外文翻译与原文

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1、自行车自动变速策略研究摘要在骑车过程中，车手可以移动移杆，获得不同的齿轮比或踩踏节奏来满足不同的外部环境和心脑血管要求，如高功耗，低蹬力，低肌肉应力等。人力自行车之前的研究专注于满足特定的一个或两个要求，以确定最佳的节奏。但大多数没有经验的骑手不能判断换档的时机以获得最佳的节奏。这样的行动会伤害骑手的身体，让车手不能正确使用变速器系统。本研究采用模糊控制理论融和骑行时的所有要求，制定出取决于心脑血管要求和外部物理环境的模糊控制方法以求上移或下移换挡时刻的正确性。最后，本研究提出了一个更完整的策略，以保证车手的健康。本研究综合了先前研究中有关齿轮变换的顺序，以便在骑行中用上所有

2、的齿轮比。在文章的最后，设计了BrowningSmartShift系统用于实现该方法，并进行了道路试验，以确保系统的反应确实符合用户的要求。第一章1.1自行车变速系统约翰·肯普和威廉·萨顿在1886年，发明了第一辆自行车。大约一百年后，使骑行更舒适和高效的自行车设计技术发展得很好。近年来，变速自行车已成为市场主流。一量变速自行车由很多部件组成，包括帧管，刹车，变速系统和传动部件。一个完整的变速系统，如图1.1和图1.2，由五个部分组成：链轮和飞轮，前部和后部变速器，换挡杆，线缆和一个链条。链轮和飞轮由几个齿片和螺丝钉组成，它们都有不同的齿数。有两个换挡杆通过线缆连接到方和后方

3、的变速器。骑行者移动两换挡杆驱动变速器使链条啮合到较大的齿片上，或使链条下降到较小齿片。它可以为骑行者获得到不同的齿轮比。在骑自行车时，骑行者大量使用腿部力量和心脑血管系统。变换齿轮比可以使骑行者感觉更加舒适。骑行者可以选择低齿轮比以高节奏和低扭矩来踩踏，或选择高齿轮比以低节奏和高扭矩来踩踏，选择哪一齿轮比由许多因素决定。最佳的齿轮比可以获得最佳的骑行节奏。骑自行者会觉得很舒适如果他们以他们最佳的骑行节奏骑行的话。当外部物理环境变化时，骑自行车可以改变齿轮比，以获得最佳节奏。但重要的是去决定最佳节奏是什么和当外部物理环境改变时怎样选择一个最佳的节奏。图1.1自行车变速装置图1

4、.2一种自行车变速器细节图1.2动机近年来，越来越多的人骑自行车用来休闲娱乐。人们希望所骑自行车具有更好的性能使骑行更舒适。他们所需要的是知道最佳节奏的选择而后以最佳节奏骑行，有很多因素影响到如何选择最佳节奏。例如，肌肉应力，关节力矩，人的力量，扭矩等等。过去，许多研究关注一个到两个因素来确定最佳的节奏。从这些研究中，骑行者可以得到一些规则，以帮助他们以最佳节奏骑行，但车手仍然感到不舒服因为有一些因素被忽视了。例如，从人机工程的角度来看骑行者可以选择最佳的节奏为50~60转每分钟，但这样节奏的转速在生物力学上来讲很容易使膝盖受伤。所以就有了当外部物理环境已经改变时便改变齿轮比

5、以获得最佳节奏的时机的研究。当然，一个没有经验的骑手无法判断用换挡杆来获得最佳节奏的时刻。因此，他们不能正确使用好变速系统。然而，没有任何关于选择最佳节奏的研究是考虑到上述提到的所有因素的。但在市场上有一些产品是可以自动改变齿轮例如BrowningSmartShiftandShimanoAutoD等。但这些产品的换档标准，只能依赖于自行车的速度。事实上，对人类来说这是不足够的。根据上述报告，这项研究的目的是要建立一个考虑到影响人类最佳节奏的各方面因素的模型。此外，当外部物理环境改变时，这项研究还提供有关规则决定如何选择正确的齿轮比。最后，该系统可以自动改变齿轮，使任何人都可以

6、自如地骑自行车并充分利用好变速系统。1.3文献回顾为了骑行时能达到最佳节奏，要从不同的观点用大量的研究来界定最佳节奏。1986年，RobRedfield和M.L.Hull研发了一在人骑自行车时计算应力和力矩的生物力学模型。他们发现，通过实验发现了关节力矩和蹬踏率之间的关系。他们试图在恒功率骑行时减少平均绝对关节力矩的总和。他们发现，最佳节奏约为95至105转每分钟，并做了实验以获得更低的肌肉应力或关节力矩。从实验中，他们获得了肌肉应力与其他因素（如踏板力和脚踝力矩）之间的联系。1988年，M.L.Hull和他的同事们选择降低肌肉应力。他们开发出一种更复杂的模型来评估骑踏节奏对

7、肌肉应力的影响。他们减小肌肉应力，得到的最佳节奏约为95至100转每分钟。2000年，AnthonyP.Marsh和他的同事们做了实验。他们把骑行者分为三组：训练有素的赛车手，跑步者和未受训练的骑行者。这些骑行者在实验中有的是以最佳节奏骑行，有的是以最佳输出功率骑行的。训练有素的骑行者和跑步者以100瓦，150瓦，200瓦，250瓦骑行，少有训练的骑行者以100瓦和150W骑行。一个关于特定神经肌肉反应，动力，应力和忍耐力的仿真与分析建立于以265W的固定输出功率进行75,90和105转每分钟的速率踩踏