人機工程學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用-電動自行車設(shè)計分析.docx

1、工業(yè)設(shè)計能力訓(xùn)練教材人機工程學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用項目：電動自行車產(chǎn)品設(shè)計項目長度：人體處于坐姿時，座墊總長由坐姿時臀部后緣到坐骨節(jié)間距加上做護結(jié)節(jié)中心到會陰點間距加上坐骨節(jié)中心到會陰點間距加適當(dāng)余量而定，所以座墊長度范圍（270mm）角度：座墊后傾一定的角度，可以防止駕乘者從座緣滑出座面。座墊后傾的角度不可太大，如果太大，身體必須前傾操作，人體脊柱就會拉直，正常的腰椎曲線不能保證。適當(dāng)后傾角度在3°以內(nèi)為宜。2）座墊的材料座墊的軟硬度決定駕乘的舒適性。座墊過軟會增加身體的不穩(wěn)定性，容易使人疲勞；座墊過硬會導(dǎo)致臀部疼痛和麻木。座墊的軟硬應(yīng)以股骨頭剛好與座墊相接近，幾乎接觸無壓力為宜。座墊的材料

2、必須透氣，且不易打滑。2、方向把造型設(shè)計分析方向把造型要處駕乘者舒適的活動范圍，使駕乘者盡可能少移動肢體，能方便準(zhǔn)確有效的進行操縱。（1）方向把的位置關(guān)系分析1）方向把與座墊水平距離是根據(jù)舒適水平作業(yè)范圍、人的手臂長、坐姿、與整車協(xié)調(diào)等因素設(shè)計。方向把是電動自行車操縱部件中重要的部件，如變速器、燈的開關(guān)、喇叭等都布置在方向把上，主要靠手來完成操縱。因此，應(yīng)滿足手及手臂的生理特點，位置應(yīng)處人的最佳舒適操作范圍內(nèi)。2）方向把距地面的垂直距離方向把距地面高一般約為HOOnuiio3）方向把距腳踏的垂直距離一般由方向把與坐墊、坐墊與腳踏板的垂直距離決定。還需考慮手、腳配合操作時的方便性與高效性，尺寸約

3、為611mm。4）方向把距座墊的垂直距離方向把距座墊的垂直距離與坐姿、坐高、手臂操作姿勢、整車結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。（2）方向把造型設(shè)計車把的樣式很多，一般分為固定式和組合式。固定式是將把立管和把橫管焊接在-起，不可調(diào)節(jié)；組合式是將把立管和把橫管用螺栓固定的，可以進行調(diào)節(jié).現(xiàn)今電動自行車大多數(shù)采用組合式車把，這種形式車把變化多形式也較多。方向把的寬度基本為整車的外型寬，方向把的寬度應(yīng)使手臂在省力及靈便舒適的范圍內(nèi)工作。方向把的長度由手寬決定，把手長約為110mm,橢圓形被面比圓形截面更符合手的生理特征。學(xué)習(xí)考評四完成任務(wù)三(1) 根據(jù)活動四的學(xué)習(xí)步驟編寫分析報告，內(nèi)容簡明扼要，圖文并茂，說明對本項目

4、階段性任務(wù)主要分析內(nèi)容的理解。第三部分項目任務(wù)總結(jié)評價人機工程學(xué)是研究人一一機一一環(huán)境系統(tǒng)的學(xué)科，因為任何機器都是必須由人來操作，并都處于各種環(huán)境下，人、機、環(huán)境是相互關(guān)聯(lián)存在的。不僅要著眼人、機、環(huán)境，每個要素的性能提高，更要處理好這三者的關(guān)系。本項目包主要任務(wù)是以電動自行車產(chǎn)品的設(shè)計，引出人機工程學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容。主要分析系統(tǒng)中人與機的關(guān)系，是滿足人的生理需求、心理需求的學(xué)習(xí)。考核標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)每一個項目學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)活動總結(jié)分析報告書，以圖文并茂的形式對內(nèi)容進行說明。檢測點參考指標(biāo)：知識點掌握度25%；設(shè)計分析參與度25%；作品完成度25%；互動態(tài)度25%。第一部分項目任務(wù)綜述本階段項目分析電動自行

5、車產(chǎn)品，學(xué)習(xí)如何符合人機設(shè)計需求。項目說明：通過對電動車產(chǎn)品造型的人機設(shè)計研究，分析使用者生理和心理的需求。學(xué)習(xí)目標(biāo)：對應(yīng)企業(yè)設(shè)計流程、職業(yè)能力、工作崗位，使學(xué)生具備對產(chǎn)品進行人機分析的能力，有效完成進階能力的培養(yǎng)。通過項目學(xué)習(xí)掌握在電動車產(chǎn)品設(shè)計中，如何滿足使用者的需求。提升學(xué)習(xí)者對使用者人機分析評價能力。項目流程：1、幫助學(xué)習(xí)者確定項目任務(wù)的內(nèi)容、研究方向和目標(biāo)。2、幫助學(xué)習(xí)者開展作業(yè)狀態(tài)的調(diào)查研究3、幫助學(xué)習(xí)者確定設(shè)計中重要的人機分析內(nèi)容、分析方法4、幫助學(xué)習(xí)者對項目實施分析5、幫助學(xué)習(xí)者總結(jié)評價第二部分項目任務(wù)過程本項目的第一個學(xué)習(xí)目標(biāo)了解掌握設(shè)計項目人機分析的基本要求能夠在項目教學(xué)的

6、引領(lǐng)下進行操作學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)活動一1、項目任務(wù)的引進，進行講解分析，介紹項目人機設(shè)計要求(1) 電動車產(chǎn)品項目任務(wù)說明電動車現(xiàn)今已經(jīng)是很多人選擇的一種交通工具。本項目主要分析電動車的人機設(shè)計，分析駕乘電動車時相關(guān)人體結(jié)構(gòu)、人體運動生理，確定電動車的駕駛、乘坐位置.、方向把、座墊等乘坐部位的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀等，己達到駕乘者駕駛乘坐的舒適性、安全性。(2) 電動車產(chǎn)品與使用者的分析使用電動車產(chǎn)品的過程(通過錄影、照片分析，可與學(xué)生討論，學(xué)生甲、學(xué)生乙。)駕乘者騎行的舒適性與安全性，主要取決于車體的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀等。駕乘者的生理和心理需求，是電動車人機設(shè)計分析的重點內(nèi)容，重點分析人、車之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)關(guān)系。

7、電動車主要適用人群是成年男性和女性，滿足大多數(shù)人使用需求才能保障舒適性與安全性。2、下發(fā)任務(wù)書，明確實施方案根據(jù)項目下發(fā)任務(wù)書，對項目人機工程設(shè)計程序進行規(guī)劃。(1) 人機設(shè)計程序： 分析電動車產(chǎn)品與人的全部聯(lián)系，全面分析人在系統(tǒng)中的作用明確人與電動車產(chǎn)品的關(guān)系，確定按人機工程學(xué)要求的設(shè)計內(nèi)容 從人與產(chǎn)品方面進行分析，在多種尺度方案中按人機工程學(xué)原理進行分析比較比較人與產(chǎn)品的功能特性、設(shè)計限度、人的能力限度、安全可靠性 對現(xiàn)有電動車產(chǎn)品進行分析，提出分析改進意見，最終寫出分析說明(2) 任務(wù)內(nèi)容：任務(wù)一：研究電動車產(chǎn)品在人機工程設(shè)計的發(fā)展。任務(wù)二：廣泛搜集有代表性的品牌資料。任務(wù)三：對典型產(chǎn)品

8、進行人機具體分析任務(wù)四：對電動車產(chǎn)品人機設(shè)計進行評價總結(jié)。3、在項目任務(wù)的要求下，學(xué)習(xí)者開展調(diào)查研究，總結(jié)分析認(rèn)識調(diào)查研究根據(jù)任務(wù)開展調(diào)查研究，調(diào)查研究可分為兩部分：一是顯性調(diào)查研究，提供學(xué)習(xí)者相關(guān)書籍、國家標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)網(wǎng)站。二是隱性調(diào)查研究，這個過程要調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，鼓勵學(xué)習(xí)者在項目任務(wù)中發(fā)現(xiàn)問題討論問題，有效開展課外調(diào)查研究。通過調(diào)研了解電動產(chǎn)品“人性化設(shè)計”的案例。電動車產(chǎn)品實例現(xiàn)有的情況。學(xué)習(xí)考評三（1）學(xué)習(xí)者分組實施（2-4人一組），制定分析計劃書和各階段分析內(nèi)容（2）學(xué)習(xí)者根據(jù)任務(wù)要求搜集資料，完成任務(wù)一至任務(wù)二（3）根據(jù)活動一的學(xué)習(xí)步驟編寫500字的調(diào)查分析報告，內(nèi)容簡明扼要，說明

9、對“電動產(chǎn)品”的初步認(rèn)識和對本項目任務(wù)主要分析內(nèi)容的理解。本項目的第二個學(xué)習(xí)目標(biāo)了解掌握電動車產(chǎn)品與使用者的關(guān)系能夠在項目教學(xué)的引領(lǐng)下進行學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)活動二1、對電動車產(chǎn)品認(rèn)知可帥(北極星)是一款輕巧緊湊，又不失靚麗的電動車。輕巧緊湊的車架結(jié)構(gòu)，既保障了可靠的強度，又不失時尚靚麗的造型。寬大舒適的踏板空間搭配酷炫的鋁合金踏板嵌入式設(shè)計，既增加了整車的美觀度，更增強了其防滑、耐磨的功能。置于車身后部的高科技LED尾燈，燈光醒目，充分保障了車輛在夜晚行駛的安全性。加粗雙肩前叉，安裝堅固，安全、舒適、可靠，緩和與衰減電動車在行駛過程中因道路不平受到的沖擊和震動，保證行車的平穩(wěn)與舒適，有利提高電動車的安全

10、性、舒適性。全新鞍座坐墊個性化設(shè)計，造型精致漂亮完全融入整車線條之中，彰顯愛瑪電動車的完美與精致?？钍叫路f靚麗的A8燈頭組件，輕巧體積時尚造型，超強LED綠色光源，節(jié)能、環(huán)保、高效。個性十足的新型車筐與整車造型完美結(jié)合，并采用加固支撐點設(shè)計，確保車筐牢固穩(wěn)貼，騎行絲毫不受載重影響。(1) 上下車(2) 腳踏蹬騎行(3) 電助力狀態(tài)雙腳擱置在腳路板上2、電動自行車產(chǎn)品與人的關(guān)系分析(1) 電動自行車功能特點電動白行車區(qū)別于自行車，主要是以電池為能源，通過控制器、電機等部件，將電能轉(zhuǎn)化為機械能運動，以控制電流大小改變速度的車子。電動自行車一般由動力部分、傳動部分、行車部分、操縱制動部分、電器儀表等

11、部分組成。(2) 動力部分與人的關(guān)系(電池的人機分析)從安全性能分析，電池應(yīng)能使電動車具有一定的持續(xù)騎行能力；其輸出功率應(yīng)在合適范圍，保障輕松騎行同時，也不讓其速度過快引起交通事故。從裝卸方便性分析，電池經(jīng)常需要充電，應(yīng)考慮便于安裝和取出。從整車結(jié)構(gòu)滿足心理需求分析，電池是整車的一部分，與整車應(yīng)渾然一體。不影響駕駛和上下車的舒適性。(3) 車體部分與人的關(guān)系車架、前又、前減震器、前車輪、坐墊等構(gòu)成車體主要行車部分，設(shè)計合理性能夠有效確保電動自行車的正常、安全行駛。(4) 車體操縱制動部分與人的關(guān)系電動自行車的操縱制動部分由車把、制動裝置、調(diào)速手把組成。操縱動作的效果與操縱裝置的性質(zhì)、功能、結(jié)構(gòu)

12、等密切相關(guān)。因此，符合人機設(shè)計的操縱裝置設(shè)計，要按使用者使用要求來設(shè)計操縱動作，最終才能提高人機系統(tǒng)綜合效率。(5) 儀表部分與人的關(guān)系電動車儀表部分由顯示裝置、充電器等組成，是保障車輛安全行駛并反映車輛運行狀態(tài)的主要裝置，它使騎行者能正確、有效地對車輛行駛適時地進行控制。顯示裝置的設(shè)計應(yīng)根據(jù)人的視覺特點，能夠為使用者迅速、方便、安全、準(zhǔn)確地提供視覺信息。因此，布置視覺顯示裝置時，顯示信息的表面盡可能與使用者的視線垂直，便于觀者獲得信息。學(xué)習(xí)考評二(1) 學(xué)習(xí)者根據(jù)任務(wù)要求，對電動自行車產(chǎn)品進行認(rèn)知學(xué)習(xí)，繼續(xù)廣泛搜集資料，為開展任務(wù)三的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。(2) 根據(jù)活動二的學(xué)習(xí)步驟編寫分析報告，內(nèi)

13、容簡明扼要，圖文并茂，說明對本項目階段性任務(wù)主要分析內(nèi)容的理解。本項目的第三個學(xué)習(xí)目標(biāo)了解掌握使用者生理需求對電動自行車產(chǎn)品設(shè)計要求能夠在項目教學(xué)的引領(lǐng)下提高對人機的理解與分析能力學(xué)習(xí)活動三通過騎行者駕乘電動自行車影像資料可了解，駕乘的過程不是靜止的，駕乘的姿勢會隨車輛行進、道路顛簸，來調(diào)整身體的姿勢。駕乘的過程中還會頻繁操縱方向把、離合器等操縱裝置。因此，電動自行車設(shè)計不僅要分析人的構(gòu)造尺寸，還要分析人的功能尺寸，己達到舒適、健康、高效的駕乘空間。1、手臂、手的生理需求與設(shè)計分析(1) 手臂的活動范圍電動白行車操縱把、操縱裝置等的位置應(yīng)滿足人坐姿的手臂操作活動范圍，并目.是最佳的活動范圍。不

14、需大動上身軀干，就能有效操縱車體行駛。水平作業(yè)面是在坐姿作業(yè)場合采用，它必須位于作業(yè)者舒適的手工.作業(yè)空間范圍內(nèi)。對于正常作業(yè)區(qū)域，作業(yè)者應(yīng)能在小臂正常放置而上臂處于自然垂懸狀態(tài)下舒適地操作；對最大作業(yè)區(qū)域，應(yīng)使在腎部伸展?fàn)顟B(tài)下能夠操作，旦這種作業(yè)狀態(tài)不宜持續(xù)很久。(見圖中細(xì)實線與虛線所示)作業(yè)時，由于肘部也在移動，小臂的運動與之相關(guān)聯(lián)?？紤]到這一點，則水平作業(yè)區(qū)域小于上述范圍，(見圖中粗實線所示)。在此水平作業(yè)范圍內(nèi)，小臂前伸較小，從而能使肘關(guān)節(jié)處受力減小。因此考慮臂部運動相關(guān)性，確定的作業(yè)范圍更為合適。通過以上分析，坐姿的手臂活動舒適范圍參數(shù)將是電動車操縱裝置設(shè)計的依據(jù)。(2) 手部的生理

15、特征人手具有及大的靈活性。在操縱車輛行駛時，手既要著力抓握還要控制操縱裝置。因此，電動自行車車把、操縱裝置的造型必須符合人手的生理需求。電動自行車握柄的外型設(shè)計，要避免握柄手柄形狀絲亳不差的貼合于手的握持空間，尤其不能緊貼掌心。手柄的著力方向和震動方向不能集中在掌心和指骨間肌上。如果掌心R期手壓受震，手極易疲勞和反應(yīng)遲鈍，操縱不準(zhǔn)確，甚至引起難以治愈的痙攣。手柄的外型應(yīng)使操作者在握住手柄時，掌心處略微有空隙而掌心受力減少，讓肌肉豐富的大小魚際肌，指球肌等部位成為主要受力部位。2、腳的生理需求與設(shè)計分析腳的活動范圍人體坐姿腳的最大及舒適活動范圍。3、人的坐姿與設(shè)計分析駕乘者坐姿駕乘，首先要滿足駕

16、乘者正確操作姿勢，因為，在設(shè)計中應(yīng)把人的健康放在第一位，能否讓人保持腰椎正常的生理曲線很大程度取決于能否滿足人的生理需求。因此，保障乘坐舒適性，就是要保持正常的腰曲弧線，盡可能地減少腰曲變形。4、人的視覺生理需求與設(shè)計分析電動自行車坐姿位置的視野是保障電動自行車操作方便和行駛安全的重要性能參數(shù)。視野是指人的頭部和眼球固定不動的情況下，眼睛觀看正前方物體時所能看到的空間范圍，常以角度來表示。視野可分為水平面內(nèi)視野和垂直面的視野。儀表的識別辨認(rèn)電動自行車駕乘過程中，駕乘者應(yīng)注意力集中。在一般情況下，駕乘者的頭部是不動的，是用余光去觀察儀表。因此，儀表應(yīng)盡可能布置于駕乘者垂直視野范圍內(nèi)。學(xué)習(xí)考評三(

17、I)完成任務(wù)三<2)根據(jù)活動三的學(xué)習(xí)步驟編寫分析報告，內(nèi)容簡明扼要，圖文并茂，說明對對本項目階段性任務(wù)主要分析內(nèi)容的理解。本項目的第四個學(xué)習(xí)目標(biāo)了解掌握電動自行車乘坐位置、座墊造型、方向把造型人機設(shè)計能夠在項目教學(xué)的引領(lǐng)下提高對人機的理解與分析能力學(xué)習(xí)活動四1、乘坐位置、坐墊的造型設(shè)計駕乘電動自行車要能保證騎行者有良好的駕乘姿勢，坐在電動自行車座墊上，雙手握住方向把，腳踏在腳踏板上。因此，乘坐位置、座墊造型設(shè)計就需滿足人的基本操作姿勢。(1) 乘坐位置、座墊的尺寸分析座墊距地面的高度座墊距地面的高度是整車的基本尺寸之一。座墊距地面的高度尺寸與駕乘者上下車方便性有關(guān)。駕乘者駕乘初步動作分析

18、：在踢開車架，準(zhǔn)備上下車時，是一只腳站在地上，另一只腳跨越過坐墊：在車子未開啟時，駕乘者坐在坐墊上，是靠一只腳支撐于地面，以保證人車穩(wěn)定。座墊距地面的高度一般不大于人的臀部高。座墊垂直高度調(diào)節(jié)范圍為(810-960mm),座墊舒適高度為(860mm)座墊與腳踏板的垂直距離在坐姿狀態(tài)下，舒適、合理的人體關(guān)節(jié)角度和體壓分布一般是：軀干與大腿成60°-90°,大腿與小腿成直角或略傾斜。上身重力均勻分布于坐墊上，不使下肢受壓影響血液循環(huán)。按此坐姿膝部內(nèi)彎到腳底的高度可基本確定座墊與腳踏板的垂直高度范圍。座墊與腳踏板的垂直距離(416-558mm)座墊與腳踏板的水平距離主要與大腿和小腿的角度有關(guān)，其長度應(yīng)保證駕乘者舒展大腿