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1、山地自行車的改進設計,,山地車，因其堅固、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尚。,但是長時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鎖，但是有時會因與輪胎觸碰而造成危險。所以，要應用人因工程對這個問題進行改進。,,防盜問題的分析,防盜問題的改進,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，打開搭扣，將手柄連同環(huán)形鎖從橫管中取出，手柄此時充當鎖舌，即可
2、將自行車鎖定，若有非配套鑰匙的異物破壞鎖芯時則防盜感應器啟動警報器和強光燈，報警的同時用強光干擾盜賊視線。,車座存在的問題分析,大多數(shù)人長時間騎自行車，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。故車座設計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，由此導致臀部的疼痛感。,人體骨盆在車座上的位置,改進的方面和措施
3、,車座后端的寬度應根據(jù)人體坐骨結(jié)節(jié)間距(50%的人群)加適當余量而定。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。車座前端細部寬度由會陰加較小余量確定，這個寬度不可過寬，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，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，因為車座過長
4、勢必影響大腿前后擺動的靈活性。 同時，人體的會陰中心離坐骨結(jié)節(jié)約半個大腿厚，車座總長由坐姿時臀部后緣到坐骨結(jié)節(jié)間距加上坐骨結(jié)節(jié)中心到會陰點間距加適當余量而定。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，人在騎車時身體適當后傾，人體的迎風面積減小，更有利于發(fā)力
5、和加速，如果靠背角為90，后傾角在15以內(nèi)，則相當于前傾座面與靠背夾角在105以內(nèi)，屬坐姿的舒適范圍?？勘硨τ诩棺挡窟€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?；诖?，座面傾角設置成可調(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,長時間騎車，臀部不舒服的另外一個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；過硬又會導致臀部痛楚或麻木。座墊的軟硬應以股骨頭剛好與座墊相接近，幾近接觸而無
6、壓力為宜。坐墊材料必須透氣，且不易打滑，座墊應縫制或釘在車座上，使其對起坐時的動載有良好的彈性響應。,5.車座高度,如右圖所示，根據(jù)人體坐姿的生物力學分析得知，人體上身越前傾，脊柱的彎曲程度越大，背部肌肉受力越大。當人騎車時，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，腰椎變形。若將座位適當降低，一般是設計的車座低于車把，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計給人帶來的傷害。,人體坐姿的生物力學分析,同樣，車把也存在可以改進的方面。,1.車把的高度,自行車的車把如果偏低，騎車者必須彎下腰，時間久了，就會感到腰酸背
7、疼，胳膊疲勞。車把的高度應保證騎車者在騎車時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)實踐測量，當車把的寬度接近于騎車者的最大肩寬時，人能夠自然舒適地握住車把，并能保持長時間不易疲勞。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計數(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，其實這并不符合人因工程學原理，因為當手握把手時，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
8、際是肌肉豐富的部位，是手部的天然減振器。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。把手的設計應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，則扭矩隨之減小；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，長時間操作還會導致疲勞，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原理，因為這樣將會使手
9、腕處于背屈狀態(tài)，腕部酸痛，握力減小，長時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計，如右圖。,蝴蝶型車把,4.車閘,車閘的設計精度較高，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角度如右圖，此角度的設計因素是抓握空間，當抓握空間寬度在4.58.0cm時抓力最大，據(jù)此，可計算出車閘與把手的交角為40。至于把手與車閘的表面設計，應保證能準確抓握，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。,車閘實物,結(jié)語,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，日趨完善化的設計更強調(diào)人的效能、安全、舒適和身心健康，在設計高效機的同時，充分考慮人的因素，反映人的需要，把人與機密切結(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，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計規(guī)范。根據(jù)需求對現(xiàn)在的自行車進行改進設計，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)濟效率的同時，也能夠維護和促進身體健康。,
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