【正文】 鞍座的人機工程設(shè)計 14 人機工程學指導下的鞍座設(shè)計 鞍座的人機工程學設(shè)計一直是圍繞著如何減少對騎乘者坐骨生殖區(qū)和會陰區(qū)的摩擦和壓迫進行的，除此之外還應考慮以下因素：①保證騎乘者在鞍座上處于或接近自然坐姿；②保證股骨于正常位置受力；③保證騎乘蹬踏運動的靈活性；④保證騎乘過程中的坐姿穩(wěn)定性；⑤尋求最佳的鞍座尺寸、結(jié)構(gòu)和坐墊材料。鞍座后端的寬度保證了騎乘者位于鞍座上時坐骨結(jié)節(jié)間距，過小會導致坐骨結(jié)節(jié)處軟組織受到擠壓，過大又會影響到鞍座的平衡性。鞍座過長，不僅會影響腿部蹬踏運動的靈活性，還會對人體生殖區(qū)造成壓迫，過短又會降低坐姿穩(wěn)定性，加速騎乘疲勞。選擇坐墊材料的主要因素是其變形程度和大小，過硬的坐墊材料會增加對騎乘者 坐骨結(jié)節(jié)的壓力，導致臀部疼痛；過軟的坐墊又會使坐骨結(jié)節(jié)陷入鞍座中，對神經(jīng)和血管造成壓迫，易造成與坐墊接觸部位的組織和神經(jīng)的缺血和麻木。 鞍座局部造型（會陰區(qū)） 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 16 人機工程學隨著時代的 發(fā)展 應運而生， 它 不僅為現(xiàn)代產(chǎn)品 的開發(fā) 提供了一個很 好的 設(shè)計 思路， 同時能夠 更 好的實現(xiàn)產(chǎn)品 人性化的設(shè)計 ， 深層 的體現(xiàn)了工業(yè)工程“以人為本”的思想。 逆向工程學 是指從實物上采集大量的三維坐標點，并由此建立該物體的幾何模型，進而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進技術(shù)。 1980 年開始，歐美國家許多學校及工業(yè)界開始注意逆向工程領(lǐng)域。到 2021 年后，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學邏輯運算，速度快。 截止 2021 年，逆向工程的應用已從單純的技巧性手工操作，發(fā)展到采用先進的計算機及測量設(shè)備，進行設(shè)計、分析、制造等活動 ，如獲取修模后的模具形狀、分析實物模型、基于現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計、快速仿形制造等。 在本次 自行車鞍座設(shè)計的 課題中其 關(guān)鍵技術(shù)主要是指逆向工程設(shè)計。 (2) imageware 軟件的建模： imageware 軟件提供了獨特，綜合的自由曲面構(gòu)造和檢測，其通過對點云的處理，各種特征曲線和輪廓線的獲取，最后構(gòu)造出設(shè)計者所需要的模型，其主要運用在逆向工程的建模過程。應用三坐標測量機可對直線坐標、平面坐標以及空間三維尺寸進行測量，可以測量球體直徑、球心坐標、曲線曲面輪廓、各種角度關(guān)系以及凸輪、葉片等復雜零件的幾何尺寸和形狀位置誤差。標尺系統(tǒng)可分為機械式測量系統(tǒng)、光學式測量系統(tǒng)和電氣式測量系統(tǒng)；三坐標測量機測頭可分為硬測頭（機械測頭）、電氣測頭（電觸、電感、電容、應變片、壓電晶體等）和光學側(cè)頭（光電檢測器件）等。此時彈出測 頭功能 對話框 如圖 31所示。 建立坐標系 （如圖 33） 的具體步驟如下： （ 1）在功能塊的上表面測 3個點，建立平面 1；側(cè)面測 2個點 ，建立直線 1；在相鄰的側(cè)面測 1個點，建立 1個點。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 21 圖 33 建立坐標系 A1 （ 4） 點云測量 根據(jù)鞍座表面測量的 需要，決定對鞍座表面進行掃描測量，從而分析它的曲面輪廓誤差，或進行零件測繪來獲取測量數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn) imageware軟件的造型。 圖 34 片區(qū)掃描對話框 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 22 圖 35 點云圖及點云坐標 imageware 軟件的逆向建模 imageare軟件的簡介 Imageware 由 美國 EDS 公司出 品，后被 德國 Siemens PLM Software所收購，現(xiàn)在并入旗下的 NX產(chǎn)品線，是最著名的 逆向工程軟件 ， Imageware因其強大的點云處理能力、曲面編輯能力和 A級曲面的構(gòu)建能力而被廣泛應用于汽車、航空、航天、消費家電、模具、計算機零部件等設(shè)計與制造領(lǐng)域。如圖 37所示。根據(jù)點云的特征，對點云進行分塊如圖 311所示。 如圖 313所示： 圖 313 利用 Sharp Edeges 構(gòu)造點云 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 28 （ 3） 選擇 Display→ Point→ Just show Selected命令，彈出 Just Show Selected Clouds對話框， 在 Just Show Selected Clouds對話框，在 Just Show Selected Clouds對話框的 Clouds列表框中選擇 iges_data_points選項，單擊Apply按鈕，此時在視圖中只顯示點云 iges_data_points， 如圖 314所示。 圖 316 iges_data_point(13)更名為 A （ 6）分析點云 A，確定曲面類型是自由曲面還是基本曲面。 圖 318 分析點云 （ A 點云 構(gòu)造曲面 SurfA） （ 8）對曲面 Uniform Surface進行延伸操作。選擇 Measure→ Surface to→ Cloud Difference命令，在彈出的 Surface to Cloud Difference的對話框中按如圖316所示進行設(shè)置。 其他曲面 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H 按照相似的方法進行曲面造型。最新的產(chǎn)品版本更注重于高級曲面、 3D檢測、逆向工程和多邊形造型，為產(chǎn)品的設(shè)計、工程和制造營造了一個直覺的柔性設(shè)計環(huán)境。 在本章中 主要講解運用 imageware軟件對鞍座的逆向建模， 從而更好的熟悉了 imageware軟件 曲面造型的功能 以及更好的理解了逆向工程的內(nèi)涵。 （ 2）鞍座表面尺寸的設(shè)計 根據(jù)人體測量學， 50%的人群骨盆的坐骨結(jié)節(jié)間距約為 200~220 mm，在設(shè)計時還需加上適當?shù)脑O(shè)計余量（ 40~60 mm），以提高鞍座的舒適性，因此可確定普通休閑自行車的鞍座后端寬度為 240~280 mm 為宜。 但 是 在本次設(shè)計中還是通過 UG軟件完成了想表達的鞍座的局部造型。 （ 2） 人機工程作為現(xiàn)代社會 發(fā)展 的 一門新興的 工程 學科， 其知識的運用能夠更好的體現(xiàn)產(chǎn)品人性化 設(shè)計 的思想。 （ 4） 逆向工程作為本次畢業(yè)設(shè)計的 核心知識之一， 在鞍座的 整個 設(shè)計過程中，很好的熟悉了逆向工程的定義，學習了逆向工程中采用的各種技術(shù) 并將其 進行了有效的實踐運用。 雖然 在 此次 的鞍座設(shè)計中 人機工程 知識應用 不算完美 ，但是隨著社會的 不斷 進步 ，知識的不斷更新，其 設(shè)計 定會更 加南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 38 趨向 人性化 。 南京工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機工程設(shè)計 39 參考文獻 ： [1]張海青，基于人因工程學的自行車設(shè)計改進 [J].西安：西安交通大學碩士學位論文， 2021 [2] 孫林巖 .人因工程 (第二版 )[M].北京：中國科學技術(shù)出版社 .2021 [3]尹玲，自行車的人機分析和改進 [J].蘭州理工大學學報 .2021,6 [4]黃海波，丁玉蘭 .自行車鞍座的人機工學設(shè)計 [J].工程圖學學報 .2021,3 [5]李霞，張順先 .自行車鞍座的人機工程分析 [J].產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計 .2021 [6]張巾爽 .自行車座位及 把手設(shè)計缺陷 [J].甘肅科技縱橫 .2021,5 [7]林霜 .自行車設(shè)計中的人機因素分析與研究 [J].昆明：昆明理工大學碩士學位論文， 2021 [8] [9][ED/OL]. 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