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基于人因工程的共享单车结构和部件设计文献综述

 2020-04-22 19:13:55  

1.目的及意义

(1)国内现状

我国的自行车行业拥有久远的发展历史,自行车的销量和使用率一直都是世界第一。伴随着人们消费水平和生活质量的提高,他们对自行车的性能以及结构的设计都有了更高的标准。现阶段我国对自行车的研究重点放在了产品的色彩搭配和轻便型上,有的甚至直接在国外的自行车模型基础上进行二次开发,采用国外的车型对于国内的消费者来说是不妥的,因为他们的车型是根据自己国家的普遍的人体尺寸来设计的,不适用于中国人的人体尺寸。目前有许多厂商以及学者将人因工程学应用在自行车设计中,期望可以设计出满足消费者的需求的产品。

近年来,共享单车越来越多的出现在人们的视野中,共享单车的出现,有效的改善了环境和交通问题,进而成功的提升了城市形象。截至2016年底,第三方数据研究机构比达咨询发布的《2016中国共享单车市场研究报告》显示,中国共享单车市场整体用户数量已达到1886万,预计2017年,共享单车市场用户规模将继续保持大幅增长,年底将达5000万用户规模。

中国共享单车市场已经历了三个发展阶段。

2007年—2010年为第一阶段,由国外兴起的公共单车模式开始引进国内,由政府主导分城市管理,多为有桩单车。2010年—2014年为第二阶段,专门经营单车市场的企业开始出现,但公共单车仍以有桩单车为主。2014年至今为第三阶段,随着移动互联网的快速发展,以OFO为首的互联网共享单车应运而生,更加便捷的无桩单车开始取代有桩单车。

中国共享单车市场中OFO和摩拜(mobike)两家企业优势比较明显,其中,OFO单车投放量最多,达到80万台,市场占有率51.2%;摩拜单车60万台,市场占有率40.1%。中国共享单车用户中男性占比54.2%,女性占比45.8%。用户年龄分布中,25岁—35岁人群使用最多,其次是25岁以下人群。使用频率中,每周使用3次—4次的用户最多。

在2000年的时候,骑帅公司率先提出在自行车设计过程中运用到人机工

学技术,并且将人在骑行时的视觉效果、身体肌肉要用到的力以及常用的姿态等对人在骑车时的影响以及对人骑车后体能的消耗做了较为深入的研究。2001年,传统自行车品牌凤凰自行车也做了相关研究,其研究人员将人机工程学的相关理论应用在 YE896-2 型自行车的各部进行研究,从骑行性能、车身的避震效果以及刹车性能等方面深入分析了人与自行车之间的联系,并制订了合理的方案。2004年,宁波大学的学生尹玲将人机工程技术作为基础针对机不适于人的现象进行了分析,并通过分析结果对部分零部件采取的合理的改造,促使自行车总体更加协调。2005年黄海波等人利用人机工程学、医用科学、力学及美学等多种学科综合起来为理论依据,针对鞍座采取了全面的研究,进而得到符合科学的自行车鞍座设计方案,最终提出创新型自行车鞍座的设计方案。上述提到的一系列的研究都是通过人机工程学对自行车外观结构进行探索研究,以达到匹配人体数据的目的,却在人体模拟仿真方面很少有深入研究。

除了对自行车结构研究,诸多学者也采用人体生物力学对自行车的踏蹬技术进行改进,并进行测试与探索。在 1993 年的时候,邓兴国通过分析自行车运动员在运动过程中的运动方式,详细研究了他们的骑行的过程,并认为用力指标来衡量自行车运动员水平高低的方法是合理正确的。1997 年,郑晓鸿等人对我国场地自行车部分女子运动员的踏蹬状态进行深入的研究,发现在自行车运动过程中随着踏蹬方向和用力的不同,其上、下死点是在变动的。同年张健等人将人体踏蹬时下肢环节运动速度和角速度列入研究范围,借助理论公式推导提出了人体骑车时的下肢环节的运动速度和角速度是紧密相关的。这些研究集中在自行车竞技速度方面,从生物力学角度出发的,未涉及舒适性方面的研究。

在当下,自行车的数量庞大,远超汽车数量。最近这几年人们将注意力放在自行车的整体构成方面,包括自行车的材料、性能以及外观等,由于自行车的发展已有较长的历史,所以在这些方面相对比较完善,但是在自行车与人因工程方面结合的研究还是较少,有许多地方需要完善。

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