【文章內(nèi)容簡介】 110176。減小到 90176。時，空氣阻力增加 14％；姿勢角由 90176。減小到 70176。時，空氣阻力增加 19％。大腿股四頭肌力量訓(xùn)練對提高膝關(guān)節(jié)速度、法向加速度、切向加速度與大腿擺動角速度、角加速度及其重要；小腿三頭肌瞬時功率增加可以提高曲柄的角加速度及角速度，有利于騎行速度的提高；騎行蹬踏過程中，踝關(guān)節(jié)肌肉力量的強弱直接決定完成動作時支撐的穩(wěn)固性及膝關(guān)節(jié)作用力的效率。相關(guān)學(xué)者提出了以下建議：注重大腿肌群力量的訓(xùn)練，尤其是股四頭肌的強化訓(xùn)練，提高其專項擺動能力，以獲得較高的角速度及髖、膝、踝關(guān)節(jié)的速度；培養(yǎng)運動員下肢肌肉收縮與 放松迅速交替的能力，以保證下肢運動骨杠桿的協(xié)調(diào)運動與動作的連貫性，避免蹬踏運動的僵硬；蹬踏過程中，接近“死點”位置時，處于下“死點”位置的足踝應(yīng)積極做出踏提動作，以獲得其角速度的提高，從而利于曲柄角速度的增加，并且還有利于上“死點”位置的踏點順利平滑渡過“死點”，加強該專項能力訓(xùn) 5 練時應(yīng)多強化小腿三頭肌肌力和踝關(guān)節(jié)柔韌訓(xùn)練。 課題 研究 的意義和目的 現(xiàn)代社會物質(zhì)變化迅速，首當(dāng)其沖的應(yīng)該就是地球的環(huán)境變化，人造建筑逐漸增多，礦物質(zhì)燃料的燃燒造成大氣層嚴(yán)重的污染，大量金屬類資源的粗放型消耗，尤其是汽車產(chǎn)業(yè)鏈所 帶來的資源、能源消耗和污染，能源的日趨枯竭和環(huán)境的日趨惡化己經(jīng)成為人類關(guān)注的主題之一。 作為制造業(yè)中最大的資源消耗源和最大的環(huán)境污染源之一的汽車產(chǎn)業(yè)來說， 2021全世界擁有各型汽車近 7 億輛，新車的年生產(chǎn)量約 5000 萬輛，根據(jù)目前的估計，預(yù)計到 2021 年，汽車的總保有量將超過 8 億輛。近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車產(chǎn)量不斷增長。與此同時，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車消費量也在持續(xù)增長，早在 2021 年中國機動車消耗的石油已占全國石油需求的 43%，預(yù)計到 2021年機動車的石油消耗將占當(dāng)年石油需求 的 57%。要從根本上解決這個問題還是要從人類的意識和基本生活的方方面面出發(fā)，而自行車的普及卻能夠?qū)嵸|(zhì)性地緩解石油類資源，鋼鐵類材料消耗問題等等。符合綠色設(shè)計的長久可持續(xù)發(fā)展的理念。 在歐洲 ,很多人為了減少因駕車帶來的空氣污染而愿意騎自行車上班，這樣的人被視為環(huán)保衛(wèi)士而受到尊敬。美國的報紙經(jīng)常動員人們?nèi)コ壥袌鲑徫飼r，盡量多買一些必需品，減少去超市的次數(shù)，以便節(jié)省汽油，同時減少空氣污染。頗有影響的美國自行車協(xié)會一直呼吁政府在建公路時修自行車道。在德國，很多家庭喜歡和近鄰用同一輛轎車甚至結(jié)伴騎行外出，以減少可能 的汽車尾氣排放。為潔凈城市空氣，伊朗首都德黑蘭規(guī)定了無私車日，在這一天，伊朗總統(tǒng)也和市民一道乘公共汽車上班。在上海，一些公司職員經(jīng)常合乘一輛出租車，名曰：“拼車”。 現(xiàn)有的中國自行車市場不說魚龍混雜，也至少是參差不齊，缺少強勁有力的競爭品牌，自行車以及相關(guān)產(chǎn)品的高端市場一直在被諸如捷安特，禧瑪諾，寶馬，美利達，閃電等國外品牌所把握，國內(nèi)曾經(jīng)的老品牌諸如鳳凰，永久之類的企業(yè)也因為樣式老化、新近轉(zhuǎn)型和加入世貿(mào)組織受到國外品牌的沖擊而在市場的占有率上顯得捉襟見肘。所以在這個時候國內(nèi)的自行車產(chǎn)業(yè)做一個結(jié)合人機工程學(xué) 對于車架造型的分析、解剖、再生的調(diào)整顯得尤為重要。 自行車這種工業(yè)化大生產(chǎn)的產(chǎn)物，在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中盡展其特有的潛質(zhì)之后，便一定能成為促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈得以迅速發(fā)展并具有持久擴張力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是，自行車車 6 架造型特征與人機工程學(xué)理論的結(jié)合在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用價值還沒有得到很好的執(zhí)行。在資源、能源快速消耗，地球生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，自行車造型深度開發(fā)的過渡商業(yè)化，無節(jié)制的粗制濫造以及缺乏理性消費的時代，必須重視從人機工程學(xué)出發(fā)的自行車車架造型設(shè)計改良任務(wù)的緊迫性。無論是保證產(chǎn)品能夠適合市場的同時具備能與同類產(chǎn)品競爭相 媲美的能力，還是對保護環(huán)境與促進經(jīng)濟發(fā)展，都具有重要作用。 自行車的存在 確實較大的方便了我們的生活，不僅用于生活鍛煉而且還有利于身體的健康發(fā)展，由于不同的人擁有不同的身體狀況以及獨特的騎行方式，不同的人對于自行車的要求不同，所以必須針對個人對自行車進行調(diào)整，掌握良好的正確尺寸，有利自身使用。但大多數(shù)普遍存在的自行車缺陷在于以下幾點： 一、 鞍座的不舒適會導(dǎo)致疾病 騎 行時臀部受到擠壓，影響局部血液循環(huán)受阻 ，嚴(yán)重時，會因為鞍座結(jié)構(gòu)或尺寸不符合自身生理情況，導(dǎo)致泌尿系統(tǒng)疾病，腫脹發(fā)炎等。所以，為避免此類情況的發(fā)生應(yīng)該選擇合適的座駕，調(diào)整鞍座高度使其適合本身。 二 、 長時間握把對手的傷害 在騎行中上肢長時間受壓且運動量極小，上肢的血液循壞減少，導(dǎo)致長時間騎車后兩手發(fā)麻，酸脹無力，腕關(guān)節(jié)疼痛。 因此 在長時間騎車后應(yīng)該下車進行全身活動，要加強上肢運動以緩解上肢的受壓 ,車把材料要柔軟 ,車把高度與車座距離要嚴(yán)格計算設(shè)計。 三、 對頸椎和腰椎的傷害 騎車者身體過度前傾時，為了觀察前方，必然要抬頭仰頸，這是一種強迫性姿勢，會造成頸部肌肉緊張，騎行時腰部負(fù)擔(dān)最重。所以騎行時要注意變換姿勢，正確的做法是上體較低，頭部稍傾斜前伸，降低身體重心，雙手輕而有力握把，臀部穩(wěn)坐。車把、鞍座、腳踏板之間的距離位置尺寸要嚴(yán)格計算，按照有利于 人體健康的尺寸設(shè)計。 7 第二章車架的設(shè)計 車架設(shè)計的主要參數(shù) 針對一個身高為 1740mm 的人體，以中軸為坐標(biāo)原點，得到鞍座位置參數(shù)坐標(biāo)（ 191，580），車把位置參數(shù)坐標(biāo)為（ 429， 693），分析得到車把、鞍座、中軸三個位置的載荷如表 31 所示。 表 21車架所受荷載 Fx/N Fy/N Fz/N 車把 14 41 7 鞍座 64 457 40 中軸 64 238 32 圖 21 所謂改變角度，就是改變每個管件之間的夾角。本文所改變的角度是立管相對于地面的傾角，上文分析了特定人體參數(shù)對應(yīng)的車架結(jié)構(gòu)的強度，其中立管和水平地面的夾角為 72，下面將分析立管和水平地面夾角為 75 的自行車車架。車把、鞍座、中軸三個位置的載荷如表 32 所示。 表 22車架所受荷載 Fx/N Fy/N Fz/N 車把 14 39 7 鞍座 65 427 65 中軸 64 265 52 車架的最大應(yīng)力值為 ，應(yīng)力值有所減小，但是降低幅度不大。表明適合人體特征參數(shù)的自行車車架具有良好的騎行性能。 適合人體特征參數(shù)的自行車車架最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，將車架的上管和下管 8 壁厚由 減小到 。車架的最大等效應(yīng)力值增大到 ，但是仍然小于許用應(yīng)力，因此，在車架強度足夠的前提下，可以考慮減小壁厚，從而減輕整車重量，也節(jié)省了材料。 可以從身體各部位長度計算車架尺寸 ,測量大腿長度 i,身長 t,臂長 a,肩寬 s,根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算所需車架尺寸 : 公路車架尺寸＝ i*（ cm） 山地車架尺寸＝ (i*)*（英寸） 把立長度＝ [(t+a)/2+x]et 公路車 x＝ 4；山地 x＝ 8； et＝ effective top tube length 車架材料選擇 自行車屬于日常消費品，要對其使用壽命有很大的要求，因此要選擇具有耐腐蝕、輕巧、經(jīng)濟、環(huán)保、美觀、良好承重等特性的材料。 由于人們購買自行車時越來越多的考慮騎行使用輕便快捷的問題，因此很多中高檔車型都使用了新型材料，如碳纖維、鎂合金、鋁合金等，將本文中車架材料采用的鉻鉬鋼改為 6061 型鋁合金。鋁合金的屈服強度為 276Mpa，車架的最大等效應(yīng)力 ，小于許用應(yīng)力，由于車架體積沒變，鋁合金的密度又大約是鋼的 1/3，所以在減小應(yīng)力的同時，減輕了車架的質(zhì)量，這種新型材料值得大力推廣。自行車的材料己從當(dāng)初以普通碳素鋼、鉻鋁鋼、鉻錳鋼以及鋁合金材料為主，逐步發(fā)展到采用工程合成塑料、熱塑性材料（重量和彈性與碳纖維相仿，具有復(fù)原 性能好、可塑性強、耐撞擊、吸震性強等特性）