自行车鞍座的人机工程学分析.ppt

自行车鞍座的人机工程学分析,鞍座是自行车重要的组成部分，在骑行时与人的关系密切，在设计前需要进行深入的人机分析。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,1.人体骨骼分析 在骨盆下口的前方，介于两侧坐骨下支及两侧耻骨下支之间，有一深切迹，男性其呈锐角（约5060），称为耻骨下角，女性呈钝角（约8085），称为耻骨弓。耻骨角的大小对座面的宽度值有一定的影响。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,2.普通鞍座所存在的问题 除坐骨结节外，耻骨联合也分担一部分上肢的重量；而在进化过程中人体并没有让胯部承受重量的设计，所以在人体坐在车座上的时候是坐骨生殖区靠在平坦的座面上，这样就会压迫到坐骨生殖区的组织和脂肪，造成生殖区域的麻木和缺血，严重的会导致生殖系统障碍。 所以普通车座对人体的坐骨生殖区的血液循环和性能力都有一定的影响。正常情况下骑车，臀部以坐骨结节着力。两坐骨结节的之间的平均距离约为9cm。当道路不平，受到颠簸上下时，臀部难免向前滑动，使坐骨结节落空在两侧，尾骨成为承重支点，尾骨受到很大的重力，与坚硬的坐垫相撞，严重的可发生折断或与骶骨分离。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,返回,3.鞍座和普通坐椅的区别 （1）普通坐椅 经过长期进化，人体对坐姿经过了很好的设计和适应，所以人体在坐位时，坐骨结节和大腿后侧的肌肉和脂肪以及大腿骨承担了大部分的人体上肢和躯干重量，较不容易疲劳。坐骨结节的骨头表面是由相互垂直的横隔构成的，所以它抵抗压力的能力很强。而且人体在生命中有很长一段时间内是采取坐位的，坐骨结节的股骨头表面会有一层茧膜，这样延长了人体骨神经疲劳的时间。人在采取坐位的时候，臀部和大腿的肌肉和脂肪会保护神经和血管丰富的坐骨生殖区不受或者很少受到压迫。所以人体在采取坐位时，不容易引起坐骨生殖区的疲劳和不适。,自行车鞍座的人机工程学分析,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,3.鞍座和普通坐椅的区别 （2）鞍座 在骑乘自行车时，骨盆底部的骨支撑了身体大部分的重量。车座比椅子要窄的多，而且呈三角形。在骑行的时候人体跨坐在车座上，与坐姿不同，坐骨生殖区由于缺少了大腿及其脂肪的保护，直接面对车座的前端，耻骨会承担人体上肢和躯干的一部分重量。耻骨的构造与坐骨结节不同，它是由片状的隔膜构成的，传递刺激比坐骨结节要敏感很多。同时还会压迫到坐骨生殖区的软组织和脂肪。而正是这个部位有通向生殖区域的神经和动脉，这些动脉是给生殖器官供血的血液通道。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,4.鞍座认识的误区 （1）柔软宽大的鞍座效果并不如人们期望的那样好 因为人们在骑乘时，如果坐骨结节所承受的力大于会阴区的力，车座两侧会下陷，同时由于车座是平的，多余的垫料就会填充到耻骨角的区域，加大了车座对于会阴区的挤压，从而让骑乘者更加不舒适；同时，人们骑乘宽大柔软的车座时由于车座后部宽大会影响蹬踏，这样人们在骑乘过程中由于宽大车座的阻碍身体重心会不自主地前移，使坐骨结节脱离车座后面宽大的区域而使会阴区被压迫在一个比较窄小的范围内，产生不舒适感。 （2）适合女性的鞍座应比适合男性的鞍座大很多 从数据的角度来说，女性的坐骨结节比男性的坐骨结节宽一些，但并没有人们想象中的那么宽，也就是说，现在市场上一些品牌的女性自行车座为了宣扬其针对女性的特点，刻意将车座的后部设计的比较宽大，其实并不是十分的合理。由于女性生理结构的原因，臀部的脂肪比较多，如果将鞍座设计的比较宽大的话会与腿部特别是大腿后侧靠近臀部的肌肉摩擦，从而产生不舒适感。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,5.自行车骑行受力分析 （1）小角度030 这一角度的骑乘者主要是一些运动员。骑乘者躯干与地面的倾斜角小于30，这样做可以有效减小身体对空气的阻力，加快骑行的速度。但是速度是以牺牲运动员的骑乘舒适度为代价的。,返回,5.自行车骑行受力分析 （2）中角度3060 对于骑乘角度在3060度之间的骑乘者来说，其骑乘的舒适程度要比030之间的运动员要好许多。在设计上，这一角度鞍座比公路赛车的鞍座宽大、柔软，鞍座与坐骨生殖区的接触面积明显减少，而且对坐骨生殖区的压迫明显减轻，在垫料选择上，一般选择较硬的海绵作为垫料，外面覆以皮革，使之成为一个整体。,自行车鞍座的人机工程学分析,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,5.自行车骑行受力分析 （3）大角度6090 身体与水平面的夹角呈6090。就骑乘者的舒适程度来说是一个比较好的角度，因为这时身体基本上直立，人体重心的支撑点很靠近上躯体，这样人体在骑乘时身体上肢和躯干的重量基本上都移到了坐骨结节的位置，坐骨生殖区与鞍座的接触面积进一步减小，承受的压力也大幅度减轻。在设计上，鞍座的弧率相对较大，后支撑点的位置与前鼻的宽度也较大。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,6. 其他形式鞍座人机分析 （1）镂空型自行车座 这种车座的主要特点是在车座的中间镂空了一个近菱形的形状，尽量避免对一些神经和血管的不必要的压迫。车座的中间被镂空以后，会阴区的泌尿组织和生殖系统的组织和血管就被架空，这样就直接减少了对神经和血管的压迫，减少了对生殖系统的负面影响。 这种车座有效减少了对会阴区组织和血管的压迫，适合于在城市中骑行，但是还存在一些问题。车座中间被镂空以后，镂空的边缘必然会出现尖角，而人在骑乘时会有一部分的上肢重量压负在那里，同样会感觉不舒适。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,6. 其他形式鞍座人机分析 （2）直竿形自行车鞍座 直竿形自行车鞍座，突破了原始自行车鞍座的造型，整个车座只是由一个横向的直杆构成，没有传统自行车座的突出窄小部分。这样就避免了传统自行车座对人体坐骨生殖区的压迫和摩擦，也就不会压迫到会阴区的神经和血管，不会造成对生殖系统的负面影响。但是，从力学的角度来分析，由于车座是桶形的，这样就会大大减少臀部与车座之间的受力面积，坐骨结节和相应的臀大肌所承受的压力会很大，会加速骨质和肌肉软组织的疼痛和疲劳。 另外一个比较致命的问题是这样坐着时，几乎无法蹬踏。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,6. 其他形式鞍座人机分析 （3）分离型鞍座 这是一款设计比较独特的自行车鞍座，突破了原始的自行车鞍座造型，只有两块垫料支撑臀部的坐骨结节；座面与水平面的夹角为2040，用来支撑臀部的重量；它去掉了传统自行车鞍座的前鼻，避免了鞍座对人体会阴区的挤压和摩擦，不会使人体的敏感组织受到影响。值得注意的是，垫料前倾，从力学的角度来分析，坐骨结节的重量会有一部分分担给前臂和蹬踏时的大腿，所以也就缓解了鞍座对坐骨结节的压力。但是，骑乘者坐在上面容易向下滑动。,返回,自行车鞍座的人机工程学分析,6. 其他形式鞍座人机分析 （4）月牙型人机工程鞍座 图一是美国MOONSADDLE公司所设计的一款月牙型人机工程鞍座以及它的人机工程骨骼分析图。图二是人体骨骼在普通鞍座上的位置，受压黄色橡胶球说明耻骨联合部受到了很大的挤压