安全人机工程课程设计范本

摘要：自行车是目前最流行、最便捷的交通工具之一，本着低碳环保的特点，越来越成为人们青睐的对象。本设计就是要运用安全人机工程学的相关知识对

自行车的设计进行安全分析评价，为自行车设计提供参考，使自行车更加安全舒适，造福人群。

关键词：自行车、低碳环保、安全人机工程学、安全分析评价、设计

Abstract Bicycle is the most popular, the most convenient means

of transport, in the low carbon environmental protection characteristics, is becoming more and more popular object. This design is to use safety ergonomics knowledge of the bicycle design safety analysis and

evaluation for the bicycle, to provide a reference for design, make the bike more safe and comfortable, to benefit the people.

Key wards Bicycle、Low-carbonlife、Safety Ergonomics、Safety analysis and evaluation、Design

目录

0 前言 1

1 课题简介 1

1.1课题现状与问题 1

1.2研究目的与意义 1

2 自行车的结构尺寸 1

3 坐垫 2

3.1坐垫的人机关系 2

3.2坐垫的人机评价 3

3.3坐垫的优化设计 4

4 车把 5

4.1车把的人机关系 5

4.2车把的人机评价 5

4.3车把的优化设计 5

5 车架 6

5.1车架的人机关系 6

5.2车架的人机评价 6

5.3车架的优化设计 7

6 脚蹬与曲柄 7

6.1脚蹬与曲柄的人机关系 7

6.2脚蹬与曲柄的人机评价 7

7 结束语 9

参考文献 9

0 前言

在现代提倡“低碳、绿色、环保”的口号下，自行车在冷淡了一段时期后重新成为了时代的潮流。在现今这个机动车横行，环境受到污染的时代，自行车作为一种环保、节能兼锻炼身体的交通工具，越来越受到人们的青睐。随着原来越多的人使用自行车，自行车各方面的安全问题也成了人们关心的重点。

人们骑着自行车出行，自然希望是一路平安，不能在关键时候“掉链子”，在锻炼的同时保障安全。虽然，现代大多数的交通安全事故和隐患都是与人的违规操作和失误有关，但也不排除交通工具本身所存在的设计缺陷。

1 课题简介

1.1课题现状与问题

随着交通工具的普及，街道上、马路上随处可见机动车的踪影，而自行车凭借其轻便与灵巧可以在拥堵的道路上可以行动自如，也因此越来越多的人出行选择自行车。而自行车本身作为一种环保的交通工具在设计上却不尽如人意，很多的人买不到适合自己的自行车，虽其也起到了锻炼的目的，但不合理的设计会给人体带来伤害。

1.2研究目的与意义

安全人机工程学是从安全的角度和着眼点出发，运用人机工程学的原理和方法，去解决系统中人机结合面的安全问题的一门新兴科学。其研究的内容包括：

1、研究人机系统中人的各种特性

2、研究人机功能分配

3、研究各类人机界面

4、研究工作场所和作业环境

5、研究安全装置

6、研究人员选拔问题

7、研究人机系统的可靠性，保证人机系统的安全

8、研究人机系统整体安全性设计准则和方法以及安全性评价体系和方法（摘自《安全人机工程学》）。目的就是保障人安全、舒适、高效地生产生活。因此在自行车的设计过程中，我们可以充分利用人机安全工程的原理和方法，设计出人车配合良好的自行车，极大满足人对车各方面的要求，消除自行车本身的缺陷，降低人的操作失误率，达到舒适、安全、高效的目的。

2 自行车的结构尺寸

自行车主要由支撑部件（车架、前叉、鞍座、车把）、动力接受部件（脚蹬和曲柄）、滚动部件（车轮）、传动部件（滚珠、链条、链轮）等部件组成。具体测量数据如下：

表2-1 实测数据

3 坐垫

3.1坐垫的人机关系

骑车时，人与自行车接触在三个部位：车把，脚踏板，坐垫。坐垫是接触人的最重要的部分，不同的骑行姿势需要的身体重心变化也和坐垫密切相关。如上坡、过弯、过障碍等臀部会随着身体重心变化，坐垫上前后的移动，不断的转髋。人体臀部组织在坐垫上的分布如图3-1所示。

图3-1 人体臀部组织在坐垫上的分布

其次，坐垫固有的角度和高度都对人体的臀部受力强度和受力分布有很大的影响，坐姿时坐垫上的体压分布如图3-2所示。

图3-2 坐姿时坐垫上的体压分布

以正确姿势骑车（图3-3）的前提下，坐姿时坐骨结节承受大部分的身体重量，

图3-3 正确骑车姿势

臀部的受力前部是会阴，后部是坐骨，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3-4a）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（如图3-

4b）并承受载荷，会产生非常大的压强，压迫到毛细血管，影响了血液循环，且还会使髋部肌肉受压从而引起不舒适感。

图3-4 不同座面时股骨受力分析图

3.2坐垫的人机评价

此车的坐垫为一般传统式坐垫，首先，坐垫的高度和角度是可以自行调节，这样有利于不同的人根据不同的人体尺寸在多种骑行条件下调整以得到舒适的骑行姿势，减少缓解疲劳的产生。其次，其传统形式的坐垫相对于符合人体工效学的坐垫来说显得短而宽，对坐骨及髋骨的压迫较大，特别是会阴部的压力很大，会使正常的血液循环受到影响。加之其对大腿内侧肌肉的摩擦，会使骑行者导致疼痛和擦伤。

对于符合人体尺寸参数的坐垫来说，应该能够尽量减轻会阴部的压力，使会阴部能够得到充分缓压而不至于运动伤害；且坐垫软硬适中，既能够保证使用时间，又能够保证坐骨与坐垫的接触面积，缓解坐骨承受的压力。重要的是根据不同人的不同人体尺寸，应该将坐垫设计为可调节高度和角度的坐垫，这种记忆坐垫能够依据个人臀宽而发生缓和而持久的形变。GB10000-88《中国成年人人体尺寸》给出我国成年人臀部尺寸如下：

表3-1我国成年人臀部参数

3.3坐垫的优化设计

坐垫（图3-5）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。

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