【正文】 類不同決定了測量的精確性， 根據(jù)鞍座點云的構(gòu)造，選擇測頭的種類和數(shù)量 。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。 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的坐標(biāo)位置，然后根據(jù)這些測點坐標(biāo)值計算得出被測的幾何尺寸、形狀和位置。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 儀 三坐標(biāo)測量 儀 是一種高效、新穎的精密測量儀器。 (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。 (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。 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。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。 截止 2021 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。這恰恰與類似于 V 模型的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程模型相逆。到 2021 年后，發(fā)展出不同以往的逆向工程數(shù)學(xué)邏輯運算，速度快。逆向軟件的演進(jìn) 大 約 可區(qū)分為三個階段： 2021 年前，在逆向工程上，只能運用 CATIA 等CAD/CAM 高階曲面系統(tǒng)。 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。仿形加工就是一種典型的逆向工程應(yīng)用。 逆向工程學(xué) 是指從實物上采集大量的三維坐標(biāo)點，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)。 其 重點講解了 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。 鞍座局部造型（會陰區(qū)） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 16 人機(jī)工程學(xué)隨著時代的 發(fā)展 應(yīng)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。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)一步增強騎行舒適性。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。 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， 其自行車鞍座的實體圖如圖 210， 自行車鞍座設(shè)計草圖如圖 211。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。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。 （ 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。 圖 29 分離型自行車鞍座 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 14 人機(jī)工程學(xué)指導(dǎo)下的鞍座設(shè)計 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。 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”。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。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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 13 者的腿部運動。鞍座設(shè)計者將最大限度的減少對騎乘者坐骨生殖區(qū)和會陰區(qū)軟組織、血管和神經(jīng)的壓迫作為鞍座設(shè)計準(zhǔn)則，除通過鑿孔、凹陷等方法來實現(xiàn)這一準(zhǔn)則外，還通過改變鞍座形狀來實踐該設(shè)計準(zhǔn)則，故出現(xiàn)了一些外觀造型獨特的鞍座設(shè)計，如月牙型鞍座、直桿型鞍座以及造型獨特的分離 型自行車鞍座。 （ 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騎乘者會陰區(qū)的壓迫，但鏤空的設(shè)計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給與其接觸的部位造成不適。 圖 22 坐姿時坐墊上的體壓分布 （ 3）股骨受力分析 坐姿時坐骨結(jié)節(jié)承受大部分的身體重量，當(dāng)座面接近水平狀態(tài)時，位于坐骨結(jié)節(jié)外 側(cè)的股骨處于正常的位置（如圖 23）而不會受到過分壓迫使人覺得舒適；而當(dāng)座面呈斗型（凹式三角形）時，會使股骨因受到壓迫而向上轉(zhuǎn)動（如圖 24）并承受載荷，且還會使髖部肌肉受壓從而引起不舒適感。可見 在 坐姿狀 態(tài) 下，其 坐骨結(jié)節(jié)處壓力最大，向四周逐漸減少，到大腿部位時壓力降至最低，即為鞍座設(shè)計的壓力不均勻分布原則。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，時間久了便會感到疲勞，造成臀部疼痛。從坐姿生理學(xué)角度來講，鞍座的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)能使騎乘者處于或接近自然坐姿，保證正常的脊柱形態(tài)和腰弧曲線以降低疲勞減少腰部疼痛等不適。在良好的自然坐姿狀態(tài)下，各椎間盤上壓力分布適當(dāng)且肌肉組織承受均勻的靜負(fù)荷。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 11 鞍座的人機(jī)工程分析 （ 1）坐姿時的脊柱形態(tài) 處于坐姿狀態(tài)時，人的身體主要由脊柱、骨盆、腿 和腳支撐。這也就是騎自行車引起會陰脹痛、臀部疼痛，長時間騎行后還會感到陰部發(fā)麻，甚至?xí)鹉蛲?、尿頻、睪丸疼痛等癥狀的主要原因。 圖 21 人體臀部組織在鞍座上的分布 在騎行過程中，騎乘者的大部分體重會壓迫到這些血管和神經(jīng)，造成會陰區(qū) 的疼痛和麻木。由于騎車時會陰部長時間受到擠壓，致使前列腺或陰部充血腫脹而發(fā)生炎癥 [12]。 自行車鞍座對舒適性的影響 自行車雖已有兩百多年的歷史，但其設(shè)計方面仍存在很多問題 ，騎乘者抱怨最多的莫過于騎行舒適性問題。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)計為我們提供了一個很好的 解決 方法 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 10 自行車鞍座設(shè)計 中的應(yīng)用 鞍座作為自行車 的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計的好壞直接影響著騎行者 騎行 的舒適性 ，更嚴(yán)重 的 是經(jīng)常騎行設(shè)計不合理的 鞍座 坐墊會給騎行者臀部的會陰區(qū)的各種組織和血管產(chǎn)生 壓迫，影響人體各項機(jī)能的正常工作。 （ 8）研究組織與管理的效率。人機(jī)系統(tǒng)已向高度精密、復(fù)雜和快速化發(fā)展。作業(yè)是人機(jī)關(guān)系的主要表現(xiàn)形式，也是人機(jī)系統(tǒng)的工作過程，只有通過作業(yè)才能產(chǎn)生系統(tǒng)的 成果。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。工作場所設(shè)計的合理性，對人的工作效率有直接影響。 研究人機(jī)界面的組成 并使其優(yōu)化匹配，產(chǎn)品就會在功能、質(zhì)量、可靠性、 造型及外觀等方面得到改進(jìn)和提高，也會增加產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值。 （ 3）研究人機(jī)界面設(shè)計。人機(jī)系統(tǒng)的效能取決 于它的總體設(shè)計。對其進(jìn)行研究主要是對人 機(jī) 環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和改善，以及制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)，使設(shè)計的工作系統(tǒng)及機(jī)器、作業(yè)、環(huán)境都更好地適應(yīng)于人，創(chuàng)造高效、安全、健康和舒適的工作條件。其主要內(nèi)容 包括以下幾個方面： （ 1）研究人的生理與心理特性。 《中國企業(yè)管理百科全書》將其定義為：研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、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。 由于該學(xué)科在各國的發(fā)展過程也不同，實際應(yīng)用的側(cè)重點不同，所以其定義也不盡相同。 人機(jī)工程學(xué)是一門研究人 機(jī) 環(huán)境三者之間相互關(guān)系的學(xué)科，該學(xué)科在發(fā)展的過程中有機(jī)的融合了生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、人體測量學(xué)、勞動科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、社會學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科的知識和成果，形成了自身的理論體系、 研究方法、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，研究和應(yīng)用范圍廣泛并具有綜合性。該學(xué)科的研究目的在于設(shè)計和改進(jìn)人 ——機(jī) —— 環(huán)境系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較高的效率和效益，同時保證人的安全、健康和舒適。并提出了對自行車的關(guān)鍵部件 鞍座的人機(jī)工程的設(shè)計思路以及 設(shè)計過程中涵蓋的 各項技術(shù) 。當(dāng)然自行車作為人們平時生活中工作和休閑的 一種工具，其是否能夠更好的適應(yīng)人們對其舒適性的滿足， 已經(jīng)決定了自行車 是否能夠 持續(xù) 發(fā)展的一個重要 標(biāo)準(zhǔn)。 包括工作總結(jié)和展望 。 第四章是 UG軟件對鞍座表面局部造型 ，主要是根據(jù)在人機(jī)工程學(xué)下設(shè)計的自行車鞍座 尺寸進(jìn)行造型 。 第二章是 自行車鞍座 的人機(jī)工程設(shè)計 ，包括人機(jī)工程學(xué)、 自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計 。 很好的 推動了自行車設(shè)計的向前發(fā)展，也為以后的自行車設(shè)計者提供了全新的設(shè)計理念，進(jìn)一步擴(kuò)大了人機(jī)工程學(xué)的影響范圍。 此后采用三坐標(biāo)測量儀對已有的存在缺陷的自行車鞍座進(jìn)行測量，進(jìn)而取得其點云數(shù)據(jù) ， 從而為接下來的 imageware軟件建模提供基本的鞍座點云數(shù)據(jù) 。 通過運用人體測量學(xué)，人體解剖學(xué)的知識對自行車 的鞍座 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而實現(xiàn)更好的讓騎行者的手掌，手臂和臀部組織處于一種舒 適的騎行狀態(tài)。 利用 三坐標(biāo)測量儀 對存在著缺陷的自行車鞍座 進(jìn)行測量并獲得 點云數(shù)據(jù) ，應(yīng)用 imageware軟件 進(jìn)行建模 實現(xiàn)鞍座的逆 向工程設(shè)計 。其中人體測量學(xué)主要是 運用各地區(qū)人群臀部組織的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)行 鞍座的整體輪廓的設(shè)計 和鞍座座面的局部造型 進(jìn)而達(dá)到滿足 95%的人群使用。最終得出結(jié)論建議女性騎帶洞的鞍座 [11]。 德國健康中心 — Deutsche SPorthoeheschule和比利時的婦科醫(yī)學(xué)部門 —center HoSpitalier universitaire Burgmann在 2021年聯(lián)合研究兩種自行車（帶洞和無洞 ） 鞍座對女性陰部一定壓力。 新西蘭的工業(yè)設(shè)計工程大學(xué)在自行車的效用方面作了研究，提出了自