高端自行车鞍座是用来支撑身体的自行车部件,其设计直接影响骑行者的舒适度以及对人体生理健康压迫等问题。骑行时,坐骨结节与鞍座接触处鞍座的变形最大,压迫力相对集中,臀部长时间处于压迫状态会造成麻木和缺血,严重时会导致生殖系统障碍。为了解决上述问题,本文提出一套高端自行车个性化鞍座设计与动态力学分析方法。本文首先对骑行者的个性化因素的分析,归纳个性化鞍座的设计要求,给出个性化鞍座的基本结构,然后提出一种个性化鞍座的设计方法。根据骑行者个性化信息和三次B样条拟合曲面原理,提出一种鞍座曲面的构造方法,实现个性化鞍座参数化模型的构建和曲面设计。为了获得更理想的曲面,提出一种曲线变形方法,进行原始特征点前后位置的计算。在此基础上,应用径向基函数方法进行鞍座曲面的局部调整,获得自行车个性化鞍座。通过有限元方法对该鞍座和普通自行车鞍座分别进行静态力学分析。两个鞍座对人体的压力大小的比较结果表明,个性化鞍座对生殖区以及坐骨结节中心的作用力较小。然后提出一种人车系统的动力学建模方法。依据动力学原理,把自行车简化成2自由度系统,建立动力学模型。分析自行车的运动过程,研究骑行者运动的基本规律以及所受的外部载荷。首先依据人体生物力学理论,建立人体模型,求出静态条件下鞍座对人体的受力;其次依据能量守恒定理,建立自行车-路面模型,求出踏板对骑行者的作用力;再依据拉格朗日定理,建立人体-鞍座模型,求出鞍座对大腿的作用力;最后依据动力学原理,建立自行车-路面不平度模型,求出鞍座对骑行者的冲击力。接着依据鞍座动力学模型,把力加载到有限元软件中,利用动态有限元分析方法对鞍座和骑行者坐骨的受力情况进行分析,结果表明鞍座对骑行者的作用力主要集中在坐骨结节和生殖区附近,并且改变鞍座的结构参数可以有效减小鞍座对骑行者的作用力。为此,以骑行者坐骨结节以及生殖区的压力最小为目标,基于动态有限元分析结果,归纳出影响骑行舒适度的鞍座参数,利用正交试验方法,对这些参数进行优化,提高骑行者的舒适度。最后为便于应用,以上述的关键技术为基础,以HOOPS和ACIS图形内核为开发平台,VC++为开发语言,开发人机交互的个性化鞍座软件,并给出设计实例。上述研究工作为高端自行车个性化鞍座设计与分析奠定了理论基础,同时也为高端自行车的客户化定制奠定了技术基础。