基于人體生物力學(xué)的自行車設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用.pdf

1、本文基于人體運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)理論，以人機(jī)工程學(xué)為指導(dǎo)，探尋自行車車架結(jié)構(gòu)參數(shù)與人體特征參數(shù)的關(guān)系，從而為適合不同人體信息的車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供具有普遍意義的理論依據(jù)。全文研究?jī)?nèi)容及結(jié)論概括如下：
　　 一、以某型號(hào)自行車為載體，運(yùn)用人體生物力學(xué)相關(guān)理論，利用生物力學(xué)數(shù)字仿真軟件LifeMOD建立了具有完整的骨骼、關(guān)節(jié)及肌肉軟組織的人體模型，并借助動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS實(shí)現(xiàn)了人-自行車耦合系統(tǒng)模型的運(yùn)動(dòng)仿真。
　　 二、借助人

2、-自行車仿真系統(tǒng)，利用Crownishield R.D.等人提出的肌肉應(yīng)力平方和最小作為肌肉疲勞程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行人體不同騎行位姿下的仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：人體上身姿態(tài)對(duì)肌肉疲勞程度影響很小，下身姿態(tài)對(duì)肌肉疲勞程度有較大影響。在此基礎(chǔ)上，提出以人體下肢肌肉應(yīng)力平方和最小作為評(píng)價(jià)人體騎行舒適性的指標(biāo)。
　　 三、以車架上車把、中軸和鞍座處的相對(duì)位置作為車架結(jié)構(gòu)參數(shù)，并將其作為設(shè)計(jì)變量，采用均勻試驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，借助所建立的人

3、-自行車系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得到一系列不同設(shè)計(jì)變量組合條件下給定特征參數(shù)人體下肢肌肉應(yīng)力的平方和。應(yīng)用回歸分析方法，建立車架結(jié)構(gòu)參數(shù)與人體下肢應(yīng)力平方和之間的數(shù)學(xué)模型，并以人體下肢肌肉應(yīng)力平方和最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化自行車車架結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到了使特定騎行者具有最佳騎行舒適性的車把、中軸和鞍座之間的相對(duì)位置。
　　 四、設(shè)定一系列不同特征參數(shù)的騎行者，按照前述方法，借助仿真實(shí)驗(yàn)，得到了使不同特征參數(shù)人體具有最佳騎行舒適性的一系列車架