【人體功效學實際應用論文：人體功效學在跑步鞋設計中的應用5400字】

《人體功效學》實際應用論文：人體功效學在跑步鞋設計中的應用【摘要】隨著社會的發(fā)展，人們對產品的要求逐漸提高，在跑步鞋的設計上也要求我們做到更人性化，才能在競爭中脫穎而出。因此，本文主要對人體工效學在跑步鞋設計中的應用展開研究，首先對人體工效學進行了介紹，闡述了鞋子與人體工程學的淵源，并對人體工效學在跑步鞋中各類結構的設計的應用進行了分析，最后詳細介紹了對鞋材料的要求?！娟P鍵詞】人體工效學；跑步鞋；設計；材料目錄TOC\o"1-3"\h\u引言 4一、人體工效學的介紹 4二、鞋子與人體工程學的淵源 5三、人體工效學在跑步鞋中的應用 5（一）鞋身設計 6（二）鞋面設計 6（三）鞋里設計 6（四）鞋墊設計 7（五）跑步鞋外底設計 7（六）氣墊設計 7四、腳型及運動規(guī)律與休閑鞋楦型舒適性設計 7（一）鞋楦設計的概念及意義 8（二）腳型及運動規(guī)律在鞋楦上的應用 81.口門位置 82.腳山位置 9（三）慢跑鞋的鞋楦設計(以男性為例) 10結語 10參考文獻 11引言21世紀，科技和文化的發(fā)展日新月異，設計潮流也在不斷變化，人們對物質的理性要求逐漸轉向感性的要求。怎樣應對顧客的需要改變；怎樣利用高技術處理情感問題；如何順應日益凸顯的多元化，個性化和差異化設計趨勢是人機工程學應用中的重要課題，也是設計者必須思考的問題。但是現在跑步鞋市場的競爭十分激烈，而國內運動品牌又缺乏自身的特點，因此國內跑步鞋在設計時應該充分考慮人們更高的心理需求，精神需求并不斷地尋找使用者的心理與生理需求，在設計中日益投入人文關懷，融合不同專業(yè)資源、社會資源，把洞察人性作為設計主軸,.在設計中體現人性化，改善生活質量，并最終帶給人們一個精彩的人生體驗歷程。中國設計正邁向世界，其本土化問題需要我們去面對，也就是設計要與本土文化相融合，方能獲得持續(xù)性發(fā)展，使得中國藝術設計更富有民族性與本土文化，而人體工程學更有民族性與地區(qū)性，因此進行本民族本民族人體工程學運用于鞋類設計研究就更顯緊迫與重要。一、人體工效學的介紹人體工效學又稱“人體工程學“，“人機工程學“，“工效學“，“人類工程學”.國際工效學會在會章中把人體工程學定義為：研究人在工作環(huán)境中的解剖學、生理學、心理學等諸多因素及人-機-環(huán)境系統(tǒng)交互作用的各組成部分（效率、健康、安全、舒適等）是怎樣使工作狀態(tài)達到最優(yōu)化的一門學科。歸根到底，人體工程學是一門綜合運用人體科學理論、方法、生產技術來研究人類與環(huán)境關系的學科，具體地說，就是在產品設計和制造過程中，要根據人體生理解剖功能為其量身定制，使其更有利于身心健康。人體工程學作為一門新興的綜合學科在當代很有影響，其理論依據是人體測量學、人體解剖學、人體生理學、人體生物力學、色彩學、工業(yè)設計學等，它們?yōu)槿梭w工程學研究人體生物學的活動范圍，肌力和靜態(tài)等問題提供依據。動態(tài)中人的尺寸群，及為使人們適應各種環(huán)境，遵循以人為中心，以物為人用的工程學原則的各種產品設計要求與參數。“人體工程學”一詞是波蘭自然科學家沃捷赫和雅斯特塞恩勃夫斯基于1857年首次在《自然與工業(yè)》周刊發(fā)表《人機工程學或建立在自然科學規(guī)律的勞動細要》，提出從生物學出發(fā)制造人類勞動模型，并將“人是工作系統(tǒng)中的一個組成部分”作為理論研究內容。二、鞋子與人體工程學的淵源第一次世界大戰(zhàn)結束后，人類生活進入電化時代，電冰箱、洗衣機、電風扇.吸塵器等電器產品開始在日常生活中使用。但由于這些產品的外觀設計單調，以及功能欠佳，引起了消費者對產品的不滿，在此基礎上，對產品設計和消費者的關系進行了深入的探討。直到二戰(zhàn)之后，人體工程學才有了長足的發(fā)展，隨著科技的飛速發(fā)展，出現了一些新興科學與技術，如計算機技術.空間科學等，使人與產品之間的關系產生了新的特點，人與產品之間的關系更加復雜，人體工程學理論研究取得了飛速發(fā)展，使入體工程學在產品設計中得到了廣乏的應用。.鞋是人類最早使用的產品之一，其出現已有幾千年歷史，在封建社會已經出現專門的生產作坊，20世紀早期，鞋已經開始作為工業(yè)產品進人機械化、批量化生產.鞋子最初的作用就是保護腳免受損傷，使人們走路或者跑步時免受自然環(huán)境的干擾，井避免嚴寒給腳帶來的損傷。但是，時代的進步使消費者對穿用的需求也不斷變化，對當前鞋產品來說，只要求其有保護功能還不夠，消費者期望能最大限度地滿足腳的舒適性需求，也就是說鞋產品要從生理結構和心理需求兩方面進行設計。運動變化等多個方面都達到了最優(yōu)化狀態(tài)，只有將鞋子的生產技術和人體科學理論進行有機融合，才能更好地滿足消費者的需要。制鞋企業(yè)屬于傳統(tǒng)產業(yè)，陳舊的生產技術與開發(fā)觀念始終束縛著制鞋企業(yè)，企業(yè)主常常過多地強調鞋子的工藝性與美觀性，所謂的產品質量通常也僅指產品的結實.耐穿等項目符合要求，而忽略了消費者作為穿用者對鞋的適腳性和穿用時的心理感受，鞋的生產很少或者根本沒有考慮人腳的生理構造以及運動對腳部尺寸的影響。消費者常常會遇到這樣的情況，新鞋剛穿上時，會有些部位卡腳、磨腳，總要等穿舊了才會感覺舒適，而且舊鞋的舒適性是由于借助于皮革自身的彈性使鞋子材料產生變形并與腳部結構及穿用習慣相吻合，將人體工程學運用于鞋子生產，是通過對腳部，材質及人們心理等方面進行分析來最大程度地滿足穿著者對鞋子的要求。鞋的設計與制作只有符合人腳部結構以及人的行為特征，才能使穿著者從生理和心理上感受其舒適性，如衛(wèi)生舒適性.接觸舒適性、壓力舒適性和鞋的運動舒適性等。三、人體工效學在跑步鞋中的應用人機工程學在生活中的應用日益廣泛，人們更加追求舒適和方便，本文將人機工程學有關理論納入跑步鞋設計之中，在人機界面設計的原則下，綜合考慮人員各參數、心理狀態(tài)、運動趨勢等因素，從鞋身、鞋面、鞋底等方面進行綜合分析與設計。鞋身設計跑步鞋的鞋身設計又是鞋楦設計的一種，其目的是為了設計出跑步鞋的尺寸以及跑步鞋的曲線。腳長是確定跑步鞋鞋號、設計鞋楦的基礎，但是不管是什么風格的鞋楦，鞋底長度一定要大于腳長。此次跑步鞋的設計采用了男子腳的長度260mm作為跑步鞋的設計樣本，鞋的長度設計規(guī)格是275mm,鞋的前掌寬設計規(guī)格是106mm,后跟寬設計規(guī)格是85mm,后幫高設計規(guī)格是69mm。依據如下：1.腳的長度一定會因季節(jié)氣候的改變和運動量的不同而改變，通常是3-5毫米的該變量。2.穿著跑鞋的人，跑鞋里要留出足夠的空間，這個空間就是所謂的“放余量”，男子的跑鞋鞋楦的放余量是20毫米，女子的為16.5毫米。3.鞋子的后跟要有一個合適的弧度級后容差，這個弧度要符合腳跟的弧度，這樣可以讓鞋子更合腳，也可以防止鞋子不跟腳。男性鞋子的后容差通常為5毫米，女性鞋子為4.5毫米。4.楦跖圍要小于腳的跖圍3.5毫米，由于鞋的跖圍可以頂住跖關節(jié)，使得腳趾不會向前頂鞋尖，有效避免腳疼。鞋面設計跑步鞋主要面料約為PVC,

PU牛巴，超細纖維、天然皮和網布幾大類別。通過調研得知，消費者對于跑步鞋透氣性看法較大，認為多數跑步鞋透氣性較差，且鞋面材料硬度較高，不適感較大。所以本設計鞋面設計中使用柔軟輕便鞋面材料且無毒無害?？紤]上述因素跑步鞋鞋面材料選擇PU人造革，網面,

TPU材料。由于PU人造革質地柔軟，富有彈性，手感佳，適于作鞋面內表層，而網面具透氣性佳，且重量輕，極適于作鞋面中間層;TPU材料具有強度大，韌性強，耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候，同時他還具有很高的防水性、透濕性、防風、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外線、釋放能量等許多優(yōu)異特性，極其適合作為外表層使用。鞋里設計針對不同材質的特點進行分析，綜合考慮本設計是一款夏季跑步鞋，由于夏季氣溫較高且雨水較多，因此鞋子的透性與防水性應該較好，對此鞋子中內襯選材應該具備較好的透氣排汗性，并具備防水效果，針對人體生理特點，在內襯中選擇GORE-TEX面料，這種面料可以增加跑步鞋透氣性，使腳部直爽保持干，同時面料還具備較好的防水性。這不僅增加了人們鍛煉的積極性，而且還能確保足部的衛(wèi)生和健康。鞋墊設計本次設計使用了最新紡織材料天鵝絨布作為面料，它有吸收和輸出足部濕氣的功能，天鵝絨布面的設計大小是根據男性腳260mm,鞋墊長270mm,前掌處設計厚5mm,后掌處設計厚13mm,鞋墊正面設計寬90mm,背面設計寬74mm,背面斜面抬高20度。表面天鵝絨布與內里EVA材質組成的鞋墊可以較好地對腳部起到緩沖作用，同時保護腳趾免受傷害，對腳跟處能起到全面保護作用。跑步鞋外底設計為提高跑步鞋助跑性能，跑步鞋外底材料選擇及外底樣式設計就顯得格外重要，目前市場上有很多材料，其中要選擇對跑步鞋助跑效果最好的。助跑性能表現為跑步鞋本身重量鞋底摩擦力鞋底彈力。制作外底所需材料先要符合耐磨，防滑減震，重量輕的基車需求，更進一步又要符合特殊要求。在對多種材質進行全面分析之后，跑步鞋的外底部使用了碳素橡膠材質，將鞋底花紋設置成華夫格花紋，同時設計了彎曲溝槽以增強平滑牽引并使外底部具有充分的抓地力與摩擦力。氣墊設計利用人機工程分析跑步鞋鞋底之設計，為提高跑步鞋之助跑性與舒適性，同時也考慮到使用者更傾向于健身慢跑，因此本設計使用全掌氣墊且將惰性氣體氦氣填充于氣墊中，氣墊大小與鞋底一致，在鞋底交界處之氣室厚度約10mm,氣室壁厚約1mm,質地較軟而富有彈性，而在中部氣室厚度均較大，約1.8mm,彈性較弱而具有承托身體重量的功能，在中部實心層較厚，約28mm,具有連結前腳掌及后腳掌的功能。氣室之間的距離在20mm左右，起著很好的落地緩沖減震作用；前掌的寬度為13毫米，與后跟之間的距離為30mm;氣墊位于后跟和前掌間，呈楔形結構；局部隱蔽氣室邊緣厚8毫米。四、腳型及運動規(guī)律與休閑鞋楦型舒適性設計鞋靴為人們提供了使用上的便利與穿著上的舒適感，所以需要對休閑鞋類產品做出科學合理的人性化設計。（一）鞋楦設計的概念及意義“鞋榿”是指能夠保持鞋腔內一定尺寸的胎具。鞋楦是人類摹仿腳外形的造型產物，這種摹仿不是簡單的重復，而是以科學為依據，加以美化，藝術處理。楦型的設計是以腳部數據為基礎的，依據腳型三維立體的外部形態(tài)和內部構造，將腳型這一不規(guī)則的三維立體空間模型化;鞋楦分木質楦、金屬楦、塑酯楦等。從鞋類設計的角度講，鞋楦作為腳部形態(tài)，機能的重要媒介，充分反映出腳部外部形態(tài)，運動機能及其他特征，鞋楦作為鞋的靈魂，其質量的好壞直接影響到鞋類的外部形態(tài)、流行趨勢及穿著的舒適性等?？梢哉f鞋楦設計水平的高低決定了制鞋業(yè)的整體發(fā)展。（二）腳型及運動規(guī)律在鞋楦上的應用1.口門位置運用腳型規(guī)律進行鞋楦設計，不但能提高設計精確度，而且能改善設計的舒適度，而設計愈符合腳型規(guī)律，鞋子的適穿性愈佳，這也是人性化設計的基礎。休閑鞋設計時，對口門部位，腳山部位，足踝部位及腳山高度，后踵高度和足踝高度等參數進行控制，既要運用腳型規(guī)律又要遵循腳的運動規(guī)律。1.口門位置就是鞋口前端和背中心線的交線，又稱前開口位置。休閑鞋口門位置通常較往前，屬淺口門鞋，設計時取于鞋楦跖圍線和背中線相交位置之前。其目的不只是穿脫方便，而且主要是從動態(tài)的角度來思考鞋子的作用。足在行走跑跳過程中，以跖趾關節(jié)作為中心連續(xù)彎曲，口門的位置被設計成跖圍線前，剛好避開彎曲部分，降低運動阻力和提高運動舒適感?？陂T的位置（圖4-1）。圖4-1口門位置示意圖2.腳山位置腳山位置是所有鞋子中的最高處，十分醒目，同時也是鞋子的前開口和后開口的轉彎控制點，因此腳山位置十分關鍵。腳山的位置太靠前，使后領的尺寸增大，使抱腿的能力降低；腳山處過分向后，會增加鞋帶束縛腳的效果，使舒適度降低；腳山的基本部位在船體上的彎點較為合理，不僅能滿足后領的抱腳功能，而且還能使鞋帶綁腳的舒適度。在皮鞋的設計中，鞋前幫的總長度要比舟上的彎點更短，這樣可以避免運動時磨腳，但是在休閑鞋的設計中，因為是前開的結構，加上鞋舌的保護，不會產生磨腳的情況。從鞋身的角度來看，舟上的彎點就像是一個“黃金分界線”，舟上彎點在腳長的比例是38.5%，從前向后是61.5%，即0.615，接近0.618。見圖4-2圖4-2腳山位置示意圖（三）慢跑鞋的鞋楦設計(以男性為例)1、楦底樣長度它的設計取決于頭型尺寸，寬窄和跟的高低。頭型越小、鞋跟越大、楦底樣越小，相反越矮。慢跑鞋鞋頭靠近運動鞋，跟高15～20毫米，楦底靠近腳長三圍趾圍:因慢跑鞋跟高改變幅度不大，故慢跑鞋趾圍改變幅度也不大，通常設計為238～243毫米之間。跗圍：跑步鞋的跗圍通常是245-250毫米。背圍：由于鞋楦的鞋跟高度變化比較少，而男性的足背比較高，因此男性鞋楦的后圍要大于腳趾。一般規(guī)格為245～250毫米。后身長度-般設計在148-152mm。后身長度是隨著跟的增高而變長的。后踵寬度一.般設計在58-62mm。前掌寬度-般設計在88-92mm。由于男性后跟骨的最突出的位置是21毫米，所以后跟突點。但我們在設計時要想到鞋墊厚度，根據鞋墊厚度來決定楦的后跟突點，通常是24mm。7、統(tǒng)口統(tǒng)口長90-95mm，寬28-30mm，后弧高度80-90mm8、男鞋楦的楦背長楦背長度一般設計在95-100mm。參考文獻[1]陳金.人機工程學在鞋類設計中的應用[J].東方藏品,2018(8):1.[2]曾攸攸,吳曉瑩,莫靜怡.人體工程學在籃球鞋設計中的應用[J].西部皮革,2019,41(1):3.[3]劉珂珂.基于人體工程學原理的休閑鞋人性化設計研究[D].江南大學,2009.[4]王占星.從服裝衛(wèi)生學和人體工程學角度看鞋類設計[J].四川皮