慢跑鞋减震鞋垫的设计与研究

摘要

与其他的运动项目相比，慢跑是一项场地条件要求比较宽泛、技术动作简单且易掌握的运动，同时它可以改善新陈代谢、提高健康水平、防治疾病，因此深受广大群众的欢迎。也正是由于慢跑是由简单、固定的技术动作通过长时间的重复完成的，它也是最常见的下肢发生过劳性损伤的运动。每年有大约35％-56％的慢跑者会发生过劳性的损伤。由此可见，慢跑运动是一项对于防护要求较为严苛的运动项目。
　　 由于慢跑是一项持续时间较长的运动，为了减少长时间的下落冲击力对足部的冲击，慢跑鞋最主要的功能就是为足部提供有效的减震功能;第二，由于慢跑运动不需要专业场地，运动过程中地面条件复杂，容易发生足内翻、外翻过度引发伤病，所以给运动者提供必要的稳定性保护也是慢跑鞋重要的技术要求;第三，由于个体差异和触地策略的不同，所需的防护要求有一定的差别，慢跑鞋应逐渐走向有针对性的专业化设计方向。
　　 基于以上三点，本研究以体重指数适中的成年男子为消费群体，以运动生物力学知识为指导，对该群体使用的慢跑鞋进行了专业减震鞋垫的设计与研究，以期提高鞋垫的防护性与稳定性、提升普通慢跑运动装备的性价比、推动专业运动设备的普及化。
　　 本研究由五部分组成。第一部分是常用鞋垫材料厚度、硬度与材料减震性能和回弹性能关系的研究。通过对材料硬度、厚度、回弹率的测试，得出材料厚度、硬度与回弹率的相关性;采用自行设计的“下落式冲击锤支架+Footscan压力分布测力平板”组合测试仪，测试了材料的减震性能，得出材料厚度、硬度与减震性能之间的关系。第二部分，采用型号为FootscanUSB2的压力分布测力平板测量慢跑者裸足慢跑时的足底压力数据，得出慢跑者在裸足状态慢跑过程中足底压力变化的规律。第三部分，将材料物理性能、回弹性能和减震性能的关系与裸足慢跑状态足底压力变化的规律相结合，设计并试制出具有防护和稳定功能的鞋垫。第四部分，采用NovelPedar-X足底压力鞋垫测试系统，将试验鞋垫与普通跑鞋相组合，同国内外专业慢跑鞋进行性能对比，从客观角度来评价本设计鞋垫的减震性与稳定性的优劣。第五部分，采用VAS视觉模拟评分法从主观角度评价本设计鞋垫的舒适性，从而结合主、客观试验的结果得出功能鞋垫的优化设计方案。
　　 研究结果表明:
　　 (1)材料厚度对于其弹性的影响约为63％;而硬度对于其弹性的影响约为50％。
　　 (2)在进行专业鞋垫的回弹性设计时，应优先考虑其厚度因素。
　　 (3)设计出分离式后跟减震垫，性价比较高。
　　 (4)设计慢跑鞋功能鞋垫时，后跟部位应注重提高减震性能，且需进行内外侧差异化设计，后跟外侧的减震性能应好于内侧;而前掌部位只需要均一性设计，设计应侧重提高回弹性能。
　　 (5)通过分析功能鞋垫客观性能测试的数据可知:本功能鞋垫可以提高普通慢跑鞋的减震性能和稳定性。其中1号鞋垫对于提高和改善普通慢跑鞋的减震性能和稳定性能效果优于2号减震鞋垫。
　　 (6)减震性能:国外某品牌慢跑鞋＞“1号慢跑鞋垫+普通慢跑鞋”＞国内某品牌慢跑鞋＞普通慢跑鞋;稳定性能:“1号慢跑鞋垫+普通慢跑鞋”＞国外某品牌慢跑鞋＞国内某品牌慢跑鞋＞普通慢跑鞋;穿着舒适性:国外某品牌慢跑鞋（舒适性高）＞国内某品牌慢跑鞋（舒适性良好）＞“1号慢跑鞋垫+普通慢跑鞋”（舒适性良好）＞普通慢跑鞋（舒适性尚可）。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 慢跑运动简介

1．1．2 慢跑运动的伤病

1．2 慢跑鞋的研究

1．2．1 慢跑鞋的研究发展

1．2．2 慢跑鞋现阶段的不足

1．3 慢跑鞋垫的研究

1．3．1 慢跑鞋垫的作用

1．3．2 慢跑鞋垫的主要性能

1．4 研究综述

1．4．1 国内外专用鞋垫研究状况

1．4．2 测量技术的发展及应用

1．4．3 慢跑鞋垫减震性与稳定性能的评价指标

1．5 本论文的目的和主要研究内容

2 材料相关物理参数与回弹性、减震性关系研究

2．1 与回弹性能关系的试验研究

2．1．1 试验目的

2．1．2 试验材料

2．1．3 试验内容

2．1．4 试验仪器及设备

2．1．5 试验方法

2．1．6 测试参数

2．1．7 试验结果与分析

2．2 与减震性能关系的研究

2．2．1 试验目的

2．2．2 试验内容

2．2．3 试验材料

2．2．4 试验仪器及设备

2．2．5 试验步骤

2．2．6 测试参数

2．2．7 试验结果与分析

2．3 本章小结

3 裸足慢跑状态足底压力分布试验

3．1 试验方法

3．2 试验受试者

3．3 试验仪器和设备

3．4 试验步骤

3．5 测试参数

3．6 试验结果与分析

3．6．1 峰值压强测试结果

3．6．2 运动稳定性参数测试结果

3．6．3 压力最大负荷率测试结果

3．7 本章小结

4 慢跑鞋鞋垫的设计与制作

4．1 鞋垫设计

4．1．1 基础鞋垫选取

4．1．2 鞋垫结构设计

4．1．3 功能材料选择

4．2 设计方案

4．2．1 鞋垫设计图

4．2．2 材料搭配方案

4．3 鞋垫制作

4．3．1 鞋垫制作工具及材料

4．3．2 鞋垫制作过程

4．4 本章小结

5 鞋垫性能客观测试

5．1 试验目的

5．2 试验内容

5．3 试验对象

5．3．1 试验受试者

5．3．2 试验用鞋

5．4 试验仪器

5．5 试验方法

5．6 测试参数

5．7 试验结果与分析

5．7．1 两组备选测试鞋垫性能对比结果

5．7．2 与国内外跑鞋减震性、稳定性能对比分析

5．8 本章小结

6 慢跑鞋减震鞋垫穿用舒适性主观测评

6．1 试验方法

6．2 试验步骤

6．3 主观试验要求

6．4 VAS视觉模拟评分结果

7 主客观综合评价

8 结论与展望

8．1 结论

8．2 不足与展望

8．2．1 不足

8．2．2 展望

致谢

参考文献

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