外文翻譯與原文

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1、自行車(chē)自動(dòng)變速策略研究摘要在騎車(chē)過(guò)程中，車(chē)手可以移動(dòng)移桿，獲得不同的齒輪比或踩踏節(jié)奏來(lái)滿足不同的外部環(huán)境和心腦血管要求，如高功耗，低蹬力，低肌肉應(yīng)力等。人力自行車(chē)之前的研究專(zhuān)注于滿足特定的一個(gè)或兩個(gè)要求，以確定最佳的節(jié)奏。但大多數(shù)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的騎手不能判斷換檔的時(shí)機(jī)以獲得最佳的節(jié)奏。這樣的行動(dòng)會(huì)傷害騎手的身體，讓車(chē)手不能正確使用變速器系統(tǒng)。本研究采用模糊控制理論融和騎行時(shí)的所有要求，制定出取決于心腦血管要求和外部物理環(huán)境的模糊控制方法以求上移或下移換擋時(shí)刻的正確性。最后，本研究提出了一個(gè)更完整的策略，以保證車(chē)手的健康。本研究綜合了先前研究中有關(guān)齒輪變換的順序，以便在騎行中用上所有

2、的齒輪比。在文章的最后，設(shè)計(jì)了BrowningSmartShift系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)該方法，并進(jìn)行了道路試驗(yàn)，以確保系統(tǒng)的反應(yīng)確實(shí)符合用戶的要求。第一章1.1自行車(chē)變速系統(tǒng)約翰·肯普和威廉·薩頓在1886年，發(fā)明了第一輛自行車(chē)。大約一百年后，使騎行更舒適和高效的自行車(chē)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展得很好。近年來(lái)，變速自行車(chē)已成為市場(chǎng)主流。一量變速自行車(chē)由很多部件組成，包括幀管，剎車(chē)，變速系統(tǒng)和傳動(dòng)部件。一個(gè)完整的變速系統(tǒng)，如圖1.1和圖1.2，由五個(gè)部分組成：鏈輪和飛輪，前部和后部變速器，換擋桿，線纜和一個(gè)鏈條。鏈輪和飛輪由幾個(gè)齒片和螺絲釘組成，它們都有不同的齒數(shù)。有兩個(gè)換擋桿通過(guò)線纜連接到方和后方

3、的變速器。騎行者移動(dòng)兩換擋桿驅(qū)動(dòng)變速器使鏈條嚙合到較大的齒片上，或使鏈條下降到較小齒片。它可以為騎行者獲得到不同的齒輪比。在騎自行車(chē)時(shí)，騎行者大量使用腿部力量和心腦血管系統(tǒng)。變換齒輪比可以使騎行者感覺(jué)更加舒適。騎行者可以選擇低齒輪比以高節(jié)奏和低扭矩來(lái)踩踏，或選擇高齒輪比以低節(jié)奏和高扭矩來(lái)踩踏，選擇哪一齒輪比由許多因素決定。最佳的齒輪比可以獲得最佳的騎行節(jié)奏。騎自行者會(huì)覺(jué)得很舒適如果他們以他們最佳的騎行節(jié)奏騎行的話。當(dāng)外部物理環(huán)境變化時(shí)，騎自行車(chē)可以改變齒輪比，以獲得最佳節(jié)奏。但重要的是去決定最佳節(jié)奏是什么和當(dāng)外部物理環(huán)境改變時(shí)怎樣選擇一個(gè)最佳的節(jié)奏。圖1.1自行車(chē)變速裝置圖1

4、.2一種自行車(chē)變速器細(xì)節(jié)圖1.2動(dòng)機(jī)近年來(lái)，越來(lái)越多的人騎自行車(chē)用來(lái)休閑娛樂(lè)。人們希望所騎自行車(chē)具有更好的性能使騎行更舒適。他們所需要的是知道最佳節(jié)奏的選擇而后以最佳節(jié)奏騎行，有很多因素影響到如何選擇最佳節(jié)奏。例如，肌肉應(yīng)力，關(guān)節(jié)力矩，人的力量，扭矩等等。過(guò)去，許多研究關(guān)注一個(gè)到兩個(gè)因素來(lái)確定最佳的節(jié)奏。從這些研究中，騎行者可以得到一些規(guī)則，以幫助他們以最佳節(jié)奏騎行，但車(chē)手仍然感到不舒服因?yàn)橛幸恍┮蛩乇缓鲆暳?。例如，從人機(jī)工程的角度來(lái)看騎行者可以選擇最佳的節(jié)奏為50~60轉(zhuǎn)每分鐘，但這樣節(jié)奏的轉(zhuǎn)速在生物力學(xué)上來(lái)講很容易使膝蓋受傷。所以就有了當(dāng)外部物理環(huán)境已經(jīng)改變時(shí)便改變齒輪比

5、以獲得最佳節(jié)奏的時(shí)機(jī)的研究。當(dāng)然，一個(gè)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的騎手無(wú)法判斷用換擋桿來(lái)獲得最佳節(jié)奏的時(shí)刻。因此，他們不能正確使用好變速系統(tǒng)。然而，沒(méi)有任何關(guān)于選擇最佳節(jié)奏的研究是考慮到上述提到的所有因素的。但在市場(chǎng)上有一些產(chǎn)品是可以自動(dòng)改變齒輪例如BrowningSmartShiftandShimanoAutoD等。但這些產(chǎn)品的換檔標(biāo)準(zhǔn)，只能依賴于自行車(chē)的速度。事實(shí)上，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)這是不足夠的。根據(jù)上述報(bào)告，這項(xiàng)研究的目的是要建立一個(gè)考慮到影響人類(lèi)最佳節(jié)奏的各方面因素的模型。此外，當(dāng)外部物理環(huán)境改變時(shí)，這項(xiàng)研究還提供有關(guān)規(guī)則決定如何選擇正確的齒輪比。最后，該系統(tǒng)可以自動(dòng)改變齒輪，使任何人都可以

6、自如地騎自行車(chē)并充分利用好變速系統(tǒng)。1.3文獻(xiàn)回顧為了騎行時(shí)能達(dá)到最佳節(jié)奏，要從不同的觀點(diǎn)用大量的研究來(lái)界定最佳節(jié)奏。1986年，RobRedfield和M.L.Hull研發(fā)了一在人騎自行車(chē)時(shí)計(jì)算應(yīng)力和力矩的生物力學(xué)模型。他們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了關(guān)節(jié)力矩和蹬踏率之間的關(guān)系。他們?cè)噲D在恒功率騎行時(shí)減少平均絕對(duì)關(guān)節(jié)力矩的總和。他們發(fā)現(xiàn)，最佳節(jié)奏約為95至105轉(zhuǎn)每分鐘，并做了實(shí)驗(yàn)以獲得更低的肌肉應(yīng)力或關(guān)節(jié)力矩。從實(shí)驗(yàn)中，他們獲得了肌肉應(yīng)力與其他因素（如踏板力和腳踝力矩）之間的聯(lián)系。1988年，M.L.Hull和他的同事們選擇降低肌肉應(yīng)力。他們開(kāi)發(fā)出一種更復(fù)雜的模型來(lái)評(píng)估騎踏節(jié)奏對(duì)

7、肌肉應(yīng)力的影響。他們減小肌肉應(yīng)力，得到的最佳節(jié)奏約為95至100轉(zhuǎn)每分鐘。2000年，AnthonyP.Marsh和他的同事們做了實(shí)驗(yàn)。他們把騎行者分為三組：訓(xùn)練有素的賽車(chē)手，跑步者和未受訓(xùn)練的騎行者。這些騎行者在實(shí)驗(yàn)中有的是以最佳節(jié)奏騎行，有的是以最佳輸出功率騎行的。訓(xùn)練有素的騎行者和跑步者以100瓦，150瓦，200瓦，250瓦騎行，少有訓(xùn)練的騎行者以100瓦和150W騎行。一個(gè)關(guān)于特定神經(jīng)肌肉反應(yīng)，動(dòng)力，應(yīng)力和忍耐力的仿真與分析建立于以265W的固定輸出功率進(jìn)行75,90和105轉(zhuǎn)每分鐘的速率踩踏