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人体工程学在运动鞋鞋底设计中的应用

人体工学在运动鞋底设计中的应用

研究的必要性

21世纪的今天，科技和文化日新月异，设计趋势也发生了很大的变化。人们对物品的理性需求日益转化为感性需求。如何面对服务对象需求的变化；如何利用高科技手段处理情感问题；例如

如何满足日益凸显的多元化、个性化、差异化设计趋势等精神属性的需求，是人体工学应用中的主要问题，也是设计师需要深入思考的问题。

然而，如今运动鞋市场竞争激烈，国内运动品牌缺乏自己的特色。国产运动鞋的设计要考虑到人们更高层次的心理和精神需求，不断探索使用者的心理和生理需求，并融入人文关怀越来越致力于设计，整合不同的专业资源和社会资源，以洞察人性为设计主轴，体现设计的人性化，提高生活品质，最终给人美好的生活体验。中国设计走向世界，设计本土化需要正视。即设计必须融入本土文化才能实现可持续发展，让中国艺术设计更具民族性和本土性。人体工程学具有强烈的民族性和地域性特征，开展人体工程学在本民族、本国家鞋类设计中的应用研究更加迫切和重要。

人体工学

人体工程学是一门新兴的边缘学科，它运用生理学、心理学等相关学科的知识，研究人、产品和环境之间的关系，并寻找三者之间的最佳匹配原则，使产品和人能够相互作用。适应。从而创造一个舒适、安全、优美的工作环境，为人们提供健康的平台，提高工作效率。将人体工程学融入鞋类设计中，可以使鞋与人、环境更加和谐，更加符合人们的需求。

运动鞋，顾名思义，是指健身或竞技体育比赛时穿着的鞋子。它可以满足人们运动的各种需求，保证人的脚在运动过程中能够发挥其基本功能。体育运动分为竞技运动和健身运动。无论进行何种运动，都需要穿着能够保护足部、提高运动效果的鞋子。因此，在运动鞋的设计和制造过程中应充分考虑人体工程学的应用。

2018年

鞋底受力影响

众所周知，运动鞋的鞋底和鞋面的区别在于它们要承载人的整个体重。在跑步等快速运动中，它们甚至承受约体重2至4倍的压力。不仅如此，还要求具有耐磨、减震、弹性、防滑、抗扭伤、舒适透气、硬度适宜、重量轻、耐曲折等特点。那么如何才能满足这么多的要求呢？这就需要制鞋企业从运动鞋的定位出发进行受力分析，通过检测分析方法为鞋底设计提供依据。现在我们来分析一下运动鞋的几个主要人体工程学特性对鞋底受力的影响。

灵活性

运动鞋的耐折性能是消费者优先考虑的因素，也是国内质监部门高度重视的一项物理性能指标。测试方法为GB/T3903.1 1994国家标准，在鞋底跖趾关节处切5mm长的切口。 ，以每秒约4次的弯曲频率进行测试，要求极高。因此，在设计和生产鞋底时，应考虑鞋底弯曲凹槽的厚度和基材的韧性。一般弯曲槽的设计以圆弧形为主，可以避免应力集中，起到分散弯曲力和延伸力的作用。同时，折弯槽背面应以加强筋的形式加厚至2.0mm以上。

耐磨性

在国内消费还处于较低水平的现阶段，运动鞋的耐用性无疑是消费者最关心的问题。除了鞋底的耐折性外，耐磨性也是耐用性的决定因素之一。

周边磨损

一般情况下，鞋底周边（前掌、中腰、后跟）向内边缘10～15mm是磨损最严重的部位，但其磨损程度小于脚趾和脚后跟。原因是大拇指、小指和脚后跟是主要受力部位。

脚趾磨损

脚趾的磨损小于脚跟的磨损，脚趾外侧的磨损小于脚趾内侧的磨损。原因是走路或跑步时，脚跟先接触地面。当脚离开地面时，拇指最后抬起并向前推，产生摩擦。

鞋跟磨损

鞋跟是最容易磨损的部位。据统计，80%以上的人的脚都是以脚跟外侧先着地。而且由于起步和落地时脚向中心偏离，所以脚的外侧比内侧磨损得更多。

耐磨设计

根据以上磨损分析，一些耐磨要求较高的运动鞋采用耐磨性能良好的橡胶作为外底，或者在鞋头内侧和后跟外侧专门设计耐磨橡胶贴片。

防滑

打篮球时，经常会出现急停、急转弯的情况。这时就要求运动鞋（如篮球鞋）具有较高的防滑性能。否则，不仅会导致一场精彩比赛的失败，还会给运动员带来伤害。 。但在鞋底其他方面不变的情况下，耐磨性和防滑性是成反比的。耐磨性越好，意味着防滑性下降；防滑性能越好，防滑性能越好。耐磨性较差。因此，需要进行大量的测试和比较，找到耐磨性和防滑性的最佳组合进行设计和生产。当然，鞋底花纹的设计也必须从运动鞋的功能角度来考虑，以确定耐磨性和防滑性之间的最佳平衡点。

透气性

正常穿着运动鞋时，人体足部皮肤温度可达34~35℃；剧烈运动时，体温会达到43~49℃；外底纹理设计越粗糙、越复杂，与地面的摩擦力就越大。它越大，就越热。

鞋底的透气性设计非常有必要，但防水性也必须考虑。一般在风窗上涂一层透气防水胶。

减震

人们负重步行每公里大约需要 600 至 700 步。这意味着每行走一公里，一只脚要承受600到700次重力冲击。如果是剧烈运动，冲击力会更大。有人做了统计。人跑步时，双脚接触地面的瞬间，对地面的冲击力将是人体重量的2～4倍。如果鞋子没有良好的减震系统来吸收这种冲击力，肯定会让脚疲劳并对大脑造成影响。一般情况下，外底后跟处嵌入有一定弹性的中底（如EVA、PU）或弹性垫片（如EVA、PU），以减少冲击力。同时可以达到能量回馈的效果（能量回馈是指鞋底撞击地面后，动能被压缩变形的弹性体吸收，后来在离开地面之前，由于鞋底受到挤压变形而恢复原状。弹性体的形状将能量返回给佩戴者，使佩戴者跑得更快、跳得更高）。

支撑力

支撑是通过运动鞋的紧厚设计来实现的，保证脚部对人体的有力支撑。这种紧凑的设计可以克服足部周围力的分散，从而确保向上的支撑。

一般采用硬质支撑片（如TPU片）从鞋腰部延伸至脚后跟，插入中底内或外底与中底之间，为人足部提供稳定的支撑和固定。防止运动时扭伤。

人的脚由26块骨头组成。人类行走的过程是一个非常复杂、科学的骨骼和肌肉协调运动的过程。从接触地面到离开地面，脚受到向上的动量和向前的摩擦力。脚接触地面的那一刻，受到了非常大的力。大的冲击力需要在地面上有一定的力才能获得向前的摩擦力，然后才被举离地面。

在这个过程中，人脚的运动过程分析如下：80%以上的人的脚都是以脚跟外侧先着地的。此时脚跟轴线稍微向外偏转。当脚接触地面时，它会受到很大的动量。自然向内转动，分散地面冲击对脚关节的损伤。最后，足跟轴线从向外偏转位置变为垂直地面位置；在离地之前，相关的肌肉群和关节收缩并紧张，以提供施加在地面上的力，此时，脚后跟轴线从垂直位置到地面位置转变为外斜位置来提供力。在这个过程中，通常会出现两种情况：翻转过多和翻转不足。

如果脚着地后向内转，脚跟轴在经过垂直面后向内倾斜，那么当脚离开地面时，就来不及调整到倾斜的位置，导致肌肉骨骼系统没有充分准备好，容易造成运动扭伤。为了克服足弓塌陷的扁平足容易发生运动扭伤的问题。鞋底一般采用双密度弹性体设计。后跟内侧设计了相对高密度的材料，可以抵抗因脚部过度转动而造成的扭伤。高足弓人经常出现的另一个情况是周转不足。

由于高弓脚的人脚部关节普遍僵硬，当脚着地时，往往无法完全翻转到垂直位置，不足以化解地面对脚部和关节的影响，并且很容易造成扭伤。有这样脚型的人，鞋的整个外侧往往会受到严重的磨损，因此后跟减震良好、适合脚型的鞋楦是最好的选择。当然，鞋垫的设计也可以用来增强抗扭能力，减少疲劳。

重点研究运动鞋与人体工程学相关的耐磨性、减震性、弹性、防滑性、抗扭伤性、舒适性和透气性、适当的硬度、轻质、耐屈挠等性能是有帮助的。我们设计出更适销对路、更有竞争力的运动鞋，从而在鞋类产品市场上占据更大的市场。

人体工程学在运动鞋中的应用非常重要。进入新世纪，我们以新的方式认识世界。越来越多的人追求新的居住环境和居住空间。毫无疑问，未来人性化设计具有更加全面、立体的内涵。它将超越我们过去对人与物关系的有限认识，向时间、空间、生理感官和心理方向发展。符合人体工程学的人性化设计是人与物之间的纽带。产品完美和谐的组合，是真正体现对人的尊重和关怀的人性化设计。