国内外关于自行车在生物力学方面的相关研究

相应 的研究 ． 选 取的研 究对象是人选 奥特 兰大奥运 会入场券的 ４名优 秀运 动员 ． 通过他的研究 发现 ． 当蹬 踏频率在 １ ０ ０ — １ ３ ０ ｒ ｐ ｍ时的曲柄转 动圆滑度最好 ． 当蹬踏频 率低 于 １ ０ ０ ｒ ｐ ｍ时的圆滑度相应 的降低 ． 当蹬 踏频 率低于 ８ ５ ｒ ｐ ｍ时的圆滑度则极差 ． 分析 圆滑度 的相互 关系还设计 到运 动员训 练水平 的高低 因素 ． 训 练水平 高的运 动员则 圆滑度较高 相子元等研究显示 ． 以踩踏作用 力的变化趋势 为依据 ． 未受训练 者在 不 同踩踏频率 间． 最佳效 率的踩踏频率为 ６ ０ ｒ ｐ ｍ。国外对 于圆滑 度的 研究 不仅局限于如上几个方 面 ， Ｇ ｏ ｎ ｚ ａ ｌ ｅ ｚ Ｈ和 Ｈｕ ｕ Ｍ Ｌ ｌ 研究发 现 ， 他 们利用下肢机械模型发现 当蹬踏频率在 １ ０ ０ ｒ ｐ ｍ时 ．人体 的能量 消耗 为最低 ， 当蹬踏 的负荷功率提高时相应 的蹬踏频率也随之提高。 此外 ， １ ． 不 同姿 势下骑行 的研究现状 身材较低 在各种不 同的骑行姿势 下 ． 人体 的工作 状况 、 效率 都有很大 的差 人体 的形态学指标也会对蹬踏 的最佳频率带来一定的影 响： 异． 因此人体肌肉的长度 、 肌力作用 线方面 、 多关节肌的特性等 都存 在 的人 比身材较高人 的最佳蹬踏频率大 定差异 ， 进 而必 然影响肌 肉力 量 、 力矩 的产生和传递 。生理机制 方 ３ ． 表面肌电在研 究 自行车项 目中的应用 向， 由于身体 姿势的不同 ． 呼吸、 循环系统都会 受到一定 的影响 ， 运 动 在目 前 的Байду номын сангаас学研究 中有关于肌 电与座椅高度 的文章是 比较少 的 ． Ｈ ｕ ｎ Ｍ Ｌ 和Ｉ Ｊ ｏ ｒ ｇ ｅ Ｍ发现 ．肌 电的 系统消耗的能量也必然有所 不同 另外 ． 适合 的骑行姿势还要求尽 可 并且得 出的结论都不 是单一性的 ． 能的减小正面迎风面积 。 使身体趋 于流线 型 ， 减小 空气阻力等。 活动情况与座椅高度之间 的关系 比较复杂 ． 结论是股 四头肌 随着座椅 在Ｇ ｏ ｎ ｚ ａ ｌ ｅ ｚ Ｈ和 Ｈ ｔ ｉ ｎ Ｍ Ｌ ｍ 关 于 自行 车生 物力学模 型 ． 自行车和 下 高度 的增加放 电量减少的一个情况 ． 伸肌的拮抗剂和原动肌 肉在登伸 肢被看成连接在一起的五个 环节．被 限制在 一个 矢状面 内的运动 ． 运 这一过程 中都 同时收缩 ． 但是峰值却不 重叠 Ｅ ｒ ｉ ｃ ｓ Ｏ ｉ ｌ Ｍ ｏ 等人的研究 动员在骑行过程 中 ． 人体通过 车座 ． 两个把 手和两个踏板 与 自行车结 是不 同的负荷 、 蹬车效率 、 座椅高度条件 下 ， 腓肠肌 、 股 内外侧肌 的是 合为一个整体 ． 他 们之间 的相对 位置决定 了上 体角度 、 座 高 已经受试 这些肌 肉中最活跃 的． 但是随着座椅高度的增加 ． 腓肠肌 内侧头 ． 臀 中 者脚在踏板上 的位 置等参数 ． 通 过这些相互之 间的参数 ． 产 生 了在 自 肌却是最活跃 的肌 肉 罗炯等团队的研究中 ． 关于在不同座椅高度条 行 车运动过程中的不一样的骑行姿势 当需要长 时间骑 自行车 时． 要 件下肌 肉放 电量是没有明显 的规律性的 ．得出的结论 只是在 １ ０ １ ％座 根据个人 的实际情况 要调整好车座 高 ． 有研究 发现 ． 适量 的车座高度 椅高度条件下肌肉的放电总和是最小的 结合这些理论分析 ． 在实践 可让踝关节部分代偿膝关节机械用力 ． 从而有效地减少 膝关节前交叉 中 ． 澳洲场地 自行车运动员在运动中所采 用的座椅高度与以上的研究 韧带 和髌 骨软骨 的损伤｛ ２ １ 是比较一致的 ． 大多数座椅高度都在 １ ０ ０ ％ 下肢长度左右 由于在 以往 的研究 中各个学者得 出的结论都是具有 一定差异 的． ４ ． 不 同座 高 下 能 耗 的 相 关 研 究 因此在 分 析他 们 的结论 时 也要 充分 考 虑 到他们 研 究 中 的侧 重 点 。 目前对于调整 自行车大小以便 到最安全 ． 最舒适 和最有效地状态 Ｓ ｈ ｅ ｎ ｎ ｕ ｍ Ｐ Ｌ 等人研究 了摄 氧量与座高之间的相互关 系 ． 得 出的结论 的研究很 少 调整 自行车符 合个人需要 的一些运 动指南 已出版 ． 但这 是座高 升高伴随着摄氧量的增加 Ｍ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｕ ｋ ａ ｓ Ｋ等研究得 出的主要结 些不是真正基于科学的研究 结果 只有 一个研究着眼于 自行车车座高 论是高低两种座椅位置 ． 座椅较高位 置时做功更加积极有 效． 而座椅位 度有效性 该 有效性 的测试标 准是体 能输 出测试 ． 该测试需 要测试者 置较低时 ． 做功效率就 比较低下 ． 他分析 了当膝关节充分 伸展时 ． 获得 在最短的时间内负载达到 ５ ０ ０ ｋ ｇ ｒ ｒ ｄ ｍ ｉ ｎ Ｈ ａ ｍ ｌ ｅ ｖ 和Ｔ ｈ ｏ ｍ ａ ｓ 发布的该研 的效率更高 ， 而且主观感觉 比较舒 服 、 轻松 ， 反之亦然 ， 但 是他 的一些研 究 中总结指出在 １ ０ ９ ％车座高度时 ． 摄氧能量输出最有效 在有氧运动 究结果并不是完全 吻合 的． 他 在研究关于膝关节角度在功率 自 行车上 时车座高度变化对 氧耗的影 响的问题还没有解 决例如人们注 意到 自 运动时对人体循环 系统 的影 响． 得 出的结论是 心率 、 摄 氧量等一些 基 行 车的大小对关 节角度 有影 响． 可能是 由于 自行 车的大小引起 关节处 本参数在 直膝 １ ８ ０ ￣ 时 比屈膝 １ ４ ０ 。 时更高 这种差异可能是 由于研究 的角度 变化 ． 特别是 座椅 的高度变化 Ｓ ｈ ｅ ｎ ｎ ｕ ｍ Ｐ Ｌ等研究发现摄氧量 的侧重点 的不 同而导致 的． Ｍ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｕ ｋ ａ ｓ Ｋ研究主要集 中在最 大功率。 而 会 随着 座位高 的升高而增 加 ． 研究结果 显示 ． 座高为 １ １ ２ ％坐骨高 时 ． Ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｅ ｎ － Ｓ ｎ ｙ ｄ ｅ ｒ 、 Ｓ ｈ ｅ ｎ ｎ ｕ ｍＰ Ｌ等研究 主要集 中在有氧状态 的情况下 受试者 的摄 氧量最 大 ． 座 高为 １ ０ ０ ％～ １ ０ ３ ％坐高时耗 氧量最小 ２ ． 蹬 踏 频 率 的 相 关 研 究 从 以上 的文献综述 可以看 出． 当下 国内外研究呈现 以下 特征 以 众所周知蹬 踏频率是影 响 自行车运动 过程 中速度 的一项重要 因 往关于骑行姿势 的研究主要集 中在对人体健康系统的影 响方面 在有 素 ．蹬踏频率 的高低与蹬踏 动作过程 中的相关蹬踏技术 是密不可 分 关于动力学方面所涉及 的参数是非常有限的 ． 关于肌 电在 自行 车不 同 的． 在 自行车不 同的 比赛项 目中 ． 应该根据 自行车运动员 自己的身体 骑行姿势下 的研究是非常少 的 因此在前人的研究基础上 ． 配合肌 电 特点 ， 参赛气候 ． 参赛 的硬件条 件 比如说 比赛 的赛道等 因素来调整相 学 、 能量消耗等来进一步剖析是非常有必要的。 应 的蹬踏频率 目 前 关于蹬踏 频率的研究 国内 国外进行 了相应 的报 道， 而且得出的结论 也大致 一致 前 苏联学者 Ｂ ． Ｂ ． 吉莫 申科夫通过对 【 参考文献】 自行车运动 的长期训 练发现 ． 在蹬 踏动作 的过 程中 ． 当 自行车齿轮 的 『 １ ］ Ｇｏ ｎ ｚ ａ ｌ ｅ ｚ ， Ｈ． ＆ Ｈｕ ｌ ｌ ， Ｍ． Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｉ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ． 各个 接触点接触 瞬间角速度越接 近于一个恒定 的数 值 ． 那么就越有利 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｂ ｉ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ２ ２ ， １ １ ５ １ － １ １ ６ １ （ １ ９ ８ ９ ） ． 于参赛运动员合 理体能的节省 ． 并且根据他 的结论 首先提 出了圆滑度 ［ ２ ］ Ｂ ｉ ｎ ｉ ， Ｒ Ｒ ． ， Ｔ ａ ｍｂ ｏ ｒ ｉ ｎ ｄ ｅ ｇ ｕ ｙ ， Ａ ． Ｃ ． ＆
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２ ０ １ ４ 年１ １ 期
国内外关于 自行车在生物力学方面的相关研究
（ １ ． 上海体育学院 中国 上海
胡开均 ， 濮磊磊 ２ ２ ０ ０ ４ ３ ８； ２ ． 上海市朱家角 中学
中国
上海
２ ０ ０ ０ ０ ０ ）
自行 车作为一种便捷环保 的交通工具 ． 一直受到人 们的喜爱 同 时． 自行车也是一种很好 的运动休 闲的方式 ． 然 而与一般性运 动项 目 如跑步 、游泳所不 同的是 自行车运动还需要人与机械 的 良好的结合 。 在 以往 的 自行车研究 中． 对 自行车骑行过程 中姿势控制 的研 究是 比较 热 门的． 在这些研究 中设计者主要集 中对 自行车材质 的研究 另一方 面生理学家努力地从人 的角度来解释分析 ． 他们研究在 自 行 车运动 中 什么合适 的运动技术来蹬车达到最佳 的工作能力 ． 生理 学家从这一角 度来分析往往却使用在现实生活在最标准的 自行车 ． 没 有很 好地考虑 自行车材质方面的因素