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自行车设计的人因改进案例
案例介绍
中国是世界闻名的“自行车王国”。自行车是广大工薪阶层最常使用的交通工具。骑车外出,不但可以锻炼身体,而且经济方便。但是在方便的同时,有些自行车骑时常常感到会阴部胀痛,腹部坠胀,长时间骑车后还会感到腰酸背疼等,这与自行车的设计不够人性化有一定的关系。
1 案例介绍
中国是世界闻名的“自行车王国”。自行车是广大工薪阶层最常使用的交通工具。骑车外出,不但可以锻炼身体,而且经济方便。但是在方便的同时,有些自行车骑时常常感到会阴部胀痛,腹部坠胀,长时间骑车后还会感到腰酸背疼等,这与自行车的设计不够人性化有一定的关系。随着技术的进一步发展,日趋完善化的设计更强调人的效能、安全、舒适和身心健康,在设计高效机的同时,充分考虑人的因素,反映人的需要,把人与机密切结合起来。但是,现行自行车,尤其是休闲、代步用普通自行车在这方面发展得不尽如“人意”,存在的问题主要是自行车的一些零部件尺寸不适于人。所以,在保证高效的同时,有必要全面分析在社会生活中对家用自行车的特殊需求和人因设计规范。根据需求对现在的自行车进行改进设计,充分考虑人的因素,对其做一些“人性化”的改善,以求在人们享受经济效率的同时,也能够维护和促进身体健康。
2 案例目的
1、全面分析自行车设计所涉及的人因问题。
2、联系接触自行车的贴身体会,应用相关人因原理和方法提出自行车设计的改进建议。
3、体会人体测量相关理论对产品设计的意义。
3 案例问题
1、从人因工程学的角度出发,对自行车车座设计进行改进分析。
2、从人因工程学的角度出发,对自行车靠背设计进行改进分析。
3、从人因工程学的角度出发,对自行车车把设计进行改进分析。
4 案例分析
1、(1)车座存在的问题分析
大多数人长时间骑自行车,都会感到臀部疼痛。之所以如此,一部分原因是前倾式的骑车姿势使骑车者会阴与车座前端产生磨擦,时间一久就会感到不舒服;一部分原因则是车座的尺寸与人体尺寸不符所致。
根据人体组织的解剖特性可知,坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位,身体的主要重量均由骨盆下的两块面积约为25cm2的坐骨结节承受。故车座设计不合适就会使坐骨结节处在车座外缘或紧挨外缘的位置,身体的压力使得坐骨结节被迫分离的趋势过大,由此导致臀部的疼痛感。
如图1-1和图1-2是人体骨盆在车座上的位置。当人骑车坐在车座上时,坐骨生殖区(位于坐骨结节和耻骨联合部之间,分布有大量的血管、神经和软组织)靠在平坦的座面上,座会压迫到坐骨生殖区的组织和脂肪(见图1-1);坐骨生殖区的组织里含有丰富的血管、软组织和大量的神经及神经末梢,在骑行时,上躯体的部分重量压迫到这些血管和神经,造***体会阴区的疼痛和麻木(见图1-2);而且会阴区深层中含有泌尿组织、血管及生殖动脉和传导神经,如图1-3所示,这样也会造成生殖区域的麻木和缺血,严重的会导致生殖系统障碍。
图1-2 人体骨盆在车座上的位置
图1-1 人体骨盆在车座上的位置
图1-3 人体生殖区结构和车座的关系
(2)改进的方面和措施
1)车座宽度
图1-4 车座的尺寸和实物
车座后端的宽度应根据人体坐骨结节间距(50%的人群)加适当余量而定。女性骨盆的坐骨结节间距约为23cm,男性骨盆坐骨结节间距约为20cm。据此,车座宽度的适宜范围:男式单车为24~26cm,女式单车为26~29cm较合适。车座前端细部宽度由会阴加较小余量确定,这个宽度不可过宽,否则会对会阴产生较大磨擦。根据人体解剖学中的数据,可确定该宽度以6~8cm为宜,如图1-4所示。
2)车座长度
人体处于坐姿时,坐骨结节离臀部后缘约10~12cm,据此,车座后端的长度范围定为10~12cm,如图1-4所示。车座总长不同于一般工作椅的座深,车座的总长只需给骑车者以有限的支承稳定性即可,因为车座过长势必影响大腿前后摆动的灵活性。人体的会阴中心离坐骨结节约半个大腿厚,车座总长由坐姿时臀部后缘到坐骨结节间距加上坐骨结节中心到会阴点间距加适当余量而定。根据有关数据,50%的人体大腿厚约为13cm,故车座长度范围为22~24cm()。
3) 座面倾角
车座后倾一定的角度,一方面可使背部抵靠靠背,获得支持,从而降低背肌静压;另一方面则可防止坐者从座缘滑出座面。车座后倾的角度不可太大,如果太大,身体势必前屈作业,致使脊椎拉直,破坏正常腰椎曲线,形成一种费力姿势,一般后倾角在3°以内为宜。另外,有关的研究还表明,人在骑车时身体适当后倾,人体的迎风面积减小,更有利于发力和加速,如果靠背角为90°,后倾角在15°以内,则相当于前倾座面与靠背夹角在105°以内,属坐姿的舒适范围。靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用,肌肉紧张较小,背部压力在椎骨上分布也较均匀。基于此