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体育运动器材设计人机工程学基础试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.人体测量学中，“功能尺寸”与“结构尺寸”的本质区别在于（）

A.功能尺寸包含人体活动时的动态范围，结构尺寸仅为静态解剖尺寸

B.功能尺寸是群体统计值，结构尺寸是个体测量值

C.功能尺寸用于器材外观设计，结构尺寸用于内部力学计算

D.功能尺寸受性别影响更大，结构尺寸受年龄影响更大

2.运动生物力学中，“力链”（KineticChain）原理在器材设计中的核心应用是（）

A.优化器材与人体接触界面的摩擦系数

B.确保人体关节运动顺序与器材力传递路径匹配

C.减少器材自重以降低惯性力

D.提高器材材料的抗疲劳强度

3.针对羽毛球拍握把设计，若目标用户为亚洲成年男性（第50百分位手宽78mm），则握把周径的合理设计范围应为（）（注：手宽与握把周径的经验系数为1.5-1.7）

A.100-110mm

B.117-132.6mm

C.140-150mm

D.80-90mm

4.跑步机跑台前端的“防跌落区域”设计主要依据人体（）特性

A.视觉反应时

B.足底压力分布

C.下肢摆动半径

D.平衡觉阈值

5.滑雪板的“弯曲刚度”设计需重点匹配人体（）参数

A.身高与体重的比值

B.下肢肌肉爆发力

C.膝关节最大屈曲角度

D.足弓高度

6.高尔夫球杆“杆身硬度”（Flex）的选择依据主要是（）

A.球手的握力大小

B.挥杆时杆头速度与人体关节角速度的耦合关系

C.球手的视力水平

D.球场草皮的摩擦系数

7.篮球鞋中底“缓震材料”的人机工程学核心目标是（）

A.降低材料成本

B.延长落地时的力作用时间，减少峰值冲击力

C.提高鞋子的抗扭转性能

D.增加鞋面的透气性

8.射箭器材中，“撒放器”（ReleaseAid）的设计需重点考虑（）

A.手指的触觉敏感度与扣动力度

B.弓片的弹性模量

C.箭的空气动力学特性

D.射手的身高与拉距关系

9.划船机“阻力调节系统”的人机工程学优化方向是（）

A.使阻力变化曲线与人体划桨时的肌肉发力曲线匹配

B.降低阻力调节的操作复杂度

C.增加阻力的最大值以满足专业训练需求

D.减少阻力调节装置的重量

10.自行车“车把高度”设计需参考人体（）数据

A.坐姿肘高

B.立姿眼高

C.肩宽

D.腿长

二、简答题（每题8分，共40分）

1.简述人体测量数据的“百分位数”在运动器材设计中的应用原则，并举例说明。

2.从人机工程学角度，分析乒乓球拍“握柄形状”（直拍与横拍）对运动员操作性能的影响差异。

3.解释“运动疲劳”的人机工程学诱因，并说明如何通过器材设计延缓疲劳发生。

4.论述“视觉特性”（如视野范围、对比敏感度）对健身器材操作界面（如跑步机显示屏）设计的具体要求。

5.说明“振动舒适性”在山地自行车减震系统设计中的评估指标及优化方法。

三、案例分析题（每题15分，共30分）

案例1：羽毛球拍握把设计问题

某品牌新推出的羽毛球拍握把采用圆柱形设计，周径125mm，目标用户为18-30岁亚洲男性。上市后部分用户反馈“握拍时手指易麻木”“发力时握把易滑动”。结合人机工程学知识分析问题原因，并提出改进方案。

案例2：跑步机跑台尺寸争议

某款家用跑步机标注跑台尺寸为1200mm（长）×500mm（宽），但用户使用时频繁出现“脚部踩出跑台边缘”“急停时向前冲距过大”的问题。已知成年男性平均步长750mm，最大前向摆动腿长（坐姿）为900mm，结合人体运动参数分析设计缺陷，并给出修正建议。

四、论述题（20分）

从人机工程学角度，系统论述“专业级滑雪板设计”需考虑的关键参数及各参数间的耦合关系。

参考答案

一、单项选择题

1.A（功能尺寸是人体在活动状态下的有效空间需求，如伸手可及范围；结构尺寸是静态解剖数据，如坐高、臂长。）

2.B（力链原理强调人体关节从近端（髋）到远端（手/足）的顺序发力，器材需匹配这一传递路径以提高效率，如网球拍的拍柄硬度需与手臂摆动角速度匹配。）

3.B（78mm×1.5=117mm，78mm×1.7=132.6mm，周径过小易滑动，过大则握力不足。）

4.C（跑台前端需预留下肢前摆的最大半径，避免踢到边框；成人下肢摆动半径约为腿长的1.2倍，通常需预留300-400mm。）

5.A（弯曲刚度=