12 運動鞋設計 張立群 競技運動系 103學年度

運動特性 大部份運動項目均依靠足部與地面接觸以產生固定及支撐的支點作用，並促使身體因而得以做出各種方向之移動或旋轉。

腳的功能 下肢承受身體的重量。 腳的功能支撐人體全身的重量外，更可藉由腳部的骨骼、肌肉、韌帶及關節的結合以及神經的協調來達到平衡及避震的效果。 足後部的動作控制功能，它可以控制人體跑步時足後部外翻動作的穩定性。

足弓

足弓的型式

步態 足跟著地 全腳掌著地 足跟離地 足尖離地

足跟與地面接觸時間50ms，但地面反作用力可高達體重的3倍。 p1撞擊力峰值 p2主動力峰值 MLR最大負荷率

赤腳和穿運動鞋

三級跳遠 下肢承受體重12倍的力量

跨 欄

著地方式不同的地面反作用力

運動鞋的功能 增加運動表現 減少運動傷害

運動鞋的構造 鞋面 鞋底

運動鞋的構造－鞋底

運動鞋的構造－鞋底 內底、鞋墊： 均勻分佈足底壓力 內底板：支撐 中底：避震、 能量反彈 外底：防滑、耐磨

運動鞋的構造－鞋面 鞋舌：保護足背、固定 鞋領：保 護踝關節 鞋帶：保護 足部、固定 阿基里腱護墊：保護阿基里腱 前幫：保 護腳趾 足跟穩定架： 穩定足跟 護邊：保護足部、固定、支撐

運動鞋分類 跑鞋：慢跑鞋、釘鞋 硬場地運動鞋：籃球鞋、網球鞋、排球鞋 軟場地運動鞋：棒球鞋、足球鞋、高爾夫球鞋 特殊項目運動鞋：登山鞋、溜冰鞋、滑雪鞋

運動鞋的基本結構元件功能 緩衝作用 穩定作用 摩擦作用 力能效率

理想的運動鞋具備條件 具有極佳的避震功能以及能量反彈能力。

運動鞋之生物力學特性 避震 抓地力 鞋具生物 力學特性 彈性 扭轉 足底壓力 穩定 (相子元, 1997)

避震(Cushioning) 運動鞋避震功能的定義為「藉外力作時間的增長，使降低撞擊力峰值的能力。」 作用在於避免重複性的撞擊對身體造成隱藏性的運動傷害。 避震原理：材料避震與結構避震。

材料避震 利用質軟的材料延長撞擊過程的持續時間，以達到避震目的。 材料避震

結構避震 利用結構的勁度增加撞擊過程的變形量以達到避震目的。 結構避震

靜態避震使測試 F1　　=　 F2　　 =　 F3　　 =　 F4 力量有減少嗎？ 沒有

動態避震測試 力量有減少嗎？ 有

足底壓力 為單位面積上所受之力量，足底壓力即為足底所感受之壓力。 壓力過大會造成局部軟組織之受傷而導致潰傷，鞋墊主要目的即在重新分配力量以降低局部足底壓力。

壓力=力量/面積

靜態壓力測試 壓力有減少嗎？ 有

動態壓力測試 壓力有減少嗎？ 有

彈性 運動鞋的彈性是希望使選手對外輸出的能量，完全應用在運動表現上，也就是鞋底需要有較佳之能量反彈能力。

影響運動鞋的彈性因素 最主要之關鍵在於能量反彈之時機，當下肢動作須要動能時，鞋底所儲存之彈性位能可適時的釋放出來幫助下肢動作，如此即可稱為最佳之能量反彈能力。 運動鞋的能量反彈能力，一般是以重物撞擊後反彈高度來作評估。

運動鞋結構與材料 氣墊(Air) 吸震膠(Gel) 蜂巢結構(Comb) 迴力柱(Column)

Nike 的氣墊與迴力柱

氣墊與迴力柱 氣墊在足跟處的中底以一氣囊取代之，當足部與地面撞擊時所產生的撞擊力會使得氣囊變形而均勻地將力量轉移到氣囊四周造成均壓狀態來分散作用在足部的力量而產生避震作用。

氣墊與迴力柱 迴力柱則將氣墊結構取消，利用四根具有避震功能的柱狀物來加以取代，其功能類似彈簧，在進行撞擊時，會產生形變，來產生避震作用。

氣墊與迴力柱慢跑鞋之比較 最大地面反作用力 最大地面反作用力出現時間 最大地面反作用力作用時間 以上兩種鞋都達到顯著性差異 　以上兩種鞋都達到顯著性差異 在較高負荷下氣墊鞋有較佳的避震作用。

抓地力、防滑 運動鞋的抓地力主要功能在提供地表面對身體產生推動力或反作用力。

運動鞋和運動場地表面 兩者之間的摩擦力，關係著運動鞋的抓地力。 摩擦力大，運動過程中可避免滑倒，而且產生推動力。 摩擦力太大，會影響腳的活動性，且容易產生疲勞，易造成下肢運動傷害。

扭轉與穩定 運動鞋的防扭能力主要功能在保護踝關節，預防扭傷。 運動鞋的穩定性主要在減少鞋底之各部份變形之差異，而提供保護踝關節，預防扭傷之功能。

個人專屬運動鞋 世界紀錄保持人 400m 43.18s Michael Johnson

新款運動鞋的研發過程 步驟一：研究 步驟二：設計 步驟三：打樣 步驟四：穿著測試 步驟五：報價及下單生產

運動鞋的功能測試方法 材料測試 人體測試

材料測試 人體測試耗費時間 材料測試可快速檢測運動鞋的避震能力 市售鞋採用材料測試 個人專用鞋採用人體測試

避震及反彈能力測量

人體測試

人體測試

反彈能力-垂直跳高度(標準化) 赤腳和穿運動鞋那一種會跳的比較高？ 1.00 0.97 0.95 0.98 0.92 0.96 0.93 籃球鞋 多功能鞋 慢跑鞋 網球鞋 排球鞋 平均值(男) 1.00 0.97 0.95 0.98 平均值 (女) 0.92 0.96 0.93

反彈能力 為何穿運動鞋的跳躍高度比赤腳時低？ 運動鞋吸收掉部份蹬地時產生的能量。 運動鞋具有重量。 鞋底材質反彈能力測試為靜態，但人體垂直跳高屬於主動性反彈。若反彈時機若無法配合人體蹬地動作，將會失去作用。

慢跑鞋 鞋跟穩定架要夠硬，鞋底的寬度應由上至下漸寬。 外底紋路應較深，腳尖部份應有由內延伸至外側的凹槽。 鞋後跟要有好的吸震性能，鞋面應使用較軟的材質。

籃球鞋 高鞋領 。 跟部中心應使用更堅硬的材料。 鞋底內外兩側，應有足夠的支撐力，核心部份以氣墊增加吸震能力。 鞋外底宜寬平，紋路可採用圓形或箭尾形。

蔣至傑 ( 2000)。選購慢跑鞋之考量因素。中華體育，14(2)，132-140。 了解你的足型及體重 認識鞋底結構 鞋面材質選擇 觀察鞋底磨損 合腳性 運動場地 蔣至傑 ( 2000)。選購慢跑鞋之考量因素。中華體育，14(2)，132-140。

如何選購運動鞋-1 一定要試穿，雙腳穿上(穿上襪子、繫緊鞋帶)並且試著走走跳跳。 單腳站立及蹲下，以確定鞋子是否合腳(檢查鞋長鞋寬鞋彎屈點)，同時感覺一下鞋子的穩定性及避震能力。

如何選購運動鞋-2 根據功能測試結果，市售知名品牌的運動鞋其各項功能都不錯且差異不大，因此建議應避免購買不知名廠牌運動鞋。 如果有規律運動習慣者，建議依不同項目購買專業運動鞋。如果是偶而運動且預算有限者，建議購買多功能運動鞋，並依使用頻率汰舊換新，以避免運動傷害。

創新運動鞋設計

NIKE FREE RUN+ 3 2004年出產，強調足部自然運動。 http://www.kenlu.net/forum/NIKE-FREE-2012-FREE-RUN-3-FREE-4-0-FREE-3-0-V4-2012-03_61465.html

NIKE Flyknit 2012年5月出產，輕量化、韌性與透氣性。 http://www.mobile01.com/newsdetail.php?id=11610

NIKE Flyknit 特點 重量輕9號鞋的重量僅160克。 創造「如同第二層皮膚般」的合腳舒適感。

僅用一、兩根線就編織完整雙鞋