反曲弓系統(tǒng)人機工程研究.pdf

1、在競技體育項目中,射箭一直是我國的傳統(tǒng)體育項目,在我國有著輝煌的射箭歷史傳統(tǒng)。射箭經(jīng)過了從古代的狩獵工具到戰(zhàn)爭年代的作戰(zhàn)武器的轉變,在當今的和平年代,射箭又演變成為一項國際競技體育項目和強身健體的娛樂項目,它引領新時代健康的主題,越來越受到各國家和普通民眾的喜愛和關注。作為我國未來的潛優(yōu)勢體育競技項目,同時作為普通大眾娛樂健身的體育器材,有必要且需要從各方面對射箭項目及反曲弓系統(tǒng)進行研究與探討。
　　 在射箭項目中,弓和箭是反曲

2、弓系統(tǒng)中必不可少的兩件主要器材。在運動員拉弓的作用力下,弓片受拉力產(chǎn)生形變,從而將人體肌肉收縮產(chǎn)生的化學能量變成弓片的彈性勢能存儲起來,再轉換成箭的動能。反曲弓系統(tǒng)實際上是一個將人的生物能量轉換成箭的機械能量的轉換器。
　　 本文結合弓片的功能結構特點,使用三坐標測量機通過接觸法測得被測弓片主要輪廓曲線的點云數(shù)據(jù),用Pro/E軟件對弓片的實際形狀進行三維逆向建模,得到與實際弓片的幾何形狀基本一致的三維實體模型。再根據(jù)弓片靜力學特

3、性和運動特點的分析,將模型導入Ansys軟件進行分析,得到拉滿弓時刻弓片的位移變形情況,以及弓片上應力分布均勻變化的情況,驗證了弓片形狀的特殊結構設計符合人體力學、材料力學、工程力學及人機工程學的力學要求,并為下一步力學測試實驗提供可靠的理論依據(jù)。
　　 綜合生物力學理論分析的相關研究資料,根據(jù)運動解剖學的相關知識,本文分析了射箭運動中,人體肌肉群的運動狀態(tài)與反曲弓系統(tǒng)機械做功的能量轉換關系,以及肌肉群在不同的射箭動作部分的激活

4、狀態(tài),為優(yōu)化反曲弓系統(tǒng)中的力學系統(tǒng),做到用最小的力做最多的功,及減少人體肌肉疲勞提供理論參考。
　　 初步運用人機工程學知識對反曲弓系統(tǒng)進行了分析,由于反曲弓是個封閉的運動系統(tǒng),因此本文采用人機工程學的系統(tǒng)分析評價法,從人體科學,即生理學、心理學、人體力學等方面出發(fā),對人體的射箭姿態(tài)、直線力原則及人體的感官瞄準系統(tǒng)對射箭的精準性的影響做了分析,只有人與弓相互配合,遵循射箭動作的直線力原則,充分發(fā)揮人的敏銳的感官瞄準系統(tǒng),做到人與

5、弓協(xié)調一致,才能充分發(fā)揮反曲弓系統(tǒng)作為整體運動系統(tǒng)的最大效能,通過優(yōu)化交互協(xié)作才能取得運動系統(tǒng)整體效率的提高。
　　 在靜力學分析、生物力學分析和人機工程學分析內容的基礎上,又對反曲系統(tǒng)進行靜力學測試分析,采用基于LabVIEW開發(fā)的特定的虛擬式試驗系統(tǒng),對本論文自行設計的反曲弓試驗系統(tǒng)進行了靜力學測試試驗,通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并記錄數(shù)據(jù),根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)及曲線圖進行總結與分析。
　　 本文通過采用現(xiàn)代先進的測量設備