跑步機的人機工程

1、電動跑步機的人機工程設計 發(fā)布人： 瀏覽 13 次【字號 大 中 小】 發(fā)布時間： 2008 年 10 月 20 日 打印本頁隨著人們生活水平的提高， 人們對身體越來越關愛， 更多地進行體育鍛煉。 健身器材作 為進行健身活動的重要工具之一， 越來越受到人們的喜愛。 跑步是最方便、 最簡單的有氧健 身鍛煉方式，它可以促進人體血液循環(huán)， 增強心肺功能， 發(fā)展肌肉力量，在慢跑時更能消耗 人體脂肪 ;在健身運動中，跑步最受人們的喜愛，跑步機成為人們最受歡迎的健身器材。人機工程學是本世紀 50 年代發(fā)展起來的一門新興學科，它由人體科學、工程技術、環(huán) 境科學、安全科學和社會科學等交叉而形成。人機工程學研究

2、人和機器及環(huán)境的相互作用， 把人的因素作為產品設計的重要條件和原則， 使設計出的機器操作簡便、省力、安全、 可靠 高效、 舒適。當前，人機工程學的研究和應用越來越廣泛。人機工程學的研究成果對于電動跑步機的設計有著非常重要的意義。 在人機這一系統(tǒng)中， 人是核心因素， 電動跑步機的設計 應符合人的生理，心理特點，在這方面的考慮失誤，可能會影響人們的健身效果， 甚至會影 響人們的安全、健康。1 人體尺寸百分位數(shù)運用的基本原則電動跑步機的設計應符合人體的尺寸， 這是很容易理解的。 但是由于受人的年齡、 性別、 種族、 地區(qū)等因素的影響， 人的身材大小各不相同， 那么該用哪一種身材的人作為跑步機設 計的

3、依據(jù)？在對人群進行統(tǒng)計性的人體尺寸測量時， 各種身材的人 頻數(shù)分布狀態(tài) （出現(xiàn)率） 用百分位數(shù)表示。在國標 GB10000 中分別給出了不同年齡段第1、5、 10、50、 90、95、 99百分位的人體尺寸， 在跑步機設計中， 常用的是 1860 歲年齡組的第 5 百分位數(shù)和第 95 百 分位數(shù)，它考慮了絕大多數(shù)的使用者群體。 按人體尺寸確定相關結構與空間的尺寸的原則為： （1）容空間尺寸設計按第 95 百分位數(shù)（ P95）包容空間是指以人為中心， 包容人體 （或某部分） 的空間。 例如：最小作業(yè)空間 （區(qū)域）、 通道、 維修空間、 肢體自由活動空間、 門、艙口等， 對于這類空間， 要求其能包

4、容大多數(shù)人， 按大身材人設計，小身材的人當然也就包括在內。（2）被包容空間尺寸設計按第 5 百分位數(shù)（ P5） 被包容空間是指以人為中心，被人體（或某部分）所包容的空間。例如，肢體的可及范圍、椅面高度、搬運物的寬度等，對于這類空間，應使小身材（P5）能包容其空間，大身材人當然也就沒有問題。（ 3）最佳工作區(qū)位置尺寸按第 50 百分位數(shù)（ P50） 在包容與被包容關系中，要求空間適應人的極限狀態(tài)，而對于某些頻繁使用的操縱器， 則是希望能以最舒適的狀態(tài)來進行操作， 才不容易疲勞， 并達到準確和高效。 例如， 重要的、 使用頻繁的或需精細操作的開關、旋鈕等控制器的設置，各類機械主要操作手柄的設置等。

5、 這時應按中等身材人設計，因第 50 百分位附近，人的密度高，可使多數(shù)人處于舒適、高效 的作業(yè)狀態(tài)下。（4）可調節(jié)結構尺寸的調節(jié)范圍為第5 至第 95 百分位數(shù)由于人體尺寸的差異，欲使每個工作者能處于一種舒適、 準確、 高效的工作狀態(tài)， 則應將有關節(jié)結構設計成為可調節(jié)的，例 如，與控制臺有關的座高度和腳踏板的高度等，應是可調節(jié)的，其尺寸應以P50 為基準，調節(jié)范圍擴展到 P5 至 P95。2 電動跑步機的人機工程設計最早的跑步機是沒有動力的普通跑步機， 在這種跑步機上跑步時， 需要用力蹬踏跑步機 來完成運動，跑步的姿勢不夠自然， 運動難以協(xié)調，效果并不理想。而應用人機工程學設計 的電動跑步機，

6、人們在跑步時，感到輕松、自如，運動狀態(tài)更貼近自然運動狀態(tài)。跑步機主 要由以下部分組成：底架、跑步帶、電機、電機蓋、立架、扶手、以及電子顯示器。如圖 1 所示。2 .1 跑步帶跑步帶是電動跑步機的一個重要部件， 跑步帶的性能好壞直接影響著跑步機質量， 影響 跑步效果。 要求跑步帶抗延展性好， 使用壽命長， 不易變形。 因此跑步帶可以采用雙層 PVC+ 單層胚布材料。 跑步帶的尺寸應滿足跑步這一功能的需要， 長度方向應讓人能輕松邁開步伐， 設計為1300 mm；寬度應按照人體尺寸 P 95的肩寬來確定，加上余量，設計為 450 mm.。 2. 2 電機電動跑步機在電機選用上應根據(jù)跑步機的應用場所來

7、決定，家用的功率選小一點， 而健身房的則選大一點。 家用一般為 2HP 以上， 健身房的一般在 3HP 以上， 這樣會防止電機的 功率小，而產生小馬拉大車的現(xiàn)象，造成電動跑步機不堪重負，容易損壞。2. 3 底架底架主要由兩邊底管、 跑步板和前后軸滾筒組成。 底管的長度由跑步帶的長度和馬達的 長度來確定，既 1300 +400 = 1700 mm 。底管是承擔人體重量和跑步時動載荷的主要零件， 因此必須要有足夠的剛度，保證人體站在跑步帶上不變形，跑步時，不會發(fā)生顫動和振動， 產生噪音。 跑步帶的下面是跑步板， 為了減輕跑步時對人體的沖擊， 可在跑步板上裝有緩沖 橡膠墊。 底架與地面之間采用高密橡

8、膠墊， 可減輕震動和噪音。 電動跑步機的底架高度應該 盡量降低， 減少使用者（特別是老年使用者） 使用時的危險性；電動跑步機前面帶有調節(jié)高 度的升降電機，調節(jié)整個跑臺的傾斜角度。2. 4 扶手扶手的作用主要有兩個： 一是在跑步時， 用手扶在上面， 防止身體不穩(wěn)定晃動而出現(xiàn)意 外；二是不跑步時作雙臂曲撐運動 ,鍛煉上肢肌體。扶手的高度必須與運動者的身高相適應， 扶手太高，作雙臂曲撐運動時，感覺不安全；扶手太低，作雙臂曲撐運動時必須縮著小腿。 因此， 扶手的高度一般按 P95 的立姿肘高的尺寸進行設計。 扶手的最大高度可由下式確定： H=A+B+C=1096+200+25=1321 （取 1320

9、）式中： A 為立姿肘高； B 為底架高（包括底架本身高度和距地面高度） ； C 為修正量。上面確定的扶手高度是指最大高度。為了使大部分 人處于舒服的狀態(tài)下，也可以考慮按 P50 的尺寸來設計，這時扶手的高度應為 1250 mm， 但同時將立柱結構設計成為可調節(jié)式的，調節(jié)范圍為P5至P95。這樣每個人可以按照自己需要的高度來調節(jié)扶手高度。 扶手的形狀設計： 有很多跑步機的扶手設計成為直桿式的， 在 跑步時，用手抓住桿部，由于扶手的高度高于人的肘部，所以臂部必須上舉，會使肩、背及 手部肌肉承受靜負荷，時間長了，導致疲勞；同時手腕處于掌屈、背屈、尺偏等別扭的狀態(tài) 時，就會產生腕部酸疼、 握力減小，

10、 如長時間這樣操作， 會引起腕道綜合癥、 腱鞘炎等癥狀。 如果設計成彎曲的形狀， 那么跑步時，手抓住彎曲的部分，可以使手臂不必抬得太高，減少了抬臂產生的靜肌負荷， 同時， 也讓手腕順直，腕關節(jié)處于正中的放松狀態(tài)。扶手的材料一 般采用圓管或橢圓管，它的大小應讓人握著舒適為宜，直3035mm。扶手上采用發(fā)泡塑料做成的扶手套，可以提高使用者在抓握時的舒適感。2. 5 電子顯示器的布置電子顯示器的功能是包括：跑步速度、跑步時間、跑步距離、心跳數(shù)和能量消耗數(shù)。這 些功能都為跑步機的人性化設計提供了必要的保障。 這些功能的實現(xiàn)部分采用了先進的智能 傳感器技術和數(shù)字信息技術， 使該產品的設計表現(xiàn)出了智能美的

11、技術要求。 使用視覺顯示裝 置，在于迅速、 方便、準確地提供視覺信息， 因此， 電子顯示器的布置應根據(jù)人的視覺特點， 按最佳觀察方式進行， 方能提高視覺認讀效率和精度。 顯示器的位置由在使用該器材時人眼 與顯示裝置面板的距離決定。 面板與人眼的最適當距離為 650mm 左右。 顯示器與水平面保 持 2530 度的傾角，使顯示信息的面板盡可能與使用者的視線垂直，以保證獲得最高的精 度。2. 6 材質設計 質地美不取決于材質本身的高級和貴重， 而在于恰與其分的運用材料， 增加跑步機的外 觀藝術效果。 電動跑步機各主要部件采用的主要材質為： 機身和立架采用普通碳鋼管及鋼板； 扶手套采用發(fā)泡塑料； 電

12、機蓋和顯示面板采用工程塑料。 主框架采用鋼材使整個結構展現(xiàn)出 樸素、 堅固的材質特性， 使用者有很強的安全感。 主框架的鋼材表面作烤漆工藝處理， 使其 表現(xiàn)肌理光滑而不明亮，給人高雅之感。 工程塑料的使用可利用注塑技術使電機蓋和顯示面板的復雜造型得以實現(xiàn)， 并表現(xiàn) 出光滑、細膩的材質特性。發(fā)泡塑料質感柔軟、溫暖，給使用者帶來親切感。2. 7 色彩設計 色彩不僅能表現(xiàn)產品的外觀，而且更能表現(xiàn)產品的精神。這就要求色彩與產品的功能、 環(huán)境場所、使用對象等因素統(tǒng)一起來，在人們的心中產生統(tǒng)一 、和諧的感覺。電動跑步機 主色調采用黑色， 體現(xiàn)出產品的厚重塌實和使用者對強健的渴求；同時， 因為該器材多在室內使用， 黑色便于與周圍環(huán)境的色彩進行搭配。 顯示器面板底色采用深灰色， 說明字符用白 色，明度對比較強， 使字符清晰度高， 易辨認。 面板控制鍵和顯示窗口的四周用淡藍色裝飾， 這樣與深灰色底色保持協(xié)調和統(tǒng)一。2. 8 線形設計 電動跑步機除了具備物質功能外，還應該具備裝飾生活環(huán)境，體現(xiàn)生活品位的精神功 能。良好的造型可以創(chuàng)造產品的個性，提高品牌的價值， 還能激發(fā)使用者的鍛煉熱情。 電動 跑步機是一種通過跑步而獲得鍛煉的健身器材， 因此在它的造型設計時， 必須充分考慮其造 型的動態(tài)特性。 扶手和電子顯示器的支撐架采用現(xiàn)代彎管工藝加工出優(yōu)美的流線造型； 馬達 蓋