本文以人机工程学与人体生物力学理论为指导,以用户操作强度为评价依据对手动轮椅车架进行优化设计。本文在对手动轮椅产品自身,用户群体及使用场景与任务进行深入研究后,通过运动捕捉设备对手动轮椅使用者的操作动作数据进行记录,选择人体生物力学仿真平台,根据手动轮椅产品及人体模型特征建立了“人-轮椅”耦合仿真系统,进行了手动轮椅操作强度仿真实验。结合实验结果与研究结论对现有手动轮椅车架进行优化设计,通过设计评价实验,最终验证优化设计结果的合理性。全文的研究内容及结论概括如下:第一,首先对市场上现有的手动轮椅类型及车架结构进行研究梳理,总结得出手动轮椅的车架部件为该产品核心设计活动的基础,并对现有车架结构,材料及加工工艺进行分析梳理;其次通过手动轮椅专家用户访谈,总结现有手动轮椅设计不合理之处,并通过用户调研得出降低手动轮椅操作强度仍为该产品优化设计的第一目标;最后通过对手动轮椅使用场景及操作任务的分析,总结得出在典型场景下的典型事件及任务节点,初步得出手动轮椅车架优化设计区间范围限制,为后文进行的车架优化设计提供理论依据。第二,首先通过动作捕捉实验采集手动轮椅用户的上肢操作动作数据,将获取的动作数据作为驱动数据接入生物力学仿真软件;其次根据实验被试身体尺寸调整人体模型,并通过三维建模软件建立轮椅数字模型并导入仿真软件,从而建立了人-轮椅耦合模型系统;最后选取手动轮椅操作主要发力肌肉操作过程中的发力最大值之和作为评价指标进行手动轮椅操作仿真实验。实验后得出结论最优轮椅座椅位置空间坐标区间,为后文进行的轮椅车架参数优化设计提供理论支撑。第三,首先结合前文实验结果及评价指标,对手动轮椅车架进行优化设计;其次通过评价实验评价优化后的手动轮椅车架的设计合理性,总结得出设计后的手动轮椅车架用户操作强度较低,验证了设计结果的合理性;最后基于优化设计后的轮椅车架对手动轮椅的外观造型进行设计,并输出多款配色方案,以满足不同用户的审美偏好。本课题立足于我国老龄化社会问题及居民运动损伤增长趋势,通过用户行为分析,运动捕捉技术及人体生物力学仿真等方法针对手动轮椅车架结构进行优化设计,旨在提高该产品设计水平,从而更好的服务于广大使用者群体,具有十分重要的现实意义。