（体育教育训练学专业论文）田径运动员肢体力量训练器的研发.pdf

摘要 田径运动是一项结合了速度与力量、耐力与技巧的综合性体育运动，是世界上历史 最悠久，普及最广泛的体育运动。 力量素质是田径运动员的一项基本素质，是其训练必不可少的组成。在田径运动中， 运动员的力量素质直接决定了技术动作的速度、幅度、运动耐力，对运动成绩有着重要 的影响。因此力量训练是田径运动员日常训练的重要内容。在提高田径运动员力量素质 方面，先进的力量训练器发挥着基础作用。从天然重物到杠铃，再到当今各式各样的高 科技力量训练器，力量训练器的发展经历了几次革新。 现代力量训练在总结前人经验的基础上，提出了一些原则和方法，如超负荷原则、 渐增阻力原则、专门性原则等。训练方法也很多，除传统的等张、等长、等动练习外， 近年来又出现了超等长训练法、电刺激法、跳深练习法等新式训练方法。力量素质与其 他身体素质有着密切的关系，往往影响到其他素质的发展。力量也是掌握运动技术、提 高运动成绩的基础，可以说，力量素质是运动员身体训练水平的重要指标。要想提高运 动员的力量素质，必须注意力量素质中各种力量的协调发展。 在体育训练中，为了提高运动员的运动水平，力量训练器械是必不可少的。以往， 由于对田径运动员尤其是径赛运动员专项力量训练的概念认识不清，误把杠铃负重练习 做为田径运动员专项力量训练的专门手段。 现代力量训练非常重视练习过程中肌肉之间和肌群之间的协作与配合。由于杠铃负 重练习在练习形式和负荷上均不可能完全与专项技术一致，所以人们开始从肌肉工作的 “力度 上寻求力量与专项技术的衔接。现有的力量训练器械也基本上是以综合训练器 为主。国内通常采用的是等动力量训练器，以进行等动力量练习，这样可使肌肉在整个 关节运动范围内都得到最大锻炼，而且训练效果比等长训练、等张训练更为明显。但等 动力量训练需要的辅助器械操作比较复杂，需要专人指导，而且此类力量训练器械的造 价昂贵，不仅增加了训练成本，也影响器械普及。因此，加强力量训练器材的研发十分 必要。 本文研发论证的“田径运动员肢体力量训练器，融合了现代比较先进的力量训练 器械和传统训练手段的优点，操作简单，为运动员局部肌群力量的提高提供了良好训练 i i i 器材。 田径运动员肢体力量训练器针对田径运动员肢体力量训练而设计。运动员面对或背 对器械，根据训练的部位的不同，确定器械钢索一端所需要固定的肢体位置；依据个人 力量素质和训练需要，增减杠铃片负荷，对具体肌肉部位进行克服阻力拉伸练习。这种 训练器械在肢体力量训练中如果正确应用，对发展局部肌肉力量，特别是小肌肉群和腰 腹肌的力量，有着较好的效果。 田径运动员肢体力量训练器的优点是成本较低，不但适合基层训练单位的使用，同 样适合专业队和高校体育教学训练，这就意味着该器械适用范围较广，并能充分发挥杠 铃片的作用。田径运动员肢体力量训练器的研发目的主要针对田径运动员大腿肌后群的 力量训练，但经过后期验证与标定发现，器械中端支柱上的可上下移动调节的滑轮组， 可以根据运动员和训练需要进行调节，从而使该器械也适用于运动员的大腿肌前群的力 量训练、上肢力量训练和投掷臂的一些简单并结合技术动作的力量训练。对田径运动员 肢体力量训练起着积极作用。 i v 关键词：田径运动员、肢体力量、训练器械、研发论证 a b s t r a c t t r a c ka n df i e l ds p o r t , 嬲ak i n do fc o m p r e h e n s i v es p o r t s ，i sac o m b i n a t i o no fs p e e da n d ， s t r e n g t h , s t a m i n aa n ds k i l l s i ti st h eo l d e s ta n dm o s tp o p u l a rs p o r ti nt h ew o r l d a so n eb a s i cq u a l i t yo ft h ef i e l da n dt r a c ka t h l e t e ，t h es t r e n g t ht r a i n i n gt u r n st ob ea l l i n d i s p e n s a b l ep a r to ft h ea t h l e t e s d a i l yt r a i n i n ge x e r c i s e , b e c a u s et h e q u a l i t yo fs t r e n g t h m e a n ss om u c ht ot h es p e e da n dr a n g eo ft h et e c h n i c a lm o v e m e n tt ot h ef i e l da n dt r a c k a t h l e t e s ，a n dt h e s ee l e m e n t sd i r e c t l yi n f l u e n c et h ea t h l e t e s e x e r c i s ea c h i e v e m e n t s d u et ot h i s i m p o r t a n tr e a s o n , t h ea d v a n c e dt r a i n e r sf o rs t r e n g t hp l a ya ni m p o r t a n tf o u n d a t i o nr o l e f r o m t h en a t u r a lh e a v yi t e mt ot h eb a r b e l l ，a n dt ot h en o w a d a y sa l lk i n d so fh i g h - t e c hs t r e n g t h t r a i n e r , t h e r ew a sal o n gi n n o v a t i o na n dd e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h es t r e n g t ht r a i n e rh a sb e e n t h r o u g h m o d e ms t r e n g t ht r a i n i n g , i sn o to n l yb a s e do np r e v i o u se x p e r i e n c e , b u ta l s o ，p r o p o s e s s o m ef l e s hp r i n c i p l e sa n dm e t h o d s ，s u c ha st h eo v e r l o a dp r i n c i p l e ，t h ep r i n c i p l eo fg r a d u a l l y r e s i s t a n c ei n c r e a s i n g , t h e t e c h n i c a l i t yp r i n c i p l e ，a n ds oo i lt h e r ea r em a n yt r a i n i n gm e t h o d s a m o n gt h es t r e n g t hp r o m o t i o nf i e l d ，b e s i d e st h et r a d i t i o n a li s o t o n i c ，i s o m e t r i c , a n di s o k i n e t i c e x e r c i s e ，t h e r ea l es u p e r - e q u a l l e n g t ht r a i n i n gm e t h o d ，e l e c t r os t i m u l a t i o nm e t h o da n dj u m p d r o pt r a i n i n gm e t h o dh a v e b e e nc r e a t e di nr e c e n ty e a r sa sw e l l t h es t r e n g t hq u a l i t y h a sc l o s e r e l a t i o n s h i p 丽lo t h e rp h y s i c a lq u a l i f i e s ，w h i c hu s u a l l ya f f e c t st h ed e v e l o p m e n to fo t h e r q u a l i t i e s t h es t r e n g t hi sa l s ot h ef o u n d a t i o no ft h es p o r tt e c h n i q u em a s t e r i n g , t h e r e f o r e , i tc a n b es a i dt h a tt h es t r e n g t hq u a l i t yi so n eo ft h ei m p o r t a n ti n d e x e so fa t h l e t e s p h y s i c a lt r a i n i n g l e v e l i no r d e rt or a i s et h ea t h l e t i cq u a l i t y , s t r e n g t ht r a i n i n ge q u i p m e n t sa r ea b s o l u t e l y n e c e s s a r yi n t h ew h o l et r a i n i n gp r o c e s s w h i l e ，i ti s q u i t ee a s y f o r t h e p e o p l e t o m i s u n d e r s t a n dt h ec o n c e p to fs t r e n g t ht r a i n i n gf o rt h ef t a ，m i s t a k e n l yp u tw e i g h tb a r b e l la n d b a r b e l le x e r c i s e sf t a s s p e c i f i cs t r e n g t ht r a i n e ra n dt r a i n i n g t h em o d e ms t r e n g t ht r a i n i n ge x e r c i s e sp a yal o ta t t e n t i o nt ot h em u s c l e sa n dm u s c l e g r o u p s c o o r d i n a t i o na n dc o o p e r a t i o n i ti sb e c a u s eo ft h ew e i g h t - b e a r i n gb a r b e l le x e r c i s e s v c a nn o tb ec o m p l e t e l ys u i tt h es p e c i a ln e e d so ft h ef t a s s t r e n g t ht r a i n i n gd e m a n d sp e o p l e b e g a nt or e s e a r c ht h e ”i n t e n s i t y o fm u s c l e s ，h o p et of i n dt h ec o n n e c t i o nb e t w e e nt h es t r e n g t h a n ds p e c i a ls p o r t ss k i l l s b a s i c a l l y , t h ee x i s t i n gs t r e n g t ht r a i n i n ge q u i p m e n t sa r em a i n l y c o m p r e h e n s i v et r a i n e r s ，t h e i s o k i n e t i c s t r e n g t ht r a i n i n ge q u i p m e n t sa r ew i d e l yu s e d d o m e s t i c a l l y , w h i c hg o o da tt h ei s o k i n e t i ce x e r c i s e , s ot h a tt h em u s c l e sc a no b t a i nt h el a r g e s t e x e r c i s ei nt h ew h o l e r a n g eo fj o i n tm o t i o na n dt h et r a i n i n ge f f e c ti sm o r eo b v i o u st h a nt h e i s o m e t r i ct r a i n i n ga n di s o t o n i ct r a i n i n g h o w e v e r , i s o k i n e t i cs t r e n g t ht r a i n i n gn e e d st ou s e c o m p l i c a t e da s s i s t a n te q u i p m e n t s ，m a n yo ft h e mh a sh i g h - p r i c ca n dh a r dt ob eo p e r a t e d m o r e o v e r , t h e s es t r e n g t ht r a i n i n ge q u i p m e n t sh i g hc o s tn o to n l yi n c r e a s e st h ec o s to fs p o r t s t r a i n i n g , b u ta l s oi n f l u e n t st h ep o p u l a r i z a t i o n t h e r e f o r e ，s t r e n g t h e n i n gt h er e s e a r c ho f s t r e n g t ht r a i n i n ge q u i p m e n t si st h ei m p o r t a n tm e a s u r et or a i s et h ed o m e s t i cp h y s i c a le x e r c i s e l e v e l t h et r a i n e ro fl i m bs t r e n g t ht r a i n i n gf o rf t a ，w h i c hh a sb e e nd e s i g n e da n dd i s c u s s e d ， i so n ec o m b i n a t i o no ft h ea d v a n c e ds t r e n g t ht r a i n e ra n dt r a d i t i o n a ls t r e n g t ht r a i n i n gf a c i l i t i e s i ti se a s yt ob eh a n d l e d a n dw o r k sw e l lo nt h el o c a lm u s c l eu n i t s s t r e n g t hp r o m o t e t h e d e s i g no ft h et r a i n e rw a st o t a l l yb a s e do nt h ef i e l da n dt r a c ka t h l e t e s l i m bs t r e n g t h t r a i n i n gp r o c e s s w h e nt h et r a i n e rb eu s e d ，a t h l e t e sn e e dt of a c eo no rb a c k so nt h ei t , a c c o r d i n gt ot h es i t eo fb o d y , w h i c ha t h l e t e sd e m a n dt ot r a i n , f i xt h ec e r t a i np o s i t i o nw i t ht h e t i g h tw i r eo ft m i n e r b a s e do nh o wm u c hw e i g h tt h ea t h l e t ei sa b l et os u p p o r t , a d do rc u t d o w nt h eb a r b e l ll o a dt og i v et h ec e r t a i nm u s c l ee f f i c i e n ts t r e t c he x e r c i s e w i t ha c c u r a t ea n d c o r r e c tu s e ，s o m ep a r to fm u s c l e ss t r e n g t hw o u l db ew e l ld e v e l o p e d , s u c ha st h el o c a lm u s c l e s t r e n g t h , s m a l lm u s c l eg r o u p sa n dl u m b e rm u s c l es t r e n g t h t h em o s ti m p r e s sa d v a n t a g eo ft h i st r a i n e ri st h ec h e a pc o s t ，t h i sc o n d i t i o nm u c hh e l p f u l t ot h eg r a s sr o o t sl e v e l ，p r o f e s s i o n a lt e a m sa n dc o l l i e sw h i c hc a nn o tp l o u g hal o ti n t ot h e p h y s i c a le x e r c i s ea n de d u c a t i o np r o g r e s s ；w h i c hs i t u a t i o nc a nb es e r i o u s l yc o n s i d e r e da b o u tt o b r o a d l ye x t e n d ，a n da l s oh e l pt or e - f u n c t i o nt h eb a r b e l l s t h ed e s i g no ft h et r a i n e rm a i n l y a i m sa tt h es t r e n g t ht r a i n i n go fa t h l e t e s p o s t e r i o rm u s c u l a rg r o u po ft h i 曲h o w e v e r ，a f t e r f e wt e s ta n da n a l y s i s ，t h e r ea r em a n yo fp o s i t i v ee f f e c tf r o mt h et r a i n e rt ot h ea t h l e t e s a n t e r i o r v i m u s c u l a rg r o u po ft h i g h ，a sw e l la sf e ws i m p l em o v e m e n t sc o m b i n e dw i t ht h et e c h n i c a l m o v e m e n to fa r mt h r o w i n g k e yw o r d s ：t r a c ka n df i e l da t h l e t e s ，l i m b e rs t r e n g t h ，c o n t r i v a n c e ，s t r e n g t ht r a i n e r , d e s i g na n dd i s c u s s v 学位论文原创性声明 本人所提交的学位论文田径运动员肢体力量训练器的研发，是在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中标明。 本声明的法律后果由本人承担。 舅嚣吾露脚形指；霉* 笨：掣阉 卅年月多日呷年莎月归。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在年解密后适用本授权书) 论文作者( 签 纠年6 旯 指导教师( 签名) ： 呻年6 其中 i i 1 前言 1 1选题依据 田径是各项运动之母，奥运会中影响最大的项目，它是一种结合了速度与耐力，力 量与技巧的综合性体育运动。 远在上古时代，人们为了获得生活资料，在和大自然及禽兽的斗争中，不得不走或 跑相当的距离，跳过各种障碍，投掷石块和使用各种捕猎工具。在劳动中不断的重复这 些动作，便形成了走、跑、跳跃和投掷的各种技能。 公元前7 7 6 年，第一届古奥运会上田径运动就是正式比赛项目之一。从1 8 9 6 年第 一届现代奥运会至今田径项目被列为大会的主要项目。以时间计算成绩的竞走和跑的项 目，叫“径赛 。以高度和远度计算成绩的跳跃、投掷项目叫搿田赛 ，田径运动是径赛， 田赛和全能比赛的全称。田径与游泳、射击被视为奥运金牌三大项目，4 6 枚金牌也是奥 运金牌最多的项目，“得田径者得天下也由此而来。 1 1 1力量训练发展的三次变革 在古代竞技体育中，人们已经认识到力量训练的重要性，古埃及的角斗士每天利用 小牛进行力量训练，待小牛长大后，角斗士也能举起大牛，这是运用渐增阻力原理的较 早例子。我国古代勇士武夫，采用不同重量的石担、石锁、石狮、铜鼎等原始器械进行 力量训练。这些古老的力量训练方法沿用了几千年，直到1 0 0 多年前国外出现了铁制的 杠铃时才被淘汰。杠铃以其简单、方便、实用，能进行多种力量训练的优点，在世界上 很快被普及和推广，并逐渐形成一套有实践经验与理论研究相结合的杠铃力量训练法， 杠铃的出现开创了力量训练史上的第一次变革，它归纳了静力性、动力性和退让性力量 训练方法。力量训练的第二次变革出现在2 0 世纪6 0 年代到7 0 年代末，6 0 年代末美国 纽约大学的学者设计的一种电动等动器械应用于力量训练后，实现了在练习速度受控条 件下，阻力随作用力变化而随时变化的“适应阻力练习 方法。这种方法能使肌肉在整 个运动范围内都受到了最大阻力，从而获得较好的力量训练效果。但是速度和爆发力均 受到了限制，起止点无阻力，练习过程中无负阻力，不能进行离心收缩。在7 0 年代出 现了“诺蒂拉斯 凸轮加重块式器械，凸伦的半径按肌肉的力量曲线设计，从而产生了 与肌肉力量曲线变化相适应的变力矩力量训练法。其优点是阻力矩与肌力矩相等，并且 阻力方向能与关节轴同轴旋转，使肌肉在运动的全范围中都能提供最大阻力，实现了肌 肉全幅度的最大力量训练，能在短时间内锻炼肌肉的潜在能力，获得较好的力量训练效 果。力量训练的第三次变革出现在8 0 年代后期9 0 年代初，电子计算机进入了力量训练， 产生了计算机器械的定量控制训练，伴随着出现程序训练法，如控制阻力的程序训练， 可按顶阻力、增阻力、减阻力，按特定环节力量曲线或根据技术项目的特定阻力曲线进 行练习。 1 1 2 力量训练的概述 力量素质是指人体神经肌肉系统在工作时克服或对抗外部阻力的能力。现代竞技运 动的发展促使人们不断寻求新的力量训练理论和方法，与此同时，新的力量训练理论和 方法的创新与运用，又进一步推进了现代竞技运动的发展。 在田径运动项目专项力量上看，从运动生理学的角度分析，力量训练主要应从3 个 方面满足或尽可能接近“专项”： ( 1 ) 只有参与专项运动的肌肉在力量训练时被调动起来( 募集) ，肌肉才有可能得 到训练； ( 2 ) 有肌肉的工作方式( 离心或向心工作) 和冲动频率( 收缩速度) 与专项一致，才 能够使肌肉力量朝着专项技术的方向发展； ( 3 ) 只有肌肉或肌群之间的配合与专项技术特点一致，才能够将机体各环节的肌 力整合，形成正确的“用力顺序 。在训练中，只有注意了这三个方面的问题，才能打 造出良好的专项力量素质。 回顾和总结近年来专项力量训练的发展，专项技术与力量训练的密切结合是有效提 高专项力量水平的重要途径乜1 。 1 1 3 力量训练对田径运动员运动成绩的影响及重要性 一般情况下运动员其他方面的素质都相等，若有较好的力量素质通常就能有较好的 成绩。由此可以看出，在现代竞技体育训练中，力量训练是基础，占了相当大的比重。 几乎所有的竞技性体育项目都离不开基础力量的训练，不同的专项训练，必须要求与之 相适应的专项力量训练。 田径专项力量是田径运动员的一项重要素质，是训练中必不可少的一部分。现代力 量训练在总结前人经验的基础上，提出了一些原则和方法。如超负荷原则、渐增阻力原 则、专门性原则等。训练方法也很多，除传统的等张、等长、等动练习外，近年来又出 现了超等长训练法、电刺激法、跳深练习法。力量训练不但对防止运动损伤有益；还有 2 助于解决专业训练而造成的局部劳损这一难题，一份好的力量训练计划有助于受伤部位 的恢复d 1 。 1 1 4田径运动员力量训练的误区 力量训练的效果在很大程度上与训练的方法和训练的内容有很大的关系。因此，在 田径运动训练实践中，只有遵守科学力量训练的原则，才能取得好的成效。结合田径运 动中不同项目的动作特点，有选择性、有针对性地进行力量素质训练，才能改善肌纤维 的横截面积、神经系统的机能状态和肌纤维的类型，提高肌肉力量。 综合我国现阶段田径运动员训练大体总结出以下几点在田径专项力量训练上出现 的问题和误区： ( 1 ) 对田径运动员尤其是径赛运动员专项力量训练的概念认识不清，误把杠铃负 重练习做为田径运动员专项力量训练的专门手段。 杠铃力量训练是从运动员的力量结构的层面上支持专项力量的发展。不同专项和不 同运动水平选手力量素质的一个突出特点表现在力量结构的不同。力量不仅与其它素质 之间有着密切的联系，而且本身又被分为多种拥有相对独立结构的力量子能力，如快速 力量和力量耐力等。任何一个专项或项群均拥有对各自专项最重要的，以某种子力量素 质为主的专项力量。因此，杠铃力量训练不仅仅只用来发展一般的力量素质，它更应该 向专项靠近，优先发展那些对专项成绩最具影响的力量能力。 ( 2 ) 专项力量训练方法和手段与田径各项专项技术动作对肌肉力量的要求不符。 ( 3 ) 我国田径运动专项力量训练在具体练习手段和练习效果上有较大的盲目性。 从训练器械角度上看，虽然现今国内外在对力量训练器械的研究方面都在不断的发 展提高，但设计出来的器械价格都很昂贵，虽然对运动员肢体力量训练有较为明显的效 果，可就适用人群上看，只有在国家队、科研所、健身俱乐部和高校这些有强大资金后 盾支持的单位才有能力使用这些先进的训练器械。根据初步调查，下肢训练健身器材国 内比较大型有名的运动生产厂家中相较于售价较低的是上海申江出产的c f 一2 7 多功能深 蹲架报价在4 8 8 0 元；售价高的是台湾l i f e 生产的p s s l p s e 坐式蹬腿训练器，报价9 9 4 0 0 元。据了解美国下肢训练健身器材在国内中售价比较高的是f r e e m o t i o n 生产的g z 6 0 0 6 蹬腿训练器，报价8 5 0 0 0 元；比较便宜的是f r e e m o t i o n 生产的g 1 8 0 1 3 腿部伸展练习器， 报价1 5 5 0 0 0 元。 从基层训练单位( 如：地区性的体校、或中小学) 方面考虑，由于资金和其它多方 3 面的影响，使之不能将这些器械更好的利用到实际的训练当中，最后采用的大多还是传 统地训练手段，致使力量训练的不到位，造成肢体肌群发展的不协调。在大量的查阅关 于下肢力量训练器械研发论文的过程中，几乎没有看到较适合基层训练单位的力量训练 器械。 从训练的“适应 原理来看，肌肉力量主要通过“负重抗阻训练 得到提高。目 前力量训练的主要方式仍然是运用杠铃的负重力量训练。这种类型的训练具有对神经一 一肌肉系统刺激大，训练效果好的优点，但却存在与专项技术不符，不利于专项力量发 展的缺点。所以，如何将杠铃负重抗阻训练与专项结合，使神经朋肉通过负重抗阻 训练形成专项技术需要的力量体系，发展运动员的专项力量，成为田径中所有运动项目 在力量训练中最关注的问题。 1 2 国内外研究现状 力量训练理论和方法的研究伴随着现代竞技运动的发展已有百余年的历史了。根据 不同运动项目对力量素质的需求，训练、理论大多将力量素质分为：最大力量、快速力 量、力量耐力。多年来，我国训练理论中对力量及其力量素质训练的讨论一般均停留在 这一层面，力量训练课的任务和内容也是在这一基础上设计和实施。然而，力量素质在 运动实践中的表现并不仅局限在该结构的层次上，而是更为细化。人们在原有的力量结 构的基础上进一步划分出更细的力量能力，进一步深入揭示了力量的内涵，拓宽了对力 量素质的理解，而且更重要的是使力量的训练更加微观和具体，它将促使传统的力量训 练任务、内容和方法做出相应的变革。 1 2 1 训练手段的发展 纵观田径运动的发展历程，我国田径运动的专项力量训练经历了学习借鉴、改革发 展、“自立门户和逐步完善的阶段。尤其改革开放以来，我国田径运动的专项力量训 练在理论上有了突破性的发展，但从整个训练实践来看，仍存在不少认识和方法上的问 题。 目前关于田径项目力量训练的主要观点与方法基本上可以归纳为以下几个方面： ( 1 ) 杠铃负重训练：杠铃负重练习在田径运动员专项力量训练实践中经历了昌盛 一衰退一重新启用的反复过程。 ( 2 ) 跳跃训练：跳跃训练在我国被视为田径运动各个项目的专项力量训练手段， 并把其作为基础力量与专项技术之间的中介和转换手段而倍受重视，已成为田径运动训 4 练的特点和特长。 ( 3 ) 局部肌肉针对性训练：它既是对其它力最训练中难以得到锻炼和发展的某些 部位肌肉力最的补充训练，又是对较薄弱易忽视的某些肌肉群力量的补充性力量训练， 还是某些技术改进辅助手段的补充训练h 1 。例如：壶铃、哑铃练习；橡皮带或弹簧练习 ( 拉橡皮带或弹簧前摆或后摆练习) ；克服自身重量的练习等。 橡皮带或弹簧的性质是在一定长度范围内，被拉的越长，拉力越大，也就意味着拉 橡皮带或弹簧前摆或后摆时，摆动角度越大，所受阻力就越大。借助杠铃、哑铃、壶铃 和自身重力作用进行力量训练，是非常常用的手段，普及面非常广泛。 1 2 2 训练器械的研究现状 在国外，由于健美运动的普及，训练方法也十分精细，针对单一功能、单一肌群和 单一关节等不同角度的综合力量训练器材不断推陈出新，负荷种类也由重力负荷发展到 液压、电磁等不同种类。而且对力量训练中的生物力学深层次的理论研究不断深入，个 别关键环节，借助计算机与配套的电子传感器，红外传感器，高速摄影等系统，应用三 维解析软件对动作进行力学分析，使训练逐渐由定性化训练向定量化训练过渡，减少了 训练上的盲目性，提高了训练效果晦1 。但同时存在一定的缺陷，例如电刺激法：电刺激 又分为神经肌肉电刺激和肌肉直接电刺激。它的优点是以较低的体能消耗达到局部肌群 训练的目的，电刺激法不足之处在于电刺激所引起肌肉收缩会破坏感受器自动调节和保 护功能，对运动员的协调性产生不良的影响，同时大量使用容易导致过度训练，也容易 造成肌肉的微细损伤。 在我国，关于下肢力量训练器械的使用与研究也在不断的发展，并且大都投入在了 竞技体育训练和康复体育上，在竞技训练中不同的项目也都有适合该项目的训练器，但 距国外比较发达的国家还有较大的差距，我国的力量训练器械也基本上是以综合训练器 为主。目前在我国比较大量采用的是等动力量训练器，借助等动力量训练器进行等动力 量练习，可使肌肉在关节整个运动范围都得到最大锻炼，而且训练效果比等长训练、等 张训练更为明显。目前采用的等动力量练习器械很多，如：美国l u m e x z 公司生产的c y b e x 等速测力系统，澳大利亚k e y l i n k 公司生产的k i n i t e c h 等动肌力测试系统，德国的 i s o m e d 2 0 0 0 等。但等动力量训练需要搭配价格昂贵的辅助器械，而且操作比较复杂，需 要专人指导。从训练效果看，练习时的动作速度完全控制，也限制了肌肉爆发力的发展。 1 3 研究目的与意义 本文研发的“田径运动员肢体力量训练器，在结合参考先进的力量训练器械和传 统的训练手段( 例如：利用橡皮带或弹簧训练法；壶铃、哑铃练习；克服自身重力的练 习) 的基础上，设计出成本较低的力量训练器，适合任何训练单位使用的力量训练器械。 本研发主要针对田径运动员大腿肌后群的力量训练，同时它对运动员的大腿肌前群的力 量训练，以及投掷臂的一些简单并结合技术动作的力量训练手段也同样适合。 它的意义就在于成本低，适合任何单位进行使用，而且在训练中能充分利用杠铃片 的作用，并且器械中端支柱上的滑轮可以根据运动员和训练内容的需要进行调节，比较 适合于基层单位的需求。这就与现代比较先进的肢体力量训练器形成了比较鲜明的对 比，无论在成本上、杠铃片的使用上以及器械终端滑轮的可移动性上，都是与现代比较 先进的肢体力量训练器不同的地方。对田径运动员肢体力量训练起着一定的积极作用。 1 4 课题的来源与研究的主要内容 1 4 1 课题的来源 根据笔者的体验与观察，基层单位中的关于大腿肌后群的力量训练手段方法比较丰 富，也有着一定的训练效果，但整体的训练效果并不是很协调。它与大腿前群的杠铃负 重训练的效果进行比较的话，还是有着很大的差距。而现今较先进的综合力量训练器， 虽然在训练效果上有着明显的效果，但高额的价格确实基层训练单位无法接受的，致使 无法摆脱训练科技含量之后的困境，最后造成运动员前后肌群发展的不协调，导致运动 损伤的出现。本课题是结合上述的体会，并且在校学习过程中理论数据的不断积累，与 老师的提携下产生的。在此课题中将会从综合训练器与传统的训练方法等多方面的原 理，同时根据现代运动生物力学中的人体几何尺寸整理出相关数据，设计出适合任 何人群的肢体力量训练器械。 1 4 2 主要的研究内容 1 4 2 1 田径运动员肢体力量训练器的设计思想： ( 1 ) 参考现代较先进的力量训练器械的原理，根据田径运动员肢体肌群力量训练 普遍采用的一些传统训练手段，设计出适合肢体肌群力量训练的器械。 ( 2 ) 根据运动员个体差异的特性，设计出高度调节装置。 ( 3 ) 根据力学原理，调节器械整体的力量与重力的平衡。 1 4 2 2田径运动员肢体力量训练器基本参数的确定 根据现在基层单位普遍使用的杠铃片，测量其最大直径与最小直径，以及杠铃片中 6 心圆孔的直径，依据上述数据得出杠铃片底座托盘的直径范围及托盘中心支柱的直径。 为了最大限度的减小杠铃片之间的摩擦引起的噪音，设计了近似杠铃片形状的橡胶垫。 移动滑轮的调节范围：依据各练习手段肢体抬起高度以及人体几何尺寸确定，肢体抬起 高度的确定参照人体几何尺寸，人体几何尺寸参考现代运动生物力学；扶杆的高度 调节范围：依据颈椎点高来确定，颈椎点高参照人体几何尺寸，人体几何尺寸参考现 代运动生物力学。器械的整体高度根据运动员练习时的动作幅度以及托盘中心支柱的 高度而定。根据力学原理确定出底座的直径大小和重力平衡，使其达到力学上的稳定。 根据上述两项的分析和测量得出的结果与数据，整理得出器械的具体零件指标数 据，研发出此训练器。使其在训练上能完成传统训练方法以及综合训练器等所能完成的 大部分力量训练项目，在器材的设计上符合上述所写出的各个参数。 1 4 2 3 技术路线 ( 1 ) 全面收集各种相关资料，阅读、分析，并制定研究总体方案； ( 2 ) 将田径运动员肢体力量训练器械的构思设计成草图； ( 3 ) 根据测量及查找，确定训练器械的基本参数。 ( 4 ) 运用p r o e n q i n e e r 软件做出训练器的效果图； ( 5 ) 咨询有关机械学方面的专家、老师、博士以及研究生等，对训练器械的效果 图进行不断的改进； ( 6 ) 运用p r o e n q i n e e r 软件做出训练器的工程图； ( 7 ) 寻找厂家，进行协商，并对训练器的工程图进行进一步合理的改进，完成工 程图的制作； ( 8 ) 对力量训练器进行生产加工，加工过程中及时对器械进行适当的修改； ( 9 ) 训练器械生产出后，在厂家的协助下对其指标进行验证。 7 2 研究对象与研究方法 2 1研究对象 田径运动员肢体力量训练器 2 2 研究方法 2 2 1 文献资料法 通过在河北师范大学图书馆、河北师范大学体育学院资料室、互联网上查阅中国学 术期刊网、中国博硕士学位论文全文数据库8 0 余篇关于田径运动员肢体力量训练的文 献，在中国专利数据服务平台上查找了关于下肢力量训练器械的资料，以及阅读大量与 力量训练相关的书籍资料等，对田径的历史演变进程、田径项目各项目的技术和相关力 量训练方法手段以及训练器械的研究现状进行了了解，为本课题提供理论依据。 2 2 2 专家访谈法 为确保论文的质量及器械研发的有效性，在课题进行过程中，分别在设计阶段( 2 0 0 7 年9 月一2 0 0 8 年5 月) 、生产过程中( 2 0 0 8 年6 月一2 0 0 8 年9 月) 和产品出厂后的标定 与验证( 2 0 0 8 年9 月q 0 0 8 年1 1 月) ，对多年从事田径各项目专业训练的高级教练， 高校中专业田径训练方面的教练以及有关的田径各项目训练方面的专家、教授；生物力 学方面的专家、教授和机械学方面的工程师就有关现阶段田径运动员肢体力量训练、体 育运动训练器械的一些研究现状及其发展、设计原理的合理性等有关问题、观点、方法 进行访谈，听取了意见和建议。为课题的顺利进行提供理论依据。 9 3 结果与分析 3 1田径运动员肢体力量训练器的设计思想与论证 3 1 1 设计制作流程 3 1 1 1田径运动员肢体力量训练器械的构思设计 ( i ) 将田径运动员肢体力量训练器械的构思设计成草图： ( 2 ) 根据测量及查找，确定训练器械的基本参数。 ( 3 ) 运用p r o e n q i n e e r 软件做出训练器的效果图； ( 4 ) 咨询有关机械学方面的专家、博士以及研究生等，对训练器械的效果图进行 不断的改进； ( 5 ) 运用p r o e n q i n e e r 软件做出训练器的工程图。 3 1 1 2田径运动员肢体力量训练器械的加工制作 ( 1 ) 寻找厂家并进行洽谈协商，并对训练器的工程图进行进一步合理的改进，完 成工程图的制作； ( 2 ) 对力量训练器进行生产加工，加工过程中及时对器械进行适当的修改； ( 3 ) 训练器械生产出后，在厂家的协助下对其指标进行验证。 3 1 1 3田径运动员肢体力量训练器械的出厂验证 验证目的：验证田径运动员肢体力量训练器的主要指标，重点在于安全性上，整体 是否与初期设计相符。 验证对象：田径运动员肢体力量训练器。 验证指标：( 1 ) 支撑滑轮主支架圆孔直径、数量及其间距：以及调节高度范围； ( 2 ) 两端扶手支架圆孔数量、间距，以及调节高度范围； ( 3 ) 配种托盘的最大承重，可用杠铃直径，以及垂直高度； ( 4 ) 配种托盘中心支柱直径以及可调范围； ( 5 ) 终端拉环所用材料及活动范围； ( 6 ) 钢索的活动范围； ( 7 ) 终端的最大拉力； ( 8 ) 进行极限试验，对训练器械中的零部件的安全隐患进行验证。 验证方法：器械各部件的数据均采用钢圈尺或钢尺测量；孔距要求严格，局部尺寸 则用游标卡尺测量；承重的数据是经过在“十字托盘”上加入标准重量的铁，然后经过 牵拉钢索得出的。整个验证过程在厂家工程师与工作人员的协助下完成。 3 1 1 - 4 田径运动员肢体力量训练器械的标定 器械的负荷阻力是通过加减杠铃片来调节其重量的大小。本次标定的目的，是为了 验证器械负荷重量与运动员在拉伸过程中在不同空间位置上所施力量是否一致，及其误 差。方法是：在器械吊架上放置拜组标准重量的重物，利用测力计，分别测出当滑轮座 在中心支柱的中心位置不同方向不同角度上进行拉伸运动时，其负荷重量与运动员所施 力量之间的力量关系，以及误差。 3 1 2 总体设计要求 参考先进的力量训练器械的原理根据田径运动员肢体肌群力量训练普遍采用的一 些传统训练手段；运动员个体差异的特性和力学原理等诸多方面，设计出适合肢体肌群 力量训练的器械，其中器械当中有根据训练内容的要求可上下调节高度的调节装置。晟 终器械整体的力量与重力达到平衡。( 草图如图1 ) 图l田径运动员肢体力量训练器草图 3 1 3 主要技术指标的确定 31 3 1 体育器材技术要求 在体育领域中，每件训练器材都在规定的技术范围内进行生产使用的，是不可以随 意标定的，它有其自身的技术要求。通过多方查找，总结出与本课题设计相关的体育训 练器材的技术要求。( 见表1 ) 从表中可以看出，无论器材的整体外形是什么样，功能原理如何，它都遵循运动