【文章內(nèi)容簡介】 器官和組織的壓迫。因其缺乏前部必要支撐，騎乘者會感覺到缺乏安全性，同時月牙型的造型會給上下車帶來不便且會影響騎乘者的腿部運(yùn)動。圖27月牙型自行車鞍座（3）直桿型自行車鞍座直桿型自行車鞍座[16]（圖28）僅僅由一個橫向的直桿構(gòu)成，沒有了普通自行車鞍座前部的窄小部分，避免了對人體坐骨生殖區(qū)的壓迫和摩擦，不會對會陰區(qū)的血管和神經(jīng)造成壓迫。但由此帶來的問題是騎乘者會前傾身體以保持身體的穩(wěn)定性，從而會加重上肢負(fù)擔(dān)而加速疲勞。并且因其形態(tài)設(shè)計大大減少了騎乘者臀部與鞍座的接觸面積，因而在騎行過程中騎乘者的坐骨結(jié)節(jié)和臀大肌所承受的壓力會大大增加，這將加速了臀部肌肉的疲勞和疼痛。圖28直桿型自行車鞍座（4）分離型自行車鞍座圖 29 所示是由河北雙燕鞍座廠推出的一款造型新穎、獨(dú)特的自行車鞍座，由于它由左右兩部分構(gòu)成，故稱其為“分離型鞍座”。其舒適性特點(diǎn)同鏤空型以及月牙型鞍座相似。圖29分離型自行車鞍座 鞍座的人機(jī)工程學(xué)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(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。（1）鞍座結(jié)構(gòu)設(shè)計鞍座座面的設(shè)計采用局部凹陷的結(jié)構(gòu)以減少對騎乘者坐骨生殖區(qū)造成的壓迫，同時在鞍座上表面在人體會陰區(qū)部位的鞍座接觸面設(shè)計為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加會陰區(qū)的舒適度和透氣性。（2）鞍座尺寸設(shè)計鞍座尺寸設(shè)計參數(shù)主要包括座面寬度、鞍座長度、座面傾角。鞍座尺寸設(shè)計的依據(jù)主要是人體的生理結(jié)構(gòu)尺寸。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(dǎo)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。根據(jù)人體測量學(xué)，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(dāng)?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。由于女性的髖骨要寬于男性，在鞍座設(shè)計時，女式自行車的鞍座寬度要比男性的寬一些。鞍座長度由坐深以及腿部蹬踏運(yùn)動的靈活性確定。鞍座過長，不僅會影響腿部蹬踏運(yùn)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。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，鞍座總長度則由坐姿時會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)驗測量得出，普通休閑自行車鞍座的設(shè)計余量取 50 mm 左右為宜，因此可確定鞍座長度的尺寸范圍為 220~240 mm。同時根據(jù)其人體臀部會陰區(qū)及坐骨區(qū)的尺寸大小在鞍座的上表面進(jìn)行了局部的造型，其自行車鞍座的實(shí)體圖如圖210，自行車鞍座設(shè)計草圖如圖211。鞍座局部造型（會陰區(qū)） 圖210自行車鞍座實(shí)體圖圖211自行車鞍座設(shè)計圖（3）材料選取坐墊材料是影響鞍座舒適性的重要因素之一，同時也是騎行過程中的減震元件之一。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(dǎo)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。在鞍座設(shè)計中，一般應(yīng)采用硬質(zhì)座面包覆軟硬適中的坐墊材料，同時還應(yīng)考慮到其透氣性、防水性等特征。柔軟度適中的坐墊，在保證騎乘者保持正常的腰弧曲線和合理的體壓分布時，還可減少騎行路面不平整時所產(chǎn)生的震動沖擊，起到一定的減震避震作用，進(jìn)一步增強(qiáng)騎行舒適性。鞍座可采用透氣性較好的皮革材料以利于散熱。人機(jī)工程學(xué)隨著時代的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，它不僅為現(xiàn)代產(chǎn)品的開發(fā)提供了一個很好的設(shè)計思路，同時能夠更好的實(shí)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。在本章的知識環(huán)節(jié)中，主要介紹了關(guān)于人機(jī)工程學(xué)方面的知識，主要包括人體測量學(xué)和人體解剖學(xué)等。其重點(diǎn)講解了現(xiàn)有自行車鞍座存在著哪些缺陷，及從人機(jī)工程的角度出發(fā)提出了自行車鞍座改進(jìn)和設(shè)計的方案，并最終獲得了改進(jìn)和設(shè)計后的自行車鞍座模型。第三章 自行車鞍座逆向設(shè)計逆向工程是相對于現(xiàn)在的正向工程而言，正向工程就是先設(shè)計圖紙，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)。逆向工程學(xué)是指從實(shí)物上采集大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)，并由此建立該物體的幾何模型，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。逆向工程與一般的設(shè)計制造過程相反，是先有實(shí)物后有模型。仿形加工就是一種典型的逆向工程應(yīng)用。該項技術(shù)與快速成型技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速三維拷貝，并經(jīng)過CAD重新建模修改或快速成型工藝參數(shù)的調(diào)整，還可以實(shí)現(xiàn)零件或模型的變異復(fù)原。1980年開始，歐美國家許多學(xué)校及工業(yè)界開始注意逆向工程領(lǐng)域。1990年初期，各國學(xué)術(shù)界團(tuán)隊大量投入逆向工程的研究并發(fā)表成果。逆向軟件的演進(jìn)大約可區(qū)分為三個階段：2000年前，在逆向工程上，只能運(yùn)用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統(tǒng)。市場后來發(fā)展出兩套主流產(chǎn)品約在2003年前技術(shù)成熟，廣為業(yè)界引用。到2007年后，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算，速度快。 1998年，NEWPOWER啟動了逆向工程的一些項目，要求是把客戶的現(xiàn)有源代碼轉(zhuǎn)變成設(shè)計，如果需要的話，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品需求規(guī)約。這恰恰與類似于V模型的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程模型相逆。這樣一來，客戶就可以容易地維護(hù)他們的產(chǎn)品（需求，設(shè)計，源代碼等等），而不需要想以前那樣，每次改動產(chǎn)品都需要直接修改源代碼。 截止2011年，逆向工程的應(yīng)用已從單純的技巧性手工操作，發(fā)展到采用先進(jìn)的計算機(jī)及測量設(shè)備，進(jìn)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(shí)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。 逆向工程被廣泛地應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型設(shè)計、產(chǎn)品仿制、質(zhì)量分析檢測等領(lǐng)域，它的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 縮短產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度； 降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風(fēng)險； 加快產(chǎn)品的造型和系列化的設(shè)計； 適合單件、小批量的零件制造，特別是模具的制造，可分為直接制模與間接制模法。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。該法既不需用RP系統(tǒng)制作樣件，也不依賴傳統(tǒng)的模具制造工藝，對金屬模具制造而言尤為快捷，是一種極具開發(fā)前景的制模方法；間接制模法：間接制模法是利用RP技術(shù)制造產(chǎn)品零件原型，以原型作為母模、模芯或制模工具(研磨模)，再與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合，制造出所需模具。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。其主要包括三坐標(biāo)測量儀的使用、imageware軟件的建模、鞍座尺寸在UG軟件的改進(jìn)和設(shè)計。(l)三坐標(biāo)測量儀的使用：三坐標(biāo)測量儀三軸均有氣源制動開關(guān)及微動裝置，可實(shí)現(xiàn)單軸的精密傳動,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用高性能手動三坐標(biāo)專用系統(tǒng)，可靠性好。應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、模具裝備、齒輪測量、葉片測量機(jī)械制造、工裝夾具、汽摩配件、電子電器。(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，其通過對點(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)計者所需要的模型，其主要運(yùn)用在逆向工程的建模過程。（3）鞍座表面尺寸在UG軟件的改進(jìn)和設(shè)計：UG為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段，在本次畢業(yè)設(shè)計課題中UG軟件主要用于鞍座座面尺寸的改變及座面造型。三坐標(biāo)測量儀是一種高效、新穎的精密測量儀器。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子工業(yè)、航空工業(yè)等各領(lǐng)域。應(yīng)用三坐標(biāo)測量機(jī)可對直線坐標(biāo)、平面坐標(biāo)以及空間三維尺寸進(jìn)行測量，可以測量球體直徑、球心坐標(biāo)、曲線曲面輪廓、各種角度關(guān)系以及凸輪、葉片等復(fù)雜零件的幾何尺寸和形狀位置誤差。三坐標(biāo)測量機(jī)精度高，速度快，軟件功能強(qiáng)大，是測量行業(yè)不可或缺的高級儀器。三坐標(biāo)測量機(jī)的測量時，將被測物置于測量空間，通過測量獲得各測量點(diǎn)的坐標(biāo)位置，然后根據(jù)這些測點(diǎn)坐標(biāo)值計算得出被測的幾何尺寸、形狀和位置。三坐標(biāo)測量機(jī)一般有主機(jī)、測頭和電氣系統(tǒng)組成。標(biāo)尺系統(tǒng)可分為機(jī)械式測量系統(tǒng)、光學(xué)式測量系統(tǒng)和電氣式測量系統(tǒng)；三坐標(biāo)測量機(jī)測頭可分為硬測頭（機(jī)械測頭）、電氣測頭（電觸、電感、電容、應(yīng)變片、壓電晶體等）和光學(xué)側(cè)頭（光電檢測器件）等。利用三坐標(biāo)測量機(jī)測量時，測量路徑規(guī)劃的基本原則是安全、路徑短、速度快、行走路線自然，即有序、快