨结节间距约为23cm，男性骨盆坐骨结节间距约为20cm。据此，车座宽度的适宜范围：男式单车为24〜26cm，女式单车为26〜29cm较合适。根据《人体测量学》中成年男子坐姿臀宽355mm（90%）,成年女子382mm（90%），应以女子的臀宽为设计标准，以满足座位的要求。

舒适度。如图舒适度。如图2）考虑到人体在工作位置上的活动空间尺度。A、 人体处于坐姿时，坐骨结节离臀部后缘约10〜12公分，据此，车座后端的长度范围定为10〜12公分，车座总长不同于一般工作椅的座深，车座的总长只需给骑车者以有限的支承稳定性即可，因为车座过长势必影响大腿前后摆动的灵活性。根据有关数据，50%的人体大腿厚约为13公分，故车座长度范围为22〜23公分（余量约取5.5公分）。B、 有关的研究还表明，人在骑车时身体适当后倾，人体的迎风面积减小，更有利于发力和加速，如果靠背角为90°，后倾角在15°以内，则相当于前倾座面与靠背夹角在105°以内，属坐姿的舒适范围。C、 根据人体坐姿的生物力学分析得知，人体上身越前倾，脊柱的弯曲程度越大，背部肌肉受力越大。当人骑车时，几乎完全伏在车把上，背部与水平面几乎平行，腰部椎间盘压力分布不当，腰椎变形。自行车车座的改进5人体坐长时间生用的自行车）正在尝试改进长时间骑车，臀部不舒服的另外一个原因就是坐凳软硬不合适所致。车座加上坐凳，人坐于其上，臀部压力值大为降低，接触支承面增大，使压力分散。但是坐凳不可过软，过软不仅增加了身体的不稳定性，而且容易使人产生疲劳；过硬又会导致臀部痛楚或麻木。坐凳的软硬应以股骨头刚好与坐凳相接近，几近接触而无压力为宜。坐垫材料必须透气，且不易打滑，坐凳应缝制或钉在车座上，使其对起坐时的动载有良好的弹性响应。

2、靠背：案例在靠背的四个结构设计上运用的人因工程学，分别是靠背的高度，靠背的宽度，靠背的角度，靠背的重量及材料。总的来说，它们的作用为降低骑车的疲劳和对人身体的损害（1）靠背的高度靠背由肩靠和腰靠两部分构成，腰靠的凸出部分压入腰凹内，以保证腰部得到充分支持，其水平截面为曲率不大的圆弧形，以适合于腰圆。为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间留一开口部分，其高度至少为12.5cm。（2）靠背的宽度宽度由腰围决定，靠背宽度为腰围的1/3。靠背面带一点向内凹的圆弧，和背的形状相似，可以使背部和腰部受力均匀，较少疲劳，增强舒适性。（3） 靠背的角度设为99°，该倾角的作用与座面倾角的作用相同。（4） 靠背的重量及材料靠背不易过重，应选用强度较好，质量较轻的材料（如ABS塑料），并具有适当的弹性3、把手1）把手高度：自行车的车把如果偏低，骑车者必须弯下腰，时间久了，就会感到腰酸背疼，胳膊疲劳。车把的高度应保证骑车者在骑车时处于自然坐姿或接近自然坐姿，并使颈关节、胸关节、腰关节、髋关节、肩关节和肘关节处于舒适的调节范围内。（把手高于车座，保证正常坐姿）2）把手宽度：经实践测量，当车把的宽度接近于骑车者的最大肩宽时，人能够自然舒适地握住车把，并能保持长时间不易疲劳。据有关的统计数据，中等身材的人最大肩宽，男为43cm，女为39cm，因此，车把的宽度可定为39.7〜43.1m。适合男女满足大多数人的需要。3） 把手的形状：手的特点：掌心部位肌肉最少，指骨间肌和手指部分是神经末梢满布的区域。而指球肌、和大、小鱼际是肌肉丰富的部位，是手部的天然减振器。所以设计手把形状时，应避免将手把丝毫不差地贴合于手的握持空间，更不能紧贴手掌心。这样的手把比较好：（把手的设计应使操作者掌心处略有空隙，以减少压力和摩擦力的作用）尺寸应符合人手尺度的要求：比较合适的直径为3〜4m,因此，可把车把的直径定为大端m左右，大端3m左右。把手的长度主要取决于手掌宽度，掌宽一般为7.1〜9cm，因此把手的长度可定为1cm左右。4）把手的弯度：传统的自行车把手为水平，这不符合人因工程学原理，因为这样将会使手腕处于背屈状态，腕部酸痛，握力减小，长时间操作还会腕道综合症、腱鞘炎等症状。测试表明，把手与水平位置成10°左右效果最好，可以降低疲劳，并且容易操作，还使腕关节处于放松状车闸：车闸的设计精度较高，而人手的抓握直径在13cm左右，所以，车闸直径可定为13cm左右，长度约等于把手长度。车闸与把手的交角为40°。至于把手与车闸的表面设计，应保证能准确抓握，不产生滑动，所以它们的表面不能太光滑，要有一定的粗糙。孙林岩•人因工程(第二版)[M].北京：中国科学技术出版社.2005杨勤•人机系统适配设计的预测模型研究[M].北京：万国学术出版社.2000黄海波，丁玉兰•自行车鞍座的人机工学设计J].工程图学学报.2005,3陈峰，徐琴•座椅的人因工程分析[J].科技信息.2007杨志敏，张亚池，张双保.人机工效学在椅类设计中的应用[J].木材加工机械研究与设计.2002,46.Hensher,D.A.,2001.Thevaluationofcommutertraveltimesavingsforcardrivers:evaluatingalternativemodelspecifications.Transportati