自行车人机关系分析
某品牌自行车的人机匹配分析与评价
目录1、前言 (3)2、自行车的结构与尺寸 (3)3 车架 (4)3.1 车架的标准与振动 (4)3.2 震动与车架尺寸的人机分析 (5)3.3减震装置评价 (5)3.4 减震车架的改进建议.................................. 错误!未定义书签。
4 坐垫 (6)4.1 坐垫的人机分析 (6)4.1.1 坐垫的人机接触面及影响因素 (6)4.1.2 压力及分布对人的影响 (7)4.1.3受力分布适宜的坐垫 .......................... 错误!未定义书签。
4.2 坐垫的人机评价 (7)4.3坐垫的改进建议 (8)5 车把 (8)5.1 车把的人机关系 (8)5.2把手的一般参数及人机分析 (9)5.3 车把的人机评价 (12)5.4 车把的改进建议 (12)6 脚蹬与曲柄 (12)6.1 脚蹬和曲柄的人机关系 (12)6.2 脚蹬和曲柄的人机分析 (13)6.3 脚蹬和曲柄的评价...................................... 错误!未定义书签。
7 结束语 (14)参考文献 (14)1、前言在现代提倡绿色，低碳生活的潮流下，人们越来越注重自己生活的品质，和对环境的影响。
在这个大环境中，人们开始反思机动车辆对生活带来的影响，出行的选择也将由家用车辆转向其他交通工具，自行车以其无任何污染，而且在出行时还可以达到锻炼身体的效果的优点，越来越多的被人使用，自行车又一次给世界带来惊喜。
然而，在机动车辆和自行车共存的年代里，自行车的安全相比之前显得更加重要，人们当然希望在使用自行车出行，锻炼的同时，安全同样有保障。
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。
安全人机工程学是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学原理和方法解决系统中人机结合面的安全问题的一门新兴学科。
在自行车的设计过程中，我们可以通过安全人机工程学的知识使自行车与人能够更好的配合，相互兼容；将受环境的影响降到最低，或是更好的适应环境，从而使人有更安全更舒适的骑行，尽量消除机器本身的缺陷，降低人操作的失误率，最终达到提高安全，降低疲劳，增加舒适度的要求。
自行车与人机工程学
自行车设计中人机工程学案例分析一、人一自行车系统组成自行车的功能是供人骑行，就发挥自行车的功能作用而言，把人看作自行车的组成部分是完全合理的。
因此，人在骑车时组成了人一车系统，该人一车系统中的人一车界面关系可由图1-1来进行分析。
1．人与支撑部件关系人-车界面关系支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。
支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。
从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着性的设计参数。
2．人与动力接受部件关系动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。
动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。
为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。
3 ．人与传动部件关系传动部件主要是滚珠、链条和链轮。
人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动，从而使自行车前移。
传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性，且有易操纵的变速机构。
保证较高的传动效率，才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率。
4 ．人与工作部件关系工作部件就是车轮，即车圈、轮胎等。
绝大部分轮胎是充气的，少数是实心的。
车轮一方面把骑车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而向前运动的力；另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力。
在设计自行车的各部分尺寸、车闸及变速器等时，应该着眼于骑车人一动力一传动一工作的连贯性，才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把、刹车力适当的车闸，才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象。
二、影响自行车性能的人体因素影响自行车性能的人体因素很多，如图1-2 所示。
现主要分析下述几点：1．人的体格因素以身高H 为基本因素，其他身体的能力与H 成比例，并有与H2、H3成比例的特性。
自行车设计中的人机因素分析与研究
自行车设计中的人机因素分析与研究人机因素分析与研究是指将人的特点与需求与机器的特点与限制相结合，以确保机器系统的设计符合人的使用要求并提升人机交互的效率与安全性。
在自行车设计中，人机因素的分析与研究对于提高自行车的使用体验、安全性和舒适性具有重要意义。
本文将围绕着自行车设计中的人机因素进行详细的分析与研究。
首先，我们可以从人的特点与需求方面对自行车的设计进行分析。
使用自行车的人群广泛，涵盖了不同年龄、性别和体型的人们。
因此，在自行车的设计中，应该考虑到不同人的特点和需求，以满足他们的使用需求。
例如，对于孩子来说，自行车应该有合适的车架高度和宽度，以便他们容易上下车辆和掌握自行车的平衡感。
对于长时间骑行的成年人来说，自行车的座椅应该有舒适的设计，以减轻骑行的疲劳感。
此外，在设计自行车的时候还需要考虑到用户的身体健康状况，比如，提供调节座椅高度和操控杆角度的功能，以适应不同人的身体条件。
其次，我们可以从人的动作和操作习惯的角度对自行车的设计进行分析。
自行车的设计应该符合人的动作和操作习惯，使人可以轻松掌握和操控自行车。
例如，在自行车的刹车装置设计中，应该考虑到人的手部力量和操作方式，以确保刹车可以准确地起到制动效果，并且操作起来方便灵活。
此外，自行车的操控杆、刹车杆、变速杆等部件的位置和形状也需要根据人的手部形态和操作习惯进行合理设计，使其操作起来更加舒适和自然。
再次，我们可以从人的感觉和感知方面对自行车的设计进行分析。
自行车的设计应该考虑到人的感觉和感知，使人可以准确地感知自行车的状态和环境，并做出相应的反应。
例如，在自行车的照明系统设计中，应该考虑到人的视觉感知特点，提供足够明亮的照明效果，以确保骑行者可以清楚地看到前方的道路和障碍物。
另外，在自行车的悬挂系统设计中，应该考虑到人的身体感受特点，提供充足的减震效果，以减轻骑行者在不平路面上的不适感。
最后，我们可以从人的认知和注意力方面对自行车的设计进行分析。
自行车中的人机工程学
5. 人的平衡机能骑车人本身的平衡机能是影响自行车性 能的重要因素，如果缺少平衡机能，哪怕是运动性能 很好的自行车也不能平稳行驶；若人有很好的平衡机 能，却可掩盖自行车设计上的某些缺陷。
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3
2．人与动力接受 部件关系
动力接受部件主要是 脚蹬和曲柄。动力是靠 骑车人的双脚踩在脚蹬 上，下肢运动的力使曲 柄转动而产生的。为了 使人省力和有舒适感， 必须在骑自行车人的体 格和体力与自行车元件 的尺寸关系上下功夫， 即研究人体下肢肌肉的 收缩运动与曲柄转动之 间的能量转换问题
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3 ．人与传动部件 关系
自行车中的人机工程学
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(一) 人—自行车系 统
人与支排部件关 系 人与动力接受部 件关系 人与传动部件关 系 人与工作部件关 系
1．人与支撑部件 关系
支撑部件主要有车架、 前叉、鞍座和车把等， 是自行车的构架。支撑 部分将其他零部件固定 在相互间正确的位置上， 保证自行车的整体性， 实现自行车的功能。从 人机关系来看，鞍座、 车把和车架等的位置和 大小，以及它们间的相 互关系，与骑车人的位 置和肌肉的动作有着性 的设计参数。
传动部件主要是滚珠、 链条和链轮。人的作用 力是通过链条和链轮传 动而带动后轮转动，从 而使自行车前移。传动 部分的设计关键是要有 较高的传动效率和可靠 性，且有易操纵的变速 机构。保证较高的传动 效率，才能使人用一定 的肌力而获得较大的输 出功率。
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ห้องสมุดไป่ตู้
自行车设计中的人机因素分析与研究
自行车设计中的人机因素分析与研究行车在我们生活中占据着重要的地位，它不仅仅是一种出行工具，更是一种健身方式。
人们可以利用自行车减轻燃油引擎车辆的污染，节约能源，提升生活质量。
然而，设计出一款安全、结实的车辆，并且能够满足人们的需求，需要考虑到许多因素。
近年来，在自行车设计领域，人机因素分析（HFE）已经成为设计者最关注的话题，考虑到安全性和可操作性。
设计者可以利用这种分析方法来识别和分析许多人造系统，从而改善其安全性、可操作性和有效性。
首先，HFE包括了许多方面，例如设备、环境条件和操作人员特征。
特别是操作人员特征。
操作人员的能力、能力确定了他们的设计与操作的安全性和有效性，因此应考虑他们的认知能力、注意力水平、反应时间、年龄、性别以及教育背景等。
其次，考虑设备的各种功能特性，比如安全性、灵敏度、可靠性和维护性。
最后，应考虑环境条件，包括外部环境和内部环境，确保设备不受外界环境因素的影响，如温度和湿度，以及场地状况。
我们可以利用HFE来研究自行车设计。
为了使设计者设计出合适的自行车并且能够满足消费者的需求，我们需要考虑人机因素分析。
具体来说，首先要考虑消费者的能力和需求，例如年龄、性别、体型、职业等，进而确定设计者的设计目标和要求；其次，需要考虑自行车的安全性和可操作性，例如车轮、车架，制动系统等；最后，考虑外部环境条件，例如季节、天气、地形等影响安全性和可操作性的因素。
从这些方面出发，我们可以利用HFE来研究自行车设计。
通过分析不同的消费者群体的能力和需求，设计者可以采取有针对性的设计措施，从而提高自行车的安全性和可操作性。
另外，设计者还可以考虑环境因素的影响，采取不同的设计措施，提高自行车的安全系数。
最后，值得提醒的是，HFE分析不仅适用于自行车设计，还可用于很多其他领域，例如医疗设备、空中交通安全以及运输系统等等，只要有人机干预的领域，HFE都可以发挥作用。
因此，HFE分析在解决人机因素的安全性和可操作性方面起着至关重要的作用，是我们自行车设计中不可缺少的一环。
自行车人机关系分析报告及改进方案
自行车人机关系分析报告及改进放方案导论人机关系是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学。
它把人和机器视为一个有机结合的系统，指出机器应该具有什么样的条件才能使人付出适宜的代价后可获得整个系统的最佳效益。
人机工程学不仅涉及到工程技术理论，还涉及到人体解剖学、生理学、心理学以及劳动卫生学等。
认真研究这门科学，可以创造出最佳设计和最适宜的条件，使人机实现高度协调统一，形成高效、经济、安全的有机系统。
1人机匹配与人机系统总体设计人机匹配是指人的特性与机器特性的适当配合。
在人机系统中，人是系统的主体，机器是人创造出来的，机器当然应该适应人的特点。
如操作空间应与人体外形测量尺寸相适应；操作机构应与人的形体和最佳用力范围相适应，指示仪表及信号应适合人的视觉、听觉和触觉的常规要求等。
操纵机构是人将信息传给机器的工具。
因为人输出信息的部位（口、手、足等）不同和操作要求不同，所以操作机构的种类也很多。
在设计时要考虑机器的动作方向、阻力、速度和安全等因素。
如果操纵机构的运动方向与被控制对象的运动方向及仪表显示方向保持一致，操作就会准确及时；也可简化培训过程，改善调节的速度和精度，并减少事故。
操纵机构存在摩擦、弹性、粘性和惯性等阻力是必要的，这可以产生“操纵直接感觉”，使操作连贯，减少振动和过载造成的干扰，保证操作控制的准确性。
控制动作分为行程调节和微量调节。
行程调节可使控制器迅速接近所需位置。
微量调节则使控制器准确地置于所需位置。
设计时应使操纵机构与仪表显示的位移有合适的比率。
在仪表指示设计中，视觉显示装置最多。
人的正常视距为46cm～71cm，视角为39°～41°。
仪表应设置在操作者正面视野内，最佳视距为50cm～55cm;重要仪表不得超出40°视角的范围，常用仪表必须在3 0°视角内。
仪表高度最好与眼睛相平，上下视线在10°～45°范围内。
指针刻度间距摆角不得小于10°，指针的宽度为1.0mm～2.5mm，并应贴近刻度盘表面，以减少误差。
自行车设计中人机工程学案例分析
变速自行车设计中人机工程学案例分析一、人一自行车系统组成自行车的功能是供人骑行，就发挥自行车的功能作用而言，把人看作自行车的组成部分是完全合理的。
因此，人在骑车时组成了人一车系统，该人一车系统中的人一车界面关系可由图1-1来进行分析。
1．人与支撑部件关系图1-1 人-车界面关系支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。
自行车设计国家标准规定：车吧前叉轴线与通过轮心得地面垂直线的交叉点到地面的距离不小于轮半径的15%，不大于轮半径的60%。
车把部分：这是关系到操纵和制动性能的主要部件。
列入山地车，车吧的宽度以中青年男子的肩宽480mm，手掌宽度100mm为参照，设计时考虑手掌中央与车吧把套的中央为接触点，这样可以使整车受力平衡，具备安全可靠的操纵车把和刹车制动的有利条件。
2．人与动力接受部件关系动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。
动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。
为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。
脚踏部分：脚踏分为水平脚踏和自锁脚踏以及脚带脚踏。
水平脚踏即我们平日所见的脚踏，脚踏和脚是分开的。
自锁脚踏需使用专用配套自锁鞋，如果是长时间骑行会感觉轻松很多，因为一只脚踩下去的同时另一只脚还可以网上提，一般来说可以胜利25%。
根据自行车国家标准：1脚蹬面朝上放置时，自行车向一倾斜25°，脚蹬上的零件不触及对面。
2脚蹬中心与泥板转到任意角度的间隔距离必须大于或等于89mm。
支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。
从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着性的设计参数。
鞍座部分：人处于坐姿状态时，由人体组织的解剖学特性可知，与鞍座紧密接触的是最能承受压力的臀部的两块坐骨结节，时间久了便会感到疲劳，造成臀部疼痛。
自行车设计中的人机因素分析与研究
自行车设计中的人机因素分析与研究随着日益健康的关注，自行车的使用率日益增加，不仅成为一种休闲娱乐的方式，更是提高人们的综合健康水平的一种非常有效的体育锻炼形式。
自行车的安全正在备受关注，由于它的双重功能，从产品设计的角度来看，自行车的设计具有越来越重要的人机因素，然而也引发了新的问题。
一般来说，骑自行车时需要考虑的人机因素可以分为三大部分：骑手的实际认识水平，骑车时的舒适度以及车辆的安全性能。
首先，骑手的实际认识水平是设计者在设计自行车时必须考虑的一个关键因素。
在自行车的设计过程中，骑手的认识必须综合考虑，以便确保骑自行车的人能够正确理解自行车的操作方式，以及避免可能发生的安全隐患。
其次，在设计自行车时也要考虑骑车时舒适度的问题。
舒适性是自行车设计中必不可少的一个问题，它不仅影响着骑手的骑行乐趣，更是影响自行车骑行的安全质量的一个重要因素。
自行车的舒适性问题包括车轮的悬架系统，方向控件的位置，座位的垫层及其大小等。
这些元素的设计都需要尊重人体工程学的原则，以确保骑自行车的人能够舒适和安全的骑行。
最后，自行车设计者必须考虑车辆的安全性能。
车辆的安全性能不仅涉及自行车本身的安全性能，如制动系统、加速系统和支撑系统等，更包括车辆在道路上的安全行驶，如驾驶者的行为，城市道路的质量，以及管理和安全保障措施等。
因此，车辆的安全性能的设计不仅涉及车辆本身的设计，也涉及当地政府的政策和法律，以确保骑自行车者能够安全行驶。
总之，在自行车设计中，人机因素是设计者必须考虑的一个重要因素。
包括骑手的实际认识水平、骑车时的舒适度以及车辆的安全性能，都是影响自行车设计安全性的重要因素。
然而，由于自行车设计中的人机因素较为复杂，存在多种因素，它们的研究和分析不太容易，因此，设计者必须借助相关专业知识来调整设计，以确保自行车的安全性。
为了解决自行车设计中的人机因素问题，我国政府提出了《自行车安全标准》，重点强调了车辆的安全性能、车辆的用户认识度、车辆的使用安全以及车辆的安全管理等问题，并明确指出自行车的设计必须尊重人体工程学的原则，以确保骑自行车者的安全性。
自行车人机匹配分析PPT
七、结束语
• 本次课使我对人机匹配的知识有了进一 步深入学习，锻炼了动手和独立分析能 力。
• 以上资料来源于《人机工程学》； • 图片来源于网络截图；
谢谢
1、脚踏与曲柄的人机关系
六、反射器
1、反射器 反射器是能够反射光 线的装载在自行车前 后及脚蹬的装置，主 要作用是在夜晚反射 路灯和车辆的强光， 以提示前后车辆注意 自行车的位置。 2.反射器的改进建议 按要求反射器应该 这样安置：前方为白 色，后方为红色，前 轮侧向为白色或琥珀 色，后轮侧向为白色 或红色，脚蹬为白色 或琥珀色。总共有前 方、侧向和后方三种。
2.0 压力分布对人的影响
压迫：坐在坐垫上 的时候，身体重量 压在坐垫的细小面 积上，就会产生非 常大的压强，压迫 到毛细血管，影响 了血液循环。
剪切力和摩擦：蹬 踏的时候导致人体 在坐垫上发生轻微 的左右摇摆，摩擦 坐垫的边缘，产生 摩擦生热，不久就 导致疼痛或皮肤损 伤，及摩擦产生的 剪切力结合压迫的 作用进一步加重了 血液循环障碍。
2.2 骑车安全
安全人机工程学是从安全的角度和着眼点， 运用人机匹配学原理和方法解决系统中人 机结合面的安全问题的学科。在自行车设 计过程中，我们可以通过安全人机工程的 知识使得自行车与人能够更好的匹配，从 而使人有更安全更舒适的骑行，尽量消除 机器本身的缺陷，降低人操作的失误率， 最终达到提高安全，降低疲劳，增加舒适 度的要求。
比 比 谁 快
2.0 骑车安全
然而，在机动车辆和自行车共存的年代里， 自行车的安全相比之前显得更加重要，人 们当然的希望在使用自行车出行、锻炼身 体的同时，安全同样有保障。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。
自行车设计中人机工程学案例分析
变速自行车设计中人机工程学案例分析一、人一自行车系统组成自行车的功能是供人骑行，就发挥自行车的功能作用而言，把人看作自行车的组成部分是完全合理的。
因此，人在骑车时组成了人一车系统，该人一车系统中的人一车界面关系可由图1-1来进行分析。
1．人与支撑部件关系图1-1 人-车界面关系支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。
自行车设计国家标准规定：车吧前叉轴线与通过轮心得地面垂直线的交叉点到地面的距离不小于轮半径的15%，不大于轮半径的60%。
车把部分：这是关系到操纵和制动性能的主要部件。
列入山地车，车吧的宽度以中青年男子的肩宽480mm，手掌宽度100mm为参照，设计时考虑手掌中央与车吧把套的中央为接触点，这样可以使整车受力平衡，具备安全可靠的操纵车把和刹车制动的有利条件。
2．人与动力接受部件关系动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。
动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。
为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。
脚踏部分：脚踏分为水平脚踏和自锁脚踏以及脚带脚踏。
水平脚踏即我们平日所见的脚踏，脚踏和脚是分开的。
自锁脚踏需使用专用配套自锁鞋，如果是长时间骑行会感觉轻松很多，因为一只脚踩下去的同时另一只脚还可以网上提，一般来说可以胜利25%。
根据自行车国家标准：1脚蹬面朝上放置时，自行车向一倾斜25°，脚蹬上的零件不触及对面。
2脚蹬中心与泥板转到任意角度的间隔距离必须大于或等于89mm。
支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。
从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着性的设计参数。
鞍座部分：人处于坐姿状态时，由人体组织的解剖学特性可知，与鞍座紧密接触的是最能承受压力的臀部的两块坐骨结节，时间久了便会感到疲劳，造成臀部疼痛。
自行车问题的人机学评析和改进设计
6.人的手和握力
影响刹车性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女 性，成年人和儿童，手的大小和握力都不相同。据试验， 为了长时间施闸而不致使手有疼痛的感觉，希望只用最大 握力的10％左右便能得到必要的减速度。
一、车座的分析与改进
• .1现有车座缺点
• 现有座位的高度甚至超过把手，即使调节，起码也跟 把手一样高。鞍座后倾的角度也太大，使身体前屈作业， 致使脊椎拉直，破坏正常腰椎曲线，形成一种费力姿势。 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。当人骑这种车时， 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。另外，大多数人长时间骑自 行车，都会感到臀部疼痛。之所以如此，一部分原因是前 倾式的骑车姿势使骑车者会阴与车座前端产生磨擦，时间 一久就会感到不舒服；一部分原因则是车座的尺寸与人体 尺寸不符所致。骑车时骑者的背部负荷很大，车座较窄， 同样造成对大腿内侧和臀部的摩擦。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，以满足座位的舒 适度。还有，传统的老式28 自行车座位的材料多是采用 硬塑料制成，坚硬，边缘处较突出，让人感觉不舒服。
主要解决普通自行车的坐式不舒适速度慢重心高不利于平衡等缺点双人自行车可以两人一起发力多为情侣好友出行最佳选择可以增进彼此之间的感情我国二十世纪九十年代以前车架基本上是菱形u字形双s形四边形九十年代中期开始有变化栅栏形可折叠丫形十字形不规则形踏板车型以及超大型等结构独特的车架大量涌现
人机工程学
设计题目：自行车问题的人机学评析和改进设计 学生姓名：王石磊 20120130727 卢官青 20120130723 学校：郑州大学 学院: 机械工程学院 专业：机械工程及自动化
人—自行车人机工程设计案例分析
人—自行车人机工程设计案例分析人机工程设计是一门研究人类与机械设备之间相互作用的学科，旨在改善设备的设计以提高人类的效率和安全性。
自行车是一种广泛使用的交通工具，因此其人机工程设计显得尤为重要。
本文将从人机交互、人体工学和可操作性三个方面来分析人-自行车的人机工程设计，以进一步探讨如何改进自行车的设计以提高其实用性和舒适性。
人机交互是指人与机械设备之间的信息交流和相互作用。
自行车作为一种工具，必须满足用户的需求和期望。
首先，自行车应该易于操作和控制，所有操作元件应该容易触及和操作。
例如，刹车手柄应该设计为符合人手的形状，力学按键设计，以便骑行者可以轻松刹车。
此外，自行车也应该提供足够的信息反馈，骑行者可以在骑行过程中了解车辆的状态和行驶速度。
一个简单的计速器和里程表可以添加到自行车上，以实现这个目标。
人体工学是研究人类体形、体力和运动特性的学科，可以在设计过程中提供指导。
自行车的座椅是与骑行者直接接触的部分之一，因此应该根据人体工学原理进行设计。
座椅应该提供足够的支持和舒适感，以减轻骑行者的疲劳感。
此外，座椅的高度和角度应该是可调节的，以适应不同骑行者的身高和体态。
同样地，自行车的把手和踏板也应根据人体工学原理进行设计，以保证骑行者的手部和脚部的舒适性和掌握力。
可操作性是指设备设计是否能够满足用户的需要和期望。
自行车的设计应该便于用户进行操作和维护。
例如，自行车的前轮和后轮应该容易拆卸和更换，以方便用户进行维护和修理。
此外，自行车的车架也应该具有足够的刚性和稳定性，以确保骑行者的安全。
若自行车设计不可操作，用户将很难享受到它所带来的乐趣和便利。
综上所述，人-自行车的人机工程设计是一个复杂且涉及多个方面的任务。
只有通过合理的人机交互、人体工学和可操作性设计，我们才能改善自行车的设计，提高其实用性和舒适性。
未来的研究可以进一步深入探讨如何在自行车的设计中结合新技术和材料，以提供更好的人机体验。
人—自行车人机工程设计案例分析
人—自行车系统设计案例分析工业设计F1002 赵土豆201048262500一、人—自行车系统组成自行车的功能是供人骑行，人在骑行过程中人和自行车可以看成一个人机系统，且人是最主要的因素，该人机系统中人—自行车的界面关系分析如下。
人—车界面关系鞍座轮胎人车把脚蹬——曲柄1.人与支撑部件的关系支撑部件主要有车架,前叉,鞍座和车把等,是自行车的构架。
支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上,保证自行车的整体性,实现自行车的功能。
从人机关系来看,鞍座,车把和车架等的位置和大小,以及他们间的相互关系,与骑车人的位置和肌肉的动作有着密切的联系.人坐的位置怎样更合适,车架多高使人脚蹬起来用力才方便,如何保证人的上身有正确的姿势,手握车把的距离多长才合适等,都决定于人体特性的设计参数.2.人与动力接收部件的关系动力接收部件主要是脚蹬和曲柄.动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上,下肢运动的力使曲柄转动产生的.为了使人省力和有舒适感,必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫,研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换关系.3.人与传动部件关系传动部件主要是滚珠,链条和链轮.人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动,从而使自行车前移.传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性,且有易操纵的变速机构.保证较高的传动效率,才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率.4.人与工作部件的关系工作部件就是车轮,即车圈,轮胎等.绝大部分轮胎是充气的,少数是实心的.车轮一方面把骑车人的肌肉力量,有效地转化为同地面接触而向前运动的力;另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力.在设计自行车的各部分尺寸,车闸及变速器等时,应该着眼于骑车人-动力-传动-工作的连贯性,才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把,刹车力适当的车闸,才不会发生刹车阻力不够的现象.二、影响自行车性能的人体因素影响自行车性能的人体因素：人的体格因素、下肢肌力、输出功率、脚踏速度、平衡机能、人的手和握力、人的疲劳等。
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自行车人机关系分析报告及改进放
方案
学院：机械与汽车工程学院
专业班级：过程装备与控制工程11-2班
目录
1 引言 (3)
2 自行车人机关系分析 (4)
2.1 人与支撑部件的关系 (4)
2.2 人与动力接受部件的关系 (4)
2.3 人与传动部件的关系 (4)
2.4 人与工作部件的关系 (4)
3.自行车人机关系改进放方案 (5)
3.1对于曲柄长度的选择 (5)
3.2坐垫的高度 (5)
3.3坐垫的角度 (6)
4.总结与展望 (6)
参考文献 (7)
自行车人机关系分析报告及改进放方案
（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥）
摘要：自行车的人机关系分析是将自行车、人和环境三者作为一个系统整体来考虑。
首先分析人与自行车各个部件的关系,如自行车的支撑部件、动
力部件、传动部件等;其次,分析人体影响自行车的因素,包括人的体能、
肌力和平衡等。
关键词：自行车；人机关系
Abstract:T he man-machine interaction analysis of bicycles is the bicycle, the people and the environment as a system to consider. Firstly，we shuold
analysis of the relationship between human and bicycle parts, such as
support part and dynamic parts, transmission parts, etc.; Secondly, we
shuold analysis of human factors, which affect the bike, including the
person's physical fitness, muscle strength and balance, etc. Keywords:bicycle ；man-machine interaction
1 引言
人机关系是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学。
它把人和机器视为一个有机结合的系统，指出机器应该具有什么样的条件才能使人付出适宜的代价后可获得整个系统的最佳效益。
人机工程学不仅涉及到工程技术理论，还涉及到人体解剖学、生理学、心理学以及劳动卫生学等。
认真研究这门科学，可以创造出最佳设计和最适宜的条件，使人机实现高度协调统一，形成高效、经济、安全的有机系统。
人机匹配是指人的特性与机器特性的适当配合。
在人机系统中，人是系统的主体，机器是人创造出来的，机器当然应该适应人的特点。
如操作空间应与人体外形测量尺寸相适应；操作机构应与人的形体和最佳用力范围相适应，指示仪表及信号应适合人的视觉、听觉和触觉的常规要求等。
2 自行车人机关系分析
2.1 人与支撑部件的关系
支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。
支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。
从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着密切的联系。
人坐的位置怎样更合适，车架多高使人脚蹬起来用力才方便，如何保证人的上身有正确姿势，手握车把的距离多长才合适等，都是决定于人体特性的设计参数。
2.2 人与动力接受部件的关系
动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。
动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。
为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。
2.3 人与传动部件的关系
传动部件主要是滚珠、链条和链轮。
人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动，从而使自行车前移。
传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性，且有易操纵的变速机构。
保证较高的传动效率，才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率。
2.4 人与工作部件的关系
工作部件就是车轮，即车圈、轮胎等。
绝大部分轮胎是充气的，少数是实心的。
车轮一方面把骑车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而向前运动的力;另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力。
在设计自行车的各部分尺寸、车闸及变速器等时，应该着眼于骑车人一动力一传动一工作的连贯性，才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把、刹车力适当的车闸，才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象。
在人与自行车构成的系统中，人应该为主要的因素，因为人要完成控制和驱
动的作用，所以在自行车设计中应该充分考虑到人自身的特点，这不仅仅包括人的结构尺寸，更要包括人的一些生理特点：
1)人的蹬力：人的蹬力与姿势以及用力方向，足的位置有关，因此，若坐姿有靠背支撑可产生最大的蹬力。
2)人的动作的用力特点：人体大肌肉关节的突然弯曲或者伸直，可以产生很大的爆发力，并伴有运动的肢体的冲力，可以获得较大的力量。
3)人体动作的灵活性的特点：人体肢体在水平面上的动作比垂直面的动作速度快，肢体从上往下较从下往上速度快。
3.自行车人机关系改进放方案
3.1对于曲柄长度的选择
曲柄的长度决定使用者所踩的圆周直径。
直径变大的话，大腿和膝盖的肌肉必须加大伸缩才能使曲柄转动。
在曲柄转动过程中，大腿肌肉的受力也是不同的。
那么，为了省力和舒适性，就应该选择合适的曲柄长度，使膝盖在整个圆周运动中都处于弯曲状态，同时膝盖的屈伸幅度一般保持在20° 左右，曲柄过长会导致大腿和膝盖肌肉的无用功。
对于曲柄的最佳长度，目前没有非常权威的标准。
不过一般选择股骨的顶端到脚底距离的 18.5% 作为所需长度。
考虑到男女区别，这里进行分类（设股骨高为 G）： h1 男=G 男*18.5%，中国男性平均股骨高为 935mm,则 h1 男=935*18.5%=173（mm） h1 女=G 女*18.5%，中国女性平均股骨高为 875mm,则 h1 女=875*18.5%=162（mm）在对比上面所列数据，可以看出二六自行车的曲柄可以满足大部分男性的需求，但没有考虑到女性而增加更短的曲柄。
3.3坐垫的高度
曲柄长度确定后，接下来可以确定坐垫的高度。
对于大多数人来说，坐上坐垫，一只脚自然下垂同时臀部坐正，如果另一只脚在伸直时刚好够着踏板（踏板距离大腿最远时），这个高度则是比较合适的高度。
由于坐垫高度可以调节，所以此高度的选择需要用户自己注意，生产商可以在使用说明上给与正确选择坐垫高度的说明。
3.3坐垫的角度
坐垫的角度对于使用者至关重要，很多自行车的坐垫都是前倾的，而且其中又有很多坐垫与人体尺寸不相符合，从而使长时间骑车导致腰部疼痛。
（1）、坐垫宽度，坐垫前端宽度不应太宽，为减少与人体的摩擦，一般选择 6~8cm，坐垫后端宽则应相对宽一些。
考虑到男女坐骨节点距不同，男性应选择 25cm 左右、女性应选择 28cm 左右。
（2）、坐垫长度。
考虑到人处于坐姿时坐骨节点离臀部后缘约 11cm，坐骨节点中心到会阴点距离约为 7cm，加上余量 6cm，则坐垫长度≈11+7+6=24cm。
（3）、坐垫倾角。
人身体适当前倾可以减小迎风角，利于发力和加速，前倾角一般选择15°为佳。
可以使身体舒适的前提下保持一定的专注。
4、车吧的位置、车把的位置往往取决于使用自行车的方式。
车把位置考前，则可以在站立骑行和加速时获得更高的效率和稳定性；车把位置靠后，则可以更好的制动，同时也可以使使用者获得更好的视野。
所以位置的确定要依使用者而定。
对于普通用户，保证舒适是第一前提。
一般而已当对肘部垂直时会感到舒适，所以可以调节车把位置到双手握上时对肘部处于垂直为佳。
（L1 表示行驶时车把到肩部的距离）则 L1=（L 上臂 2+L 前臂+手 2）0.5 有由上面公式，再根据人体尺寸（50%），最后算出 L1 男=603.6mm L1 女=549.0mm。
4.总结与展望
用人机工程学对现有的自行车进行分析，可以发现现有的自行车还存在着不少缺陷，这些都是的人们在骑自行车的时候容易产生疲劳，并且使人在骑自行车的时候工作效率低下。
把人机工程学运用于自行车设计中，将有利于对自行车的性能的提高。
人机工程学的设计是把人的因素作为系统设计的重要条件和原则，其目的是使设计出的产品操作更加方便，省力，安全，可靠，高效，舒适，将人机工程学应用于自行车的设计中，把人作为主要因素，用系统的观点对自行车进行设计，对自行车的整体以及有关部件进行改进和重新设计，再设计中应该考虑到人的生理特点，人的用力特点，减少疲劳的产生等因素，提高自行车的省力，安全，舒适，高效等的综合性能。
近年来，人们对于自行车的研究主要在材料，减震，折叠，外观等方面，并
也取得了很大的成绩。
但是对于自行车整体结构尺寸的分析，我们会发现其变化并不大。
将人机工程学应用于自行车设计中，将会使自行车的结构发生改变，并会使自行车的性能有了更大的改善，人机工程学在自行车行业的应用麻将会推动自行车的发展，也许还能带来自行车设计的一个新时代吧！
参考文献
[1]朱序璋.人机工程学[M].西安：西安电子科技大学出版社，1999.11
[2]张新兰，城市步行和自行车交通规则协同策略城市交通；2010年05期
[3]GB 3565-1993. 自行车安全要求。