【正文】 （4） 逆向工程作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心知識(shí)之一，在鞍座的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，很好的熟悉了逆向工程的定義，學(xué)習(xí)了逆向工程中采用的各種技術(shù)并將其進(jìn)行了有效的實(shí)踐運(yùn)用。第四章 UG軟件對(duì)鞍座表面局部造型 ，如圖41所示。選擇Modify→Extend命令，彈出Extend對(duì)話框，設(shè)置Surface/Curve Edge選項(xiàng)為iges_crv_on_srf(5)U0,選擇All Sides復(fù)選框，將Distance設(shè)置為“15”，單擊Appiy按鈕，曲面iges_crv_on_srf(5)U0被延伸，如圖314所示。圖37 Polygonize Cloud對(duì)話框圖38 多邊形點(diǎn)云化在Polygonize Distance為“”，Neighborhood Size為“15”，然后單擊Apply按鈕，點(diǎn)云被多邊形化，如圖38所示。圖31測(cè)頭功能對(duì)話框（2）校準(zhǔn)測(cè)頭選中活動(dòng)測(cè)尖列表中的某一測(cè)頭，單擊測(cè)量按鈕則彈出測(cè)量測(cè)頭的對(duì)話框，如圖32所示。其主要包括三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用、imageware軟件的建模、鞍座尺寸在UG軟件的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。仿形加工就是一種典型的逆向工程應(yīng)用。由于女性的髖骨要寬于男性，在鞍座設(shè)計(jì)時(shí)，女式自行車的鞍座寬度要比男性的寬一些。（1）鏤空型鞍座如圖25所示，鞍座中間的鏤空有效的地減少了鞍座對(duì)騎乘者會(huì)陰區(qū)的壓迫，但鏤空的設(shè)計(jì)使得騎乘者的重量主要集中在坐骨結(jié)節(jié)處且鏤空邊緣的尖角會(huì)給與其接觸的部位造成不適。 圖21人體臀部組織在鞍座上的分布在騎行過(guò)程中，騎乘者的大部分體重會(huì)壓迫到這些血管和神經(jīng)，造成會(huì)陰區(qū)的疼痛和麻木。任何人機(jī)系統(tǒng)都處于一定的環(huán)境之中，因此人機(jī)系統(tǒng)的功能不能不受環(huán)境因素影響，人與機(jī)相比，受影響的程度更大。由于該學(xué)科在各國(guó)的發(fā)展過(guò)程也不同，實(shí)際應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同，所以其定義也不盡相同。很好的推動(dòng)了自行車設(shè)計(jì)的向前發(fā)展，也為以后的自行車設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步擴(kuò)大了人機(jī)工程學(xué)的影響范圍。美國(guó)的SPiderflex公司運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)出Spider自行車鞍座， 從而真正解決了鞍座設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致人體的生理壓力以及心理壓力[8]。中國(guó)以“自行車王國(guó)”著稱于世，自行車曾經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)成為中國(guó)老百姓主要交通工具。相反，在現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越注重人性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對(duì)人騎行自行車的姿態(tài)進(jìn)行了分析，總結(jié)出影響騎姿的主要因素:車架形態(tài)與車架大小、車把與鞍座之間的相對(duì)位置和鞍座與腳踏之間的相對(duì)位置等。同時(shí)從人機(jī)工程和基礎(chǔ)工業(yè)工程的角度對(duì)自行車的鞍座進(jìn)行舒適性，結(jié)構(gòu)性的分析。使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理和心理等特征，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。（4）研究工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)和改善。而鞍座是支撐自行車騎乘者體重的主要零部件，其設(shè)計(jì)對(duì)騎乘者的健康和騎行舒適性有著很大的影響?？勘成系捏w壓分布同樣也不均勻，就帶靠背的自行車鞍座而言，壓力主要集中在腰椎部位，由此向外逐漸降低。鞍座尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是人體的生理結(jié)構(gòu)尺寸。第三章 自行車鞍座逆向設(shè)計(jì)逆向工程是相對(duì)于現(xiàn)在的正向工程而言，正向工程就是先設(shè)計(jì)圖紙，然后按圖紙加工出產(chǎn)品實(shí)物，而逆向工程是以目前已有的實(shí)物通過(guò)三維激光超數(shù)及逆向軟件處理，還原為電腦模型，并且可以修改和改進(jìn)。直接制模法：基于RP技術(shù)的快速直接制模法是將模具CAD的結(jié)果由RP系統(tǒng)直接制造成型。（1）設(shè)置測(cè)頭的種類和數(shù)量測(cè)頭的種類不同決定了測(cè)量的精確性，根據(jù)鞍座點(diǎn)云的構(gòu)造，選擇測(cè)頭的種類和數(shù)量。 ，其具體的操作步驟如下：使用菜單命令File→Import→Graphics image→Browse,得到如圖36所示的點(diǎn)云圖。（7）由于本次點(diǎn)云測(cè)量的誤差較大，所以采用創(chuàng)建邊界線的形式的進(jìn)行曲面的構(gòu)造，同時(shí)為以下的曲面的修剪做好輪廓線的準(zhǔn)備。用戶在第一次使用時(shí)就可以配置最適合其流程的產(chǎn)品，使用這些工具是保證產(chǎn)品開發(fā)周期順利進(jìn)行的關(guān)鍵。所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中人機(jī)工程的思想，比如人體解剖學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、人體尺寸等都得到了很好的運(yùn)用。比如點(diǎn)云的采集存在著技術(shù)上的缺陷，imageware軟件的逆向曲面造型存在著知識(shí)的缺陷，鞍座整個(gè)逆向曲面尺寸的改變?cè)赨G軟件中不能很好的實(shí)現(xiàn)等等。圖44 鞍座實(shí)體模型（1）鞍座座面造型 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)，并結(jié)合著人體會(huì)陰區(qū)的尺寸，將鞍座中部區(qū)域設(shè)計(jì)為網(wǎng)格凹陷的形狀，其主要作用是增加鞍座的透氣性，保護(hù)了人體會(huì)陰區(qū)。選擇Measure→Surface to→Cloud Difference命令，在彈出的Surface to Cloud Difference的對(duì)話框中按如圖316所示進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)點(diǎn)云的特征，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行分塊如圖311所示。建立坐標(biāo)系（如圖33）的具體步驟如下：（1）在功能塊的上表面測(cè)3個(gè)點(diǎn)，建立平面1；側(cè)面測(cè)2個(gè)點(diǎn)，建立直線1；在相鄰的側(cè)面測(cè)1個(gè)點(diǎn)，建立1個(gè)點(diǎn)。(2) imageware軟件的建模：imageware軟件提供了獨(dú)特，綜合的自由曲面構(gòu)造和檢測(cè)，其通過(guò)對(duì)點(diǎn)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(jì)者所需要的模型，其主要運(yùn)用在逆向工程的建模過(guò)程。1990年初期，各國(guó)學(xué)術(shù)界團(tuán)隊(duì)大量投入逆向工程的研究并發(fā)表成果。據(jù)人體解剖學(xué)中人體結(jié)構(gòu)尺寸可知，鞍座后端的長(zhǎng)度應(yīng)由坐姿狀態(tài)下坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣的距離（100~120 mm）確定，鞍座總長(zhǎng)度則由坐姿時(shí)會(huì)陰處離臀部后緣的距離（170~190mm）再加上適當(dāng)余量確定，由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出，普通休閑自行車鞍座的設(shè)計(jì)余量取 50 mm 左右為宜，因此可確定鞍座長(zhǎng)度的尺寸范圍為 220~240 mm。 圖25鏤空型鞍座 圖26局部凹陷的自行車鞍座（2）月牙型自行車鞍座圖 27 為美國(guó) MOONSADDLE 公司[15]所設(shè)計(jì)的月牙型鞍座，該鞍座成功地避免了對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)器官和組織的壓迫。另外，據(jù)一家外國(guó)機(jī)構(gòu)的調(diào)查研究統(tǒng)計(jì)，騎自行車的男士中，90%以上的人的睪丸存在畸形；50%的被調(diào)查人群會(huì)感到陰囊不適或存在勃起障礙[13]。（7）研究系統(tǒng)的安全性和可靠性。人機(jī)工程學(xué)的研究包括理論研究和應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)方面，由于各國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)及學(xué)科發(fā)展程度不同，學(xué)科研究的主體方向及側(cè)重點(diǎn)也不同，但根本研究方向都是通過(guò)揭示人機(jī)環(huán)境之間相互關(guān)系到的規(guī)律，以達(dá)到確保人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)總體的最優(yōu)化。第三章是自行車鞍座逆向設(shè)計(jì)，主要包括Mistral070705 DEA三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用、imagewre軟件的逆向建模。該研究對(duì)自行車的鞍座改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了豐富的理論和數(shù)據(jù)依據(jù)，為制造商生產(chǎn)顧客需求的自行車和富有吸引力的自行車創(chuàng)造了有利的條件，為自行車向人性化發(fā)展提供了方向[10]。針對(duì)以上各種情況，課題從人機(jī)工程的角度對(duì)自行車的鞍座進(jìn)行分析，同時(shí)提出了自己的改進(jìn)方法和設(shè)計(jì)理念。自行車作為現(xiàn)代人生活和休閑的一種普通工具，它給人們帶來(lái)了很多的交通方便和快樂(lè)。雖然人們能夠在很短的時(shí)間里設(shè)計(jì)出各種創(chuàng)新型的自行車，但是人們對(duì)產(chǎn)品的需求并不只滿足于其功能上的用途。雖然在相當(dāng)一段長(zhǎng)的時(shí)間里自行車曾一度被人們遺忘，但是隨著人們不斷追求精神生活的豐富，自行車備受人們的青睞，進(jìn)而推動(dòng)了自行車的飛速發(fā)展，全世界都掀起了一種騎行自行車的狂潮。2006年，四川大學(xué)李霞通過(guò)對(duì)鞍座的人機(jī)工程學(xué)和相關(guān)理論的研究，設(shè)計(jì)出了多種創(chuàng)新式的自行車鞍座[5]。利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)存在著缺陷的自行車鞍座進(jìn)行測(cè)量并獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，應(yīng)用imageware軟件進(jìn)行建模實(shí)現(xiàn)鞍座的逆向工程設(shè)計(jì)。并提出了對(duì)自行車的關(guān)鍵部件鞍座的人機(jī)工程的設(shè)計(jì)思路以及設(shè)計(jì)過(guò)程中涵蓋的各項(xiàng)技術(shù)。（3）研究人機(jī)界面設(shè)計(jì)。為了解決上述自行車不合理鞍座產(chǎn)生的影響，人機(jī)工程的自行車鞍座設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)很好的解決方法。坐姿狀態(tài)下，由人體組織的解剖學(xué)特性可知，與鞍座緊密接觸的是最能承受壓力的臀部的兩塊坐骨結(jié)節(jié)，約25cm2的部位支撐著75%的人體重量，時(shí)間久了便會(huì)感到疲勞，造成臀部疼痛。圖29分離型自行車鞍座 鞍座的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)一直是圍繞著如何減少對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)和會(huì)陰區(qū)的摩擦和壓迫進(jìn)行的，除此之外還應(yīng)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(yùn)動(dòng)的靈活性；④保證騎乘過(guò)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。人機(jī)工程學(xué)隨著時(shí)代的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，它不僅為現(xiàn)代產(chǎn)品的開發(fā)提供了一個(gè)很好的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)能夠更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品人性化的設(shè)計(jì)，深層的體現(xiàn)了工業(yè)工程“以人為本”的思想。這樣