跑步機(jī)的人機(jī)工程

1、電動(dòng)跑步機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 發(fā)布人： 瀏覽 13 次【字號(hào) 大 中 小】 發(fā)布時(shí)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(duì)身體越來越關(guān)愛， 更多地進(jìn)行體育鍛煉。 健身器材作 為進(jìn)行健身活動(dòng)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(jiǎn)單的有氧健 身鍛煉方式，它可以促進(jìn)人體血液循環(huán)， 增強(qiáng)心肺功能， 發(fā)展肌肉力量，在慢跑時(shí)更能消耗 人體脂肪 ;在健身運(yùn)動(dòng)中，跑步最受人們的喜愛，跑步機(jī)成為人們最受歡迎的健身器材。人機(jī)工程學(xué)是本世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它由人體科學(xué)、工程技術(shù)、環(huán) 境科學(xué)、安全科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等交叉而形成。人機(jī)工程學(xué)研究

2、人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用， 把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要條件和原則， 使設(shè)計(jì)出的機(jī)器操作簡(jiǎn)便、省力、安全、 可靠 高效、 舒適。當(dāng)前，人機(jī)工程學(xué)的研究和應(yīng)用越來越廣泛。人機(jī)工程學(xué)的研究成果對(duì)于電動(dòng)跑步機(jī)的設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。 在人機(jī)這一系統(tǒng)中， 人是核心因素， 電動(dòng)跑步機(jī)的設(shè)計(jì) 應(yīng)符合人的生理，心理特點(diǎn)，在這方面的考慮失誤，可能會(huì)影響人們的健身效果， 甚至?xí)?響人們的安全、健康。1 人體尺寸百分位數(shù)運(yùn)用的基本原則電動(dòng)跑步機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)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(jī)設(shè) 計(jì)的

3、依據(jù)？在對(duì)人群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性的人體尺寸測(cè)量時(shí)， 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(guó)標(biāo) 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(jī)設(shè)計(jì)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(guān)結(jié)構(gòu)與空間的尺寸的原則為： （1）容空間尺寸設(shè)計(jì)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(dòng)空間、 門、艙口等， 對(duì)于這類空間， 要求其能包

4、容大多數(shù)人， 按大身材人設(shè)計(jì)，小身材的人當(dāng)然也就包括在內(nèi)。（2）被包容空間尺寸設(shè)計(jì)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(yùn)物的寬度等，對(duì)于這類空間，應(yīng)使小身材（P5）能包容其空間，大身材人當(dāng)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(guān)系中，要求空間適應(yīng)人的極限狀態(tài)，而對(duì)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(jìn)行操作， 才不容易疲勞， 并達(dá)到準(zhǔn)確和高效。 例如， 重要的、 使用頻繁的或需精細(xì)操作的開關(guān)、旋鈕等控制器的設(shè)置，各類機(jī)械主要操作手柄的設(shè)置等。

5、 這時(shí)應(yīng)按中等身材人設(shè)計(jì)，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(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸的調(diào)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(gè)工作者能處于一種舒適、 準(zhǔn)確、 高效的工作狀態(tài)， 則應(yīng)將有關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為可調(diào)節(jié)的，例 如，與控制臺(tái)有關(guān)的座高度和腳踏板的高度等，應(yīng)是可調(diào)節(jié)的，其尺寸應(yīng)以P50 為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)展到 P5 至 P95。2 電動(dòng)跑步機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計(jì)最早的跑步機(jī)是沒有動(dòng)力的普通跑步機(jī)， 在這種跑步機(jī)上跑步時(shí)， 需要用力蹬踏跑步機(jī) 來完成運(yùn)動(dòng)，跑步的姿勢(shì)不夠自然， 運(yùn)動(dòng)難以協(xié)調(diào)，效果并不理想。而應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì) 的電動(dòng)跑步機(jī)，

6、人們?cè)谂懿綍r(shí)，感到輕松、自如，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更貼近自然運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。跑步機(jī)主 要由以下部分組成：底架、跑步帶、電機(jī)、電機(jī)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(dòng)跑步機(jī)的一個(gè)重要部件， 跑步帶的性能好壞直接影響著跑步機(jī)質(zhì)量， 影響 跑步效果。 要求跑步帶抗延展性好， 使用壽命長(zhǎng)， 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(yīng)滿足跑步這一功能的需要， 長(zhǎng)度方向應(yīng)讓人能輕松邁開步伐， 設(shè)計(jì)為1300 mm；寬度應(yīng)按照人體尺寸 P 95的肩寬來確定，加上余量，設(shè)計(jì)為 450 mm.。 2. 2 電機(jī)電動(dòng)跑步機(jī)在電機(jī)選用上應(yīng)根據(jù)跑步機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)所來

7、決定，家用的功率選小一點(diǎn)， 而健身房的則選大一點(diǎn)。 家用一般為 2HP 以上， 健身房的一般在 3HP 以上， 這樣會(huì)防止電機(jī)的 功率小，而產(chǎn)生小馬拉大車的現(xiàn)象，造成電動(dòng)跑步機(jī)不堪重負(fù)，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(zhǎng)度由跑步帶的長(zhǎng)度和馬達(dá)的 長(zhǎng)度來確定，既 1300 +400 = 1700 mm 。底管是承擔(dān)人體重量和跑步時(shí)動(dòng)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(shí)，不會(huì)發(fā)生顫動(dòng)和振動(dòng)， 產(chǎn)生噪音。 跑步帶的下面是跑步板， 為了減輕跑步時(shí)對(duì)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(dòng)和噪音。 電動(dòng)跑步機(jī)的底架高度應(yīng)該 盡量降低， 減少使用者（特別是老年使用者） 使用時(shí)的危險(xiǎn)性；電動(dòng)跑步機(jī)前面帶有調(diào)節(jié)高 度的升降電機(jī)，調(diào)節(jié)整個(gè)跑臺(tái)的傾斜角度。2. 4 扶手扶手的作用主要有兩個(gè)： 一是在跑步時(shí)， 用手扶在上面， 防止身體不穩(wěn)定晃動(dòng)而出現(xiàn)意 外；二是不跑步時(shí)作雙臂曲撐運(yùn)動(dòng) ,鍛煉上肢肌體。扶手的高度必須與運(yùn)動(dòng)者的身高相適應(yīng)， 扶手太高，作雙臂曲撐運(yùn)動(dòng)時(shí)，感覺不安全；扶手太低，作雙臂曲撐運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)。 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(shè)計(jì)，這時(shí)扶手的高度應(yīng)為 1250 mm， 但同時(shí)將立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為可調(diào)節(jié)式的，調(diào)節(jié)范圍為P5至P95。這樣每個(gè)人可以按照自己需要的高度來調(diào)節(jié)扶手高度。 扶手的形狀設(shè)計(jì)： 有很多跑步機(jī)的扶手設(shè)計(jì)成為直桿式的， 在 跑步時(shí)，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(huì)使肩、背及 手部肌肉承受靜負(fù)荷，時(shí)間長(zhǎng)了，導(dǎo)致疲勞；同時(shí)手腕處于掌屈、背屈、尺偏等別扭的狀態(tài) 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生腕部酸疼、 握力減小，

10、 如長(zhǎng)時(shí)間這樣操作， 會(huì)引起腕道綜合癥、 腱鞘炎等癥狀。 如果設(shè)計(jì)成彎曲的形狀， 那么跑步時(shí)，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(chǎn)生的靜肌負(fù)荷， 同時(shí)， 也讓手腕順直，腕關(guān)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(yīng)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(shí)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(shí)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(jī)的人性化設(shè)計(jì)提供了必要的保障。 這些功能的實(shí)現(xiàn)部分采用了先進(jìn)的智能 傳感器技術(shù)和數(shù)字信息技術(shù)， 使該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了智能美的

11、技術(shù)要求。 使用視覺顯示裝 置，在于迅速、 方便、準(zhǔn)確地提供視覺信息， 因此， 電子顯示器的布置應(yīng)根據(jù)人的視覺特點(diǎn)， 按最佳觀察方式進(jìn)行， 方能提高視覺認(rèn)讀效率和精度。 顯示器的位置由在使用該器材時(shí)人眼 與顯示裝置面板的距離決定。 面板與人眼的最適當(dāng)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(zhì)設(shè)計(jì) 質(zhì)地美不取決于材質(zhì)本身的高級(jí)和貴重， 而在于恰與其分的運(yùn)用材料， 增加跑步機(jī)的外 觀藝術(shù)效果。 電動(dòng)跑步機(jī)各主要部件采用的主要材質(zhì)為： 機(jī)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(jī)蓋和顯示面板采用工程塑料。 主框架采用鋼材使整個(gè)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出 樸素、 堅(jiān)固的材質(zhì)特性， 使用者有很強(qiáng)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(shù)使電機(jī)蓋和顯示面板的復(fù)雜造型得以實(shí)現(xiàn)， 并表現(xiàn) 出光滑、細(xì)膩的材質(zhì)特性。發(fā)泡塑料質(zhì)感柔軟、溫暖，給使用者帶來親切感。2. 7 色彩設(shè)計(jì) 色彩不僅能表現(xiàn)產(chǎn)品的外觀，而且更能表現(xiàn)產(chǎn)品的精神。這就要求色彩與產(chǎn)品的功能、 環(huán)境場(chǎng)所、使用對(duì)象等因素統(tǒng)一起來，在人們的心中產(chǎn)生統(tǒng)一 、和諧的感覺。電動(dòng)跑步機(jī) 主色調(diào)采用黑色， 體現(xiàn)出產(chǎn)品的厚重塌實(shí)和使用者對(duì)強(qiáng)健的渴求；同時(shí)， 因?yàn)樵撈鞑亩嘣谑覂?nèi)使用， 黑色便于與周圍環(huán)境的色彩進(jìn)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(duì)比較強(qiáng)， 使字符清晰度高， 易辨認(rèn)。 面板控制鍵和顯示窗口的四周用淡藍(lán)色裝飾， 這樣與深灰色底色保持協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。2. 8 線形設(shè)計(jì) 電動(dòng)跑步機(jī)除了具備物質(zhì)功能外，還應(yīng)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(chǎn)品的個(gè)性，提高品牌的價(jià)值， 還能激發(fā)使用者的鍛煉熱情。 電動(dòng) 跑步機(jī)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(shè)計(jì)時(shí)， 必須充分考慮其造 型的動(dòng)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(dá) 蓋