第九课时 设计中的人机关系2

第一篇：第九课时 设计中的人机关系2

第二节 设计中的人机关系

（第2课时）

一、教学目标

1、知识目标：

理解人机关系的含义；熟悉人机关系在设计中要实现的目标；了解在设计中如何合理运用人机关系。

2、能力目标：

使学生能够对生活中所存在的人机关系进行简单分析，掌握一些设计分析方法的知识，形成“以人为本”的设计理念。

3、情感、态度与价值观：

通过人机关系的分析，从中体会到在产品设计中人性化、人文关怀的设计思想，并形成认真严谨的态度，一定的创新精神和实践能力，进而树立起正确的设计观念。

二、重点与难点

1、重点：

理解人机关系。

2、难点：

人机关系在设计中的具体应用是隐含在产品的设计中，需要通过体验去感受，反映的是一种理念，一种较为重要的分析方法。

三、教学过程

（三）如何实现合理的人机关系

前面已学过，在设计中，合理的人机关系应该达到高效、健康、舒适、安全等目标。如何实现这种合理的人机关系呢？首先应该明确设计涉及哪些人机关系；其次要考虑这些人机关系涉及哪些因素和技术指标。

例如：要实现人与门之间的合理的人机关系，就要考虑门的高度、宽度等，而要实现人与门把手之间合理的人机关系，除需考虑门把手的大小、安装的高度外，还要考虑人旋动门把手时所需要施力的大小。

在实现合理的人机关系的设计中，我们还应该注意处理好以下几个方面的关系。

1、普通人群与特殊人群

特殊人群：是指人身体有缺陷或与常人不同的一类人。多数产品是针对普通人群的特点和需要进行设计的。设计参照的标准是依据普通人群的数据确定的。如常见门，门高200cm，宽70—80cm,门把手高100cm。这些都是以普通人群的身高，体宽以及左右手习惯等标准设计的，适于普通人群的操作、使用。课本P32页,马上行动中,地下通道图片中,它的设计忽略了哪些人群的需要(忽略了特殊人群的需要:右边没有扶手,没有婴儿车、残疾车上下的通道和盲道等）同学们都知道特殊人群也是我们社会的重要组成部分，他们往往有着独特的需要。设计时，还应该充分地考虑特殊人群的特点和需要，产品设计中不可将普通人群和特殊人群完全对立起来。

那么现实产品设计中考虑特殊人群有哪些呢？ 展示图片：

A、教学楼残疾人上下通道； B、人行道中设置的盲人道； C、宾馆大门的入口及感应推拉门； D、医院内病人的电梯。

2、静态的人与动态的人

人们使用产品时处于静态和动态两种状态交替之中，因此，设计的产品不但要符合人体的静态尺寸，也要符合人体的动态尺寸。概念理解：

静态尺寸：是指人的构造尺寸。

动态尺寸：是指人的功能尺寸，包括人的动作范围，体形变化等测量数据。案例

（七）讨论：同学们坐的座位的人机关系及课本P33页马上行动中，人与床之间的人机关系。动态与静态所涉及的空间范围是不同的，在物品摆放时，要考虑动态与静态的协调。

为了形成良好的人机关系，不仅要使产品符合人体静态尺寸，而且要人在使用它时，能够方便施力，有足够的空间等。这样的设计有利于减少人体疲劳，提高效率，满足健康，舒适的要求。

3、人的生理需求与人的心理需求

设计中的人机关系，不仅要满足人的生理需求，而且要满足人的心理需求。例如：（1）茶座、咖啡屋的设计：以暖色调为主，将空间处理得小一点，以营造温馨、宁静的效果。

（2）办公室设计：以冷色调为主、空间处理要简洁明快，以求产生严谨、高效的工作氛围。

（3）教室设计：以冷色调为主：将空间处理得纯洁高雅，严肃认真，以营造、活泼、奋发向上的氛围。

案例讨论

（八）居室、家具的造型设计及装饰、图案等是如何考虑人的心理需求的？（小孩、成年人、老年人心理要求是不同的，在设计时应分别对待）

此外：还有视觉、听觉、触觉、味觉等都影响人的心理感受。如果能在设计中注意满足人的心理需求，就可以将人机关系处理的更好。

4、信息的交互：

人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程，即人机之间的运用信息语言交流的过程。

例如：前些年的按键式固定电话，只有按键而没有液晶显示屏，无法显示拨号信息，人们只能通过听电话按键提示音判断是否按下按键。现今出现的液晶显示屏电话，可以提供给人们视、听觉双重信息传递途径，大大地方便了用户的操作。

教材P35页，汽车的颜色，说明开银灰色车最安全；其次是红色、黄色、蓝色的车；再次是绿色和灰色的车；最不安全的是棕色的车。

说明人机之间的信息传递是有选择的，不恰当的信息传递，往往会导致不良的人机关系。改善信息传递的信息源或途径能够获得更好的人机关系。课堂小结：

设计的目的是为了满足人的需求，而人机关系是满足人的需求的方法。因此在产品设计中要注意人机关系，这是设计的重点。通过本节的学习能够从人机关系的角度对日常生活事件进行思考，能够理解什么是人机关系，人机关系在设计中要实现的目标，了解设计中如何实现合理的人机关系，树立“以人为本”的设计理念。课堂讨论：根据上面所学知识，对学校校门口、教室及教室走廊等场所或设施，还存在哪些不符合人机关系目标的问题展开讨论。

（校门口：离公路距离太近；进校门有一定陂度<内低外高>。教室：学生数多，座位间距狭窄；环境太单调；第一排桌位离黑板太近。教室走廊：护栏低；走廊宽度不够宽等）

四、作业设计 观察研究：

回家观察分析犁的结构（犁头、犁壁、犁辕等）特点和作用？

第二篇：设计中的人机关系（2课时）教学设计

一、设计思想

设计的最终目的是满足和解决人类的自身需求问题。而研究人机关系是为了更好地使设计满足人的生理需求和心理需求。因此，这两堂课教学设计要围绕着“人机关系是设计体现以人为本的核心问题”这条隐含的主线来进行。

二、教材分析

本节内容是全册教材的基础性知识，它反映了“以人为本”的设计理念，同时也是后面三个模块的总领及提纲作用。教材通过三个不同层面的环节，即人机关系、人机关系要实现的目标和如何合理实现人机关系进行简要阐述，促使学生理解人机关系及熟悉其实现的目标与应用。因此，把握好本章节的核心设计思想“以人为本”，构成本节的教学重点，同时也为以后方案的构思、优化和评价的学习奠定了基础。

三、学情分析

学生对于人机关系这种专业名词是陌生，但学生已经有了一定的生活经验基础，这对于学生理解人机关系有一定的帮助作用。

但由于大多数产品设计中只有较为隐性地体现人机关系，这与学生认识中的定势思维构成了冲突，使得学生不易发现或造成忽视了人机关系，则构成了教学中的难点。

根据学生认知水平，在学习过程中较多采用直观，列举、比较等有效学习方法。

四、教学目标

1、通过设计中的实例，理解人机关系的含义

2、理解人机关系是体现设计以人为本的理念。

3、亲历体验，感受设计满足人的不仅是生理还有心理情感等方面

五、重点难点

1、教学重点是设计中体现“以人为本”的设计理念。

2、教学难点是挖掘产品中隐性的人机关系与合理实现人机关系。

六、教学策略与手段

1、经历举例让学生观察、讨论，理解人机关系的定义。

2、采用幻灯片设计教学情境，结合实物高跟鞋，归纳出人机关系不仅只有四种目标，激励学生勤于思考，善于发现。

3、在处理教材内容时，要有侧重点，如基本概念可一笔带过，尽量让学生参与，发掘生活中的实例。

七、课前准备

由于这堂课与生活实际较为贴近，因此教师在上课前需要准备大量的生活实例来说明教材中的专业名词。利用多媒体展示图片和教学用具、教学实物如杯子、五金工具来加深印象。学生则需做好相应的课前预习。

八、教学过程

第二课时

1、新课导入

思考：在设计中，除了高效、健康、舒适、安全以外，还需实现哪些目标？

PPT展示图片，如高跟鞋，可降解快餐盒。

引导学生进行讨论，最后得出结论如：审美、环保、经济等因素

2、如何实现合理的人机关系

由于设计的最终目标是满足人们的需求，因此在设计中要处处体现“以人为本”设计理念。

（1）普通人群与特殊人群

【课堂活动】教材中地下通道设计忽略了哪些人群的需要？

引导学生回答

PPT展示残疾人专用通道以及人民币防伪标志等。

参与讨论最后归纳：大多数产品设计参照的标准是依据普通人群的数据确定。但是特殊人群也是社会的重要组成部分。在创建和谐社会的大背景下，设计时，要充分考虑特殊人群的特点和需求。

（2）静态的人与动态的人

以西装革履和运动衣为例，组织学生讨论。

西装的设计主要考虑人的构造尺寸，因此是量身定做，它主要适合相对静态情况。而运动衣设计的特点是比较宽松，它满足人体大幅度动作、体形变化要求。

【课堂活动】完成马上行动环节。

（3）人的生理与心理需求

PPT展示图片，探究颜色，材料对人的心理作用

【课堂讨论】火锅店的装修满足了什么要求？

火锅店的装修设计以暖色调为主，同时将房间空间进行了处理，以营造温馨的效果，满足顾客的心里需求。

【学生活动】就教室环境，结合空间、色彩等因素带来的心理感受。

参与讨论最后归纳：在实现合理的人机关系设计中，在注意满足人的生理需求的同时也要满足人的心理需求。

（4）信息交互

在信息高速发展的今天，信息的交互显的尤为重要。人与产品的互动过程就是信息语言交流的过程。改善信息传递的途径能够获得更好的人机关系。

PPT展示几组对比图片

带有液晶显示屏的电话机、带有指示灯的接线板、具有荧光功能的开关等设计可以提供给人们视觉、听觉双重信息传递途径，极大的方便用户的使用。

【学生活动】电脑中有哪些操作界面充分考虑人机关系？

【课堂练习】

1、完成《活动手册》活动3内容。

2、分析P35两把剪刀的特点。

练习反馈：学生在练习的过程当中，可能会出现找不到当中的人机关系或者理所当然的认为。比如就图示的两把剪刀，就有学生认为裁衣剪刀就应该是这样的，由于在日常生活认识事物具有思维定势，教师应抓住这个契机，引导学生在观察事物的时候，要学生深入分析，不要想当然，多提为什么。这样，反馈练习就起到一个举一反三的作用。同时围绕学生的生活经验，利用日常生活中耳闻目睹的鲜活例子，让学生深入了解合理的人机关系。

九、知识结构

（一）人机关系

1、什么是人机关系

2、“机”的丰富含义

3、人与产品存在多方面关系

（二）人机关系要实现的目标

1、高效

2、健康

3、舒适

4、安全

（三）如何合理实现人机关系

1、普通人群与特殊人群

2、静态的人与动态的人

3、人的生理需求与心理需求

4、信息交互

【参考资料】

技术课程标准 人民教育出版社2003年版 第77页。

技术课程标准研修 高等教育出版社2004年版。

段青：《教学设计与案例集萃》中国档案出版社，2006、4。

刘宝剑主编《高中新课程学科教学设计》浙江教育出版社，2007、7。

第三篇：2.2 设计中的人机关系(第2课时)（最终版）

第二章 技术世界中的设计

第二节 设计中的人机关系

第二章 技术设计中的设计 第二节 设计中的人机关系

课型：新授课 课时：2课时（第2课时）使用年级：高二年级 授课教师：王晶

一、教材分析

本课是江苏教育出版社《技术与设计1》第二章第二节内容，人机关系是设计专业学生必修的内容，教材从高中学生的认知规律出发，让学生了解在设计过程中应遵循人机关系的基本规律，知道人机关系在设计过程中的作用和要实现的目标。重在使学生形成“以人为本”的核心设计理念，熟悉一些有关设计的分析方法方面的知识，并不强调学生掌握系统的人机关系方面的知识。人机关系反映了“以人为本”的设计理念，是一种较为重要的分析方法。这里的人机关系不是专业的设计，它更多地反映一种理念，重在使学生能够在这种关系的视野中认识设计，为构思、评价、优化方案打下基础。

二、学情分析

学生对人机关系是比较陌生的，学习时容易对本概念产生误解。对于本节课内容只要求学生达到理解水平，理解人机关系的知识。使学生形成“以人为本”的设计理念，是一种较为重要的分析方法。高中学生已有一些生活经验，在具体的教学中，可以有针对性地设置情景，列举学生身边熟悉的具体实例，从人机关系的角度对日常生活中的事例进行思考和剖析，帮助学生理解人机关系的含义及其在设计中的应用。

三、教学目标

使学生能够从人机关系的角度对日常生活实践进行思考，能够了解什么是人机关系，人机关系在设计中要实现的目标，以及在设计中如何合理运用人机关系，树立“以人为本”的设计理念。

1、知识与技能

① 理解人机关系的含义，让学生对“机”形成比较全面深刻的认识。② 理解人机关系在设计中要实现的目标。③了解在设计中如何合理运用人机关系。

2、过程与方法

根据教师提供的教学资源，充分讨论、交流自己的看法；积极参与实际体验，获取感性经验；学会通过亲身体验、调查、访问的方式，或者利用网络资源、图书资源获取资料的方法；学会归纳总结，初步学会评价产品的分析方法。

3、情感态度与价值观 第二章 技术世界中的设计

第二节 设计中的人机关系

在师生互动、同学间的相互协作、亲身体验等积极的学习方式中，体验获取知识的乐趣；建立科技服务于人与社会的观念，树立产品设计要“以人为本”的理念，选择适当的案例和练习题材，可增强学生的环保意识，培养节俭的美德，强化学生对人对社会的责任感。

四、重点、难点

教学重点：设计中的人机关系 教学难点：人机关系在设计中的应用

五、教学策略和手段

根据课标，采取教师讲授、多媒体演示、案例分析，结合探究、讨论、合作、演示、实践练习等方式进行有效教学。在教师与学生互动中完成教学目标。

六、教学过程

如何实现合理的人机关系

在设计中，合理的人机关系应该达到高效、健康、舒适、安全的目标。如何实现合理的人机关系呢？首先应该明确设计涉及哪些人机关系，其次要考虑这些人机关系涉及哪些因素和技术指标。如要实现人与门之间合理的人机关系，就要考虑们的高度、宽度等。而要实现人与门把手之间合理的人机关系，除需要考虑门把手的大小、安装的高度外，还要考虑人旋动门把手时所需要施力的大小。

在实现合理的人机关系的设计中，我们还应该注意处理好以下几个方面的关系。一般地，多数产品是针对普通人的特点和需要进行设计的，产品设计中不可将普通人群和特殊人群完全对立起来。那么，设计产品时能否在考虑普通人群的同时，也照顾到特殊人群呢？在普通人群与特殊人群的需要产生矛盾时，应该如何解决呢？

指导学生阅读：

1、普通人群与特殊人群

马上行动：如图所示的地下通道，你认为其设计忽略了哪些人群的需要？

2、静态的人与动态的人 指导学生阅读课本 第二章 技术世界中的设计

第二节 设计中的人机关系

讨论：古代的盔甲的设计中，需要考虑人的哪些动态与静态的问题 设计要符合人体的静态尺寸，也要符合人体的动态尺寸 马上行动：

1）图中是否考虑到了人的静态尺寸和动态尺寸? 2）请你找出生活中类似的情况，并提出改进的方案。

3、人的生理需求和人的心理需求 指导学生阅读课本。马上行动 信息的交互

人与产品的互动过程就是人与产品之间信息传递的过程，即人机之间运用信息语言交流的过程。改善信息传递的途径能够获得更好的人机关系。

指导学生：讨论，思考，探究 指导学生阅读：汽车的颜色 哪种颜色的汽车最危险？ 哪种颜色的汽车最安全？ 危险：棕色、绿色、灰色

安全：银灰色、红色、黄色、蓝色 第二章 技术世界中的设计

第二节 设计中的人机关系

练习

站在工作台前栽剪布料，哪一把剪刀更方便、省力、高效？ 坐着剪纸用哪把剪刀更方便？

第四篇：第八课时 设计中的人机关系

第二节 设计中的人机关系

（第1课时）

一、教学目标

1、知识目标：

理解人机关系的含义；熟悉人机关系在设计中要实现的目标；了解在设计中如何合理运用人机关系。

2、能力目标：

使学生能够对生活中所存在的人机关系进行简单分析，掌握一些设计分析方法的知识，形成“以人为本”的设计理念。

3、情感、态度与价值观：

通过人机关系的分析，从中体会到在产品设计中人性化、人文关怀的设计思想，并形成认真严谨的态度，一定的创新精神和实践能力，进而树立起正确的设计观念。

二、重点与难点

1、重点：

理解人机关系。

2、难点：

人机关系在设计中的具体应用是隐含在产品的设计中，需要通过体验去感受，反映的是一种理念，一种较为重要的分析方法。

三、教学过程

复习导入：上一节课对《技术与设计的关系》的学习，懂得设计推动技术的发展，是技术成果转化的桥梁和纽带，设计促进技术的革新，技术是设计的基础，技术与设计有着相互制约、相互促进作用。技术世界的设计，重点是技术产品设计，在设计中，我们所设计的产品都是为满足人的需求出发，为人服务的。因此，在设计活动中，人与物（环境）关系是必须考虑的核心问题之一，也就是这节课我们要学习的内容。第二节 设计中的人机关系(一)人机关系

1、什么是人机关系

同学们都知道，在现实生活中，我们每时每刻都会与身边的物品发生联系。当我们使用这些物品时，物品就与人产生了一种相互关系。这种相互的关系就称为人机关系。

人机关系中的“机”是什么呢？

2、机的含义

除了人们通常所说的机器外，还包括各种各样的工具、仪器、仪表、设备、设施、家具、交通车辆，劳动保护用具以及人所处的环境等。

同学们坐在教室里，观察一下并说出与周围什么物品构成了人机关系？

学生观察、讨论并回答：（身边笔、桌椅、书、衣服、教室及环境等）马上行动p28页：找出下列活动中的“人”与“机”，体会其人机关系。a、教师拿着粉笔板书 b、农民用锄头助地 c、渔翁在河边用钓鱼竿钓鱼 d、司机手握方向盘 e、妈妈拿着拖把拖地

通过分析学生对人机关系的概念有了初步的理解，那么人与产品存在有哪些方面关系？

3、人与产品存在的人机关系

案例分析

（一）：以教师进门为例，讲述人与门、人与手把、人与门板、人与门框及环境构成的人机关系。说明人与产品构成多方面的关系。

案例分析

（二）讨论教材p29页人与电梯存在哪些方面的人机关系。

人乘电梯到某一楼层存在着很多方面的人机关系：①人与电梯门；②人与电梯外按键；③人与电梯厢体之间；④人与电梯内按键；⑤人与厢体内的照明、高度、宽度等的人机关系。进一步说明多方面的人机关系。

针对教材p29页马上行动的例子，教师坐在椅子上，让学生分析，人坐在椅子上的时候，人体的哪一些部位与椅子构成哪些人机关系。

教师小结导引：通过人机关系内容的学习，同学知道，人与机之间存在着复杂的关系，我们在设计中考虑人机关系时需 要实现哪些目标呢？(二)人机关系要实现的目标 实例分析

（三）：组织前后排同学互换穿鞋子，坐高低不同的椅子体验鞋子、椅子设计中的人机关系，为什么穿别人的鞋子不舒服，坐在高低不同椅子上感觉不自在？ 学生讨论思考：教师总结，得出要达到高效，舒适、健康、安全等要求。

1、高效：

在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能，以促进二者的协调，提高人的工作效率。还应考虑人机所在的环境中的一些因素，如温度、湿度、噪声、照明、振动污染和失重等也影响人的效率和行为。

案例分析

（四）教材p30页：铁锹的作业效率。实验改进哪些具体的人机关系而使工人的工作效率大大提高。

（主要改进了铁锹的运载量与人的负荷强度的关系，装载强度、次数、与人的疲劳的关系）

2、健康：

是指人在长期操作或使用产品的过程中，产品不会对人造成不良的影响。

我们使用的产品如果使用不合理，就使人处于不恰当的作业姿态，长时间的操作或使用它，不仅使人感到疲劳，而且会影响人的身体健康。

指出教材p31页马上行动图片中设计不合理、有损人体健康的地方。教师举例提出问题并分析（1）互穿鞋：

问：穿不合脚的鞋，对人有害吗？（2）教室的灯光

问：长期在昏暗的灯光下学习，对人的眼睛会造成危害吗？

3、舒适：

是指人在使用产品的过程中，人体处于自然的状态，操作或使用的姿势能够在人们自然、正常的肢体活动范围之内，从而使人不致过早地产生疲劳，心理上的舒适感受也是人机关系应当考虑的目标。

案例分析

（五）教材P31页图片思考并回答：右图使用 起来更舒适，理由：（1）塑料包裹处理使抓握舒适；穿孔处理可以方便悬挂放置。（2）把手大小较合适，使用 时，省力、舒适。

（3）手柄长度比较合适，使用时，腰不用弯太低，减轻腰部疲劳，提高工作效率。

想一想，生活中还有哪些类似的例子？

4、安全：是指人们在操作和使用产品过程中，产品对人的身体不构成生理上伤害。例如：产品与人的接触部份不允许有尖角和锋利的边槽；容易产生危险的地方应进行安全保护设计；汽车的安全带设计；冲床的安全保护设计；儿童座椅前的护拦设计等。教师引导：人机关系要实现的几个目标是融为一体的，而不是只实现某一个目标就可以了，而是需要将几个目标综合起来加以考虑。现在请同学们想想，我们在设计中除了考虑上述四个目标外，人机关系还需要实现哪些目标。学生结合课文内容讨论回答：（美观、实用、成本、环保）

案例讨论

（六）请指出我校运动场（操场、跑道、篮球场，羽毛球场等）人机关系设计不合理的地方。

（操场场内部分泥土、砂石祼露，高低不平；跑道是泥土、砂石填成，坑坑洼洼、雨天积水，人踩易凹陷，晴天尘土飞扬；篮球场、羽毛球场，场内为砼浇捣而成面层，运动时易造成脚、腿部伤害等）。

造成这些原因是因设计中考虑不周而产生的，设计时未能做到以人为本。那么设计时如何考虑才比较合理呢？

四、作业设计

选择日常生活中的某一产品，分析其在人机关系处理上存在的缺陷，提出改进意见，并填写下表。产品名称 现有缺陷1、2、改进意见

第五篇：自行车设计中人机工程学分析

自行车设计中人机工程学分析

一、人d自行车系统组成

自行车的功能是供人骑行，就发挥自行车的功能作用而言，把人看作自行车的组成部分

是完全合理的。因此，人在骑车时组成了人d车系统，该人-车系统中的人t车界面关系可由图

12b13来进行分析。

1·人与支撑部件关系

支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。

从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着密切的联系。人坐的位置怎样更合适，车架多高使人脚蹬起来用力才方便，如何保证人的上身有正确姿势，手握车把的距离多长才合适等，都是决定于人体特性的设计参数。

2·人与动力接受部件关系

动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。

3·人与传动部件关系

传动部件主要是滚珠、链条和链轮。人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动，从而使自行车前移。传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性，且有易操纵的变速机构。保证较高的传动效率，才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率。

4·人与工作部件关系

工作部件就是车轮，即车圈、轮胎等。绝大部分轮胎是充气的，少数是实心的。车轮一方面把骑车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而向前运动的力;另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力。在设计自行车的各部分尺寸、车闸及变速器等时，应该着眼于骑车人一动力一传动一工作的连贯性，才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把、刹车力适当的车闸，才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象。

二、影响自行车性能的人休因素

影响自行车性能的人体因素很多，如图12-14所示。现主要分析下述几点:

1·人的体格因素

以身高H为基本因素，其他身体的能力与H成比例，并有与H'、H'成比例的特性。如手臂、腿、气管等的长度与身高成比例，从而以骨关节为中心所产生的力矩、步幅等，都取决于H的大小。肌肉、大动脉、骨铬的截面积以及肺泡的表面积等都可看成与H'成比例。肺活量、血液量、心脏容量等都可看成与H'成比例。体格对出力性能的影响，从理论上讲，弹跳能力与H成比例，速度能力与H，成比例，作功能力和H'成比例。但实际上因每个人身体素质不同，常有20乃以上的偏差。

2·人的下肢肌力

自行车骑行的原动力，主要是骑车人的下肢肌力。人骑车时，骨铬肌肉内部的化学能转换为肌肉收缩的机械能。自行车脚蹬的转动就是通过腿肌收缩出力而完成的，一般说腿肌长的人比腿肌短的人有利。肌肉收缩时产生的力，一般与肌肉的截面积成比例，约为每平方厘米40~5ON，通过一定训练的人可提高到65N。

3·人的输出功率

"人输出的功率随着骑车人的体格、体力、骑车姿势、持续时间和速比等的变化而变化。一般成年男人的最大输出功率约为0·7马力(0·5lkW)，能持续10，左右。如果持续时间长，其值要小得多，持续lh，大约只有0·1~0·2马力(0·07~0·1SkW)。

4·人的脚踏速度

自行车运动是很有节奏的，其节奏常常与人的心脏节律保持一定关系。健康人的心脏跳动为70次/min，一般脚踏以60r/min节奏转动较为合适。设计时以这一常用速度来确定相关设计参数。

5·人的平衡机能

骑车人本身的平衡机能是影响自行车性能的重要因素，如果缺少平衡机能，哪怕是运动性能很好的自行车也不能平稳行驶;若人有很好的平衡机能，却可掩盖自行车设计上的某些缺陷。

6·人的手和握力

影响刹车性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和儿童，手的大小和握力都不相同。据试验，为了长时间施闸而不致使手有疼痛的感觉，希望只用最大握力的10%左右便能得到必要的减速度。

7·人的疲劳

人体疲劳和疼痛是对骑车出力性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有自行车结构因素。疲劳和疼痛一般是由于部分肌肉负担过大，骑车姿势不合适，以及体重对鞍座的体压分体不合适等引起的。此外，影响出力因素还有人的最大摄氧量。

三、自行车设计结构要素分析

影响自行车性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素，如图12-15所示。为了获得自行车较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人--车协调。为此，着重分析与人体相关的结构要素。

1·速比

大小链轮的齿数比，与链轮直径比相一致，一般控制在2·3~4·0的范围内。利用速比关系可取得骑行时所必要的功率和必要的速度。速比要合适，如果太小，无论人的肌力有多大，由于不能充分提高转速，所以就得不到大的输出功率。也由于速比小，在限定的曲柄转速下，得不到必要的骑行速度(后轮转速)。速比过大时，要求的踏力也大，容易使人疲劳。为了保持不疲倦的持续骑行，希望肌肉的负担约力最大肌力的10始，按此选择速比和曲柄转速，可得到比较好的效果。

2·曲柄长度

传统的自行车设计，一般从杠杆原理考虑比较多，对人研究少，认为曲柄越长越有力。曲柄过长后，为了不使脚蹬碰到前泥板，不得不加大中轴至前轴的距离(前心距)。这样势必加长车架，影响了正确的坐车姿势，使人感到臀部痛。若能按人的身长或下肢长来考虑曲柄长度，则可使人省力和舒适。通常曲柄长度的基准，取人体身长的1/10，也相当于大腿骨长的 1/2。

3·三接点位置

正确的骑车姿势，是由骑车人和自行车三个接点位置决定的，如图12-16(a)中所示的鞍座位置A、车把位置B、脚蹬位置C。按三点调整法，AB和AC约等，一般AB=(AC一 3)cm，A点略低于B点，约为5cm。

4·鞍座位置

鞍座装得过低，骑行时双脚始终呈弯曲状态，腿部肌肉得不到放松，时间长了就会感到疲软无力;鞍座装得过高，骑行时腿部的肌肉拉得过紧，脚趾部分用力过多，双脚也容易疲劳。骑车时适当的用力部位是脚掌。设计或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窝部位中心紧靠鞍座中部，使手的中指能触到装配链轮的中轴心为宜。人体各部尺寸都有一定的联系，只要腋窝中心至中指的长度确定下来，鞍座高度便可大致确定。行驶较快的车，鞍座位置要向前移动，行驶较慢的车，鞍座位置要向后移动，否则都不利于骑行，如图12-16(b)、(c)所示。

5·车闸

设计时，闸把开挡、力率和闸把力要与人手的大小和握力相适应。灵敏度高的车闸，随着闸把上力的增大，刹车力也按比例地增加。如果闸把力到达某一程度不发生刹车作用，继而又骤然生效，说明这种车闸设计不良。在紧急情况下操纵时，理想的施闸力和减速度见表12-4。

四、人-车动态特性分析

1·动态稳定性

自行车的稳定是行驶过程中的稳定，是一种动态平衡的稳定性。动态稳定性影响到自行车骑行中的动作，包括直进稳定性和前后左右方向的稳定性，见图12-17(a)。显然，稳定性对安全行驶是必不可少的特性。

2·力学特性

自行车行驶在平地上转弯的条件是侧向力(与离心力平衡)与自行车总重量(人和车的重量)的合力作用线要通过轮胎与地面的接触点。这当然与骑车人有关，但更重要的是自行车的造型要有适合这种力学特征的结构形式。

3·转向特性

自行车转弯时可能有三种情况:

人体和车身向内倾的角度相等。即骑车人身体的中心线和车子的中心线一致时，自行车就可以转弯，即所谓中倾旋转，见图12-17(b);骑车人的倾斜角比车子的倾斜角大时，此时的转弯即所谓内倾旋转，见图12t17(c);骑车人的倾斜角比车子的倾斜角小时，此时的转弯即所谓外倾旋转，见图12-17(d)。