自行车鞍座的人机工程设计

南京工程学院毕业设计说明书（论文）1目录前言..............................................3第一章绪论.........................................41.1课题研究背景..................................................41.2国内外研究现状................................................41.3课题研究的内容................................................61.4课题的意义....................................................61.5论文结构......................................................61.6本章小结......................................................7第二章自行车鞍座的人机工程设计.........................82.1人机工程学....................................................82.2人机工程学的定义..............................................82.3人机工程学的内容..............................................92.4人机工程在自行车鞍座设计中的应用...........................102.4.1自行车鞍座对舒适性的影响..................................102.4.2鞍座的人机工程分析........................................112.4.3现有鞍座的人机特点分析....................................122.4.4人机工程学指导下的鞍座设计................................142.5本章小结.....................................................16第三章自行车鞍座逆向设计.............................173.1逆向工程学...................................................173.2逆向工程学的定义.............................................173.3逆向工程学的发展.............................................173.4逆向工程学的作用.............................................183.5自行车鞍座设计中逆向工程的运用..............................183.5.1三坐标测量仪...............................................183.5.2点云图的生成...............................................193.6imageware软件的逆向建模....................................223.6.1imageare软件的简介.......................................223.6.2鞍座点云图的导入imageware软件...........................223.6.3点云的多边形化.............................................233.6.4云多边形化参数的设定......................................243.6.5点云噪点的分析.............................................243.6.6点云噪点的删除.............................................253.6.7曲面构造分析...............................................253.6.8曲面SurfA、SurfB、SurfC、SurfD和SurfE的构造...........263.7本章小结.....................................................33南京工程学院毕业设计说明书（论文）2第四章UG软件对鞍座表面局部造型........................344.1导入UG6.0中进行鞍座表面的设计..............................344.1.1将鞍座模型导入到UGNX6.0软件中..........................344.1.2基准平面的建立.............................................344.1.3鞍座上表面草图的构造......................................354.1.4改进后的鞍座模型...........................................354.2本章小结.....................................................36第五章总结与展望....................................375.1工作总结.....................................................375.2展望..........................................................37参考文献：.........................................39致谢..............................................40南京工程学院毕业设计说明书（论文）3前言随着人类社会的向前发展，绿色无碳生活慢慢的影响着全世界人们的衣、食、住、行。人们在竞相购买舒适，环保，高档轿车的同时，自行车以其独特的魅力吸引着越来越多的消费者的青睐。并且受到全世界各国的重视，纷纷增设自行车道来提高人们的生活质量和幸福指数。虽然人们能够在很短的时间里设计出各种创新型的自行车，但是人们对产品的需求并不只满足于其功能上的用途。人们越来越注重自行车人性化的设计，所以人机工程学的思想就此应运而生。自行车作为现代人生活和休闲的一种普通工具，它给人们带来了很多的交通方便和快乐。但是在现代社会中各种自行车的设计仍然存在着很多的缺陷比如自行车鞍座的舒适性，把手设计的合理性等。这些因素都严重的影响到消费者的审美心理，波及到自行车以后的发展前景。正因为如此基于人机工程的自行车改进和设计才显得更有必要性，才能更好的推动自行车的发展，更绿色的保护我们的环境。在现代制造业高速发展的年代，自行车作为制造业中的一个代表，其从某种程度上反映了一个时代的科学技术发展水平，尤其是在人机工程学方面的运用，更将自行车的设计推向了人性化的过程。更加人性化的自行车设计即将登上历史的舞台，并能很好的改变自行车的发展史，更快更好的推动整个制造业产品人性化的生产。南京工程学院毕业设计说明书（论文）4第一章绪论1.1课题研究背景随着人类社会的发展，人们不管在物质还是精神上都得到了很大的满足和提高。虽然在相当一段长的时间里自行车曾一度被人们遗忘，但是随着人们不断追求精神生活的丰富，自行车备受人们的青睐，进而推动了自行车的飞速发展，全世界都掀起了一种骑行自行车的狂潮。既然自行车给人们带来了这么多的快乐和方便，理所当然其改进和设计就显得越来越有必要。在过去，人们对自行车的改进和设计只是仅存在于外观的设计和更多的力学构造分析，而忽略了人性化的设计。相反，在现在人们越来越注重人性化的产品设计。所以人机工程的思想就显得尤其重要。而鞍座作为构成自行车的重要组成部件，其设计的合理性，舒适性及美观性就会严重的影响着购买者的购买欲望，影响骑行者骑行时的安全和身体的各项组织结构。中国以“自行车王国”著称于世，自行车曾经在很长一段时间内成为中国老百姓主要交通工具。虽然现在我国自行车产量，出口量均占世界总量60%以上，国内消费量也居世界第一，但是我国生产的自行车仍然存在着很多的问题[1]。比如：长时间骑自行车的人会感觉到腰酸背疼，腹部坠胀，阴部胀疼和出现腱鞘炎等症状。针对以上各种情况，课题从人机工程的角度对自行车的鞍座进行分析，同时提出了自己的改进方法和设计理念。1.2国内外研究现状目前，自行车的鞍座和把手的改进和设计主要是从人因工程入手。随着计算机技术的发展，普遍采用的改进和设计理念是利用人体工效学和人体解剖学的知识同时结合着反求工程进行曲面建模。由于我国的工业工程起步较晚，所以与国外对自行车的鞍座和把手的改进和设计还是存在着一定的差距，不少国内的自行车生产商虽然意识到人因工程这一方面的知识对自行车设计和改进的重要性，但是他们却很少将自行车的改进和设计落实到实处，仅仅只是从自行车的外观入手或者直接购买国外的自行车设计方案，并不考虑外国人的人体测量数据和中国人是不同的，单纯的进行傻瓜式的生产。针对中国自行车行业存在的这些问题，我国的部分高校，研究所等单位已经开始运用人因工程学南京工程学院毕业设计说明书（论文）5的知识进行自行车的改进和设计。2004年，宁波大学尹玲从人机工程学的角度分析了造成机不适于人的因素，对部分零部件进行改进，协调自行车整体，同时为自行车生产商提供了有意义的参考数据[3]。2005年，黄海波、丁玉兰以人机工程学、医学、力学和美学等学科的理论为依据，对鞍座进行了全方位综合研究，得出较为科学的自行车鞍座设计方法，并在此思想基础上设计了自行车鞍座的创新方案[4]。2006年，四川大学李霞通过对鞍座的人机工程学和相关理论的研究，设计出了多种创新式的自行车鞍座[5]。2006年，四川大学张巾爽运用人体测量学、身体运动学等理论、成果，参照相应的国家标准，提出设计思想设计方法，研究设计出符合人机系统适配理念的自行车座位及把手设计，为设计者进行人机系统适配设计提供有效的辅助工具[6]。2006年，昆明理工大学林霜结合人机工程学的理论及人机分析软件-MannequinPRO人机仿真系统软件。对人骑行自行车的姿态进行了分析，总结出影响骑姿的主要因素:车架形态与车架大小、车把与鞍座之间的相对位置和鞍座与脚踏之间的相对位置等。然后，从人机学和医学等角度分析现有自行车设计中所存在的不合理部位，如自行车鞍座的高度、宽度和座面倾角等；车把的高度、宽度、把套形状、把手弯度和闸把的位置，并进一步提出了自己的改进意见[7]。2007年，西安交通大学张海青从人因工程学角度，运用人体测量学、身体运动学的理论对现有普通自行车的鞍座和把手存在的的一些不符合人体工效学要求的缺陷进行了分析，并且提出了自己的改进意见[1]。美国的SPiderflex公司运用人机工程学设计出Spider自行车鞍座，从而真正解决了鞍座设计缺陷导致人体的生理压力以及心理压力[8]。美国MOONSADDLE公司设计的月牙型人机工程鞍座，成功的避免坐骨生殖区的压迫[9]。新西兰的工业设计工程大学在自行车的效用方面作了研究，提出了自行车设计中必须考虑鞍座的舒适性，必须对骑行者骑行时进行动态测量，必须对手指存在原则的效用性进行分析。该研究对自行车的鞍座改进设计提供了丰