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1、山地自行車的改進(jìn)設(shè)計(jì),山地車，因其堅(jiān)固、粗獷、新穎的外型、繽紛奪目的色彩、優(yōu)越的騎行性能，很快成為都市青年追求的時(shí)尚。,但是長時(shí)間的跋涉會遇到各種路況及突發(fā)事件，一件最讓人頭疼的事就是自行車車胎氣不足，野外環(huán)境中自行車沒有氣會造成非常大的不便。,在日常生活中，城市中的市民騎車是會在車座下方掛一個(gè)鎖，但是有時(shí)會因與輪胎觸碰而造成危險(xiǎn)。所以，要應(yīng)用人因工程對這個(gè)問題進(jìn)行改進(jìn)。,防盜問題的分析,防盜問題的改進(jìn),由于山地自行車車把均為平直的車把，可以充分利用其內(nèi)部空間。環(huán)形鎖塞裝在橫管中，手柄通過搭扣與橫管活動連接，需要將自行車鎖定時(shí)，打開搭扣，將手柄連同環(huán)形鎖從橫管中取出，手柄此時(shí)充當(dāng)鎖舌，即可將自
2、行車鎖定，若有非配套鑰匙的異物破壞鎖芯時(shí)則防盜感應(yīng)器啟動警報(bào)器和強(qiáng)光燈，報(bào)警的同時(shí)用強(qiáng)光干擾盜賊視線。,車座存在的問題分析,大多數(shù)人長時(shí)間騎自行車，都會感到臀部疼痛。之所以如此，一部分原因是前傾式的騎車姿勢使騎車者會陰與車座前端產(chǎn)生磨擦，時(shí)間一久就會感到不舒服；一部分原因則是車座的尺寸與人體尺寸不符所致。根據(jù)人體組織的解剖特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，身體的主要重量均由骨盆下的兩塊面積約為25c的坐骨結(jié)節(jié)承受。故車座設(shè)計(jì)不合適就會使坐骨結(jié)節(jié)處在車座外緣或緊挨外緣的位置，身體的壓力使得坐骨結(jié)節(jié)被迫分離的趨勢過大，由此導(dǎo)致臀部的疼痛感。,人體骨盆在車座上的位置,改進(jìn)的方面和措施,車
3、座后端的寬度應(yīng)根據(jù)人體坐骨結(jié)節(jié)間距(50%的人群)加適當(dāng)余量而定。女性骨盆的坐骨結(jié)節(jié)間距約為23cm，男性骨盆坐骨結(jié)節(jié)間距約為20cm。據(jù)此，車座寬度的適宜范圍：男式單車為2426cm，女式單車為2629cm較合適。車座前端細(xì)部寬度由會陰加較小余量確定，這個(gè)寬度不可過寬，否則會對會陰產(chǎn)生較大磨擦。根據(jù)人體解剖學(xué)中的數(shù)據(jù)，可確定該寬度以68cm為宜，如上圖所示。,1.車座寬度,2.車座長度,人體處于坐姿時(shí)，坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣約10-12cm，據(jù)此，車座后端的長度范圍定為10-12cm，如前一張圖圖所示。車座總長不同于一般工作椅的座深，車座的總長只需給騎車者以有限的支承穩(wěn)定性即可，因?yàn)檐囎^長勢必
4、影響大腿前后擺動的靈活性。 同時(shí)，人體的會陰中心離坐骨結(jié)節(jié)約半個(gè)大腿厚，車座總長由坐姿時(shí)臀部后緣到坐骨結(jié)節(jié)間距加上坐骨結(jié)節(jié)中心到會陰點(diǎn)間距加適當(dāng)余量而定。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，50%的人體大腿厚約為13cm，故車座長度范圍為22-24cm(余量約取5.5cm)。,3.座面傾角,車座后傾一定的角度，一方面可使背部抵靠靠背，獲得支持，從而降低背肌靜壓；另一方面則可防止坐者從座緣滑出座面。車座后傾的角度不可太大，如果太大，身體勢必前屈作業(yè)，致使脊椎拉直，破壞正常腰椎曲線，形成一種費(fèi)力姿勢，一般后傾角在3以內(nèi)為宜。 另外，有關(guān)的研究還表明，人在騎車時(shí)身體適當(dāng)后傾，人體的迎風(fēng)面積減小，更有利于發(fā)力和加速，如果靠
5、背角為90，后傾角在15以內(nèi)，則相當(dāng)于前傾座面與靠背夾角在105以內(nèi)，屬坐姿的舒適范圍。靠背對于脊椎部還能起適度的支持作用，肌肉緊張較小，背部壓力在椎骨上分布也較均勻。基于此，座面傾角設(shè)置成可調(diào)式，能在后傾與前傾坐姿的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，并可在任意角度鎖緊，騎車者可根據(jù)需要調(diào)整車座傾角。,4.座墊,長時(shí)間騎車，臀部不舒服的另外一個(gè)原因就是座墊軟硬不合適所致。車座加上座墊，人坐于其上，臀部壓力值大為降低，接觸支承面增大，使壓力分散。但是座墊不可過軟，過軟不僅增加了身體的不穩(wěn)定性，而且容易使人產(chǎn)生疲勞；過硬又會導(dǎo)致臀部痛楚或麻木。座墊的軟硬應(yīng)以股骨頭剛好與座墊相接近，幾近接觸而無壓力為宜。坐墊
6、材料必須透氣，且不易打滑，座墊應(yīng)縫制或釘在車座上，使其對起坐時(shí)的動載有良好的彈性響應(yīng)。,5.車座高度,如右圖所示，根據(jù)人體坐姿的生物力學(xué)分析得知，人體上身越前傾，脊柱的彎曲程度越大，背部肌肉受力越大。當(dāng)人騎車時(shí)，幾乎完全伏在車把上，背部與水平面幾乎平行，腰部椎間盤壓力分布不當(dāng)，腰椎變形。若將座位適當(dāng)降低，一般是設(shè)計(jì)的車座低于車把，脊柱的彎曲程度就會降低，脊柱的形狀接近自然狀態(tài)，腰椎間盤的壓力分布較均勻，有效減輕不合理的座位設(shè)計(jì)給人帶來的傷害。,人體坐姿的生物力學(xué)分析,同樣，車把也存在可以改進(jìn)的方面。,1.車把的高度,自行車的車把如果偏低，騎車者必須彎下腰，時(shí)間久了，就會感到腰酸背疼，胳膊疲勞。
7、車把的高度應(yīng)保證騎車者在騎車時(shí)處于自然坐姿或接近自然坐姿，并使頸關(guān)節(jié)、胸關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)處于舒適的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。 經(jīng)實(shí)踐測量，當(dāng)車把的寬度接近于騎車者的最大肩寬時(shí)，人能夠自然舒適地握住車把，并能保持長時(shí)間不易疲勞。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中等身材的人最大肩寬，男為43.1cm，女為39.7cm，因此，車把的寬度可定為39.7-43.1cm,2.把手的形狀,現(xiàn)在自行車的把手很多都是橄欖形的，其實(shí)這并不符合人因工程學(xué)原理，因?yàn)楫?dāng)手握把手時(shí)，手的屈肌和伸肌共同完成握把。 從手掌的解剖特征看，掌心部分的肌肉最少，指骨間肌和手指部分是神經(jīng)末稍滿布的部位；指球肌和大、小魚際是肌肉豐富的部位，是
8、手部的天然減振器。橄欖形的把手將會使掌心受壓受振，引起難以治愈的痙攣，也會引起疲勞和操失誤。把手的設(shè)計(jì)應(yīng)使操作者掌心處略有空隙，以減少壓力和摩擦力的作用。如右圖的把手比較好，把手的直徑太小，則扭矩隨之減??；若太大，則會減小握力，降低靈活性與作業(yè)速度，并使指端骨彎曲增加，長時(shí)間操作還會導(dǎo)致疲勞，比較合適的直徑為3-4cm，因此，可把車把的直徑定為大端4cm左右，小端3cm左右。把手的長度主要取決于手掌寬度，掌寬一般為7.1-9.7cm，因此把手的長度可定為12cm左右。,自行車把手的形狀和尺寸,3.把手的彎度,傳統(tǒng)的自行車把手為水平，這不符合人因工程學(xué)原理，因?yàn)檫@樣將會使手腕處于背屈狀態(tài)，腕部酸
9、痛，握力減小，長時(shí)間操作還會引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀。測試表明，把手與水平位置成10左右效果最好，可以降低疲勞，并且容易操作，還使腕關(guān)節(jié)處于放松狀態(tài)。如果必要的話，可以考慮自行車車把的蝴蝶型設(shè)計(jì)，如右圖。,蝴蝶型車把,4.車閘,車閘的設(shè)計(jì)精度較高，而人手的抓握直徑在13cm左右，所以，車閘直徑可定為13cm左右，長度約等于把手長度。車閘與把手形成一個(gè)角度如右圖，此角度的設(shè)計(jì)因素是抓握空間，當(dāng)抓握空間寬度在4.58.0cm時(shí)抓力最大，據(jù)此，可計(jì)算出車閘與把手的交角為40。至于把手與車閘的表面設(shè)計(jì)，應(yīng)保證能準(zhǔn)確抓握，不產(chǎn)生滑動，所以它們的表面不能太光滑，要有一定的粗糙。,車閘實(shí)物,結(jié)語,隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，日趨完善化的設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)人的效能、安全、舒適和身心健康，在設(shè)計(jì)高效機(jī)的同時(shí)，充分考慮人的因素，反映人的需要，把人與機(jī)密切結(jié)合起來。但是，現(xiàn)行自行車，尤其是休閑、代步用普通自行車在這方面發(fā)展得不盡如“人意”，存在的問題主要是自行車的一些零部件尺寸不適于人。所以，在保證高效的同時(shí)，有必要全面分析在社會生活中對家用自行車的特殊需求和人因設(shè)計(jì)規(guī)范。根據(jù)需求對現(xiàn)在的自行車進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，充分考慮人的因素，對其做一些“人性化”的改善，以求在人們享受經(jīng)濟(jì)效率的同時(shí)，也能夠維護(hù)和促進(jìn)身體健康。,
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