基于人機(jī)工程學(xué)的自行車設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用.pdf

1、本文針對(duì)自行車的個(gè)性化設(shè)計(jì)，探討基于人機(jī)工程學(xué)的自行車設(shè)計(jì)方法與流程，并應(yīng)用于典型實(shí)例，為實(shí)現(xiàn)客戶化定制的自行車設(shè)計(jì)提供可借鑒性的理論依據(jù)和相關(guān)指導(dǎo)。全文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論概括如下： 一、針對(duì)自行車騎行過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，建立適用于運(yùn)動(dòng)模擬仿真的人-車系統(tǒng)模型，其中人體模型包含骨骼、關(guān)節(jié)及肌肉軟組織，可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析。在人-車系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)人-車系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真。 二、對(duì)人-車系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明，在騎行的

2、不同階段，下肢各主要肌肉的施力情況與國(guó)外學(xué)者Brian等人以肌電訊號(hào)分析肌肉施力情況的結(jié)論基本吻合，說(shuō)明人-車系統(tǒng)模型運(yùn)動(dòng)仿真能夠模擬真實(shí)情況，可以進(jìn)行深入研究。 三、采用CrownishieldR.D.等人提出的肌肉應(yīng)力平方和最小作為肌肉疲勞程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行人體不同騎行姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)比分析肌肉疲勞程度得到結(jié)論：人體上身姿態(tài)對(duì)肌肉疲勞程度影響很小，下身姿態(tài)對(duì)肌肉疲勞程度有較大影響。 四、以肌肉疲勞程度最小為目標(biāo)，

3、結(jié)合人-車系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真，實(shí)現(xiàn)車架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種方法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)獲取建立數(shù)學(xué)模型所需的數(shù)據(jù)樣本，同時(shí)采用回歸分析的方法，建立車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量與優(yōu)化指標(biāo)之間的函數(shù)關(guān)系。通過(guò)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的分析比較得到結(jié)論：采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)可以大大減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，且與全面試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法所得結(jié)果相差不大。 五、通過(guò)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的比較分析表明，應(yīng)用所建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)人體肌肉疲勞程度與采用