自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì)

自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì)前言 3第一章緒論 41.1課題研究背景 41.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 41.3課題研究的內(nèi)容 61.4課題的意義 61.5論文結(jié)構(gòu) 61.6本章小結(jié) 7第二章自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì) 82.1人機(jī)工程學(xué) 82.2人機(jī)工程學(xué)的定義 82.3人機(jī)工程學(xué)的內(nèi)容 92.4人機(jī)工程在自行車鞍座設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 102.4.1自行車鞍座對(duì)舒服性的阻礙 102.4.2鞍座的人機(jī)工程分析 112.4.3現(xiàn)有鞍座的人機(jī)特點(diǎn)分析 122.4.4人機(jī)工程學(xué)指導(dǎo)下的鞍座設(shè)計(jì) 142.5本章小結(jié) 16第三章自行車鞍座逆向設(shè)計(jì) 173.1逆向工程學(xué) 173.2逆向工程學(xué)的定義 173.3逆向工程學(xué)的進(jìn)展 173.4逆向工程學(xué)的作用 183.5自行車鞍座設(shè)計(jì)中逆向工程的運(yùn)用 183.5.1三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x 183.5.2點(diǎn)云圖的生成 193.6imageware軟件的逆向建模 223.6.1imageare軟件的簡(jiǎn)介 223.6.2鞍座點(diǎn)云圖的導(dǎo)入imageware軟件 223.6.3點(diǎn)云的多邊形化 233.6.4云多邊形化參數(shù)的設(shè)定 243.6.5點(diǎn)云噪點(diǎn)的分析 243.6.6點(diǎn)云噪點(diǎn)的刪除 253.6.7曲面構(gòu)造分析 253.6.8曲面SurfA、SurfB、SurfC、SurfD和SurfE的構(gòu)造 263.7本章小結(jié) 33第四章UG軟件對(duì)鞍座表面局部造型 344.1導(dǎo)入U(xiǎn)G6.0中進(jìn)行鞍座表面的設(shè)計(jì) 344.1.1將鞍座模型導(dǎo)入到UGNX6.0軟件中 344.1.2基準(zhǔn)平面的建立 344.1.3鞍座上表面草圖的構(gòu)造 354.1.4改進(jìn)后的鞍座模型 354.2本章小結(jié) 36第五章總結(jié)與展望 375.1工作總結(jié) 375.2展望 37參考文獻(xiàn)： 39致謝 40

前言隨著人類社會(huì)的向前進(jìn)展，綠色無碳生活慢慢的阻礙著全世界人們的衣、食、住、行。人們?cè)诟?jìng)相購(gòu)買舒服，環(huán)保，高檔轎車的同時(shí)，自行車以其專門的魅力吸引著越來越多的消費(fèi)者的青睞。同時(shí)受到全世界各國(guó)的重視，紛紛增設(shè)自行車道來提高人們的生活質(zhì)量和幸福指數(shù)。盡管人們能夠在專門短的時(shí)刻里設(shè)計(jì)出各種創(chuàng)新型的自行車，然而人們對(duì)產(chǎn)品的需求并不只滿足于其功能上的用途。人們?cè)絹碓阶⒅刈孕熊嚾诵曰脑O(shè)計(jì)，因此人機(jī)工程學(xué)的思想就此應(yīng)運(yùn)而生。

自行車作為現(xiàn)代人一輩子活和休閑的一種一般工具，它給人們帶來了專門多的交通方便和歡樂。然而在現(xiàn)代社會(huì)中各種自行車的設(shè)計(jì)仍舊存在著專門多的缺陷比如自行車鞍座的舒服性，把手設(shè)計(jì)的合理性等。這些因素都嚴(yán)峻的阻礙到消費(fèi)者的審美心理，波及到自行車以后的進(jìn)展前景。正因?yàn)槿绱嘶谌藱C(jī)工程的自行車改進(jìn)和設(shè)計(jì)才顯得更有必要性，才能更好的推動(dòng)自行車的進(jìn)展，更綠色的愛護(hù)我們的環(huán)境。在現(xiàn)代制造業(yè)高速進(jìn)展的年代，自行車作為制造業(yè)中的一個(gè)代表，其從某種程度上反映了一個(gè)時(shí)代的科學(xué)技術(shù)進(jìn)展水平，專門是在人機(jī)工程學(xué)方面的運(yùn)用，更將自行車的設(shè)計(jì)推向了人性化的過程。更加人性化的自行車設(shè)計(jì)立即登上歷史的舞臺(tái)，并能專門好的改變自行車的進(jìn)展史，更快更好的推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)產(chǎn)品人性化的生產(chǎn)。

第一章緒論1.1課題研究背景隨著人類社會(huì)的進(jìn)展，人們不管在物質(zhì)依舊精神上都得到了專門大的滿足和提高。盡管在相當(dāng)一段長(zhǎng)的時(shí)刻里自行車曾一度被人們遺忘，然而隨著人們不斷追求精神生活的豐富，自行車備受人們的青睞，進(jìn)而推動(dòng)了自行車的飛速進(jìn)展，全世界都掀起了一種騎行自行車的狂潮。既然自行車給人們帶來了這么多的歡樂和方便，理所因此其改進(jìn)和設(shè)計(jì)就顯得越來越有必要。在過去，人們對(duì)自行車的改進(jìn)和設(shè)計(jì)只是僅存在于外觀的設(shè)計(jì)和更多的力學(xué)構(gòu)造分析，而忽略了人性化的設(shè)計(jì)。相反，在現(xiàn)在人們?cè)絹碓阶⒅厝诵曰漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)。因此人機(jī)工程的思想就顯得專門重要。而鞍座作為構(gòu)成自行車的重要組成部件，其設(shè)計(jì)的合理性，舒服性及美觀性就會(huì)嚴(yán)峻的阻礙著購(gòu)買者的購(gòu)買欲望，阻礙騎行者騎行時(shí)的安全和軀體的各項(xiàng)組織結(jié)構(gòu)。中國(guó)以“自行車王國(guó)”著稱于世，自行車曾經(jīng)在專門長(zhǎng)一段時(shí)刻內(nèi)成為中國(guó)老百姓要緊交通工具。盡管現(xiàn)在我國(guó)自行車產(chǎn)量，出口量均占世界總量60%以上，國(guó)內(nèi)消費(fèi)量也居世界第一，然而我國(guó)生產(chǎn)的自行車仍舊存在著專門多的問題[1]。比如：長(zhǎng)時(shí)刻騎自行車的人會(huì)感受到腰酸背疼，腹部墜脹，陰部脹疼和顯現(xiàn)腱鞘炎等癥狀。針對(duì)以上各種情形，課題從人機(jī)工程的角度對(duì)自行車的鞍座進(jìn)行分析，同時(shí)提出了自己的改進(jìn)方法和設(shè)計(jì)理念。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，自行車的鞍座和把手的改進(jìn)和設(shè)計(jì)要緊是從人因工程入手。隨著運(yùn)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，普遍采納的改進(jìn)和設(shè)計(jì)理念是利用人體工效學(xué)和人體解剖學(xué)的知識(shí)同時(shí)結(jié)合著反求工程進(jìn)行曲面建模。由于我國(guó)的工業(yè)工程起步較晚，因此與國(guó)外對(duì)自行車的鞍座和把手的改進(jìn)和設(shè)計(jì)依舊存在著一定的差距，許多國(guó)內(nèi)的自行車生產(chǎn)商盡管意識(shí)到人因工程這一方面的知識(shí)對(duì)自行車設(shè)計(jì)和改進(jìn)的重要性，然而他們卻專門少將自行車的改進(jìn)和設(shè)計(jì)落實(shí)到實(shí)處，僅僅只是從自行車的外觀入手或者直截了當(dāng)購(gòu)買國(guó)外的自行車設(shè)計(jì)方案，并不考慮外國(guó)人的人體測(cè)量數(shù)據(jù)和中國(guó)人是不同的，單純的進(jìn)行傻瓜式的生產(chǎn)。針對(duì)中國(guó)自行車行業(yè)存在的這些問題，我國(guó)的部分高校，研究所等單位差不多開始運(yùn)用人因工程學(xué)的知識(shí)進(jìn)行自行車的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。2004年，寧波大學(xué)尹玲從人機(jī)工程學(xué)的角度分析了造成機(jī)不適于人的因素，對(duì)部分零部件進(jìn)行改進(jìn)，和諧自行車整體，同時(shí)為自行車生產(chǎn)商提供了有意義的參考數(shù)據(jù)[3]。2005年，黃海波、丁玉蘭以人機(jī)工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)和美學(xué)等學(xué)科的理論為依據(jù)，對(duì)鞍座進(jìn)行了全方位綜合研究，得出較為科學(xué)的自行車鞍座設(shè)計(jì)方法，并在此思想基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自行車鞍座的創(chuàng)新方案[4]。2006年，四川大學(xué)李霞通過對(duì)鞍座的人機(jī)工程學(xué)和相關(guān)理論的研究，設(shè)計(jì)出了多種創(chuàng)新式的自行車鞍座[5]。2006年，四川大學(xué)張巾爽運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、軀體運(yùn)動(dòng)學(xué)等理論、成果，參照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，提出設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)方法，研究設(shè)計(jì)出符合人機(jī)系統(tǒng)適配理念的自行車座位及把手設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行人機(jī)系統(tǒng)適配設(shè)計(jì)提供有效的輔助工具[6]。2006年，昆明理工大學(xué)林霜結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的理論及人機(jī)分析軟件-MannequinPRO人機(jī)仿真系統(tǒng)軟件。對(duì)人騎行自行車的姿勢(shì)進(jìn)行了分析，總結(jié)出阻礙騎姿的要緊因素:車架形狀與車架大小、車把與鞍座之間的相對(duì)位置和鞍座與腳踏之間的相對(duì)位置等。然后，從人機(jī)學(xué)和醫(yī)學(xué)等角度分析現(xiàn)有自行車設(shè)計(jì)中所存在的不合理部位，如自行車鞍座的高度、寬度和座面傾角等；車把的高度、寬度、把套形狀、把手彎度和閘把的位置，并進(jìn)一步提出了自己的改進(jìn)意見[7]。2007年，西安交通大學(xué)張海青從人因工程學(xué)角度，運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、軀體運(yùn)動(dòng)學(xué)的理論對(duì)現(xiàn)有一般自行車的鞍座和把手存在的的一些不符合人體工效學(xué)要求的缺陷進(jìn)行了分析，同時(shí)提出了自己的改進(jìn)意見[1]。美國(guó)的SPiderflex公司運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)出Spider自行車鞍座，從而真正解決了鞍座設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致人體的生理壓力以及心理壓力[8]。美國(guó)MOONSADDLE公司設(shè)計(jì)的月牙型人機(jī)工程鞍座，成功的幸免坐骨生殖區(qū)的壓迫[9]。新西蘭的工業(yè)設(shè)計(jì)工程大學(xué)在自行車的效用方面作了研究，提出了自行車設(shè)計(jì)中必須考慮鞍座的舒服性，必須對(duì)騎行者騎行時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，必須對(duì)手指存在原則的效用性進(jìn)行分析。該研究對(duì)自行車的鞍座改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了豐富的理論和數(shù)據(jù)依據(jù)，為制造商生產(chǎn)顧客需求的自行車和富有吸引力的自行車制造了有利的條件，為自行車向人性化進(jìn)展提供了方向[10]。德國(guó)健康中心—DeutscheSPorthoeheschule和比利時(shí)的婦科醫(yī)學(xué)部門—centerHoSpitalieruniversitaireBurgmann在2003年聯(lián)合研究?jī)煞N自行車（帶洞和無洞）鞍座對(duì)女性陰部一定壓力。其對(duì)鞍座本身和單位面積所承擔(dān)的壓力等進(jìn)行了客觀受力分析，同時(shí)運(yùn)用Easystat3.4軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最終得出結(jié)論建議女性騎帶洞的鞍座[11]。1.3課題研究的內(nèi)容針對(duì)自行車的鞍座進(jìn)行人因工程學(xué)的分析，并結(jié)合著人體測(cè)量學(xué)和解剖學(xué)的知識(shí)對(duì)鞍座進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)。其中人體測(cè)量學(xué)要緊是運(yùn)用各地區(qū)人群臀部組織的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行鞍座的整體輪廓的設(shè)計(jì)和鞍座座面的局部造型進(jìn)而達(dá)到滿足95%的人群使用。解剖學(xué)的知識(shí)要緊是分析與鞍座相接觸的各類人體組織形狀，從而實(shí)現(xiàn)鞍座設(shè)計(jì)更加的符合人體組織的結(jié)構(gòu)。利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)存在著缺陷的自行車鞍座進(jìn)行測(cè)量并獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)，應(yīng)用imageware軟件進(jìn)行建模實(shí)現(xiàn)鞍座的逆向工程設(shè)計(jì)。UG軟件的鞍座局部造型則是利用差不多改進(jìn)和設(shè)計(jì)好的各項(xiàng)鞍座的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的構(gòu)造，從而最終獲得基于人因工程的自行車鞍座。1.4課題的意義通過運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)，人體解剖學(xué)的知識(shí)對(duì)自行車的鞍座結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更好的讓騎行者的手掌，手臂和臀部組織處于一種舒服的騎行狀態(tài)。同時(shí)從人機(jī)工程和基礎(chǔ)工業(yè)工程的角度對(duì)自行車的鞍座進(jìn)行舒服性，結(jié)構(gòu)性的分析。此后采納三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)已有的存在缺陷的自行車鞍座進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而取得其點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而為接下來的imageware軟件建模提供差不多的鞍座點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上利用UG軟件同時(shí)結(jié)合著差不多設(shè)計(jì)好的自行車鞍座的參數(shù)進(jìn)行分析和局部造型，最終獲得基于人因工程的自行車鞍座。專門好的推動(dòng)了自行車設(shè)計(jì)的向前進(jìn)展，也為以后的自行車設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步擴(kuò)大了人機(jī)工程學(xué)的阻礙范疇。1.5論文結(jié)構(gòu)全文共分為五章，各章要緊研究?jī)?nèi)容安排如下：第一章是緒論，介紹了論文研究背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀并對(duì)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，指出了現(xiàn)有研究與國(guó)外的差距，指出自行車人機(jī)工程研究的必要性，提出了論文的研究?jī)?nèi)容和研究意義。第二章是自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì)，包括人機(jī)工程學(xué)、自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。第三章是自行車鞍座逆向設(shè)計(jì)，要緊包括Mistral070705DEA三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用、imagewre軟件的逆向建模。第四章是UG軟件對(duì)鞍座表面局部造型，要緊是依照在人機(jī)工程學(xué)下設(shè)計(jì)的自行車鞍座尺寸進(jìn)行造型。第五章是總結(jié)和展望。包括工作總結(jié)和展望。1.6本章小結(jié)隨著人們生活質(zhì)量水平的提高，人們除了在追求產(chǎn)品的功能滿足之外，越來越注重對(duì)產(chǎn)品的人性化的設(shè)計(jì)。因此自行車作為人們平常生活中工作和休閑的一種工具，其是否能夠更好的適應(yīng)人們對(duì)其舒服性的滿足，差不多決定了自行車是否能夠連續(xù)進(jìn)展的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。本章通過對(duì)自行車的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀等的介紹，指出了現(xiàn)有自行車設(shè)計(jì)存在的一些缺陷。并提出了對(duì)自行車的關(guān)鍵部件-鞍座的人機(jī)工程的設(shè)計(jì)思路以及設(shè)計(jì)過程中涵蓋的各項(xiàng)技術(shù)。

第二章自行車鞍座的人機(jī)工程設(shè)計(jì)2.1人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)是研究人——機(jī)——環(huán)境三者之間相互關(guān)系的學(xué)科，是近十幾年進(jìn)展起來的一門邊緣性應(yīng)用學(xué)科。該學(xué)科的研究目的在于設(shè)計(jì)和改進(jìn)人——機(jī)——環(huán)境系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較高的效率和效益，同時(shí)保證人的安全、健康和舒服。使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理和心理等特點(diǎn)，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒服的目的。2.2人機(jī)工程學(xué)的定義人機(jī)工程學(xué)是一門研究人-機(jī)-環(huán)境三者之間相互關(guān)系的學(xué)科，該學(xué)科在進(jìn)展的過程中有機(jī)的融合了生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、勞動(dòng)科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、社會(huì)學(xué)和治理學(xué)等學(xué)科的知識(shí)和成果，形成了自身的理論體系、研究方法、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，研究和應(yīng)用范疇廣泛并具有綜合性。該學(xué)科的研究目的在于設(shè)計(jì)和改進(jìn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較高的效率和效益，同時(shí)保證人的安全、健康和舒服。由于該學(xué)科在各國(guó)的進(jìn)展過程也不同，實(shí)際應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同，因此其定義也不盡相同。國(guó)際人類工效學(xué)學(xué)會(huì)（InternationalErgonomicsAssociation,簡(jiǎn)稱IEA）將該學(xué)科定義為：研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究在工作中、生活中和休假時(shí)如何樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒服等問題?！吨袊?guó)企業(yè)治理百科全書》將其定義為：研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特點(diǎn)達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒服的目的。

2.3人機(jī)工程學(xué)的內(nèi)容人機(jī)工程學(xué)的研究包括理論研究和應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)方面，由于各國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)及學(xué)科進(jìn)展程度不同，學(xué)科研究的主體方向及側(cè)重點(diǎn)也不同，但全然研究方向差不多上通過揭示人-機(jī)-環(huán)境之間相互關(guān)系到的規(guī)律，以達(dá)到確保人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體的最優(yōu)化。其要緊內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）研究人的生理與心理特性。人的心理、心理特性和能力限度，是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)。對(duì)其進(jìn)行研究要緊是對(duì)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改善，以及制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)，使設(shè)計(jì)的工作系統(tǒng)及機(jī)器、作業(yè)、環(huán)境都更好地適應(yīng)于人，制造高效、安全、健康和舒服的工作條件。（2）研究人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。人機(jī)系統(tǒng)的效能取決于它的總體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的差不多問題是人與機(jī)器之間的分工以及人與機(jī)器之間如何有效地進(jìn)行信息交流等問題。（3）研究人機(jī)界面設(shè)計(jì)。在人機(jī)系統(tǒng)中，人與機(jī)相互作用的過程，確實(shí)是利用人機(jī)界面上的顯示器與操縱器，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)的信息交換的過程。研究人機(jī)界面的組成并使其優(yōu)化匹配，產(chǎn)品就會(huì)在功能、質(zhì)量、可靠性、造型及外觀等方面得到改進(jìn)和提高，也會(huì)增加產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值。（4）研究工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)和改善。工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)人的工作效率有直截了當(dāng)阻礙。（5）研究工作環(huán)境及其改善。任何人機(jī)系統(tǒng)都處于一定的環(huán)境之中，因此人機(jī)系統(tǒng)的功能不能不受環(huán)境因素阻礙，人與機(jī)相比，受阻礙的程度更大。（6）研究作業(yè)方法及其改善。作業(yè)是人機(jī)關(guān)系的要緊表現(xiàn)形式，也是人機(jī)系統(tǒng)的工作過程，只有通過作業(yè)才能產(chǎn)生系統(tǒng)的成果。（7）研究系統(tǒng)的安全性和可靠性。人機(jī)系統(tǒng)已向高度周密、復(fù)雜和快速化進(jìn)展。人機(jī)工程要研究人為失誤的特點(diǎn)和規(guī)律，人的可靠性和安全性，找出導(dǎo)致人為失誤的各種因素，以改進(jìn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)，通過主觀和客觀因素的相互補(bǔ)充和和諧，克服不安全因素，搞好系統(tǒng)安全治理工作。（8）研究組織與治理的效率。人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的研究應(yīng)與組織、治理、文化和社會(huì)相適應(yīng)。2.4人機(jī)工程在自行車鞍座設(shè)計(jì)中的應(yīng)用鞍座作為自行車的關(guān)鍵部件之一，其設(shè)計(jì)的好壞直截了當(dāng)阻礙著騎行者騎行的舒服性，更嚴(yán)峻的是經(jīng)常騎行設(shè)計(jì)不合理的鞍座坐墊會(huì)給騎行者臀部的會(huì)陰區(qū)的各種組織和血管產(chǎn)生壓迫，阻礙人體各項(xiàng)機(jī)能的正常工作。因此自行車鞍座的設(shè)計(jì)差不多顯得刻不容緩。為了解決上述自行車不合理鞍座產(chǎn)生的阻礙，人機(jī)工程的自行車鞍座設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)專門好的解決方法。有利的推動(dòng)了自行車的快速進(jìn)展，使自行車更受消費(fèi)者的青睞。2.4.1自行車鞍座對(duì)舒服性的阻礙自行車雖已有兩百多年的歷史，但其設(shè)計(jì)方面仍存在專門多問題，騎乘者埋怨最多的莫過于騎行舒服性問題。而鞍座是支撐自行車騎乘者體重的要緊零部件，其設(shè)計(jì)對(duì)騎乘者的健康和騎行舒服性有著專門大的阻礙。由于騎車時(shí)會(huì)陰部長(zhǎng)時(shí)刻受到擠壓，致使前列腺或陰部充血腫脹而發(fā)生炎癥[12]。依照?qǐng)D2-1所示人體臀部組織在自行車鞍座上的分布簡(jiǎn)圖可知，當(dāng)騎乘者位于鞍座上時(shí)，鞍座會(huì)壓迫到位于坐骨結(jié)節(jié)和恥骨聯(lián)合部之間的坐骨生殖區(qū)，該處的組織里含有豐富的血管、軟組織和大量的神經(jīng)及神經(jīng)末梢。圖2-1人體臀部組織在鞍座上的分布在騎行過程中，騎乘者的大部分體重會(huì)壓迫到這些血管和神經(jīng)，造成會(huì)陰區(qū)的疼痛和麻木。同時(shí)會(huì)陰區(qū)深層中含有泌尿組織、血管及生殖動(dòng)脈和傳導(dǎo)神經(jīng)，騎行中騎乘者體重的壓迫也會(huì)造成生殖區(qū)域的缺血和麻木，嚴(yán)峻時(shí)還會(huì)導(dǎo)致生殖系統(tǒng)功能障礙。這也確實(shí)是騎自行車引起會(huì)陰脹痛、臀部疼痛，長(zhǎng)時(shí)刻騎行后還會(huì)感到陰部發(fā)麻，甚至?xí)鹉蛲?、尿頻、睪丸疼痛等癥狀的要緊緣故。另外，據(jù)一家外國(guó)機(jī)構(gòu)的調(diào)查研究統(tǒng)計(jì)，騎自行車的男士中，90%以上的人的睪丸存在畸形；50%的被調(diào)查人群會(huì)感到陰囊不適或存在勃起障礙[13]。2.4.2鞍座的人機(jī)工程分析（1）坐姿時(shí)的脊柱形狀處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的軀體要緊由脊柱、骨盆、腿和腳支撐。不同坐姿下的脊柱形狀不同。在良好的自然坐姿狀態(tài)下，各椎間盤上壓力分布適當(dāng)且肌肉組織承擔(dān)平均的靜負(fù)荷。而處于非自然坐姿下，椎間盤壓力分布不正常，容易產(chǎn)生腰部疼痛和疲勞等不適。從坐姿生理學(xué)角度來講，鞍座的尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)能使騎乘者處于或接近自然坐姿，保證正常的脊柱形狀和腰弧曲線以降低疲勞減少腰部疼痛等不適。（2）坐姿體壓分布當(dāng)人處于坐姿狀態(tài)時(shí)，人的軀體重量要緊由坐墊和靠背承擔(dān)，因此坐姿體壓分布包括坐墊上的體壓分布和靠背上的體壓分布兩部分。坐姿狀態(tài)下，由人體組織的解剖學(xué)特性可知，與鞍座緊密接觸的是最能承擔(dān)壓力的臀部的兩塊坐骨結(jié)節(jié)，約25cm2的部位支撐著75%的人體重量，時(shí)刻久了便會(huì)感到疲勞，造成臀部疼痛。圖2-2所示為坐姿時(shí)坐墊上的壓力分布圖[14]。可見在坐姿狀態(tài)下，其坐骨結(jié)節(jié)處壓力最大，向四周逐步減少，到大腿部位時(shí)壓力降至最低，即為鞍座設(shè)計(jì)的壓力不平均分布原則?？勘成系捏w壓分布同樣也不平均，就帶靠背的自行車鞍座而言，壓力要緊集中在腰椎部位，由此向外逐步降低。圖2-2坐姿時(shí)坐墊上的體壓分布（3）股骨受力分析坐姿時(shí)坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)大部分的軀體重量，當(dāng)座面接近水平狀態(tài)時(shí)，位于坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置（如圖2-3）而可不能受到過分壓迫使人覺得舒服；而當(dāng)座面呈斗型（凹式三角形）時(shí)，會(huì)使股骨因受到壓迫而向上轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖2-4）并承擔(dān)載荷，且還會(huì)使髖部肌肉受壓從而引起不舒服感。圖2-3股骨正常位置圖2-4股骨受壓迫位置2.4.3現(xiàn)有鞍座的人機(jī)特點(diǎn)分析在自行車的進(jìn)展演變過程中，鞍座的設(shè)計(jì)也有了專門大的改進(jìn)，在設(shè)計(jì)過程中越來越重視安全和舒服性，由過去的硬質(zhì)材料鞍座進(jìn)展為座面采納較為柔軟的材料制成的鞍座，并通過凹陷、鑿孔等方法來減少對(duì)騎乘者生殖區(qū)的壓迫。（1）鏤空型鞍座如圖2-5所示，鞍座中間的鏤空有效的地減少了鞍座對(duì)騎乘者會(huì)陰區(qū)的壓迫，但鏤空的設(shè)計(jì)使得騎乘者的重量要緊集中在坐骨結(jié)節(jié)處且鏤空邊緣的尖角會(huì)給與其接觸的部位造成不適。圖2-6所示為局部凹陷的鞍座設(shè)計(jì)，與中間開孔的鞍座相比，孔邊緣的幸免巧妙地減輕了對(duì)騎乘者會(huì)陰部的壓力。鞍座設(shè)計(jì)者將最大限度的減少對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)和會(huì)陰區(qū)軟組織、血管和神經(jīng)的壓迫作為鞍座設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，除通過鑿孔、凹陷等方法來實(shí)現(xiàn)這一準(zhǔn)則外，還通過改變鞍座形狀來實(shí)踐該設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，故顯現(xiàn)了一些外觀造型專門的鞍座設(shè)計(jì)，如月牙型鞍座、直桿型鞍座以及造型專門的分離型自行車鞍座。圖2-5鏤空型鞍座圖2-6局部凹陷的自行車鞍座（2）月牙型自行車鞍座圖2-7為美國(guó)MOONSADDLE公司[15]所設(shè)計(jì)的月牙型鞍座，該鞍座成功地幸免了對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)器官和組織的壓迫。因其缺乏前部必要支撐，騎乘者會(huì)感受到缺乏安全性，同時(shí)月牙型的造型會(huì)給上下車帶來不便且會(huì)阻礙騎乘者的腿部運(yùn)動(dòng)。圖2-7月牙型自行車鞍座（3）直桿型自行車鞍座直桿型自行車鞍座[16]（圖2-8）僅僅由一個(gè)橫向的直桿構(gòu)成，沒有了一般自行車鞍座前部的窄小部分，幸免了對(duì)人體坐骨生殖區(qū)的壓迫和摩擦，可不能對(duì)會(huì)陰區(qū)的血管和神經(jīng)造成壓迫。但由此帶來的問題是騎乘者會(huì)前傾軀體以保持軀體的穩(wěn)固性，從而會(huì)加重上肢負(fù)擔(dān)而加速疲勞。同時(shí)因其形狀設(shè)計(jì)大大減少了騎乘者臀部與鞍座的接觸面積，因而在騎行過程中騎乘者的坐骨結(jié)節(jié)和臀大肌所承擔(dān)的壓力會(huì)大大增加，這將加速了臀部肌肉的疲勞和疼痛。圖2-8直桿型自行車鞍座（4）分離型自行車鞍座圖2-9所示是由河北雙燕鞍座廠推出的一款造型新穎、專門的自行車鞍座，由于它由左右兩部分構(gòu)成，故稱其為“分離型鞍座”。其舒服性特點(diǎn)同鏤空型以及月牙型鞍座相似。圖2-9分離型自行車鞍座

2.4.4人機(jī)工程學(xué)指導(dǎo)下的鞍座設(shè)計(jì)鞍座的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)一直是圍繞著如何減少對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)和會(huì)陰區(qū)的摩擦和壓迫進(jìn)行的，除此之外還應(yīng)考慮以下因素：①保證騎乘者在鞍座上處于或接近自然坐姿；②保證股骨于正常位置受力；③保證騎乘蹬踏運(yùn)動(dòng)的靈活性；④保證騎乘過程中的坐姿穩(wěn)固性；⑤尋求最佳的鞍座尺寸、結(jié)構(gòu)和坐墊材料。（1）鞍座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鞍座座面的設(shè)計(jì)采納局部凹陷的結(jié)構(gòu)以減少對(duì)騎乘者坐骨生殖區(qū)造成的壓迫，同時(shí)在鞍座上表面在人體會(huì)陰區(qū)部位的鞍座接觸面設(shè)計(jì)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加會(huì)陰區(qū)的舒服度和透氣性。（2）鞍座尺寸設(shè)計(jì)鞍座尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)要緊包括座面寬度、鞍座長(zhǎng)度、座面傾角。鞍座尺寸設(shè)計(jì)的依據(jù)要緊是人體的生理結(jié)構(gòu)尺寸。鞍座后端的寬度保證了騎乘者位于鞍座上時(shí)坐骨結(jié)節(jié)間距，過小會(huì)導(dǎo)致坐骨結(jié)節(jié)處軟組織受到擠壓，過大又會(huì)阻礙到鞍座的平穩(wěn)性。依照人體測(cè)量學(xué)，50%的人群骨盆的坐骨結(jié)節(jié)間距約為200~220mm，在設(shè)計(jì)時(shí)還需加上適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)余量（40~60mm），以提高鞍座的舒服性，因此可確定一般休閑自行車的鞍座后端寬度為240~280mm為宜。由于女性的髖骨要寬于男性，在鞍座設(shè)計(jì)時(shí)，女式自行車的鞍座寬度要比男性的寬一些。鞍座長(zhǎng)度由坐深以及腿部蹬踏運(yùn)動(dòng)的靈活性確定。鞍座過長(zhǎng)，不僅會(huì)阻礙腿部蹬踏運(yùn)動(dòng)的靈活性，還會(huì)對(duì)人體生殖區(qū)造成壓迫，過短又會(huì)降低坐姿穩(wěn)固性，加速騎乘疲勞。據(jù)人體解剖學(xué)中人體結(jié)構(gòu)尺寸可知，鞍座后端的長(zhǎng)度應(yīng)由坐姿狀態(tài)下坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣的距離（100~120mm）確定，鞍座總長(zhǎng)度則由坐姿時(shí)會(huì)陰處離臀部后緣的距離（170~190mm）再加上適當(dāng)余量確定，由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出，一般休閑自行車鞍座的設(shè)計(jì)余量取50mm左右為宜，因此可確定鞍座長(zhǎng)度的尺寸范疇為220~240mm。同時(shí)依照其人體臀部會(huì)陰區(qū)及坐骨區(qū)的尺寸大小在鞍座的上表面進(jìn)行了局部的造型，其自行車鞍座的實(shí)體圖如圖2-10，自行車鞍座設(shè)計(jì)草圖如圖2-11。鞍座局部造型（會(huì)陰區(qū)）鞍座局部造型（會(huì)陰區(qū)）圖2-10自行車鞍座實(shí)體圖圖2-11自行車鞍座設(shè)計(jì)圖（3）材料選取坐墊材料是阻礙鞍座舒服性的重要因素之一，同時(shí)也是騎行過程中的減震元件之一。選擇坐墊材料的要緊因素是其變形程度和大小，過硬的坐墊材料會(huì)增加對(duì)騎乘者坐骨結(jié)節(jié)的壓力，導(dǎo)致臀部疼痛；過軟的坐墊又會(huì)使坐骨結(jié)節(jié)陷入鞍座中，對(duì)神經(jīng)和血管造成壓迫，易造成與坐墊接觸部位的組織和神經(jīng)的缺血和麻木。在鞍座設(shè)計(jì)中，一樣應(yīng)采納硬質(zhì)座面包覆軟硬適中的坐墊材料，同時(shí)還應(yīng)考慮到其透氣性、防水性等特點(diǎn)。柔軟度適中的坐墊，在保證騎乘者保持正常的腰弧曲線和合理的體壓分布時(shí)，還可減少騎行路面不平坦時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)沖擊，起到一定的減震避震作用，進(jìn)一步增強(qiáng)騎行舒服性。鞍座可采納透氣性較好的皮革材料以利于散熱。2.5本章小結(jié)人機(jī)工程學(xué)隨著時(shí)代的進(jìn)展應(yīng)運(yùn)而生，它不僅為現(xiàn)代產(chǎn)品的開發(fā)提供了一個(gè)專門好的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)能夠更好的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品人性化的設(shè)計(jì)，深層的表達(dá)了工業(yè)工程“以人為本”的思想。在本章的知識(shí)環(huán)節(jié)中，要緊介紹了關(guān)于人機(jī)工程學(xué)方面的知識(shí)，要緊包括人體測(cè)量學(xué)和人體解剖學(xué)等。其重點(diǎn)講解了現(xiàn)有自行車鞍座存在著哪些缺陷，及從人機(jī)工程的角度動(dòng)身提出了自行車鞍座改進(jìn)和設(shè)計(jì)的方案，并最終獲得了改進(jìn)和設(shè)計(jì)后的自行車鞍座模型。

第三章自行車鞍座逆向設(shè)計(jì)3.1逆向工程學(xué)逆向工程是相關(guān)于現(xiàn)在的正向工程而言，正向工程確實(shí)是先設(shè)計(jì)圖紙，然后按圖紙加工出產(chǎn)品實(shí)物，而逆向工程是以目前已有的實(shí)物通過三維激光超數(shù)及逆向軟件處理，還原為電腦模型，同時(shí)能夠修改和改進(jìn)。3.2逆向工程學(xué)的定義逆向工程學(xué)是指從實(shí)物上采集大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)，并由此建立該物體的幾何模型，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。逆向工程與一樣的設(shè)計(jì)制造過程相反，是先有實(shí)物后有模型。仿形加工確實(shí)是一種典型的逆向工程應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)與快速成型技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的快速三維拷貝，并通過CAD重新建模修改或快速成型工藝參數(shù)的調(diào)整，還能夠?qū)崿F(xiàn)零件或模型的變異復(fù)原。3.3逆向工程學(xué)的進(jìn)展1980年開始，歐美國(guó)家許多學(xué)校及工業(yè)界開始注意逆向工程領(lǐng)域。1990年初期，各國(guó)\o"學(xué)術(shù)"學(xué)術(shù)界團(tuán)隊(duì)大量投入逆向工程的研究并發(fā)表成果。逆向軟件的演進(jìn)大約可區(qū)分為三個(gè)時(shí)期：2000年前，在逆向工程上，只能運(yùn)用CATIA等CAD/CAM高階曲面系統(tǒng)。市場(chǎng)后來進(jìn)展出兩套主流產(chǎn)品約在2003年前技術(shù)成熟，廣為業(yè)界引用。到2007年后，進(jìn)展出不同以往的逆向工程數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算，速度快。

1998年，NEWPOWER啟動(dòng)了逆向工程的一些項(xiàng)目，要求是把客戶的現(xiàn)有\(zhòng)o"源代碼"源代碼轉(zhuǎn)變成設(shè)計(jì)，假如需要的話，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品需求規(guī)約。這恰恰與類似于V模型的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程模型相逆。如此一來，客戶就能夠容易地愛護(hù)他們的產(chǎn)品（需求，設(shè)計(jì)，源代碼等等），而不需要想往常那樣，每次改動(dòng)產(chǎn)品都需要直截了當(dāng)修改源代碼。截止2011年，逆向工程的應(yīng)用已從單純的技巧性手工操作，進(jìn)展到采納先進(jìn)的運(yùn)算機(jī)及測(cè)量設(shè)備，進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、制造等活動(dòng)，如獵取修模后的模具形狀、分析實(shí)物模型、基于現(xiàn)有產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速仿形制造等。3.4逆向工程學(xué)的作用逆向工程被廣泛地應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品改型\o"設(shè)計(jì)"設(shè)計(jì)、產(chǎn)品\o"仿制"仿制、質(zhì)量分析檢測(cè)等領(lǐng)域，它的作用要緊表達(dá)在以下幾個(gè)方面：

1、縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度；

2、降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風(fēng)險(xiǎn)；

3、加快產(chǎn)品的\o"造型"造型和系列化的設(shè)計(jì)；

4、適合單件、小批量的零件制造，專門是模具的制造，可分為直截了當(dāng)制模與間接制模法。直截了當(dāng)制模法：基于RP技術(shù)的快速直截了當(dāng)制模法是將模具CAD的結(jié)果由RP系統(tǒng)直截了當(dāng)制造成型。該法既不需用RP系統(tǒng)制作樣件，也不依靠傳統(tǒng)的模具制造工藝，對(duì)金屬模具制造而言尤為快捷，是一種極具開發(fā)前景的制模方法；間接制模法：間接制模法是利用RP技術(shù)制造產(chǎn)品零件原型，以原型作為母模、模芯或制模工具(研磨模)，再與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合，制造出所需模具。3.5自行車鞍座設(shè)計(jì)中逆向工程的運(yùn)用在本次自行車鞍座設(shè)計(jì)的課題中其關(guān)鍵技術(shù)要緊是指逆向工程設(shè)計(jì)。其要緊包括三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用、imageware軟件的建模、鞍座尺寸在UG軟件的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。(l)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的使用：三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三軸均有氣源制動(dòng)開關(guān)及微動(dòng)裝置，可實(shí)現(xiàn)單軸的周密傳動(dòng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采納高性能手動(dòng)三坐標(biāo)專用系統(tǒng)，可靠性好。應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具裝備、齒輪測(cè)量、葉片測(cè)量機(jī)械制造、工裝夾具、汽摩配件、電子電器。(2)imageware軟件的建模：imageware軟件提供了專門，綜合的自由曲面構(gòu)造和檢測(cè)，其通過對(duì)點(diǎn)云的處理，各種特點(diǎn)曲線和輪廓線的獵取，最后構(gòu)造出設(shè)計(jì)者所需要的模型，其要緊運(yùn)用在逆向工程的建模過程。（3）鞍座表面尺寸在UG軟件的改進(jìn)和設(shè)計(jì)：UG為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題中UG軟件要緊用于鞍座座面尺寸的改變及座面造型。3.5.1三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是一種高效、新穎的周密測(cè)量?jī)x器。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子工業(yè)、航空工業(yè)等各領(lǐng)域。應(yīng)用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可對(duì)直線坐標(biāo)、平面坐標(biāo)以及空間三維尺寸進(jìn)行測(cè)量，能夠測(cè)量球體直徑、球心坐標(biāo)、曲線曲面輪廓、各種角度關(guān)系以及凸輪、葉片等復(fù)雜零件的幾何尺寸和形狀位置誤差。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度高，速度快，軟件功能強(qiáng)大，是測(cè)量行業(yè)不可或缺的高級(jí)儀器。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量時(shí)，將被測(cè)物置于測(cè)量空間，通過測(cè)量獲得各測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位置，然后依照這些測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值運(yùn)算得出被測(cè)的幾何尺寸、形狀和位置。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)一樣有主機(jī)、測(cè)頭和電氣系統(tǒng)組成。標(biāo)尺系統(tǒng)可分為機(jī)械式測(cè)量系統(tǒng)、光學(xué)式測(cè)量系統(tǒng)和電氣式測(cè)量系統(tǒng)；三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)頭可分為硬測(cè)頭（機(jī)械測(cè)頭）、電氣測(cè)頭（電觸、電感、電容、應(yīng)變片、壓電晶體等）和光學(xué)側(cè)頭（光電檢測(cè)器件）等。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量時(shí)，測(cè)量路徑規(guī)劃的差不多原則是安全、路徑短、速度快、行走路線自然，即有序、快速、高效地探測(cè)分布在元素表面的各實(shí)際點(diǎn)的坐標(biāo)，并保證在檢測(cè)過程中測(cè)頭與工件不發(fā)生碰撞。3.5.2點(diǎn)云圖的生成（1）設(shè)置測(cè)頭的種類和數(shù)量測(cè)頭的種類不同決定了測(cè)量的精確性，依照鞍座點(diǎn)云的構(gòu)造，選擇測(cè)頭的種類和數(shù)量。其具體的操作步驟如下：新建測(cè)頭文件→單擊添加角。現(xiàn)在彈出測(cè)頭功能對(duì)話框如圖3-1所示。

圖3-1測(cè)頭功能對(duì)話框（2）校準(zhǔn)測(cè)頭選中活動(dòng)測(cè)尖列表中的某一測(cè)頭，單擊測(cè)量按鈕則彈出測(cè)量測(cè)頭的對(duì)話框，如圖3-2所示。圖3-2測(cè)量測(cè)頭對(duì)話框（3）建立坐標(biāo)系在精確的測(cè)量工作中，正確的建立坐標(biāo)系，與具有精確的測(cè)量機(jī)，校驗(yàn)好的測(cè)頭一樣重要。由于工件圖紙差不多上設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的，所有尺寸差不多上與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相關(guān)的，要得到一個(gè)正確的檢驗(yàn)報(bào)告，就必須建立零件坐標(biāo)系，同時(shí)在批量工作的檢驗(yàn)過程中，只需建立好零件坐標(biāo)系即可運(yùn)行程序，從而更快捷有效。建立坐標(biāo)系（如圖3-3）的具體步驟如下：（1）在功能塊的上表面測(cè)3個(gè)點(diǎn)，建立平面1；側(cè)面測(cè)2個(gè)點(diǎn)，建立直線1；在相鄰的側(cè)面測(cè)1個(gè)點(diǎn)，建立1個(gè)點(diǎn)。（2）在pcdmis中選“插入”“坐標(biāo)系”打開建立坐標(biāo)系功能對(duì)話框，選中平面1，然后設(shè)定第一個(gè)坐標(biāo)軸為Z正，點(diǎn)擊“找平”，現(xiàn)在建立了第一個(gè)軸向。（3）再次打開建立坐標(biāo)系對(duì)話框，選直線1，然后選“圍繞Z正”“旋轉(zhuǎn)到X正”，點(diǎn)“旋轉(zhuǎn)”。（4）點(diǎn)擊“確定”，至此差不多新建了一個(gè)零件坐標(biāo)系。圖3-3建立坐標(biāo)系A(chǔ)1（4）點(diǎn)云測(cè)量依照鞍座表面測(cè)量的需要，決定對(duì)鞍座表面進(jìn)行掃描測(cè)量，從而分析它的曲面輪廓誤差，或進(jìn)行零件測(cè)繪來獵取測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)imageware軟件的造型。其具體的操作過程如下：測(cè)量模式轉(zhuǎn)換為DCC模式→插入→片區(qū)。從而彈出片區(qū)掃描對(duì)話框如圖3-4，同時(shí)選中方向1方法的下拉列表框的變量選項(xiàng)。其次單擊創(chuàng)建按鈕則可獲得如圖3-5的點(diǎn)云圖和點(diǎn)云坐標(biāo)值。圖3-4片區(qū)掃描對(duì)話框圖3-5點(diǎn)云圖及點(diǎn)云坐標(biāo)3.6imageware軟件的逆向建模3.6.1imageare軟件的簡(jiǎn)介Imageware由美國(guó)EDS公司出品，后被德國(guó)SiemensPLMSoftware所收購(gòu)，現(xiàn)在并入旗下的NX產(chǎn)品線，是最聞名的逆向工程軟件，Imageware因其強(qiáng)大的點(diǎn)云處理能力、曲面編輯能力和A級(jí)曲面的構(gòu)建能力而被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、消費(fèi)家電、模具、運(yùn)算機(jī)零部件等設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。Imageware擁有寬敞的用戶群，國(guó)外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、raytheon、Toyota等聞名國(guó)際大公司，國(guó)內(nèi)則有上海大眾、上海交大、上海DELPHI、成都飛機(jī)制造公司等大企業(yè)。3.6.2鞍座點(diǎn)云圖的導(dǎo)入imageware軟件將三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x獲得的鞍座點(diǎn)云圖導(dǎo)入imageware12.1軟件中，其具體的操作步驟如下：使用菜單命令File→Import→Graphicsimage→Browse,得到如圖3-6所示的點(diǎn)云圖。圖3-6鞍座點(diǎn)云圖3.6.3點(diǎn)云的多邊形化為了更加清晰地分析點(diǎn)云，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行多邊形化。如圖3-7所示。圖3-7PolygonizeCloud對(duì)話框3.6.4云多邊形化參數(shù)的設(shè)定圖3-8多邊形點(diǎn)云化在PolygonizeCloud對(duì)話框中分別設(shè)置Max.SimilarDistance為“0.1”，NeighborhoodSize為“15”，然后單擊Apply按鈕，點(diǎn)云被多邊形化，如圖3.6.5點(diǎn)云噪點(diǎn)的分析對(duì)多邊形化的點(diǎn)云進(jìn)行分析，點(diǎn)云存在著離散的噪點(diǎn)，如圖3-9所示。圖3-9刪除噪點(diǎn)3.6.6點(diǎn)云噪點(diǎn)的刪除在PickDeletepoints對(duì)話框中單擊Apply按鈕，離散的噪點(diǎn)被刪除，如圖3-10所示圖3-10噪點(diǎn)被刪除3.6.7曲面構(gòu)造分析為了后面的曲面構(gòu)造，需要對(duì)點(diǎn)云分析進(jìn)行分塊處理，以便構(gòu)造相應(yīng)的曲面。依照點(diǎn)云的特點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行分塊如圖3-11所示。點(diǎn)云E點(diǎn)云D點(diǎn)云F點(diǎn)云H點(diǎn)云G點(diǎn)云E點(diǎn)云D點(diǎn)云F點(diǎn)云H點(diǎn)云G點(diǎn)云C點(diǎn)云A點(diǎn)云B點(diǎn)云C點(diǎn)云A點(diǎn)云B圖3-11點(diǎn)云分塊在圖3-6中，利用點(diǎn)云A、B、C、D和E分別構(gòu)造曲面SurfA、SurfB、SurfC、SurfD、SurfE，利用曲面A與曲面C進(jìn)行倒圓角操作構(gòu)造曲面F；利用曲面A與曲面B進(jìn)行倒圓角操作構(gòu)造曲面G；利用曲面A與曲面E進(jìn)行倒圓角操作構(gòu)造曲面H。3.6.8曲面SurfA、SurfB、SurfC、SurfD和SurfE的構(gòu)造1.曲面SurfA構(gòu)造圖3-12分析點(diǎn)云曲率（1）分析點(diǎn)云曲率，選擇Evaluate→Curvature→CloudCurvature命令,彈出CloudCurvatureContours對(duì)話框，在Clouds列表框中選擇iges_data_points選項(xiàng)，NeighborhoodSize設(shè)置為“5”，單擊Apply按鈕完成對(duì)點(diǎn)云iges_data_points的曲率分析，如圖3-12（2）選擇Construct→FeatureLine→SharpEdeges命令，彈出sharpEdegesFeatureLines對(duì)話框，單擊ComputeCurvature,其它的參數(shù)設(shè)置為默認(rèn)值，接著單擊Apply按鈕，現(xiàn)在鞍座點(diǎn)云會(huì)生成一些曲率輪廓線。如圖3-13所示：圖3-13利用SharpEdeges構(gòu)造點(diǎn)云

（3）選擇Display→Point→JustshowSelected命令，彈出JustShowSelectedClouds對(duì)話框，在JustShowSelectedClouds對(duì)話框，在JustShowSelectedClouds對(duì)話框的Clouds列表框中選擇iges_data_points選項(xiàng)，單擊Apply按鈕，現(xiàn)在在視圖中只顯示點(diǎn)云iges_data_points，如圖3-14所示。圖3-14利用JustshowSelectedClouds只顯示iges_data_points(13)（4）選擇Modify→Extract→Circle-Selectpoint命令，彈出Circle-Selectpoint對(duì)話框，在Cloud列表框中選擇iges_data_points(13)，其他選項(xiàng)的設(shè)置如圖3-15所示，然后選擇SelectScreenPoints單選按鈕，在視圖中點(diǎn)云A的周圍單擊鼠標(biāo)左鍵構(gòu)造多邊形線，使點(diǎn)云A的區(qū)域在視圖的方向上包圍在多邊形中，在對(duì)話框中單擊Apply按鈕，現(xiàn)在點(diǎn)云被分割為兩部分，分別是iges_data_points(13)in和iges_data_points(13)out，如圖3-15所示。Iges_data_points(13)inIges_data_points(13)outIges_data_points(13)inIges_data_points(13)out 圖3-15點(diǎn)云被分割為兩部分（5）點(diǎn)云Iges_data_points(13)in即為點(diǎn)云A，為了后面治理方便，將點(diǎn)云Iges_data_points(13)in更名為A。選擇Edit→ChangeEntityName命令，彈出ChangeEntityName對(duì)話框，在Object列表框選擇Iges_data_points(13)in選項(xiàng)，并在NewName文本框中輸入A，單擊Apply按鈕，點(diǎn)云Iges_data_points(13)in將更名為A，如圖3-16所示。圖3-16iges_data_point(13)更名為A（6）分析點(diǎn)云A，確定曲面類型是自由曲面依舊差不多曲面。通過點(diǎn)云A的曲率可知，該點(diǎn)云曲率的顏色是漸變的，因此能夠確定曲面A是曲面類型。（7）由于本次點(diǎn)云測(cè)量的誤差較大，因此采納創(chuàng)建邊界線的形式的進(jìn)行曲面的構(gòu)造，同時(shí)為以下的曲面的修剪做好輪廓線的預(yù)備。其具體的操作步驟入下：Create→3DCurve→3DB-Spline,如圖3-17圖3-17輪廓線的繪制（7）選擇Construct→SurfacefromCould→UniformSurface命令，在彈出的UniformSurface對(duì)話框中設(shè)置Cloud選項(xiàng)為A,在UniformSurface對(duì)話框中單擊Apply按鈕，生成曲面UniformSurface，如圖3-18所示。SurfASurfA圖3-18分析點(diǎn)云（A點(diǎn)云構(gòu)造曲面SurfA）（8）對(duì)曲面UniformSurface進(jìn)行延伸操作。選擇Modify→Extend命令，彈出Extend對(duì)話框，設(shè)置Surface/CurveEdge選項(xiàng)為iges_crv_on_srf(5)<U0>,選擇AllSides復(fù)選框，將Distance設(shè)置為“15”圖3-14對(duì)曲面iges_crv_on_srf(5)<U0>進(jìn)行延伸操作（9）曲面Fitsrf即為SurfA，為了后面治理方便，將曲面Fitsrf更名為SurfA，選擇Edit→ChangeEntityName命令，彈出ChangeEntityName對(duì)話框，在Object列表框中選擇Fitsrf選項(xiàng)，并在NewName文本輸入SurfA，單擊Apply按鈕，曲面Fitsrf更名為SurfA，如圖3-15所示。圖3-15Fitsrf更名為SurfA（10）檢查曲面SurfA的精度。選擇Measure→Surfaceto→CloudDifference命令，在彈出的SurfacetoCloudDifference的對(duì)話框中按如圖3-16所示進(jìn)行設(shè)置。圖3-16檢查曲面SurfA的精度（11）在SurfacetoCloudDifference對(duì)話框中單擊Apply按鈕，彈出DisplayDifference對(duì)話框及相應(yīng)的分析結(jié)果，如圖3-17所示。從分析結(jié)果可知，最大偏差為0.9993mm，符合要求。圖3-17DisplyDifference對(duì)話框及分析結(jié)果至此曲面SurfA構(gòu)造完畢。其他曲面B、C、D、E、F、G、H按照相似的方法進(jìn)行曲面造型。從而可得到如圖3-18鞍座的逆向曲面造型。

圖3-18鞍座的逆向曲面造型3.7本章小結(jié)Imageware為自由曲面產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的所有關(guān)鍵領(lǐng)域提供了應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的解決方案?？涨跋冗M(jìn)的技術(shù)保證了用戶能在更短的時(shí)刻內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)、逆向工程，并精確地構(gòu)建和完全地檢測(cè)高質(zhì)量自由曲面。最新的產(chǎn)品版本更注重于高級(jí)曲面、3D檢測(cè)、逆向工程和多邊形造型，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工程和制造營(yíng)造了一個(gè)直覺的柔性設(shè)計(jì)環(huán)境。Imageware提供了模塊化的產(chǎn)品來滿足用戶的不同需求，如此的設(shè)計(jì)完全圍繞產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工模具設(shè)計(jì)和檢測(cè)、樣機(jī)，以至生產(chǎn)加工這一產(chǎn)品全生命周期，目的在于提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短上市時(shí)刻。用戶在第一次使用時(shí)就能夠配置最適合其流程的產(chǎn)品，使用這些工具是保證產(chǎn)品開發(fā)周期順利進(jìn)行的關(guān)鍵。Imageware軟件是現(xiàn)代逆向工程設(shè)計(jì)中重要的一款逆向曲面設(shè)計(jì)的軟件，其提供了專門、綜合的強(qiáng)大的自由曲面構(gòu)造及檢測(cè)工具，其要緊包括點(diǎn)云處理模塊、曲面構(gòu)造模塊、曲面評(píng)估模塊等。在本章中要緊講解運(yùn)用imageware軟件對(duì)鞍座的逆向建模，從而更好的熟悉了imageware軟件曲面造型的功能以及更好的明白得了逆向工程的內(nèi)涵。

第四章UG軟件對(duì)鞍座表面局部造型4.1導(dǎo)入U(xiǎn)G6.0中進(jìn)行鞍座表面的設(shè)計(jì)4.1.1將鞍座模型導(dǎo)入到UGNX6.0軟件中將imageware12.1中的自行車鞍座模型導(dǎo)入U(xiǎn)GNX6.0中，如圖4-1所示。 圖4-1模型導(dǎo)入U(xiǎn)GNX6.04.1.2基準(zhǔn)平面的建立

建立X-Y的差不多平面，彈出基準(zhǔn)平面的對(duì)話框，單擊應(yīng)用則生成如圖4-2所示的X-Y平面

圖4-2X-Y平面的建立4.1.3鞍座上表面草圖的構(gòu)造草圖的繪制包括：創(chuàng)建基準(zhǔn)坐標(biāo)系，創(chuàng)建平面，配置文件，草圖約束，繪制的草圖如圖4-3所示圖4-3草圖的構(gòu)造4.1.4改進(jìn)后的鞍座模型依照人機(jī)工程學(xué)里人體臀部尺寸和臀部組織結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)鞍座的大致實(shí)體模型如圖4-4。圖4-4鞍座實(shí)體模型（1）鞍座座面造型依照人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)，并結(jié)合著人體會(huì)陰區(qū)的尺寸，將鞍座中部區(qū)域設(shè)計(jì)為網(wǎng)格凹陷的形狀，其要緊作用是增加鞍座的透氣性，愛護(hù)了人體會(huì)陰區(qū)。（2）鞍座表面尺寸的設(shè)計(jì)依照人體測(cè)量學(xué)，50%的人群骨盆的坐骨結(jié)節(jié)間距約為200~220mm，在設(shè)計(jì)時(shí)還需加上適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)余量（40~60mm），以提高鞍座的舒服性，因此可確定一般休閑自行車的鞍座后端寬度為240~280mm為宜。同時(shí)依照人體解剖學(xué)中人體結(jié)構(gòu)尺寸可知，鞍座后端的長(zhǎng)度應(yīng)由坐姿狀態(tài)下坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣的距離（100~120mm）確定，鞍座總長(zhǎng)度則由坐姿時(shí)會(huì)陰處離臀部后緣的距離（170~190mm）再加上適當(dāng)余量確定，由實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出一般休閑自行車鞍座的設(shè)計(jì)余量取50mm