基于人机工程学的划船器设计及运动仿真分析

蒋培均

依据人机工程学知识理论所设计的划船器，质量性能更加稳定，功能更加丰富便利，能够更好的满足体育健身愛好者的使用需求。随着我国全民体育锻炼的热潮的逐渐兴起，此类型的划船器将拥有着巨大的市场空间。

1 基于人机工程学的划船器设计

1.1 人体参数

划船器的设计主要是满足人们健身等需求，必须要以准确了解人体尺寸信息为前提，这样才能为客户的使用提供便利。只有精确掌握人体的各项参数，才能为划船器的外观尺寸、结构比例等合理设计打下良好基础。划船器的设计需要结合人体尺寸的均值和标准差来进行，必要情况下可以就我国人体尺寸的均值和标准差数据予以收集整理，并做好人体参数的统计。

1.2 零件设计

（1）座垫架设计

按照人机工程学知识来分析，划船器座垫架，特别是座位，必须要满足人体实际尺寸的要求。通常来讲，该零件部位的设计都会根据参考数据标准，来进行座垫架的设计。

（2）主架设计

划船器的主架与地面直接接触，首先要确保划船器主架处于静止状态，则需要保证主架中的转轴的转动来带动车架内飞轮的转动，通过人体在踩踏脚踏板，坐垫前后移动，来实现充分运动。因此，主架部位主要采用闭环设计。在设计过程中，主架要有良好的稳定性，并且导轨与水平面角度成2°，让底座具备更好的稳定性。

2 划船器三维模型与运动仿真

2.1 划船器的三维模型

SolidWorks是市场上常用的三维建模软件，支持拉伸、旋转、扫描、放样等多种功能，为三维建模工作的顺利完成提供了可靠的技术保障。

（1）踏板三维模型的构建

踏板的外观尺寸（长、宽、高）分别为70㎜、150㎜、30㎜。该结构部位的三维模型的构建，首先要踏板的截面图草绘出来，并详细标准相关尺寸信息，再对拉伸深度进行修改，在上述工作完成后单击“确定”按钮，最后再将长宽结合位置的圆角进行过度处理，点击保存即可。

（2）后支撑三维模型的构建

划船器的后支撑结构主要包括导轨、座垫架、后底脚支撑及底脚等。首先，针对各个零件逐一进行三维建模，然后按照相关要求来完成零件的装配，最后得出相应的实体模型图。

（3）主架三维模型的构建

划船器的主架结构主要由空心钢组成，首先，分别按照绘制草图、拉伸、抽空的方法流程来完成零件的三维建模，然后再按照相关要求来进行零件的组装，最后得出该结构的实体模型图。

另外，关于传动轴组件、把手、拉盘的三维建模，与上述的操作流程大致相似，不再做逐一的论述。

2.2 划船器的运动仿真

开展划船器的运动模拟仿真，首先要将完成设计的零部件进行统一的匹配。该项工作的基本流程是，先建立一个装配体，采用自上而下的顺序来开展装配建模，做后得出效果图。当实体效果图生成后，最后将各个零部件来进行合理的组装配适。具体的操作分为以下步骤：

第一，打开SW软件中保存的三维效果图，在“设计树”下方一栏中点击“动画”按钮，进入仿真编辑页面;

第二，单击“马达”按钮，保持默认的名称旋转马达1，将设置马达位置、旋转方向等参数填写完成。先后点击“相对运动零件”“速度”等。

第三，以相同的操作步骤来完成定义线性马达2的操作，座垫架在导轨上的滑行方向选为默认。

第四，打开主菜单，先后点击“视图”“颜色和外观”按钮，打开“外观编辑器”页面，在点击“从模型”按钮，将窗口中出现的零件模型颜色对应选择为黄色、红色和蓝色。

第五，打开动画菜单页面，将各个马达的终止时间设置为一致，在时间轴上面编辑每个马达的开始时间、运动时间、完成时间等信息参数。

第六，将之前准备好的仿真人体模型配合到已经安装好的划船器模型中去，配合好装配关系。

第七，在通过点击动画菜单内开始按钮，此时划船器就会按照之前设计的运动轨迹运动起来，从人体模型手拉划船器拉手，随着座垫架在导轨上前后滑动，主架内飞轮不断转动，仿真人体模型腿部来回弯曲伸直，很形象的模拟出人体在运动时的各个动作与位置，这时就可以观察到模型整体的运动轨迹及速度情况。

（作者单位：南通铁人运动用品有限公司）