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人机工程学课程设计自行车的人机系统评

析

摘要

不同款式的自行车适用于不同的人群和社会需求，如小孩

的自行车后轮处有两个小轮来支持其平衡，都市女性的自行车

设置矮小美观，年轻人喜欢省力且易于在山地行走的多功能自

行车。作为大学生，我们需要评析山地自行车并选择更好的、

更合人的自行车，以此提高安全，降低疲劳，增加舒适度。

一、引言

1.1研究背景

随着人们对健康和环保意识的提高，自行车作为一种环保、

健康的交通工具越来越受到人们的青睐。

1.2研究意义

在自行车的设计过程中，运用人机工程学原理和方法可以

使自行车与人更好地配合，相互兼容，降低环境的影响，提高

安全性和舒适度。

1.3评析内容

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本文主要评析山地自行车的设计结构要素，以及人体因素

对自行车性能的影响。

1.4研究目的

通过评析山地自行车的设计结构要素和人体因素对自行车

性能的影响，提高自行车的安全性和舒适度。

1.5研究方法

采用人机工程学原理和方法，结合计算机辅助设计进行评

析。

二、相关尺寸（以山地自行车为例）

在山地自行车的设计中，需要考虑车架的高度、长度、角

度等尺寸，以及车轮和刹车等相关尺寸。

三、自行车人-机评析

3.1人一自行车系统

自行车是人与机器的一个系统，需要考虑人体因素和机器

因素的相互作用。

3.2影响自行车性能的人体因素

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人体因素包括身高、体重、力量、灵活性等，需要考虑这

些因素对自行车的影响，如车架高度和长度需要适合骑车者的

身高和体重，刹车的力度需要适合骑车者的力量等。

3.3自行车设计结构要素分析

自行车设计结构要素包括车架、车轮、刹车、变速器等，

需要考虑这些要素的相互作用，以及如何使它们更好地适应环

境和人体因素，提高自行车的安全性和舒适度。

人体疲劳和疼痛是影响骑车出力性能的不利因素，其产生

原因既有人体因素，也有自行车结构因素。肌肉负担过大、不

合适的骑车姿势以及体重对鞍座的体压分配不合适等都可能导

致疲劳和疼痛。此外，人的最大摄氧量也会影响出力因素。

山地自行车是喜爱运动的人们主要的运动工具，尤其是长

途游玩的驴友。因此，一辆自行车的好坏不仅要符合人体尺寸，

还要具备一定的载物功能。

除了人的因素，还有许多机械因素会影响自行车性能，如

图3-3所示。为了使人和车协调，必须把人的因素和机械因素

有机地结合起来。因此，需要着重分析与人体相关的结构要素。

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传统的自行车设计一般从杠杆原理考虑比较多，对人的研

究较少，认为曲柄越长越有力。然而，曲柄过长会导致车架加

长，影响正确的坐姿，使人感到臀部疼痛。因此，应该按照人

的身长或下肢长度来考虑曲柄长度，以使人更省力和舒适。

鞍座位置对骑行时的舒适度也有很大影响。鞍座装得过低

会导致双脚始终呈弯曲