反曲弓系統(tǒng)人機(jī)工程研究.pdf

1、在競(jìng)技體育項(xiàng)目中,射箭一直是我國(guó)的傳統(tǒng)體育項(xiàng)目,在我國(guó)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(zhēng)年代的作戰(zhàn)武器的轉(zhuǎn)變,在當(dāng)今的和平年代,射箭又演變成為一項(xiàng)國(guó)際競(jìng)技體育項(xiàng)目和強(qiáng)身健體的娛樂項(xiàng)目,它引領(lǐng)新時(shí)代健康的主題,越來越受到各國(guó)家和普通民眾的喜愛和關(guān)注。作為我國(guó)未來的潛優(yōu)勢(shì)體育競(jìng)技項(xiàng)目,同時(shí)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(duì)射箭項(xiàng)目及反曲弓系統(tǒng)進(jìn)行研究與探討。
　　 在射箭項(xiàng)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(yùn)動(dòng)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(xué)能量變成弓片的彈性勢(shì)能存儲(chǔ)起來,再轉(zhuǎn)換成箭的動(dòng)能。反曲弓系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)將人的生物能量轉(zhuǎn)換成箭的機(jī)械能量的轉(zhuǎn)換器。
　　 本文結(jié)合弓片的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過接觸法測(cè)得被測(cè)弓片主要輪廓曲線的點(diǎn)云數(shù)據(jù),用Pro/E軟件對(duì)弓片的實(shí)際形狀進(jìn)行三維逆向建模,得到與實(shí)際弓片的幾何形狀基本一致的三維實(shí)體模型。再根據(jù)弓片靜力學(xué)特

3、性和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的分析,將模型導(dǎo)入Ansys軟件進(jìn)行分析,得到拉滿弓時(shí)刻弓片的位移變形情況,以及弓片上應(yīng)力分布均勻變化的情況,驗(yàn)證了弓片形狀的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合人體力學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)及人機(jī)工程學(xué)的力學(xué)要求,并為下一步力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)提供可靠的理論依據(jù)。
　　 綜合生物力學(xué)理論分析的相關(guān)研究資料,根據(jù)運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)的相關(guān)知識(shí),本文分析了射箭運(yùn)動(dòng)中,人體肌肉群的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與反曲弓系統(tǒng)機(jī)械做功的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,以及肌肉群在不同的射箭動(dòng)作部分的激活

4、狀態(tài),為優(yōu)化反曲弓系統(tǒng)中的力學(xué)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(yùn)用人機(jī)工程學(xué)知識(shí)對(duì)反曲弓系統(tǒng)進(jìn)行了分析,由于反曲弓是個(gè)封閉的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),因此本文采用人機(jī)工程學(xué)的系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)法,從人體科學(xué),即生理學(xué)、心理學(xué)、人體力學(xué)等方面出發(fā),對(duì)人體的射箭姿態(tài)、直線力原則及人體的感官瞄準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)射箭的精準(zhǔn)性的影響做了分析,只有人與弓相互配合,遵循射箭動(dòng)作的直線力原則,充分發(fā)揮人的敏銳的感官瞄準(zhǔn)系統(tǒng),做到人與

5、弓協(xié)調(diào)一致,才能充分發(fā)揮反曲弓系統(tǒng)作為整體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的最大效能,通過優(yōu)化交互協(xié)作才能取得運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)整體效率的提高。
　　 在靜力學(xué)分析、生物力學(xué)分析和人機(jī)工程學(xué)分析內(nèi)容的基礎(chǔ)上,又對(duì)反曲系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)測(cè)試分析,采用基于LabVIEW開發(fā)的特定的虛擬式試驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)本論文自行設(shè)計(jì)的反曲弓試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了靜力學(xué)測(cè)試試驗(yàn),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(jìn)行總結(jié)與分析。
　　 本文通過采用現(xiàn)代先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備