人體工程學分析范文

導語：如何才能寫好一篇人體工程學分析，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1．授課空間

授課空間是指老師上課時活動的空間，包括在此空間中教師所使用的操作臺、座椅、多媒體設備。

第一，操作臺。鄭州大學多媒體教室使用的操作臺是電腦與講桌分離的，存在著突出的人機工程學問題，給老師上課帶來了極大的不便。存在的問題主要是電腦臺距講臺距離太遠、老師需要不停地來回走動才能既板書又可點擊電腦課件。

多媒體教室中教師大多數時間是站或坐在操作臺前使用電腦授課的，所以要求操作臺具有合理的形狀和尺寸，以滿足舒適性要求。但通過實地分析發現我校操作臺存在以下問題：一是操作臺平面過低，僅有60cm左右，對使用電腦及書寫造成不便；二是下部容膝空間小，操作臺下部為電腦機箱，雖然設計預留了容膝空間，但該空間過于狹小，坐姿下腿部無法伸進去。由于缺乏容膝空間，教師在使用操作臺時必須與操作臺保持很大的距離，在使用操作臺書寫或看清電腦屏幕時必須俯身，很不方便。

第二，座椅。與操作臺配套的座椅不配套，違背了人機工程學的原則。椅子為鐵制，高度不可調節。椅子面為圓形，無靠背，而且椅座較小。出于防盜考慮，椅子是用鐵鏈固定在地板上的，這樣椅子只能在電腦臺前的地方移動，無法搬到講臺上，不能最大限度地利用。

椅子與操作臺搭配也不合理，經測量，椅子高度為60cm，與操作臺基本平齊，考慮上文分析的操作臺下部空間不足的缺陷，會加劇使用者的不舒適感。

第三，鼠標及鍵盤。使用電腦要長時間操作鼠標及鍵盤，前文提及操作臺平面過低會造成使用不便，這一點在使用鼠標鍵盤時尤為明顯。使用鍵盤時手掌要彎曲很大的角度，易使人疲勞，身高較高的教師使用尤感不適。另外，由于操作臺要放置電腦顯示器，留下的空間寬度狹小，無法調節鍵盤位置，不能滿足體型不同的教師使用舒適度。

2．聽課空間

聽課空間，即學生聽課區域，最主要的是課桌椅，要解決的問題包括桌椅的高度、寬度、課桌前后排的間距、桌面長度、椅面深度等一系列問題。

第一，課桌椅。按國家標準GB/T3976－2002（學校課桌椅功能尺寸）的規定，高校階梯教室固定桌椅只有一種尺寸，即應滿足桌面高73±10cm，座椅面高410±10cm。經測量，鄭州大學階梯教室課桌高度74cm，課椅高度39cm，各數據均符合國家標準。

第二，聽課空間布局。實驗證明，多媒體教室的空間布局會對教學效果造成影響，編排座位時應遵循下列原則：（1）教室中間的過道寬度應不小于0.9m，靠墻的兩側都應留出不小于0.5m的過道，且過道總數不應小于3個（4個最佳）；（2）大型多媒體教室（座位數在200個以上），對視線要求較高，第一排觀眾距屏幕應為3.6m，每排座位的距離為0.85m。

鄭州大學核心教學區的階梯教室可容納人數在200～300人左右，教室前方的空間位置布置較為合理，第一排距黑板的距離符合上述要求，教室中間的過道寬度普遍在1米以上，但多數教室只能使用中間的2條過道，靠墻的過道過于狹窄，學生難以通過。在上下課時學生都使用中間過道出入，十分擁擠。

3．教室視覺顯示

視覺顯示界面主要包括電腦顯示屏、投影屏幕以及黑板三大部分。

第一，電腦顯示屏。顯示屏位于操作臺上，與操作臺平面成一定角度傾斜安放，其設計目的是方便使用者觀看。按照人機工程學原理，顯示屏最佳位置應與使用者視線垂直。但由于上文提及的操作臺存在的容膝空間小操作臺平面低等缺點，導致顯示屏安裝角度和高度明顯偏低。由于座椅等設施尺寸無法調節，影響了使用顯示屏時的舒適度。

第二，黑板。黑板是教室的主要固定教具，其設計要求應滿足：書寫流暢、易擦拭、構造簡單。滿足不同身高教師的書寫，其在墻壁的安裝位置應滿足教室后排學生觀看不受前排學生的遮擋。

黑板尺寸：根據人機工程學原理和人體生理結構特點，黑板下邊緣距地面高度以1.1～1.2m為宜。黑板上緣距地面高度以2～2.1m為宜。經測量階梯教室內單塊黑板下邊緣距地尺寸95cm，上邊緣距地尺寸200cm，下邊緣略低，但考慮到黑板書寫一般從上到下，下部空間利用率并不大。所以黑板的尺寸基本較合理。

第三，投影設施。在多媒體教學已普及的情況下，投影屏幕是學生在上課時獲取信息的重要工具。鄭州大學教室中的投影幕布尺寸基本合理，學生基本可以在教室最大距離（最后一排）上看清投影。但投影還存在以下問題：（1）出于保證盡可能少地遮擋黑板的要求，投影幕布安裝位置偏右，這種布局使投影幕布離門口太近，階梯教室大門帶有玻璃窗，即使在關門情況下，外面的光線也會干擾投影的質量。（2）投影使用時間較長后，由于設備問題畫面會出現不同程度的模糊和色彩失真，影響學生觀看。考慮到多媒體教學設備的使用頻率較高，對設備的耐用性必須加以重視。

二 對多媒體階梯教室人機工程問題的改進建議

從人機工程學角度分析，鄭州大學多媒體階梯教室的設計基本合理，但仍存在一些問題，部分設施如操作臺等無法更改，但其他問題還是可以解決的。現簡要提出幾點改進意見：（1）配置帶有靠背并可調節高度的座椅，使教師使用舒適。（2）操作臺配備無線設備，使教師方便在講課時操作電腦。（3）過道不足3個以上的教室，盡量安排學生較少的課程，減少人數，保證學生安全。（4）對投影設施應經常檢查維護，教室前門玻璃窗最好配置拉簾遮擋光線，以免影響投影效果。

參考文獻

［1］丁玉蘭.人機工程學（第4版）［M］.北京：北京理工大學出版社，2011

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關鍵詞：汽車座椅；抗疲勞；舒適

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.187

1 駕駛疲勞的成因

汽車駕駛是一項考驗腦力和體力的勞動。在汽車駕駛過程中，駕駛員不但需要大量的體力勞動來保持汽車的正常運轉和行駛，同時還需要保持足夠清醒的頭腦和集中的注意力，以應對駕駛過程中可能會出現的各種情況。長時間處于這種狀態下，神經系統高度緊張，身體姿勢長期保持，駕駛員很容易產生一定的疲勞感，從而造成疲勞駕駛。在疲勞駕駛狀態下，駕駛員的注意力容易被分散，意志也會被削弱，反應速度隨之減慢，對外界信息的接收能力下降。這種情況下，駕駛員極易產生操作上的失誤，導致交通事故的發生。

2 汽車座椅的人體工程學分析

2.1 人體坐姿生理特性

不理想的坐姿，會形成駕駛員不合理的脊柱形態，在這種狀態下長期駕駛，容易造成腰椎負荷和肌肉負荷的加大，從而使駕駛員產生疲勞感。探索研究合適的座椅結構并進行尺寸設計，能使駕駛員保持合理的脊柱形態，有效緩解疲勞感。

駕駛員處于坐姿狀態下，其身體重量所產生的壓力由坐墊和靠背分擔。如果體壓分布不合理，集中對肩胛骨和腰椎部位施以壓力，就會導致駕駛員背部不適，同樣會產生較大的疲勞感。

2.2 環境分析

振動會對駕駛員產生較大影響。振動所造成的影響主要體現為局部的生物動力學反應、生理反應以及人體機能的減退等，這對于駕駛員而言是非常嚴重的。如果外界所產生的振動接近器官的共振頻率，振幅就會迅速增大，此時駕駛員自身的器官生理反應將會達到最大，極易出F視覺作業效率下降和動作準確度下降等現象。

此外，溫濕度也會對駕駛員疲勞感造成一定影響。人體處于高溫、高濕環境中時，會感受到不適，具體表現為四肢乏力、精力不集中等。在駕駛過程中，如果座椅無法提供舒適的溫度和濕度環境，那么人體可能會產生不適感，從而加劇疲勞。

3 汽車座椅抗疲勞設計思路及方法

3.1 結構參數

汽車座椅的結構參數，需要從振動、坐姿、操作舒適度等幾個方面分析：首先，汽車座椅尺寸，決定了駕駛員的坐姿和操作舒適度。汽車座椅的尺寸設計參數主要包括椅面高度、寬度、深度等。椅面的高度定義為椅面前緣到駕駛員踵點的垂直距離。從駕駛員的駕駛姿勢來看，設計中必須要考慮座椅角度對腿部肌肉的影響。在座椅寬度方面，一般認為在車內空間允許的情況下，座椅應該越寬越好，這樣更有利于駕駛員調整和變換姿勢。椅面深度，是指椅面前緣到靠背前面的水平距離。座椅深度決定了人體腰部所受到的靠背支撐度，以及腿部的彎曲舒適度。靠背高度和寬度，與駕駛員的坐姿肩高和肩寬有關。在設計過程中，應該綜合考慮駕駛員的個體差異，并盡量采取高靠背的設計。

3.2 靜態舒適性設計

座椅靜態舒適性設計需要堅持以下幾個原則：

（1）座椅的結構和尺寸與其功用有關；（2）座椅的尺寸必須參照人體測量學數據；（3）座椅可適當調節，以滿足駕駛坐姿的調整；（4）座椅所應用的材料應該滿足人體舒適度需求；（5）座椅的位置要與其駕駛空間相匹配。

在座椅的靜態舒適性設計中，應進行生物坐姿力學分析，研究表明，坐姿時將臀部稍離靠背往前移，使上體向后微微傾斜是最為舒適的姿勢。同時，軀體的大腿、小腿和腳掌也應保持一定的角度。（如圖1所示）

與此同時，座椅的靜態舒適性設計還應考慮駕駛者的心理空間感，一般來說，駕駛者希望有較大的空間感，狹窄的空間會使駕駛者產生回避反應，加快心理疲勞，故通常座椅空間要大于操作空間。最后，座椅的靜態舒適性設計還要考慮溫濕度、材質。例如使用透氣性較好的材料，增強座椅透氣性；使用主動通風式座椅，消除駕駛者產生的熱量，減輕駕駛疲勞。

3.3 動態舒適性設計

在駕駛過程中，駕駛員主要受到橫向、縱向及垂直方向的振動力，這些振動通過座椅傳遞給駕駛員，引起其全身性振動，因此，汽車座椅的動態舒適性設計必須減輕駕駛者受到的振動。在設計中，主要可以采取以下措施：

（1）降低座椅共振頻率，尤其是降低對人體影響最大的高頻區；

（2）降低共振的傳遞率，主要是彈簧以下的共振，以及來自靠背的振動；（3）將路面―輪胎、懸架、座椅―駕駛者看作一個整體力學系統，在協調各方的情況下使駕駛員不易感受到疲勞。最后，汽車座椅要與汽車其他減振系統相匹配，使駕駛員處于最合適的減振環境中，從而減少駕駛員的疲勞感。

4 結束語

汽車座椅的舒適性是關系到駕駛員駕駛體驗的關鍵因素，也是汽車產品人體工程學設計的重要方面，在設計中，設計者要熟練應用人機工程學理論和生物力學理論，最大化地提高汽車座椅的舒適性與安全性，提高設計水平，創造出更適合人類使用的汽車，將座椅的人機效能發揮到最高水平。

參考文獻：

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摘要：

在生產線上實行員工崗位輪轉是預防職業疾病和損傷的一種重要手段．針對生產線員工崗位輪轉問題，采用在歐洲自動化工業中廣泛使用的人體工程學風險測定方法EWAS，模糊測定相應崗位的人體工程學風險值；其次，以生產線所有員工最大風險值中的最小值為目標函數，構建了崗位輪轉調度模型和求解方法，并運用啟發式算法對模型求解進行優化，最終得出崗位輪轉的最佳方案．

關鍵詞：

崗位輪轉；汽車生產線；人體工程學風險；EWAS

崗位輪轉是在保證組織工作正常開展的情況下，讓員工從一個崗位流動到另外一個崗位上工作，以改進人力資源管理的活動［1－2］．崗位輪轉是一個組織策略，有益于組織內管理工作的展開和生產線員工的工作，在生產制造系統中得到越來越廣泛地應用．崗位輪轉可避免因在某崗位上工作時間過長而出現個人資源壟斷對企業發展造成的潛在風險；同時，工業裝配線高靈活性的特點也要求每個操作者能夠勝任任何一個崗位，即員工不能只滿足于掌握單項專長，必須是多面手、全能復合人才［3］；通過崗位輪轉可以提高員工的全面操作能力、激活組織活力、促進人力資源的優化配置、提升企業業績．

崗位輪轉對生產線操作工也尤為重要．長期工作在同一崗位，易使得操作工面臨較大的人體工程學風險．人體工程學風險是指不合理的工作環境、工作方式、工具和物料，使得作業者身體和心理出現不好結果（如壓力、煩躁、職業疾病和損傷等）的可能性．在生產線上，較高的人體工程學風險不僅會傷害操作工的身體、降低其生活質量，還會使得其工作效率低下，不合格產品數量增加，進而損害企業和消費者的利益，因此，應盡可能降低操作工所面臨的人體工程學風險．人體工程學風險不僅取決于工作崗位的設計和條件，還受到工作內容、特定任務的重復性和工作姿態的影響［1，4］，而崗位輪轉可以通過不斷調整工作內容和工作姿態，減少工作重復次數，有效地減小或避免可能產生的風險，使得一線員工處于健康的工作狀態［5］．

國外企業實踐崗位輪轉起步較早，國內也逐漸意識到崗位輪轉帶來的改變．馬勇［6］從崗位輪換目的出發，結合管理實踐，將崗位輪換分為培訓新人、晉升提拔、認識風險防范和工作豐富化4種類型．楊從杰［7］針對崗位輪換中出現的問題，引入工作崗位分享制，并分析了具體的實施模式與步驟．Viteles［8］通過工作設計研究提出了崗位輪換制度，即在不改變工作流程和工作崗位職責的情況下，讓員工在性質類似、要求相近的不同崗位間相互輪換，以減少員工長期從事單一工作的厭煩與不滿，抑制由工作專業化衍生出來的工作勞損率、疲倦感的上升和工作動力及生產效率的下降．Costa和Miralles［9］具體將崗位輪轉計劃集成于裝配線平衡問題．Keir［10］通過大量的實驗證明崗位輪轉可以減少員工面臨的風險，且提出目前觀察到的崗位輪轉效果取決于工作所涉及的肌肉群．

現有研究以崗位輪轉方法為主，但卻未從降低人機工程學風險的角度研究崗位輪轉方法，且缺乏對生產線操作工崗位輪轉的深入研究．運用歐洲議會工作表方法測定崗位的人體工程學風險，在體現生產線崗位輪轉安排計劃的基礎上，構建了基于人體工程學風險的崗位輪轉調度模型，并運用啟發式算法求解模型以得出最佳方案．

1人體工程學風險測定方法

在歐洲，測量工作場所的人體工程學風險對于制造企業來說不僅是一種常規工作，也是法律要求．EAWS［9，11］是一種非常廣泛的評估人體工程學風險的方法，該方法假設在一次轉變中，同樣的工人從事另一個工種的條件下該崗位的工效學分值．作為歐洲廣泛應用的方法，EWAS是大眾和菲亞特等汽車制造商以人體工程學為工具產生的一種有效的風險測定方法，且與其他制造業評估方法有相似的結構．EAWS的測量結果有兩個總風險值：整個身體的風險點和上肢的風險點．風險點越高，操作者患上肌肉群疾病的風險也越高．EWAS方法建議使用3個風險區域來解釋：0～25為低風險綠色區域；26～50為可行黃色區域；高于50則為高風險紅色區域．整個身體風險點（RP）由4個部分組成：RP＝PI＋MMHI＋FI＋EP．式中，PI表示姿勢指數、特殊姿勢的風險點的總和；MMHI表示人工物料搬運指數；FI表示動作力量指數；EP表示其他未考慮的風險點．

2基于人體工程學風險的崗位輪轉模型

崗位輪轉方案為：生產線上的員工依據崗位設置以合適的時間間隔依次輪轉，測定出員工在每個崗位可能面臨的人體工程學風險值，綜合某個工人在3次輪轉中面臨的人體工程學風險值所在的范圍判定此時的崗位安排是否合適．同時，適宜的崗位輪轉方案應使3次輪轉中每個工人的綜合人體工程學風險值在可行域內且較為平均．要得到可行且均衡的方案，需要不斷調整每個工人所在的崗位，使得每個工人最終都處于身心最佳狀態，減少員工患上各種生理、心理疾病的可能．如何在短時間內找出綜合風險值最小、且使所有員工人體工程學風險均衡的輪轉方案是所要討論的問題．

3基于案例的模型求解及分析

對蕪湖奇瑞汽車生產線安裝尾燈和天窗的工作崗位輪轉情況進行跟蹤分析，采用EWAS方法對員工的實際人體工程學風險進行測定，構建崗位輪轉調度模型并求解，以獲得最佳崗位輪轉方案．

3．1現有崗位安排方式及人體工程學風險測定

汽車生產線上有3個崗位可安排輪崗，分別為a1、a2、a3，將8小時的工作時間分為3個區間，在每個時間區間內，每個工人被安排從事一項工作，具體如表1所示．同時根據EWAS方法，測得各崗位的人體工程學風險及每次崗位輪轉的總風險值如表2～表5所示．

3．2啟發式解決方案程序

基于人體工程學的崗位輪轉調度問題復雜，而啟發式算法則可以很好地求解此類復雜的調度問題［12］．啟發式算法解決問題分為兩個部分，即改進算法和平滑啟發式，改進算法是平滑啟發式的前提，其得到的方案作為平滑啟發式的初始解．在改進算法的基礎上對輪轉方案進一步優化，直至達到最優解．

（1）改進算法．假設每個工人依據崗位依次輪轉，即可得到最簡單的輪轉方案：如果某個工人在上個階段內從事最高人體工程學風險的崗位，那么在接下來的期間內該工人就會被分配到人體工程學風險值最低的崗位．同時，如果在8h內崗位a1測得的人體工程學風險值為16，那么在第一個輪轉階段的2h內崗位a1的EP值為2．具體形式如下：在階段1中，可以任意分配工人的工作，例如工人i分配到崗位i，即πt（i）＝i，根據以上原則再次分配工人到各崗位．本例中，在階段1時，將工人1分配到崗位1，工人2分配到崗位2，工人3分配到崗位3；在階段2時，將最簡單的工作1分配給目前人體工程學風險值最高的工人3，工作3分配給工人2，工作2則分配給工人1．目前的EP值分別為20、36、28，因此，在階段3時，工作1分配給工人2，工作2分配給工人1，工作3則分配給工人3．工人的分配安排可表示為｛a1，a2，a3｝，｛a2，a3，a1｝，｛a3，a1，a3｝，相應的人體工程學風險總值為40、40和53，初始優化方案如表7所示．由表7可知，工人在崗所面臨的最大風險值為E＝53，因此，輪轉方案S1明顯優于初始安排．

（2）平滑啟發式．在改進算法中得到了初始可行解，將初始可行解作為當前解，循環運用改進算法中平衡風險的方法以尋求改進．如果目標函數值變小，則當前的輪轉方案記為新的當前解．重復以上步驟直至滿足停止的條件，最后的當前方案則為最佳方案，停止的條件為：①如果在改進操作時輪轉方案沒有任何的改變，則終止程序，因為接下來的優化改進也不會改變結果；②為了避免發生重復循環，設定在目標函數值沒有改變時最多進行連續10次的改進步驟．在本例中，初始解即為在第一個程序中得到的方案S1．在不考慮階段1的情況下，工人所面臨的人體工程學風險總值分別為35、24、33．采用第一步中平衡的方法在階段1分配工作，將工作1分配給工人1，工作2分配給工人3，工作3分配給工人2，這樣即可得到新的輪轉方案S2，具體工作分配為｛a1，a2，a2｝，｛a3，a3，a1｝，｛a2，a1，a3｝，其優化方案如表8所示．由表8可知，此時的最大風險值E＝49，因此，輪轉方案S2可行且優于方案S1

4結論

以安裝汽車尾燈和天窗的生產線為對象，詳細分析了汽車生產線員工在各自崗位上不斷重復操作時可能面臨的人體工程學風險．利用EWAS對人體工程風險進行測定；依據所有員工人體工程學風險最大值最小的目標，構建了員工崗位輪轉調度模型，并采用平滑啟發式算法優化了員工的人體工程學風險最大值，以解決不同階段員工與崗位的組合優化問題．研究表明，崗位輪轉可以作為一種有效的工具來降低操作工的人體工程學風險，減緩員工的職業損失；崗位輪轉問題的求解難度隨員工數量的增多而大幅增加，啟發式算法能夠有效解決該問題．

參考文獻：

［1］肖鳴政，蕭志穎．當前管理人員崗位輪換的問題與改進［J］．中國行政管理，2009（4）：16－20．

［2］魏爭光．以崗位輪換的方式培養具有多種能力的圖書館員［J］．農業圖書情報學刊，2005（1）：89－91．

［3］張軍，王佳佳．如何成功實施崗位輪換［J］．中國人力資源開發，2010（8）：42－44．

［5］高小潔．崗位輪轉的“人挪活效應”［J］．企業改革與管理，2005（9）：56－57．

［6］馬勇．崗位輪換的分類與成功實施———基于目的的崗位輪換管理技術［J］．中國人力資源開發，2006（4）：85－88．

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計算機輔助人機工程分析軟件目前正成為設計師手中的利器。三維虛擬人體模型正是這些軟件的科學基礎。本文主要介紹了構建人體模型的科學依據、建立方法及應用現狀，以期能對其進行科學地選用、維護和再開發，不斷推進人機工程學的實踐應用研究。

一、前言

近年來，隨著計算機輔助工業設計技術的飛速發展，人機工程學分析模塊成為了各種軟件的熱門開發方向。設計師可以方便地使用軟件中提供的人體模型庫、姿勢庫等對產品的人機效應進行直觀驗證，大大提高了設計效率。三維人體模型在這個過程中發揮著巨大的作用，了解這些模型的構建原理與應用現狀，有助于設計師對其進行科學地選用、維護和再開發，不斷推進人機工程學的實踐應用研究。

二、構建三維虛擬人體模型的科學依據

三維虛擬人體模型的構建必需基于經過科學采集并處理的數據以及人體結構原理。這樣的人體模型才能對設計進行明確有效的指導。

1. 人體測量數據的采集與統計

（1）人體測量數據的采集。

人體的數據受來源不同的影響，有很大的差異性，主要影響因素包括地區、年齡、性別、民族、工作以及氣候等。建立人體模型首先要找準特定的目標部族，有的放矢地測量和整理人體數據，從數據中尋找線索，幫助設計師開展科學的設計。

人體測量數據大體可分為四類：靜態數據、運動區域數據、生理數據和力學數據。其中靜態數據是指人在靜止不動的狀態下測量獲得的形態數據，其主要內容是人體規格（體型、身高和體積等），可采用站立、靜坐、跪下和躺臥四種姿態；運動區域數據是指人在運動狀態時四肢的有效作用范圍，主要分析兩種：一種是肢體的活動角度范圍，一種是肢體所能達到的距離范圍；生理數據是指人體的主要生理指標，主要內容有：皮膚面積、各器官體積、耗氧量、心率、疲勞度和反應度等；力學數據主要考量人體的主要力學指標。如人體的重量與重心位置、各轉動器官的慣量、受力與出力等。

（2）人體測量數據的統計。

人體測量所針對的是一個群體而非個人。基于人與人之間差異性的考量，個別或少數的人體測量數據不能作為建立三維虛擬人體模型的依據。比較科學高效的做法是，首先測量群體中少量、部分的個體樣本，這些數據是離散的隨機變量，再根據概率論與數理統計理論對測量數據進行統計處理，從而獲得所需特定群體的數據。常用的統計特征參數有平均數、方差和百分比等。

（3）我國國家標準規定的成年人人體結構尺寸。

我國人體的尺寸參數受地域、民族的影響與其他國家差異較大，針對我國的人體測量數據，建立符合國情的數據標準并指導開展人機工程學的應用是必然的要求。我國成年人人體尺寸的國家標準GB10000-88 于1998 年7 月開始實施，該標準給出了我國成年人身體尺度的通用數據，可以運用在各類產品、建筑裝修和軍工裝備等各個設計領域。該標準列明了47 項人體尺寸通用數據，共分為18 ～ 25 歲（男、女），26 ～ 35（男、女），36 ～ 60（男）、55（女）三個年齡層次。

2. 人體測量數據與人機分析的聯系

基于科學數據建立的人體模型常被用于視野分析、觸及范圍分析及疲勞分析等。以做視野分析時所依據的數據模型“眼橢圓”為例。

不同身高的操作人員以正常的姿態使用產品時，他們的眼睛位置在產品坐標系中的統計分布圖形呈橢圓形。“眼橢圓”是研究產品視野范圍性能的重要基準，能比較準確地代表幾乎所有人群的特點，圖1 為眼橢圓的三維示意圖。

由于眼橢圓代表了大部分使用者在正常使用時眼睛在產品坐標系中的分布。因此，眼橢圓是指導和評價產品設計視野范圍是否符合人機工程學要求的關鍵要素。在CAID軟件中，眼橢圓樣板庫可以通過二次開發得到，如圖2 所示為樣板庫中生成的眼橢圓模型。這些模型在進行定位后可以精確直觀的進行視野分析。

三、三維虛擬人體模型的構建方法

被肌肉和表皮覆蓋的骨架構成了外觀上的人體模型。在對人體進行三維虛擬建模的時候，需要綜合考慮骨架模型和外表模型的關系。

1. 骨架模型

骨架模型可以描述人體軀干與各個主次肢體間的位置聯絡與運動聯系，可以表達人體肢體段的數目、肢體的長度和聯接關系，在三維軟件中更可以進一步對各聯接關節的自由度和活動范圍進行設定。頭、軀干、上肢和下肢是外型上人體的四大組成結構，每部分結構又可以再做進一步的細分，如上肢還包括上臂、下臂和手等。在實際設計過程中，三維虛擬人體的骨架應忠實于實際情況以保障不丟失重要分析數據，又應同時考慮適當簡化不必要的部分以減少使用難度。以Creo 軟件為例，其提供的人體模型骨架一共被簡化為14 個關節，每個關節都使用了正確的約束，如腰關節為了模擬真實的腰部運動定義了球面副和移動副的組合約束關系，而轉動副則被用于膝關節的約束。人體模型一共設置了33 個自由度，如圖3 所示。

2. 外表模型

外表模型表述了皮膚、毛發和穿著等外在因素，精確的外表模型可以提高人體模型的真實性。隨著計算機圖形技術的發展，人體模型的曲面精度和質量以及渲染效果都在不斷提升，越來越精致的人體模型開始被應用到產品設計中，如圖4 所示為Creo 軟件所提供的人體模型。

四、三維虛擬人體模型的人機應用

三維虛擬人體模型已被各大軟件廠商付諸實踐，形成了各具特色的計算機輔助人機分析模塊，以美國PTC 公司產品Creo 所附帶的Manikin 模塊為例。

Manikin 允許設計人員將虛擬人體模型添到產品的裝配場景中，同時定義該模塊提供的精確人體特征和力學特征，例如體態、視野、運動類型、力和舒適度等。可以針對一定性別和人種的基本數據對模特進行自由定義與操縱，幫助設計人員更好地了解產品與人（包括用戶、銷售者、安裝者和維修者等）之間的關系。

Manikin 共包含人體模型放置、運動、視效、人機分析和任務分析五大功能模塊，均與三維虛擬人體模型有著直接的聯系，如圖5 所示。

（1）人體模型放置：該功能可以將虛擬人體模型插入裝配環境中，并根據人體庫的數據定義性別、種族、體型及其他關聯可變因素。根據相關國家標準，Manikin 提供了人體模型庫供設計師調取使用，從而簡化了人機功率設計的步驟，提高了設計效率。如圖6 所示。

（2）運動：允許設計者定制人體模型的附件和姿勢，可以深入地調整模型身體骨節的位置和角度，并提供了包括2D 拖動、體節拖動和旋轉等直觀的操作方式，用于幫助生成真實的人體方案。同時也可以快速訪問包含標準姿勢（站立、蹲坐和下跪等）和手型（握拳、指向和并緊等）的全套姿態庫，便捷設置體態姿勢。而其中的包絡工具可幫助確定模特的有效作業區域。

（3）視覺：通過生成視野窗口，模擬仿真用戶能夠“看到”對象的范圍，這一范圍的主要表現形式是視野圓錐，它可幫助設計人員了解該尺度的人能看到的外圍、雙眼視野以及最佳視野等。

（4）人機工程學分析：允許從性質和體量兩個維度分析人的多樣化姿態。校驗分析的結果通過與舒適性數據庫中的標準進行比較, 得出舒適度分析結論。這一功能可以幫助設計者快速發現有問題的區域，重新做出設計調整。

（5）任務分析：可以模擬、傳遞和優化常見的手工處理任務，例如舉起、放低、推、拉和攜帶。

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［關鍵詞］祥云火炬；形式美；工藝美；材料美

［中圖分類號］J50 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-6432（2011）36-0042-02

1 引 言

北京2008年奧運會火炬“祥云”,是全球化時代由中國企業主導的,跨文化背景、多專業協同設計的一個成功范例。這種成功的設計范例,對于如何從綿延千年的華夏文化中汲取創新靈感,從中國制造走向中國創造也具有重要的借鑒意義。本論文從形式美、工藝美、材料美三個方面對北京奧運會的祥云火炬進行了美學分析。

2 祥云火炬的美學分析

2.1 祥云火炬的形式美

形式美基本原理和法則是對自然美加以分析、組織、利用并形態化了的反映。從本質上講就是變化與統一的協調。它是一切視覺藝術都應遵循的美學法則,貫穿于眾多藝術形式之中。祥云火炬整體造型線條流暢,以銀紅兩色為主色,上部以銀色為主,下部以紅色為主,形體優美修長而略顯彎曲。其設計主要通過以下四個方面傳達其基本理念：云紋、漆紅、人本、科技。云紋是華夏文化的符號特征；漆紅是千年的中國印象；人本是細致的人文關懷；科技是藝術與技術的完美結合。

祥云的文化概念在中國具有上千年的時間跨度,其所代表的“淵源共生,和諧共融”的意象是具有代表性的中國文化符號。它是輕盈飄逸、神秘,又能夠穿透人心弦的線狀形象,是一種不同于西方體量感的藝術元素,富含東方韻味。富有中國文化特色的漆紅色的、預示著“祥云升騰”的云紋銘文被雕刻在火炬上半部分銀色的鋁合金表面上。這些云紋不僅作為千年華夏文明被抽象出來的符號,使整個火炬凝練了厚重的中國文化特色,而且給整個奧運火炬注入了幾分輕盈和靈性。

火炬上下按比例均勻分割,祥云圖案和立體浮雕式的工藝設計使整個火炬高雅華麗、內涵厚重。它采用了類似紙卷和畫軸這一極其富有中國特色的別致造型,將中國古代四大發明之一的紙融入到奧運火炬設計中。靈動別致的紙卷造型的奧運火炬背后蘊涵著千年華夏文化的內涵和對奧林匹克精神的詮釋,它既是中國的,也是世界的,巧妙地表達了借奧運火炬向世界傳遞中國文明的美好心愿,也完美地契合了追求和平、文明、進步的奧林匹克精神,突出了設計的人文主義關懷,傳達了一種真實而感人的意愿。

2.2 火炬的工藝美

祥云火炬長72厘米,重985克,燃燒時間長達15分鐘,在燃燒穩定性與外界環境適應性方面達到了新的技術高度,能在每小時65公里的強風和每小時50毫米雨量的情況下保持燃燒,真可謂是工藝先進、設計巧奪天工,是我國高科技的濃縮。其工藝美主要體現在兩個方面,即加工過程中的精確度、安全性和符合人體工程學。

火炬分為上下兩部分外殼、燃燒器和燃料罐幾個部分。從正面看是云形,從截面看卻是一個心形。這在工藝上是極其微妙復雜的,要求極高的精確度。火炬采用鋁合金切削加工薄壁整體內外表面成型,在切削時不允許出差錯,如果稍有偏差,缺口就無法彌補。其二是云紋加工程序。設計人員對于云紋加工程序提出了很高的要求,要求加工表面沒有雜色和污點,圖案腐蝕前的遮蔽工藝不能有問題,否則紋樣就會走樣、變形。加工好圖案后要對圖案進行酸堿處理,其后是模具蝕紋工藝。

在20世紀初,英國人泰羅設計了一套研究工人操作的方法。研究怎樣操作才能省力,高效,并訂出相應的操作制度,人稱泰羅制,這是人體工程學的始祖。現代,人體工程學在設計過程中已成為設計師自覺考慮的一個重要因素。這種方法更具科學性,更重視與舒適感相關的各種心理和生理問題。設計可以從人們日常的知覺感受、認知感受、情緒感受出發,分析各種審美需要。

祥云火炬設計中很多地方考慮到了火炬傳遞者不同的情感需求。通過火炬上的圖案、色彩、材料的不同搭配,使得他們產生心理共鳴。因為要滿足和適合人體的要求,在祥云火炬設計中充分考慮到了人的因素,首先是尺寸合適、高低合適、方便使用,設計和制作更考慮到安全、效率。例如這個奧運火炬重約985克,而這個重量對火炬手來說是比較適合的,這是因為設計師對它的重量有過深入的分析,不能太輕,拿在手里沒有分量,但也不能太重,否則火炬傳遞者容易感到疲勞。火炬內壁設有隔熱層而外面金屬表面則噴涂了高觸感橡膠漆。經過人機工程學考慮的握柄,使舉握舒適的火炬在每一設計細節中訴求著東方文化的特征――細致的人文關懷。再如祥云火炬由于燃料罐里面的燃料是液體,變成氣體需要吸收大量的熱,使自身溫度降低,很容易結冰,甚至凍傷火炬手的手。所以設計了導熱棒,把火炬上端火焰產生的熱量傳導下來,防止燃料罐過冷,這是由于火炬在燃燒時使上熱下冷而溫差懸殊。

2.3 祥云火炬的材料美

近年來隨著地球環境的逐步惡化,人們面臨越來越嚴重的環境危機,綠色設計理念逐漸深入人心。綠色設計是20世紀80年代末出現的一股國際設計潮流。在20世紀60年代末由著名的工業設計師及教育家維可多•佩帕尼克提出。其觀點是我們周圍的事物都是由設計師創造的,設計師在滿足客戶和用戶要求時不能夠僅僅停留于美化作用,更應肩挑起培養和引導人們社會倫理價值及道德的重擔。每一個有良知的設計工作者都應該在自己的設計中融入綠色設計的理念,用自己的作品向全人類宣傳綠色環保的設計理念,引導大眾理性消費,讓環保的理念深入人心。而祥云火炬的設計在這一方面無疑是一個成功的典范。

祥云火炬外采用鋁合金,通體采用高品質鋁合金自由曲面延展成型,這種材質延展性強、重量輕而且光澤度好,經濟而又不失現代感。火炬外部表面噴涂了橡膠漆,這種材料多用于日常生活用品,用于火炬尚屬首次。火炬的燃料為丙烷,這是一種價格低廉的常用燃料,其主要成分是碳和氫,燃燒后只有二氧化碳和水。以上兩種材料都是綠色環保的材料,不會造成污染。它們充分體現了維可多•佩帕尼克提出的綠色設計的理念,表明了我國政府對待奧運會認真辦事、節儉籌備的指導思想,體現了綠色奧運、科技奧運的主題。

3 結 論

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引言：西部的四川是一個家具廠集中家具企業匯集的地方。比如成都有專門的家具產業園區，在新都，在綿陽等環成都周圍也有不少的家具企業聚集。家具產業的產值非常的大，長期以來，本地區家具設計產業較為落后，大量家具廠的產品多以加工為主，設計環節常在國外或沿海地區，甚至抄襲。隨著地方政府的重視和政策引導，設計企業逐漸進入西部，家具廠商也越來也意識到了設計的重要性，而本地高校中家具設計專業普遍起步較晚，大量的家具設計師需求促使本地高校需要為地方經濟建設培養大量的家具設計人才。

家具設計培養目標

本課程的教學培養目標主要分為知識目標和能力目標，和家具設計師的職業道德修養的培養。1.讓學生熟悉家具設計的技術和相關的理論知識；2.熟悉家具的基本類型，掌握家具設計的程序和方法，然后根據此設計方法來進行家具設計，并且能夠完整清楚的表達出設計方案。通常從家具設計的理念和風格，結構與功能，形狀與色彩，裝飾與成本及市場等多個方面來進行教學分析。主要分為三大塊來講解，即：板式家具和實木家具及軟體家具。3. 學生需要掌握：手繪草圖，效果圖，電腦CAD工程制圖，3DMAX等計算機軟件輔助設計來表達設計方案，同時也需要掌握家具設計的常見結構設計方法。4.思想目標：培養學生作為家具設計師的職業道德，勤于觀察，思考，實踐，求知探索的創新精神。及團隊協作和與人交流的能力。此外還需要學生了解知識產權等專利法規，以學生為中心全面培養學生的理論和實踐能力。

課程設計環節

家具設計主要分三個大的階段：階段一為家具設計基礎階段，階段二為專業提升階段，階段三為畢業設計階段即綜合應用階段，每一個階段分別設立學分，初選階段二個學分，深入階段六個學分，畢業設計階段八個學分。常遇到的教學環節如下：

市場調查：我們主要調查了3個大的市場和幾個小的家具市場，分為高，中，低市場類別，如：成都宜家家具市場，（為中端市場）綿陽拱橋家具市場（為高端市場）綿陽花園家具廣場（為低端市場）。

成都家具設計展參觀：成都家具展即成都國際家具工業展覽會（INTERNATIONAL FURNITURE FAIR CHENGDU，）該展會是成都市政府大力培育的本土重點展會，每年的參展家具廠家超過一千家，展會為本地家具設計專業的學生創造了良好的現場學習環境。

聯合教學：合作教學單位為綿陽格美家私公司：格美家私是一家集設計，研發，生產為一體的專業家具制造企業，擁有成熟的家具設計師和技術經驗豐富的木工，油漆工，手工雕刻師，及相關的先進機器設備，地點離學校也近，便于學生學習。

設計實訓：分為三個階段，一學校工作室實訓階段，二西南石油大學工程實訓中心實訓階段，三家具公司實訓階段。工作室階段：遵循設計流程，在設計教室，把學生按小組搭配，每個學生分別提交構思方案，通過頭腦風暴后確定最佳的方案，然后進行材料的篩選，最后確定材料和加工制作方法，最后動手制作。通過設計調查，提出方案，繪制草圖，設計效果圖，工程圖，材料工藝圖等設計過程，培養同學們的綜合設計能力和團隊合作能力，在實際的企業設計中，一個產品往往是多人合作共同完成的，這樣可以調動每一個人的積極性，會提品開發的綜合能力。

設計實踐和畢業設計環節：畢業設計在學生的大學學習階段是一個重要的環節，是學生在大學的最后一次綜合演練，也是學生走向社會實際工作崗位的一次預演。學生需要運用大學所學的基礎知識，專業知識，動手能力等調動各方面因素，積極，主動的來完成。通常分為導師組，每個導師組都是不同的方向，學生可以和就業單位的實際項目結合起來做畢業設計，也可以和導師的科研課題掛鉤來選做畢業設計。通過選題，實際設計，畢業答辯，作品展示等設計環節來完成畢業設計。

教學及訓練體系

教學訓練體系是人才培養非常重要的一個環節，平常我們主要通過以下方式來培養和鍛煉學生的相關能力。

1.參加設計比賽

在設計專業領域，每一年都有不少的設計比賽，參加設計比賽可以調動學生的積極性和求學的興趣，讓學生有成就感。是一種不錯的鍛煉學生設計能力的途徑。每一次設計比賽，學生都全力以赴，從市場調研，思維導圖，電腦效果圖等根據參賽的要求來制作，有時是單個同學參賽，有時是以團隊的形式參賽。當然，這種比賽不僅僅限定于家具設計方面，比如產品類設計比賽也可以參加，甚至一些廣告類比賽，也可以鍛煉同學的思維和做事能力等，這些比賽呢可以從小漸大，通常同學一開始參加的時候都沒有自信，在一次次的比賽中同學能取得成績，這樣同學就獲得了信心進而更樂意參加更高級別的比賽了。我們可以從校級比賽開始，然后到市一級的比賽，然后到省級比賽，最后全國比賽，甚至國際比賽等。比如在四川省政府組織的每一年的“太陽神鳥天府寶島杯產品設計大賽”四川大學生旅游紀念品設計大賽，這些都是很好鍛煉學生的比賽平臺，同時也讓學生和老師了解省內其他高校相關專業的教學和人才培養情況。

2.導師制與選課制

導師制在研究生階段比較常見，同學在進入研究生階段時候通常就開始選擇導師。通常，在本科的畢業設計階段呢也是出現導師制。學生大一進校后就開始篩選導師，實行雙向選擇，導師對學生的學業進展和方向進行引導，如學生在開學前通過電腦系統選課，選定導師，或者本學期選定下學期的課程，導師的教育背景通常不同，即“學緣”廣泛，每個導師都有各自的特點，對課程的實際執行也各自有側重點，而同一個課程，比如家具設計，分為導師組，即把家具設計的學生按導師來分區，分成各自的導師組教學區，在中途進行大比拼，所有家具設計的學生和導師進行交流，在課程結束，由各位導師集體評分，這樣從而形成良性的競爭機制。

3.校企合作

學校企業是學校工作室的升級版。校工作室分為金屬加工工作室，木材加工工作室，塑料模型成型室，特種工藝綜合材料工作室。這是學校的基本工作室，此外，受綿陽市經開區的政策引導，學校有個孵化園，里面有各位專業老師開的公司，該些公司都是以專業背景而開的專業公司，即學校企業，規模不大但“五臟”齊全，常介于學校和社會之間，是一種很好的項目模式教學基地，同學進入工作室的課程可以算一定的學分，比如：為家具公司設計的方案，同學即可以按家具廠及設計公司的要求來進行全方位鍛煉，以設計師的身份來提交設計方案。此外就是和學校聯合教學的校外企業，他們有大量的實際項目可用來鍛煉學生。

4. 科研課題項目教學

科研項目教學又是本校的一大特色，教師的組成通常是助教搭配副教授，講師可以獨立帶學生，每個老師，每個導師組，都有自己的科研項目，如：學校項目，市級項目，省廳項目等。比如：國家社科基金漢羌山地村寨課題，在家具設計課程中就被導入教學，同學分組從不同的角度結合本課題來進行家具設計：由于北川離綿陽市區不遠，又是唯一的一個羌族自治縣城，同學們可以非常方便的到北川進行田野考察，當然，一般進入下級的村寨，通常是老師帶隊，如：雷鼓鎮考察，蘿卜寨考察等。羌族的轉山會，羌歷年等都是考察的重點，還有羌繡，羌族服裝等，從各方面讓同學感受和理解羌族，從而設計出羌族特色的家具產品。

教學主要內容

1.家具概論

家具設計構成基礎，結構設計，裝飾設計，設計預算，家具市場調研與分析，家具設計實踐。如：家具概論：從中外家具發展史的角度出發，分別講解：古典風格家具，傳統英國家具，法國路易十四式家具，古典意大利家具，美國家具，西班牙和地中海風格的家具，中國明式家具，現代風格家具，如米蘭家具展等各大展會的新潮家具，北歐風格的家具和后現代家具等。

2.家具設計美學基礎

造型與色彩美學，掌握家具造型構圖法則和設計基礎里的三大構成：平面構成、立體構成、色彩構成的相關知識及三大構成在家具設計（造型與色彩）中的應用。比如：掌握基本的設計美學原則，如：統一與對比，對稱與平衡，黃金分割原理等及色彩的和諧統一等。

3.結構設計與加工

家具的結構設計在整個家具設計中一直都是重點，藝術院校的學生往往忽視結構設計的鍛煉。課程需要學生掌握家具的各種常見的接合方式和基本的結構，同時學會對結構的分析，以便培養出根據家具設計的實際需要創造新的結構設計的能力。如：掌握板式家具結構的拆卸與安裝，及相關結構設計方案表達等。

常見的家具接合方式有：榫接合，膠接合，釘接合（鋼釘和木釘），各種連接件接合。我們會要求學生分析實木家具、板式家具、軟體家具的結構，從實際的樣品中讓學生拆卸和安裝，畫出這些樣品家具的結構裝配圖和零件爆炸圖等。如：實木家具結構分析，板式家具結構和軟體家具結構。常見結構有：框架結構，板式結構，腳架支撐結構，彎曲結構，特別要說明下板式家具的32mm系統。同時，課堂上以經典的明式家具結構為例來分析。

4.家具設計的人體工程學

所有的家具都是給人使用的，人的一生有大部分的時間是和家具在一起的，故此研究家具設計中的人體工程學非常的必要。家具的功能尺寸設計就是以人體工程學為依托的。在此學習中，讓學生了解人體工程學概念及人體測量數據在家具設計中的應用，此外學會計算與確定各種家具功能尺寸，了解家具尺寸的國家標準及使用。比如常見的椅子，桌，柜，床等家具的功能尺寸設計。同時需學會在家具設計中計算與確定各種家具的功能尺寸。此訓練的時候以教室的座椅及班上的同學為使用群體來進行實際測量，以課桌椅的功能尺寸來計算并以此為標準來進行相關的設計。

5.家具裝飾設計

讓學生了解家具裝飾的概念，相關的裝飾理論知識，和了解家具裝飾的常見類型，學會運用裝飾要素來進行家具設計。比如：常見的裝飾要素有：線的造型與線邊裝飾，頂部與兩側的裝飾，床頭裝飾等。讓學生對通過調查所收集的家具，進行家具裝飾要素專項設計練習，描述所觀察到的家具裝飾的類型，特點和感受等。

加強教師隊伍建設及教學管理建設

合理的過硬的一支高水平教師隊伍，直接決定了家具設計教學的高度與水平。目前，大部分教師都是從高校畢業后直接進入高校任教，缺少企業一線的實踐設計經驗，在本家具設計課程中，應該推行“雙師”型教師隊伍建設。一方面有計劃的把老師派往家具設計企業掛職鍛煉，比如在寒暑假，或者在平時，讓教師直接進入校企合作的企業里面，對企業的實際項目進行跟單，提高教師的實踐教學能力。另一方面，實行請進來的思路，把企業一線的高級技工，一線的家具設計師定期請進課堂，進入學校的家具工作室，直接對學生進行指導，讓學生對家具設計實際過程中遇到的問題能得到最直接，最有經驗的解答。同時，由于本課程實行的導師制，各位導師和導師組可以利用各自老師的專業特長，對學生在手繪，電腦效果圖，家具實物制作等多個方面進行進一步的跟蹤指導。

設計實踐

根據導師制的科研課題或者與學校合作的企業里的實際項目，由企業提供相關的技術和工藝保障，按企業的要求設計開發一套完整的家具，嚴格按照家具設計流程和步驟循序漸進的進行，如：市場調查，思維導圖，方案草圖，方案效果圖，結構設計圖，零件裝配圖，材料工藝圖，CAD工程圖等，圖紙配以設計說明，產品說明，制作過程，家具實物模型展示，設計展示海報，宣傳海報等內容裝訂成冊。尤其是畢業設計，由于畢業設計跨度時間長，學生有積極性，充足的時間和耐心，是訓練演示家具設計綜合設計能力的一個重要方式。

結語

家具設計專業實踐教學改革的成效明顯。通過對2012.2013.2014三屆學生的教學實踐效果發現，學生的設計能力，創新能力，動手實踐能力都有了明顯的提高，學生在各類設計比賽中都取得了不錯的成績，也參與了不少家具實際項目得到家具企業的好評，特別是最近兩屆的家具類學生畢業設計水平，無論其設計，還是制作和展出效果都有了明顯的上升。在這個過程中，也培養了教師的進步，同時初步建立起了適合本校教學和家具人才培養的體系。

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關鍵詞：人機工程學；數控機床；設計

1.數控機床的基本概念

數控機床是一種用數字和符號構成的數值信息控制的自動化機床數控機床具有以下主要特點：①提高加工零件的精度，穩定產品的質量。②能完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜零件加工。③生產率高。④對產品改型設計的適應性強。⑤有利于制造技術向綜合自動化方向發展。⑥減輕工人勞動強度、改善勞動條件。⑦數控機床具有屏幕顯示功能。2.數控機床的造型與人機工程的關系

2.1人機問題

高科技是我們認識世界和改造世界的一種手段，高科技產品的設計，人機分析是其中必不可少的也是最重要的環節，其目的是把一切可能給使用者造成危險或者不便的因素消滅在設計過程中，使系統安全高效地運作。人機問題要放入整個系統中加以權衡、考慮，不可片面地強調一方面忽視其他方面。

2.2 人機關系

數控機床作為一種高科技產品，一種人類進行生產加工的重要工具，人機因素在整個系統中占有重要地位。設計數控機床時，在不斷完善功能的過程中，設計師越來越多的目光集中到了人機問題中，設計過程著重研究“機”與“人”之間的關系。人機關系在數控機床設計中的作用如圖2-1所示。

圖2-1 人機關系在數控加工中的作用

2.3 人機造型

數控機床的使用環境發生了變化。在現代化生產中，生產環境整齊干凈、有條理，人對機床的直接操作非常少，主要是控制面板上的操作，因此機床的造型應該與環境和諧。造型清新優美和人性化，給人以心理上的鼓勵。下圖2-2為德瑪吉的數控機床，給人以高雅、清新的感覺。

圖2-2 德瑪吉公司的數控機床

數控機床的工作臺、操作面板等是供人觀察、操作用的，它們的尺寸、位置、高度等均應符合“平均人”的尺寸。操作面板是人機交互的主要界面，人在上面進行細致的信息化控制操作，它的位置、傾斜角度及它上面的顯示、控制裝置的大小、位置等，都應使人在觀察和操作時處于舒適、準確和高效的工作狀態。操作面板的位置形狀可多種多樣，它與床身的相對位置有貼合式、懸掛式、下伸式、分離式。操作面板的定位應根據機床的造型和操作要求來決定。

2.4 人機安全

數控機床的安全感對于使用有重要意義。安全感體現在使用者的心里和生理兩個方面。通過造型語言，例如渾然飽滿的整體造型、精細的制作工藝、沉穩的著色處理給人以心里上的安全感；通過人機工程設計，例如合理的尺寸、設計能夠避免無意間觸動的按鈕開關等，給人以生理上的安全感。

3.數控機床造型和人機工程的應用

3.1外觀造型設計思路及特點

（1）數控機床設計的方法采用模塊設計，首先將整體劃分為機身和控制面板，機身又分為機座、機架、機窗等。采用弧線形流線設計是流行的趨勢。采用弧線型機窗，美觀大方。

（2）機座色彩選擇穩重的黑色，機身部分采用純凈的白色。

（3）現代機床的流行趨勢之一是透明化，直觀化，機窗設計采用寬敞的玻璃視窗，給操作者操作時提供大面積的可觀察范圍，便于監控生產過程，同時清楚地顯示了這是工作處理區。

（4）數控機床的繪制產品的設計完成要通過三維設計軟件實現，主要應用SOLIDWORKS軟件設計，此款軟件功能強大，具有直觀、精細等優點。

3.2 機床門的造型設計

機床門在設計時，要考慮到與機床操作人員接觸過多的問題，尺寸、結構是否能有利于操作者是在設計時考慮的重要因素，門的寬度和高度也會對外觀造成影響，門若太窄，工件放不進去，門若太寬，增加了制造成本。此外門的高度也應引起設計者的重視。大型的加工中心，由于體積大，重量大，門的高度一定要比普通機床高，以方便工件進出。所以，掌握好門的尺寸與比例，要重復需要符合人機工程學原理。

3.3 觀察窗的造型設計

觀察窗是操作者在工作時，對內部工作過程的監測與反饋。觀察窗的高度應按照五十百分位的人體的視高尺寸來設計，以適應不同身高的人群。人的視線一般是水平的，最佳的視野范圍是視線上下10度。觀察窗的高度和大小要把人的最佳視野區域包括在內，以保證操作者觀察的方便。

3.4 把手的人機造型設計

把手的長度在設計中需要重視，現有的數控機床把手造型多采用長把手設計，一方面是為了造型的需要，另一方面也可以適合不同身高的人群抓握。但也有不少機床采用短把手，短把手的設計就要考慮把手長度對人體抓握的影響。國家標準的操縱器一般人類工程學要求手掌把手的長度尺寸應大于75mm。因此，短把手的設計需要考慮把手長度，要與人手尺寸相符合，使得操作者抓握舒適。把手的設計除了要考慮造型尺寸，還要考慮機床上的安裝位置。

4.小結

數控機床外觀造型進行人機工程學分析中，從整體與局部的觀點出發，對數控機床的造型風格和形態進行深入的研究。針對數控機床人機界面和產品外型在使用過程中闡述了生理、心理等方面的影響。在設計過程中，主要考慮舒適、便捷、安全和高效性，希望可以促進人機交互的應用與發展。

參考文獻：

[1]丁曉東.從人機工程角度談機械產品的造型設計[J].機械研究和應用，2000，13（3），52―54

[2]石金濤，顧琴軒.安全人機工程[M].上海：上海交通大學出版社，1998

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關鍵詞：車身設計；多媒體教育；教學；效果

Study on automobile specialty body design multimedia education in colleges and universities

Song Yu

Anhui agricultural university， Hefei， 230036， China

Abstract： This paper expounded the importance of multimedia education software development and application by means of analyzing the vehicle body design course teaching characteristics in colleges and universities， and putted forward the reform objectives and research approach. On this basis， designed the vehicle body design multimedia courseware. The teaching practice showed that the vehicle body design multimedia courseware meets the current body design teaching development characteristics， the courseware is an effective classroom teaching tool， the classroom teaching efficiency is obviously improved， the teachers and students reflect good.

Key words： vehicle body design； multimedia education； teaching； effect

高等學校教學質量對其生存與發展起著決定性作用，而現代信息技術為推動高等教育的現代化進程提供了有效手段，也促進了多媒體教學方式在高校課堂教學中的廣泛運用和發展[1]。多媒體教學方式可綜合運用多項信息，極大地改進了黑板加粉筆傳統教學方式的不足[2]，改善教學效果，提高學習興趣，營造輕松學習氛圍，具有傳統教學模式難以替代的積極作用。

在高校汽車專業開設的眾多課程中，車身設計課程以其與眾不同的行業背景和教學特點越來越受到高校師生的重視。目前，國內汽車車身設計整體實力較弱，與發達國家差距明顯，而車身在汽車行業中經濟效益最高，可挖掘潛力很大，行業現實和勢在必行的發展趨勢突出了高校車身設計課程的重要性；另一方面，車身技術涉及面廣，與國家歷史文化特色緊密交織，與發動機、底盤技術相比獨具特點，甚至大相徑庭，教學難度更高，也對高校車身設計課程的教學質量提出了更高要求；同時，車身技術對帶動和促進我國汽車工業，乃至整個工業水平發展和提高的龍頭作用，也決定了其在專業課程體系中處于十分重要的地位。

1 車身設計多媒體教育軟件的要求

車身技術在汽車領域中是相對年輕而又發展迅速的分支，作為一門發展中的科學，在車身設計課程的教學過程中，更應特別注意傳統基本理論與現代車身技術相結合，課堂學習與自學相結合的原則，針對車身技術的特點，提倡加強課外閱讀，了解現代車身技術的發展趨勢與特點，這就對車身設計課堂教學的啟發性提出了更高的要求。

同時，在車身設計課程的教學領域，國內外有關車身的教材及系統性的學習參考資料普遍較少。目前，車身技術主要是通過企業內部培訓的方式進行傳承與學習，且車身技術涉及面廣，部分內容非常抽象，傳統教學方式對車身設計過程難以表達清楚，學生感性認識較為缺乏，也導致單純依靠教材和掛圖很難講解清楚，而高校因為自身條件的限制，雖然明知實習教學環節重要，但往往由于多種原因不能或不便安排，因而車身設計課堂教學難度很大，這就對車身設計課堂教學的生動性提出了更高要求。

另一方面，車身技術的迅速發展與教材的相對滯后矛盾突出，這就要求車身設計的課堂教學不能唯教材是從，需要對已有教材的部分內容進行適當取舍和擴充，課堂教學內容應力求緊跟車身技術的發展前沿。

眾所周知，多媒體教學的優勢在于圖、文、聲、像、動畫、視頻的有機結合，可以著力表現傳統教學手段不易表達的內容，展示現場觀察不清楚的細節，將抽象的概念轉化為生動活潑的畫面，使課堂教學直觀易懂，易于接受和理解，加快課堂教學進度，增加教學內容，教學效率也得到提高。因而，在車身設計課程中采用多媒體教育軟件可以有效地適應上述要求，彌補目前條件下車身設計教學條件的不足。

多年以來，我們一直致力于提高車身設計課堂教學質量和學習效果，努力將抽象難懂的理論通過生動活潑的形式表達出來，激發學生的求知欲望和學習興趣，使學生易于理解和接受，先后采用了多種輔助教學手段，從最初的課堂板書繪圖、掛圖，到使用光學投影儀放映自制的幻燈片，經過長期努力，目前已經使用多媒體課件進行教學，多媒體課件的內容尤其針對上述要求進行制作，取得了良好的教學效果。

2 車身設計多媒體教育軟件制作

2.1 制作要求和課程改革目標

由于車身設計課程涉及機械工程學、人體工程學、空氣動力學、造型藝術及美學、用戶心理學等多種學科領域，而目前高校汽車專業學生的學科基礎知識基本都是工科專業范疇，學生單一學科基礎知識同車身設計多學科融合教學特點的矛盾十分突出，同時，與其相關的課程設計、課程實習、課外講座等配套教學手段由于各種原因嚴重不足，進一步導致車身設計課程在傳統教學手段下無法滿足目前車身設計行業發展對教學質量提出的更高要求。特別是在人體工程學、空氣動力學、造型藝術及美學等學科領域，需要進一步拓展教學手段，擴充教學內容，改進教學方法，盡可能地挖掘多媒體教學手段的潛力以彌補教學條件的不足。因而，車身設計多媒體教育軟件研究應同課程的教學特點相適應，按上述要求，不斷深入課程教學改革，發揮現代信息技術特長，努力彌補汽車專業單一知識背景下車身設計課程教學的不足，改善教學效果，提高教學質量，特別是在相關的課程設計、課程實習、課外講座不能開展的情況下，能夠在多媒體軟件上有所體現。

2.2 制作工具選擇

多媒體課件作為輔助教學工具，應具備豐富的表現力，良好的交互性和極大的共享性。在眾多的多媒體課件制作工具中，微軟Office系列組件之一的PPT編輯多媒體的功能比較強大，內置了豐富的動畫、過渡效果和多種聲音效果，可以充分體現教師的授課意圖，展現教師的教學設計思路，易于表現教師的授課風格，其強大的超級鏈接功能，可以直接調用多種格式的外部文件，且支持IE瀏覽器，優點顯而易見，能夠滿足車身設計多媒體教育軟件的制作要求。同時，由于Office軟件具有一定的普遍性，所以使用PPT制作的課件在使用時一般也不需要進行打包等處理，具有良好的通用性。從制作角度考慮也易于掌握與使用，便于制作者集中精力精選課件內容，挖掘課件內涵。因此，采用PPT軟件進行車身設計多媒體課件制作是可行的。

2.3 制作內容及步驟

車身設計課程涉及的主要教學內容包括：車身概論、車身設計方法、車身總布置設計、人體工程學在車身設計中的應用、車身造型設計、汽車的空氣動力性能、車身表面及空間曲梁繪制、車體結構分析與設計、車身部件結構設計等。

根據上述內容的不同特點，對車身概論、車身設計方法、車身總布置設計等章節內容。由于相對枯燥，且學生對車身總布置、車身油泥模型制作、樣車試制與實驗、車身主模型制造過程沒有任何的感性認識，在講授這些知識時，如果單純依靠教師在課堂上講解教材很難達到良好的教學效果，在深入生產企業參觀實習的條件不具備時，應加強視頻和圖片的搜集整理，特別是汽車生產企業的介紹視頻，來自生產一線的工程師講座視頻，應增加數量，注重素材的整合美化，力求生動，使課程內容易于理解，以達到更好的教學效果。

人體工程學在車身設計中的應用、汽車空氣動力性能等章節涉及人體工程學與空氣動力學兩個新的學科領域，與一般高校汽車專業學生熟知的機械工程學科基礎知識差異較大，因而汽車專業學生此類基礎知識較為薄弱，課件制作時的重點工作應以相關知識體系的補充完善為主。

而車身造型設計涉及科學和藝術兩大方面，需要有多方面的基礎知識，包括車身結構、制造工藝要求、空氣動力學、人體工程學、工程材料學、機械制圖學、聲學和光學知識，還需要有高雅的藝術品位和豐富的藝術知識，如造型的視覺規律原理、繪畫、雕塑、圖案學、色彩學，汽車作為一種商品，還要考慮成本和顧客的心理需求，等等。由于所涉及知識面很廣，與一般高校汽車專業的大多數課程內容缺乏聯系，汽車專業學生這一類的基礎知識普遍較為缺乏，因而課件制作時的重點工作是搜集整理相關的藝術素材，加強學生的藝術修養。

車身表面及空間曲梁繪制、車體結構分析與設計、車身部件結構設計等章節內容，工作重點是使教學內容進一步拓展和完善，特別是同計算機的應用結合起來，啟發學生用計算機進行汽車造型、空氣動力學分析，以及用計算機對車身進行有限元分析，使其實際動手能力和解決問題的能力得到鍛煉。

在確定了車身設計課程主要教學內容的基礎上，將課件的制作工作細分為4個模塊，可分別進行，即總體方案設計，教學內容提煉，素材的收集與再加工，課件表達形式設計[3]。

其中總體方案設計主要是流程設計、界面設計，封面制作、目錄制作和正文制作，車身設計教學內容的選擇，要圍繞教學目標進行，并采用適當的教學模式和教學策略，安排好目錄主題的顯示方式，建立信息間的層次結構和瀏覽順序，確定信息間的交叉鏈接關系，著重體現教學內容在車身設計一般流程中的位置和作用。

教學內容提煉時，不僅要將教材的教學內容以提綱的形式提取出來，還需要注重突出重點和難點，基礎知識要條理清晰，重點和難點要進一步細化且要有足夠的篇幅，以期在教學上做到基本概念認真教，重點內容重點教，難點內容輕松教，著重克服和改善車輛工程專業教師授課時相關學科領域知識結構的不足。

素材的收集與再加工，要利用網絡、光盤等渠道獲取素材，根據教學要求和教學內容對素材進行取舍和整理，使用相應的制作處理工具對素材進行分析和處理，素材既要注重表現必要的基本內容，又要根據汽車專業學生的特點加強部分薄弱內容，課件在滿足教學基本要求的基礎上，考慮課程內容的特點，加強素材的啟發性，提高學生的感性認識，注重彌補車身設計相關專業，特別是人體工程學、空氣動力學、技術美學等學科的基礎知識。

課件表達形式在設計上要力求生動活潑，注重提升學生的學習興趣。可以采用多種表達形式，如在文字上添加動作，設置圖片出現的先后次序，展示圖片出現的動畫效果，并可隨時調用相應的Flas以達到最佳的表現效果，對于講座視頻素材最好能進行剪輯處理，分段加標題，以突出主題。課件表達形式設計最終目的是實現生動活潑的教學，因而片面追求課件的外觀，過多使用偏離主題的視頻、音頻材料，對課件界面作過分的渲染，都會喧賓奪主，分散學生的注意力[4]。

最后一步是對課件的細致測試，特別是教學現場的應用測試，考慮到不同多媒體教室的軟硬件教學環境不同，應將課件拿到各多媒體教室進行細致完整的測試，在測試中發現制作中存在的問題，修改使之最終趨于完善。

車身設計多媒體課件按上述步驟進行制作，依據課程改革目標改進提高，經過努力，可以通過車身設計多媒體課件的應用，提高課程教學質量，使車身設計課堂教學直觀易懂，易于接受和理解，彌補目前車身設計相關課程設計、教學實習、課外講座的不足，激發學生學習車身設計的興趣，更好地適應車身設計多學科融合的特點，使教學效果得到進一步的提高。

3 車身設計多媒體教育軟件使用效果

車身設計多媒體教育軟件研究項目的預期成果是制作完成車身設計多媒體課件，在教學中投入使用以改善教學效果，主要用于我校汽車專業教學，還可應用于機械制造、自動化和農業機械化及其自動化等專業選修課的教學，受益面不僅包含我校一本、二本的本科教學，還可涵蓋三本相關專業及課程的教學，覆蓋面較廣。

本課件在車身設計教學中的使用獲得了良好效果，主要體現在以下幾方面：

（1）同傳統教學方式相比，可以充分利用學生的聽覺和視覺來提高教學效率，增加了教學信息量。

（2）內容豐富，表現力強，對教材上很多重點和難點內容的表達更加形象、清晰、準確，并能夠預先根據學生特點進行細致的設計，結合教師的講解，有利于學生更好地理解和掌握教學內容。

（3）直觀易懂、圖文并茂的表現方式使課堂教學更加輕松，學生的注意力更加集中，教學效果得到改善，教學質量得到提高。

（4）教材內容的補充著重體現了現代汽車車身技術的發展趨勢和特點，開闊了學生的視野，彌補了相關領域專業知識的不足。

4 車身設計多媒體教育軟件特色與創新

車身設計多媒體教育軟件研究項目的特色與創新之處主要體現在如下方面：

（1）以多元化的技術方法與手段較好地解決了車身設計涉及知識面廣，需要多個學科領域基礎知識的特點，拓寬了學生知識面，多學科融合的教學特點體現充分。

（2）以圖、文、聲的有機結合，使教學活動圖文并茂、生動有趣，較好地解決了車身設計部分內容非常抽象，傳統教學方式難以表達清楚的問題，更能增強學生的感性認識，激發學生強烈的學習欲望。

（3）不拘泥于課件制作的一般形式，注重內容，結合實際，以視頻、音頻素材一定程度上彌補了高校因自身條件限制，不能或不便安排車身設計實踐教學環節的問題。

（4）針對汽車車身行業發展較快，課程涉及知識面廣，部分章節篇幅不足，內容與普通工學專業的大多數課程差異較大等特點，擴充并修改完善了教材的原有內容。

（5）課件操作簡便，層次清晰，重點突出，課程內容的表現力豐富。

5 結束語

汽車車身技術是汽車技術中年輕而又發展迅速的一個分支，具有多學科融合的教學特點，部分內容非常抽象，教學實習、課程設計等實踐教學環節十分必要，而一些高校因自身條件限制不能或不便安排，在進行多媒體教育軟件研制時，著重考慮了上述因素。在車身設計教學實踐中，通過多媒體課件的使用提高教學效率、豐富教學內容、激發學生的學習興趣，課件與教師講解的有機結合，使學生對車身設計相關學科的基礎知識有更好的了解，通過多媒體課件圖、文、聲的有機結合彌補了感性認識的不足，有效避免了車身設計傳統教學方式的枯燥和呆板，有利于使學生更加有效地掌握課程內容。

參考文獻

[1] 范素琴，趙麗芳，趙樹國.如何提高高校多媒體教育效果[J].邯鄲職業技術學院學報，2010，23（2）：61-64.

[2] 金燕，魏雪，鄭一筠.對高校運用多媒體課件教學與教學效果的相關因素探究[J].中國現代教育裝備，2010，3：12-15.

篇9

1.1人機工程學的分析

根據國家標準GB10000-88《中國成年人人體尺寸》數據，我們可以分析低身位電動摩托車的人機尺寸：

（1）根據人體手臂的均值就可以設計出適合駕駛員駕乘過程中，身體與車把手之間的適合手臂運動的距離。

（2）人力推電動摩托車前進時，一般都是從手功能高到肘高的尺度范圍內進行活動的，我們在設計車把手的時候，要根據手功能高這個均值，設計出適合人在推電動車時，車把手距離地面之間的垂直距離高度。

（3）設計車座椅時要根據坐姿肩高的數據設計出靠背的高度。

（4）設計車座椅時要根據人的大腿和小腿長度來設計出座椅距地面的高度和長度。

（5）根據人的肩寬比例圖，能設計出適合車兩個把手之間的最佳距離。

1.2確定低身位電動摩托車人機尺寸

（1）研究中國六個區域人體尺寸的均值和標準差中國地域遼闊，不同地區間人體尺寸差異較大，故按人體測量尺寸資料將全國分為六個區域，各區域的名稱人體尺寸的均值和標準差如下：（如圖-1所示）各個城市身高體重的平均數據都不同，根據這些數據，我們既要設計出符合大眾又可以符合偏離均值比較多的某城市。針對這一現象有一個設計思路，電動摩托車可以像人的衣服一樣，分款式和大小兩個型號，大號適合百分位比較高的群體，小號則適合百分位比較低的群體，這樣的設計更加符合人機工程學當中“以人為本”的設計標準。

（2）人體參數計算方法根據人體參數計算方法，人體體積和表面積雖然因為人的體形和胖瘦的不同而不同，但作為社會人群來考慮，可以以體重、身高為基本依據，用經驗公式進行計算，根據這些人的體積來設計出適合低身位電動車的空間大小。

（3）確定低身位座椅高度根據我國男性平均身高定，并經過測量得出男裝摩托車座包到地面的高度為700mm，當人坐在車上時兩腿微微分開其下陰到地面也就是座包到地面的高度700mm。由于我們所設計的屬于低身位的車型，那么座椅及其人的身位都將要比其他普通電動摩托車的數據要低，所以座椅距離地面高度大概在400mm至500mm之間，這樣才能既符合人機尺寸，又能突出低身位的設計理念。

（4）整個車身比例根據調查顯示，電動摩托車的外形尺寸一般是：長是1840mm，寬是460mm,高是1100mm左右，我們要根據這個尺寸來設計低身位的電動摩托車的外形尺寸，這款電動摩托車的外形是大小兩個型號來設計，根據我國成年人人體尺寸的數據把電動車設計成兩個大小的型號,①長是1750mm，寬是400mm，高是900mm②長是1900mm，寬是500mm，高是1150mm

2低身位電動摩托車的功能需求和造型設計分析

在功能上，加入了以下設計：①座椅可拉伸調節結構，適合大多數人駕乘。座椅的調節機構有前后、高度、角度等調節，前后調節采用滑軌機構。②把手兩端下方增設置物箱，方便擱置車鑰匙或者貴重物品。由于此款電動摩托車是一種不同于傳統摩托車的全新駕乘姿態，該車架乘身位較低，前部有較大的設計空間，可將置物箱放在前部把手下方的。③車尾增加一個體積較大的置物箱，較好地利用座椅后面的容量。④前后輪的距離與車身的比例完美，整體功能分區造型的形式和尺寸應該適應人的習慣和需要，從而增加整體造型的流線型和曲線美。⑤良好的減震特性，增強了低身位的舒適感和安全感。如圖-3的電動摩托車在設計上符合人機工程學的概念，良好地利用了車尾面積，增加了大面積的后置置物柜；在前擋風的造型上，突破了以往的設計理念，增強了低身位電動摩托車減震特性，唯一的缺點就是在設計外形上應增強流線型特點，給人以更加舒適的曲線美感。

3低身位電動車摩托的設計方法

從產品設計的本質來說，追求人性化的設計理念，設計符合技術和審美要求的低身位流線型概念，應遵從以下設計方法：

（1）在造型上，將原先復雜的結構簡潔化，盡量避免銳利僵硬的細節，采用流暢的線條，低身位的結構。

（2）在顏色上，應該具有城市氣息的時尚感和與眾不同的個性特點，適合年輕人熱情奔放的活力，色彩基本趨于暖色調為主。

（3）使用人群：設計出的兩款不同尺寸的低身位電動摩托車，一款適合嬌小的女性或者身材矮小的群體，一款適合身材龐大的群體，使其更加貼合人性化設計和人機需求。

（4）風格定位：低身位的簡約風格，設計中以低身位流線型為主要設計元素，內置空間設計和外形設計都要遵循“形式追隨功能”的設計理念。

4低身位電動摩托車的造型設計準則

4.1安全準則

（1）安全措施：現如今安全成為人們在駕駛交通工具時最重視的問題，人們在駕乘汽車出事故時，因系安全帶保住了駕駛者的生命高達70%，因此低身位電動車設計安裝了安全帶，在駕乘中人們應提高佩戴安全帶的意識，加強在行進中的自我防范的安全措施。如圖-4為C1-E2009年電動概念摩托車，此款電動摩托車在設計上加入了安全帶措施，增強了駕駛者在駕乘中的安全保障。

（2）安全顏色：據統計，在霧天、雨天或每天清晨、傍晚時分，黃色汽車和淺綠色駕乘車時最容易被人發現，發現的距離比發現一般深色汽車要遠3倍左右。淺淡且顏色鮮艷不僅使低身位電動摩托車的外形輪廓看上去增大了，使駕乘者有較好的可視性，而且使反向開來的駕駛員精神振奮，精力集中，有利于行車安全。因此，低身位電動摩托車在設計上采用明亮醒目的顏色。

（3）功能安全：很多人都認為四輪的車身是最穩定的，事實上這不是絕對的。初中的時候我們學到，三角形的結構是最穩定的，但三個輪子的車身也是存在安全問題，在轉彎的時候搖擺動作更大，因此我們在要遵循三角最穩定原理的基礎上，總結適合低身位電動摩托車車輪的位置。

4.2造型準則

（1）電動摩托車的上下造型面的輕重關系，反映出它的穩定性。穩定性有基本條件，重心越低，越靠近地面，其穩定性就越高。在造型設計上多用正方形和梯形，顏色上多采用漸變的色彩，給人以輕巧靈動的美感。

（2）由于此款車身位較低，尺寸較小巧，要將尾部與中部結合起來。車尾向后延伸，后排座位可疊起來以便放置較多或較長的物品。因為這種車型的尾部造型較呆板，所以在置物箱的設計上要新穎大膽。

（3）根據流線型的設計，車前端應盡量低矮，尾部需要加厚加高且斜度趨于平緩，腰線前低后高，形成所謂的“半斜背式”形狀。

4.3結構準則

（1）低身位電動摩托車的車身前、中、后結構三段比例設計中，整體車身的高與寬的比例應為1:3左右。在處理局部結構時，往往利用對比去襯托主要的成分為主，從而達到造型主調所需要的效果。

（2）設計中三角形的設計結構最為穩定，在車架結構設計中，以三角結構拼接為主，利用多個三腳結構理念堆積出一個最穩定的車身結構。

（3）低車位電動摩托車的設計中駕乘者的整體身位降低，這要求我們在設計車外形結構時要掌控好適合低身位的各個角度，加強駕乘者駕駛的舒適度。據測定，膝部伸展角度在130°至150°之間腳的蹬力最大且最為舒適，實際設計中是我們要根據這個數據進行結構研究與改造。

4.4人機準則

（1）在設計中要以改善駕駛員的舒適性為核心，以人的安全、健康、舒適為目標，力求使整個電動摩托車的總體造型和結構達到最優。對人體結構特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、體表面積等參數，根據特征殘數的均值來設計出最適合駕駛員乘坐的低身位電動摩托車。

（2）對于低身位車座椅的設計，采用桶形設計，對人體進行全方位有效的支撐，可以調節來以適應不同人群。座椅采用近似弧面設計，當人坐下時對全身進行有效支撐，尤其是大腿及身體兩側，頭枕設計確保頸椎自然，防止長時間駕駛帶來頸部不適。電動摩托車的低身位設計可以減少靜態疲勞，有利于身體健康和工作質量和勞動效率的提高。此款低身位電動摩托車在裝飾效果上才用了多顏色的設計，在造型上以流線型為主，座椅重心較低并采用人機的弧面設計，設計新穎大膽。但其在顏色設計上多采用黑白灰等顏色，其顏色選擇不夠鮮艷醒目，不能增強駕駛者、反向開來的駕駛員和行人的視覺效果力和注意力；在座椅設計上未采用靠背式造型，未在設計上增加安全帶的裝置，大大提高了駕駛員在駕乘中的危險系數。

5結論

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一、研究背景

行走是人體運動功能的主要構成部分，因此作為研究下肢運動和受力情況的步態分析在康復和康復評定中占有了重要的位置。通過步態分析可以對人體運動系統和神經系統疾病的病因進行分析和診斷并對功能、療效進行評定，還可以用于指導骨、關節假體與假肢的設計以及對截癱患者的行走功能進行重建，同時對于體育學和航天學也有重要的價值。目前在康復醫學領域。步態分析已經成為康復醫學評定的一個很重要的組成部分，有力地輔助了臨床運動功能評定，思維能力評定等主流康復醫學評定方法。步態分析方法也在綜合了臨床分析、運動學分析、動力學分析、肌電圖分析等方法之后有了更長足的發展。通過長期的臨床經驗，很多病理步態有了充分的實踐依據。

二、正常步態運動協調實驗研究

1.實驗目的與對象

自然步態(或正常步態)是指健康人用自我感覺最自然、最舒適的姿態行進時的步態，是周期性的，具有協調和均衡的特點。研究正常人的步態特征。建立正常步態的協調控制模式，不僅能給康復醫學領域的診斷疾病、確定康復治療方案提供重要依據，而且對擬人機器人和智能假肢的運動規劃和設計控制均有重要意義。

特別是在擺動期，通過實驗分析可知，在擺動期初期有一個明顯的膝屈動作，該動作對產生擺動過程最低點的腳尖與地面間隙尤為重要。Winter指出，正常擺動期的平均腳尖與地面間隙僅為1.29cm。而且該間隙對膝關節的角度變化非常敏感。如果沒有足夠的膝屈。擺動過程中腳尖就會觸地，為了完成擺動期，必須有額外的提髖或大腿外擺動作，增加了步態周期的能量消耗，也使步態顯得笨拙難看。可以看出。在擺動期要求整個下肢三關節、多肌肉之間的協同動作，本節將以此為對象對其協調控制機理加以研究。

關于在擺動期中肌肉的參與情況和肌肉力對擺動的作用已有一些研究，但是研究者的結論也不盡一致，Yamaguichi(1990)1通過減少或增加某塊肌肉的神經激發信號，研究了擺動期中肌肉對屈膝的影響，認為肌肉力或者肌肉活性很小，Moehon(1980)和Collins(1995)通過優化分析和實驗研究。認為在擺動期確有較強肌肉活動存在，王人成等人選用6種最優化準則并考慮關節被動力矩求解了下肢擺動期冗余肌肉力的分布，認為適當的肌力對于完成有效、低能耗、自然的步行仍然起著重要的作用。還有一些學者通過建模仿真預測肌肉激勵的協同性問題。

但是，人體采用何種方式控制邁步，在單腿支撐時神經系統如何調節保持身體的肌肉協調動作。利用什么樣的性能指標函數來表示人腦協調控制所追求的目標等問題仍不清楚。本節通過實驗和模型分析相結合重點研究擺動期的肌肉力協調和動力學協調控制模式。

2.實驗方法

(1)實驗任務和受試者

實驗過程中，要求受試者在平地路況下正常行走。在數據采集前每個受試者，均行走3～5遍，充分適應設備和熟悉行走要求。實驗開始后，為了保證受試者姿態自然、速度穩定，數據采集在不知會受試者的情況下開始。實驗要求每個樣本進行8次自然行走。

本實驗共有53名志愿者參加，其中包括黑龍江工程學院田徑隊、籃球隊。由于實驗過程中部分受試者動作變形較大(運動員有傷)，我們從中選取了19名有代表性的運動員，男14名女5名，進行正常步態行走實驗的數據分析。其中田徑運動員的專項分別為三級跳和5 000米長跑，有一名男子三級跳運動員為運動健將，其他人為一級運動員，健康狀況良好。

實驗中受試者下身穿緊身運動短褲，以保證肌電信號電極不受影響和明確標示運動中肢體的位置。受試者相關生理參數如表1―1所示。

通過最優控制計算，可以了解實現正常步態擺動期各肌肉的協同關系和控制模式。

圖1-1是模型計算的肌肉活性與樣本測量的EMG模式比較，可見理論計算和實驗結果還是基本相符的。上述肌肉模式分析結果也表明。模型采用能量消耗最少為優化目標求解符合人體正常步態擺動期的控制模式。

三、步態參數模型的應用

步態分析采用的方法眾多，涉及的參數也有很多種，如何從這些參數中提取出穩定可靠的參數對分析也是至關重要的，有人對此進行了專門的研究。R.White等人認為為了確保數據的再現性每種數據應該重復測量35525次，在他們的實驗中測量分三天進行，每天測量三次。他們引入了變化率的概念

他們的實驗結果表明實驗中測得的足地垂直方向的力具有相當好的可重復性，前后方向力的可重復性稍差，左右方向力的可重復性最差。因而要想對整個力一時間曲線進行分析需要有更先進的統計學方法，在分析過程中對參數的選擇也要慎重考慮。

對于不同目的的實驗，實驗要求和數據的選取原則也是不同的。例如AlanCrowe等人在研究人體質心運動時提出的有效實驗選取原則。

1.足應落于特定區域。

2.為滿足對z方向運動的要求。剔除一次實驗中左右側z方向峰值的平均值與體重的差異超過1.5％的實驗。

3.為了確保步速的一致性，需剔除兩次實驗中時間周期差異超過揚的實驗。

四、結論