流体阻力型健身器材的应用研究

方案。

【关键词】健身；运动器材；流体阻力

0 引言

主流的简易健身器材主要以哑铃、跑步机或者弹簧类的拉力器或臂力器为主。主要采用两种施加力的方式，一是重力式，依靠提升重物质量得到锻炼的效果，主要缺点是携带不方便，作用力的大小不能够调节。二是弹力式，主要缺点是作用力随位移的增大而增大，不是恒定的力，同样，弹簧选定后，作用力不可调节，有时候存在弹簧回弹误伤。因此，本文探讨采用流体阻力型运动器材替代重力或弹簧式健身器材的可行性，并给出流体阻力型器材结构及运动力的计算示例。

1 流体阻力型健身器材的原理

流体阻力型健身器材的原理如图1所示，当手推动活塞向左运动时，液体需从小孔流过，即需要满足P1大于P2，相同流量下，小孔越小，P1就越大，对应的推力就越大，另外，小孔大小不变，活塞速度越快，推力也要越大。

重力式健身器材基本原理如图2所示，其最大缺点是笨重，使用前需固定，不易携带和调节，弹簧式的拉力由弹簧的弹力决定，如图3所示，当使用者将弹簧拉伸或折弯到最大值时，弹簧便具有了势能，稍有不慎，导致反弹对使用者造成伤害。流体阻力型方便携带，作用力可调节，松手不会回弹误伤。

从锻炼的作用上看，人体肌肉中有两种肌肉纤维，分别是白肌纤维和红肌纤维。白肌纤维的作用是绝对力量和爆发力，但持久力较差，而红肌纤维的作用是耐力，又叫慢肌纤维。弹簧类和重力式健身器材主要锻炼人体爆发力即白肌纤维，适用于运动员。流体阻力型健身器材由于流体流动的粘性摩擦力和和阻力，可以锻炼人体的爆发力，也可以锻炼人体的持久力，让人体的红肌纤维和白肌纤维两种纤维组织同时进行很好的锻炼[1-3]。

2 流体阻尼型健身器材的设计计算

3 流体阻力型运动器材的结构设计

根据流体阻力型基本原理，设计出如图5所示的拉力型和如图6所示旋转力型两种健身器材结构，对应的三维模型结构如图7所示。当然，可以根据流体阻力基本原理设计出其它结构。

【参考文献】

[1]曲峰，李良标，仰红慧，陆葵.肌肉的红、白肌纤维与人体基本运动能力、动作 结构的生物力学特征关系的研究[J].北京体育大学学报，1996，22（2）：50-52.

[2]孙明运.惯性杠铃训练对腰腹肌生物力学特征影响的研究[D].上海：上海体育学院，2013.

[3]徐和庆，林正峰，王永斌.肌肉运动的生物力学特征对动作速度训练的影响[J].体育学刊，2001，8（4）：58-61.

[4]王积伟，章宏甲，等.液压与气压传动[M].2版.北京：机械工业出版社，2014.

[责任编辑：杨玉洁]

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