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基于Anybody的人-自行车骑行仿真与车架参数优化研究
| 论文题名： | 基于Anybody的人-自行车骑行仿真与车架参数优化研究 |
| 关键词： | 自行车;车架结构;参数优化;骑行运动;舒适性 |
| 摘要： | 本文以人机工程学与人体生物力学为理论指导，研究了一种以骑行者舒适性为评价标准的自行车设计方法。本文在分析了骑行运动的特点后，设计了相关的骑行实验，并对采集的人体生理数据进行了合理的处理，选择Anybody人体生物力学仿真平台，根据人体骑行特点，建立了人-车耦合仿真系统，并进行了仿真实验。依据仿真数据，运用函数拟合的方法，建立了人-车最佳匹配参数的函数关系式，从而获得与骑行者相适应的自行车车架最佳参数，并借助自行车骑行测试台，对所得车架参数的合理性进行了实验验证。全文的研究内容及结论概括如下: 1.在分析人体骑行特点的基础上，借助实验室现有测试仪器，设计并进行了自行车骑行过程中人体的动作捕捉实验、心肺功能测试实验以及表面肌电信号采集实验，并对实验测试数据进行了处理，为后续仿真实验和结果分析提供了依据。 2.运用Anybody生物力学软件，根据骑行者生理尺寸，创建了具有完整骨骼和肌肉的人体模型，同时运用Solidworks三维建模软件创建了自行车的三维实体模型，最后利用Anybody仿真平台，建立了人-车耦合仿真系统，并对系统进行了反向动力学仿真，在同实验数据进行比对后，证明了仿真结果的正确性。 3.根据运动生理学知识以及骑行运动特点，对仿真系统进行了合理的简化，并重新设计了参数化仿真运算程序，在计算了不同身高骑行者在不同尺寸参数的自行车上骑行的效果后，运用MATLAB软件对得到的骑行者生理数据进行了处理，并对结果进行了函数拟合，获得了人-车最佳匹配参数的函数关系式。 4.选拔合适的测试者，借助自行车测试骑行台，根据人-车最佳匹配参数的函数关系式，设计了骑行比对试验。采集测试者在一般参数自行车和最佳匹配参数自行车上的骑行过程中的生理数据，并加以分析对比。实验结果显示，测试者在最佳匹配参数自行车上的骑行效果优于在一般参数自行车上的骑行效果。 |
| 作者： | 高飞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 项忠霞;刘学全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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