解析人機(jī)工程在自行車的運(yùn)用

1、解析人機(jī)工程在自行車的運(yùn)用淺析人機(jī)t程學(xué)在自行車屮的應(yīng)用摘要：自行車是一種最為常見常用的交通t具，特別是在屮小學(xué)生這樣一個(gè)正處于成長 的人群中，口行車的使用頻率是相刈而言較高的。所以木文対口行車的設(shè)計(jì)與各部分構(gòu)造 進(jìn)行人機(jī)分析，旨在為將來的自行車的設(shè)計(jì)提供一個(gè)參考，使其更加符合人機(jī)工程學(xué)的應(yīng) 用，更加舒適與安全。關(guān)鍵詞：自行車；人機(jī)工程；設(shè)計(jì)；淺析長久以來，自行車一直是人們最為常用的交通工具，在與機(jī)動(dòng)車輛共存的年代里，自行 車的安全性與舒適性顯得更為重要。人機(jī)工程學(xué)是一門協(xié)調(diào)不同的作業(yè)中人、機(jī)器及壞境 三者間的關(guān)系，并運(yùn)川人機(jī)工程學(xué)原理和方法解決系統(tǒng)中人機(jī)結(jié)介面的安全問題的一門新 興學(xué)科。在自

2、行車的設(shè)計(jì)過程屮，我們町以通過人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)使自行車與人能夠更好 的配合，相互兼容，從而使人有更安全史舒適的騎行，盡量消除機(jī)器木身的缺陷，降低人 操作的失誤率，最終達(dá)到提高安全，降低疲勞，增加舒適度的要求。一、自行車的結(jié)構(gòu)自行車的車架、輪胎、踏腳、剎車、鏈條等25個(gè)部件中（圖1）,其基本部分缺一不可。其中,車架是自行車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最人。按照各部件的工作特點(diǎn)，大致可將其分為導(dǎo)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)：導(dǎo)向系統(tǒng)：由車把、前叉、前軸、前輪等部分紐成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。驅(qū)動(dòng)（傳動(dòng)或行走）系統(tǒng)：由腳蹬、中軸、牙盤、曲柄、鏈條、飛輪、后軸、后輪等部

3、件組成。人的腳的蹬力是靠 腳蹬通過曲柄、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動(dòng)的，從而使自行車不斷前進(jìn)。制動(dòng)系統(tǒng)：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時(shí)操縱車閘，使行駛的自行車減速、停 駛、確保行車安全。二、人機(jī)工程學(xué)在口行車的主要部件中的應(yīng)用探索騎車時(shí)，人與自行車主要接觸在三個(gè)部位：車把，坐墊與腳踏。所以這次對于自行車的 調(diào)研分析，主耍以這三部分為中心進(jìn)行展開。2. 1坐墊部分坐墊是接觸人最重要的的部分，不同的騎行姿勢需要的身體重心變化也和坐墊密切相 關(guān)。如上坡，過彎，過障礙，臀部會(huì)隨著身體重心變化，在坐墊上前后左右的移動(dòng)，不斷 的轉(zhuǎn)惋。其次，坐墊固有的角度和高度都對人體臀部受力強(qiáng)度和受力分布有很大的影響。

4、以捷安特xtc c2山地車為例（圖1）,它的坐墊是wtb坐墊（圖2）,從圖中我們可以看 出，該坐墊大致呈三角形，農(nóng)而為弧狀，中央部分有一凹槽。三角形便于人腿伸向車蹬施 力；弧狀減股骨周闈血管壓迫，長吋間行駛時(shí)臀部不易疲勞，在轉(zhuǎn)彎時(shí)容易挪動(dòng)臀部來達(dá) 到調(diào)節(jié)重心的目的；凹槽則考慮到女生的生理問題，減小對會(huì)陰部的壓迫。同時(shí)，坐墊的 町調(diào)節(jié)高度的也是必不可少的，由于車輛在行駛時(shí)，人的大腿處于座墊和腳蹬z間提供新 進(jìn)動(dòng)力，合適的高度能使人感覺更舒適，用力更小，所以這便于不同腿長的人在使用時(shí)都 能找到白己的最合適的位置。2. 2車把部分人的身體在自行車上的位置直接影響到騎行，它影響到蹬踏力量的傳導(dǎo)效率，也

5、影響騎 行中重心的移動(dòng)及腰背和臀部承受力的大小，從而決定了騎行中的舒適度和疲勞的產(chǎn)生。 而人在自行車位置由坐墊和車把共同決定，而且車把和坐墊一樣是可調(diào)節(jié)的把立。車把提 供使用時(shí)的轉(zhuǎn)向和保持平衡功能，在一般的使用情況下人兩手平握，所以捷安特xtc c2 這倆車在把手的設(shè)計(jì)上將前端部分設(shè)計(jì)很圓滑（圖3）,便于人的指關(guān)節(jié)環(huán)繞車把朝車前方向把握。同時(shí)，傳統(tǒng)自行車的把水是水平的，這不符合人機(jī)工程學(xué)原理，因?yàn)檫@樣將會(huì) 使手腕處于背屈狀態(tài)，腕部酸痛，握力減小，長時(shí)間操作還會(huì)引起腕道綜合癥等。測試表 明，把水與水平位置成10°左右效果最好，可以降低疲勞，并容易操作，還使腕關(guān)節(jié)處 于放松狀態(tài)，從圖4中

6、我們也可以看出，捷安特xtc c2的把手與水平位置就是約呈10°左右的。再者，由于使用的人身高等的不同，對車把整體的高度要求不同，因而車把也設(shè)計(jì)成可以調(diào)節(jié)高度的方式。2. 3腳踏部分也許人多數(shù)人都有過這樣的體會(huì)，在騎車的過程屮，特別是在下雨或潮濕的時(shí)候，腳蹬 的固定尤為重要，如杲腳從腳蹬滑落可能致使小腿內(nèi)側(cè)劃傷，自行車失去平衡。一個(gè)好的 腳蹬不會(huì)容易脫落，相對來說能更容易學(xué)握平衡和提高蹬踏力的傳輸效率。捷安特xtc c2作為一輛山地車，整輛車是不含腳踏的，但在這我認(rèn)為我還是可以簡單對腳踏的分類進(jìn)行描述。腳踏分為水平腳踏（圖5）、自鎖腳踏（圖6）和腳帶腳踏。水平腳踏即我們平口所見的腳踏

7、，腳和腳踏是分開的。a鎖腳踏需使用專用配套口鎖鞋，如果是長時(shí)間騎行會(huì)感覺輕松很多，因?yàn)橐恢荒_踩下去的同時(shí)另一只腳還可以往上 捉，一般來說可以省力25%。而腳帶腳踏是通過調(diào)整腳帶的松緊把腳固疋在腳踏上，如果 遇到摔車的情況，腳和腳踏都無法分離開，會(huì)導(dǎo)致人和車一起摔岀，傷勢較重。所以腳踏 的選擇要根據(jù)場合的不同而改變。三、不足與改進(jìn)建議3. 1坐墊部分為了把減輕降低行駛時(shí)對卜體的壓力，我們可以在設(shè)計(jì)坐墊的時(shí)候?qū)蓚?cè)墊高，這樣就 將更多的壓力分散到兩翼坐骨上，從而使得下體得到解放.其次，由于人在騎自行車時(shí)，長時(shí)間處于一種前屈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，坐姿屬于非自然、良好的坐姿，這樣椎間盤內(nèi)壓力分布不均衡，就會(huì)產(chǎn)生

8、腰部酸痛、疲勞等不適感。耍減輕腰部的不適感，在保證人體操作靈活性的同時(shí)，應(yīng)使人騎車時(shí)的坐姿接近自然坐姿。通常情況下， 設(shè)置適當(dāng)?shù)目勘晨墒蛊诮档?。大?0°的靠 背還可防止骨盆的旋轉(zhuǎn)，增加坐姿的穩(wěn)定性， 基于上述原因與原理，對考慮在自行午的坐墊后而設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)目勘??？勘车木唧w尺寸如圖7所示。3. 2車把部分實(shí)際上，兩個(gè)車把的間距對人也冇影響，雖然不是很大，但是捷安特xtc c2這車沒有 做到兩車把手間距可以調(diào)節(jié)。同時(shí)，我認(rèn)為可以在把手的后半面采用突起的一個(gè)脊（圖8），增加把握時(shí)的牢固度。 同時(shí)把車把的水平而增大，使手掌有更多托付而積，減小手掌單-位而積的受力，在長距離行駛時(shí)不容易感到疲勞。剎車與車把平面的角度設(shè)計(jì)應(yīng)該是35-45度之間，這樣町以釋 放手腕的壓力，最好是這個(gè)角度能夠設(shè)計(jì)成可以調(diào)節(jié)的。3. 3反射器反射器是能夠反射光線的裝載口行車前后及腳蹬的裝置，它的主要作用是在後晚反射路 燈和車倆的強(qiáng)光，以提示前后車輛注意自行車的位置，其實(shí)就是相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)燈。基于 這個(gè)作用，反射器的顏色必須是顯冃，而口能夠引起人足夠的注意力，給人警示和指引。由于此車是一輛山地車，所以前-后和兩側(cè)均不適合安裝反射器裝-置，但這對于夜間騎行 時(shí)非常危險(xiǎn)的，這是一個(gè)很人的缺陷。所以我認(rèn)為可以嘗試在坐墊后面以及車的前面兩側(cè) 安裝一種軟性的反射器，或是涂抹一種能夠發(fā)射光線的如涂料。