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1、人机工程学,主讲 冯雨果,人机工程学的定义,人机工程学是研究人、机械及其工作环境之 间相互作用的学科。作用：1、为工业设计中“人的因素”提供尺寸参数；2、为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据；3、为进行人机环境系统设计提供理论依据。,人机工程学主要研究内容,人体结构的基本规律、皮具设计的基本知识和使学生能够利用人机工学的基本理论和方法进行皮具、人体和环境关系之间的设计，为后续的产品设计奠定理论基础。,课程性质,课时总数：32个课时课程类型：职业技术基础课程 必修授课方式：理论联系实际考核方式：考试考核标准：平时成绩占30%期末70%,课程安排,一、脚的结构、健康、受力分析；二、数据测量与
2、分析；三、脚型规律与鞋号；四、脚、鞋楦、鞋三者的设计；,第一章 脚部基础知识,课 时 4课时授课方式 理论主 讲 冯雨果,第一节 脚的简介第二节 脚的组织结构第三节 脚与人体健康第四节 脚部常见病症第五节 脚部受力分析,课程要点,第一节 脚的简介,脚是人体运动器官的一部分，是一个有生命的机体，执行着一定的生理机能脚由神经、血管、皮肤、骨骼、肌肉、关节组成脚的主要功能支撑体重、吸收震荡、传递运动，对人体起支持和平衡的作用,脚 的 进 化 人的进化过程中，脚为了适应直立行走，作出了巨大的“牺牲”，失去了抓、捏、提、推等功能，在大脑皮层的运动及感知区域变得狭小。,主要变化,前掌变短，后跟增长由三趾最
3、大变为第一趾最大第一跖趾内收跟骨后下方延长，形成脚弓,脚的发育,0岁，脚趾呈张开状，2岁，脚趾收拢，3岁，脚跟逐渐形成脚稳定的倒台型，6岁，完成足弓的发育脚长，2-5岁足长约成人的一半，6-7岁足长约成人的3/4，随后成长放缓，13-15岁，脚骨骼基本停止生长，17-20基本发育成熟，40-45岁，老化开始，脚弓开始下榻，脚变长，人身高变矮,脚的外形,人脚的主要类型,脚与黄金分割,黄金分割又称黄金律，是指事物各部分间一定的数学比例关系，即将整体一分为二，较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比，其比值为10.618或1.6181，即长段为全段的0.618。0.618被公认为最具有审美意义的
4、比例数字。上述比例是最能引起人的美感的比例，因此被称为黄金分割。,脚总长前掌着地点，踵心全宽基本宽度，跖趾围长基本宽度,第二节 脚的组织结构,人的骨骼,成年人全身骨骼共有206块，分为头颅骨、躯干骨、上肢骨、下肢骨四个部分小腿至脚部的骨骼共有56块，占全身骨骼的28.16%。骨骼构成了人体的支架和基本轮廓，在体表能看到或摸到的肌肉和骨的突起、凹陷，分别称为肌性标志或骨性标志，制鞋技术人员利用这些标志，作为脚型测量、鞋子设计的标志点。,骨的物理组成,骨主要由骨质、骨髓和骨膜三部分构成，里面容有丰富的血管和神经组织。长骨的两端是呈窝状的骨松质，中部的是致密坚硬的骨密质，骨中央是骨髓腔，骨髓腔及骨松
5、质的缝隙里容着的是骨髓。,图 骨的构造1-骨松质 2-骨密质 3-骨髓腔及骨髓 4-骨膜,骨的化学组成,骨是由有机物和无机物组成的。有机物主要是蛋白质，使骨具有一定的韧度，无机物主要是钙质和磷质使骨具有一定的硬度。人体的骨就是这样由若干比例的有机物以及无机物组成，所以人骨既有韧度又有硬度，只是所占的比例有所不同；人在不同年龄，骨的有机物与无机物的比例也不同，儿童及少年的骨，有机物的含量比无机物为多，故此他们的骨，柔韧度及可塑性比较高，而老年人的骨，无机物的含量比有机物为多，故此他们的骨，硬度比较高，所以容易折断。,骨的功能,保护功能：骨骼能保护内部器官，如颅骨保护脑；肋骨保护胸腔 支持功能：骨
6、骼构成骨架，维持身体姿势。造血功能：骨髓在长骨的骨髓腔和海绵骨的空隙，透过造血作用制造血球。运动功能：骨骼、骨骼肌、肌腱、韧带和关节一起产生并传递力量使身体运动。,下肢骨,脚的骨骼,人的单脚上的骨骼共26块，分跗骨，跖骨和趾骨,跗骨,跖骨,趾骨,脚的骨骼名称,距骨,舟状骨,第一楔骨,跟骨,骰骨,第三楔骨,第五跖骨,第四跖骨,第三跖骨,第一跖骨,第三节趾骨,第二节趾骨,第一节趾骨,第二跖骨,第二楔骨,趾骨,脚趾共有14块骨头运动性对支撑面有很好的附着性加强着地的稳定性脚病的易发点,第一节跖骨,距骨,距骨是脚部第二大骨骼，它是主要负担人体重量的,在踝部与小腿骨构成踝关节,距跟关节,距骨,跟骨,骨的
7、连接：不动连接、微动连接、可动连接关节：骨与骨之间活动范围很大的可动连接。关节由关节囊、关节腔、关节软骨构成,脚的关节,脚部关节：踝关节跗骨间关节 跗跖关节跖趾关节趾关节,踝关节：胫骨和距骨的连接，为负重关节。在上下楼梯、跳跃、登山等活动中起着重要作用跗骨间关节包括距跟、距舟、跟骰三关节，主司脚的内外翻、内收和外展等活动跗跖关节是跖骨与骰骨、楔骨之间的连接，主要稳定结构跖趾关节：跖骨与趾骨的连接，对鞋结构设计和鞋楦设计至关重要。趾间关节：脚趾骨头间的连接，对人运动、稳定起着重要作用,脚弓,脚的骨块相互连接形成的弓状结构成为脚弓。沿横向的称为横弓，沿纵向的称为纵弓。脚弓的功能：负重，行走，吸收震
8、荡和散热维持脚弓的三要素：脚骨、肌肉、韧带,人脚弓共有前后横弓，内外纵弓四个脚弓,后横弓：由第一、第二、第三楔骨和骰骨组成前横弓：由第一、二、三、四、五跖骨组成内侧纵弓：由跟骨、距骨、舟状骨楔骨和第一二三跖骨组成外侧纵弓：跟骨、距骨、骰骨和第四五跖骨组成,脚依靠脚弓的结构和附着的韧带而产生弹性，在跑跳或行走时吸收震荡，保护脚。人在行走或站立时，内外纵弓和后横弓始终保持弓状结构，但前横弓会发生变化,脚部肌肉,脚部肌肉是用来支持体重、行走和维持脚弓的运动肌脚部主要分脚背肌和脚底肌脚部共有20块肌肉,脚的皮肤,脚的皮肤与其他部位的一样，分为表皮，真皮，皮下组织功能：调节体温，呼吸，分泌汗液，蒸发水分
9、等脚后的皮肤（皮下组织）是人所有皮肤中最厚的,第三节 脚与人体健康,鞋业工作者：“膝盖以下的外科医生”脚的结构是人站立、行走、跳跃等功能的基础，它的畸形和异常会对脚的支持性能运动性能等造成影响。“人体的第二心脏”,学会保护脚,经常按摩脚用温水泡脚锻炼脚，适度的运动，穿合脚的鞋，跟高最好在20-40mm,脚部反射及反射区,反射：即刺激经由复杂的血液、神经等能流传导所引起的器官、腺体和肌肉等不自主的生理反应反射区：即遍布全身的神经聚焦点。,脚部主要反射区,中医理论：人体的某处有异常，按下相应的反射区，就会有疼痛的感觉。身体某一部位的疾病可以引起脚相应部位的变形，同样脚的变形也会引起身体某一部位的疾
10、病,第四节 脚部常见病症,三寸金莲,小脚，特指缠足女子的脚，因其“小”而得名。通常缠足女子的脚在三寸左右，故又名“三寸金莲”。从南唐李后主开始，缠足之风日盛，女孩45岁便开始缠足。一旦开始缠足，双足即成为小脚，无法如正常女子一般行走。,脚病发生最主要的因素,长时间穿不合脚的鞋脚部外伤使用时间体重年龄,表现为足弓的降低，距骨与舟骨的距离变大或分离，距骨的头下降，脚的内侧纵弓降低，同时脚的外侧及跟骨向外翻，使支持体重的三角架向下倾斜。鉴别扁平足时，检查脚印，内侧凹陷消失。,一、扁平足,图1 扁平足,畸形脚1-拇指外翻 2-拇指内翻 3-平足 4-高弓 5-跟外旋 6-跟内旋,二、拇外翻；,表现为第
11、一趾骨极度外展和第一跖骨的内收，使第一跖趾关节向内侧突出的畸形，这是一种极为常见的畸形脚。,三、拇内翻；,（图1-8）表现为大拇趾季度向外侧偏移，五趾散开呈扇状，脚的前部宽大,四、跟外旋脚,表现为后跟极度向外侧偏移，脚后跟受力的中线偏向脚的内侧。,五、跟内旋脚,表现为后跟极度向内侧偏移，脚后跟受力的中线偏向脚的外侧。,六、锤状趾（弓趾脚）,表现为脚趾的趾间关节向跖侧屈，不能伸直的一种畸形。绝大多数发生在第二趾的趾间关节，少数发生在第三趾。,七、胼腿症:,是一种后生的茧子，硬韧而厚的角质层，多发生在脚掌处，也有的在脚趾之间。胼胝症的患者是因为穿过于窄小的鞋，脚的局部受压迫和摩擦所造成的。胼胝发展
12、到一定程度就变为鸡眼，行走时有疼感。,八、多汗症：,患者由于汗腺失去控制机能，不仅脚部多汗，在身体的其他部位所排出的汗量也较一般人多。因为出汗过多，使皮革材料很快遭到损环，散发出难闻的气味。,九、高弓脚,高弓脚脚的纵弓特高，使脚的前后掌截然分开，这种脚多为先天性，它的特点是脚背高，其跗骨突点较一般脚高35mm，因此，穿鞋时，会感到跗面受压。,第五节 脚的受力分析,一、生物力学概述生物力学是用力学原理研究物体生命活动规律的一门学科，是由力学、解剖学、生理学和生物化学等相互渗透而产生的一门学科。它以人体为主要对象，研究人体维持平衡和运动的情况，了解不同组织结构间主动和被动的相互关系和所发生的力学机
13、理。,分析的主要方法,理论方法：应用理想模型探索运动规律实验方法：进行具体运动实测记录，再利用统计学的方法进行统计分析得出结果,分析的主要原理,牛顿第一定律：作用在一个物体上诸力的合力为零时，物体禁止不动。人体保持稳定自然站立时，肌肉的收缩合力为零。牛顿第二定律：作用力与反作用力的数值相等，方向相反。,脚底静态受力分析,“三点支撑”理论：人体在静立时，体重负荷由下肢经踝关节传递到跟骨，随后又从三个方向形成应力线传递，向后传递到跟骨结节，向内前方沿内纵弓传至第一跖骨头，向外前方传递到第五跖骨头。,经测算分析，人在站立时，体重3/6在跟骨结节支撑点上，2/6在第一跖骨头支撑点上，1/6在第五跖骨头
14、支撑点上,静态压力分布分析,以女子脚长230mm为例，在女子静立状态脚底经纬向力值分布曲线图如下,从图中可以看出，随跟高的增加脚后跟部位受力负荷值逐渐降低，但仍为全脚底受力较大的部位。前脚掌部位受力负荷值逐渐加大分析获得在跟高为20mm时，后跟部位负荷最大,分析获得，我们国家标准将脚长的18%定为踵心部位，但这个部位无论跟高与低，负荷都很小，为受力不敏感区域，相反其相邻区域（图中BB,DD）负荷较大，且受力大小相近。踵心部位是脚跟部的静态受力中心，而非最大受力点,脚的动态分析,从表面看，脚是人体维持直立姿态的支撑点，但长期站立会使脚疲劳和不舒服，如何人适当的活动，脚部反而不容易产生疲劳脚的基本功能为维持人体的平衡和稳定,脚的步态分析,步态研究主要是对步长、步相、周期等形态指标和作用力指标进行分析，对鞋类舒适性的构成起着关键性的作用。,调查表明，我国男性步长约为55-77.5cm，女性步长约为50-70cm。一般平步中等速度为每分钟100-120步，每步的持续时间约为0.5秒，步长为75cm步态周期分为站立相和摆动相两种，站立相约占61-65%，摆动相约占35-39%,对脚部生物力学的研究主要是使用步态测试仪来测定足底压力值，目前在运动鞋的设计研究上运用的比较广泛,
