浅谈健身划船器中对人的因素分析与研究.pdf

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1、第5期(总第129期)机械管理开发2012年10月No．5(SUMNo．129)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT0ct．20l2浅谈健身划船器中对人的因素分析与研究谭元英，康瑛石，吴凤林(1．宁波工程学院，浙江宁波315000；2．太原理工大学，山西太原030024)摘要：基于人机工程学原理，分析研究了A．4f]在使用健身划船器过程中的动作情况、运动频率及相关关节运动轨迹、人体受力等人的因素，借此来帮助设计者设计健身划船器，使划船器更适用于人们进行健身锻炼运动。关键词：健身划船器；人机工程学；人的

2、因素中图分类号：TB18文献标识码：A文章编号：1003—773X(2012)05—0023—020引言表2与划船运动有关的部分人体部位动作速度与频率限度作为提高生活质量的重要组成部分和缓解精神压动作部分动作速度与频率／次力的重要手段，体育健身运动热潮被各国人们一次又手的运动／(em／s)35一次掀起。健身划船器也渐渐地成为了人们的新宠，手的弯曲与伸直／(次／s)l～1．2成为了全球最受欢迎的十大健身器材之一。因此，对脚掌与脚的运动频率，(次／s)O．36～0．72健身划船器中的人的因素进行分析，可以进一步满足人们的健身锻炼需求，方

3、便他们进行健身锻炼。身体转动／(次，s)O．72～1．621人在使用划船器时的动作情况设膝关节绕踝关节的运动的角速度为，髋关节利用人机工程学原理，借助人体模板，可以在假象沿滑轨移动的速度为，肩关节相对于髋关节摆动的的理想前提下，模拟人在运动中的姿势，了解人体各个角速度为tO：，肘关节相对于肩关节摆动的角速度为部位的活动范围。下面根据人划船时的动作特点，利093。以滑轨为轴，以髋关节的初始位置为原点建立用人体模板对这些动作进行模拟[1,21见表1。y平面直角坐标系，如图1。表1人在使用划船器是的动作分析＼出水阶段回桨阶段入水阶段拉桨阶

4、段躯干适度后仰适度前倾保持前身体角度开始展开，动作倾状态并开始后仰上肢将握把来自肩部放松，手手臂放手呈弯曲用力，背部动作肋骨下方臂逐渐伸直松伸直肌肉向后用力下肢腿完全伸直腿部缓慢屈膝屈膝到舒腿给脚踏施力，快速动作适位置伸展膝关节的角度人体示模意板图蓉一。、镭一⋯一厶一小腿长；厶一大腿长；厶一前臂长；厶一上臂长图1主要相关关节的运动情况膝关节点的轨迹方程为：2运动频率及相关关节运动轨迹分析在人们使用健身划船器进行健身运动的过程中，lx=L1-L1sin(~一~olt)各部位一起配合，完成一系列动作，在这些人体部位Iy=L2COS('I

5、T—OJlt)中，踝关节、髋关节、膝关节、肩关节、肘关节起到了关键作用。髋关节点的轨迹方程为：假定人在划船运动是的运动周期为r，，此值的大1fz=v：0小要根据人体部位动作速度和频率极限，如表2，和划肩关节C点的轨迹方程为：船运动的特点进行界定，因此，人在使用健身划船器进fIz=L5sin02-L5sin(02一2)+行划船健身运动时，动作频率应该在1．2-2次之问，也lY=L5cos(0z—wz)-LsCOS02就是说3O～5O次／min之间最为合理】。收稿日期：2012-05—07作者简介：谭元英(1985一)，男，湖南安仁人，

6、在读硕士研究生，研究方向：(机械)设计艺术学。·23·第5期(总第l29期)机械管理开发肘关节D点的轨迹方程为：态为匀速状态，那么，脚踏板的反作用力为恒力。=L5sin02一L5sin(O2一2)++一～、y．．L4sin03一L4sin(O3—093t)=L5cos(02一2)-L5COS02一L4cos(O3—093t)+L4COS03从L面的分析得知，人在进行划船运动的过程中动作特点和人体各关节的活动范围可知，Oj的活动角度范是55。～180。，02的活动角度为60。～120o，03的＼／／一n活动角度为90。~_30ol51

7、，因此，膝关节的运动轨迹是反作用一个以踝关节为圆心的弧形轨迹；髋关节的运动轨迹脚踏板是来回的直线运动，也就是人体臀部的运动轨迹；肩关图3人体主要受力情况节的运动轨迹为一个椭圆弧；而肘关节的运动是一个其方程式为：类椭圆弧，其轨迹如图2。∑=0∑F=0(F)=0∑M(F)=0由于滑轨与水平面成一定的倾斜角度，．从而导致人体自身的重力在滑轨的方向上产生分力，但由于倾斜角度很小，因此，此力的值也很小。由此可知，人体的受力主要是来自于脚踏板。4结束语本人利用人机工程学原理，分析人在使用健身划--／]',腿长；L2～大腿长；厶一前臂长；厶一上臂

8、长船器时的运动动作、人的受力情况等人的因素，希望能图2主要相关关节的运动轨迹为设计出更加方便有效的健身划船器提供帮助。3人体受力分析参考文献在使用健身划船器进行划船运动的过程中，人体[1]项英华．人类工效学[M】．北京：北京理工大学出