摘要：為了提高杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械的性能，探索器械的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。研究以模擬人體膝關(guān)節(jié)肌力矩為例，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得人體膝關(guān)節(jié)伸肌等動(dòng)向心收縮的力矩一角度特征曲線，采用圖解法對(duì)杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械的阻力矩進(jìn)行肌力矩的模擬，優(yōu)化設(shè)計(jì)器械杠桿傳動(dòng)裝置。結(jié)果：優(yōu)化設(shè)計(jì)的器械改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)杠桿末端點(diǎn)與滑輪拉力作用點(diǎn)之間的位置關(guān)系，優(yōu)化定位了滑輪拉力作用點(diǎn)相對(duì)于杠桿末端點(diǎn)的位置。結(jié)論：優(yōu)化的設(shè)計(jì)使得器械阻力矩相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言更符合人體肌力矩，解決了器械的全載負(fù)荷問(wèn)題并在一定程度上解決了可利用慣性、肌肉疲勞和器械噪聲等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：力量訓(xùn)練；器械；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G 818.3文章編號(hào)：1009—783X(2009)05—0616—04文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

重力式力量訓(xùn)練器械又稱為組合式力量訓(xùn)練器械，其使用安全、簡(jiǎn)單、方便，維修和保養(yǎng)較為容易，具有較高的性價(jià)比，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和大眾健身中被廣泛使用。但是，重力式力量訓(xùn)練器械在性能上還存在許多問(wèn)題，主要有全載負(fù)荷、可利用慣性、肌肉疲勞和器械噪聲等一系列問(wèn)題，需要對(duì)器械的設(shè)計(jì)做進(jìn)一步深入研究。

動(dòng)力傳動(dòng)裝置是影響重力式力量訓(xùn)練器械性能的核心部件，目前器械的動(dòng)力傳動(dòng)基本是通過(guò)杠桿或凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。我國(guó)生產(chǎn)的重力式力量訓(xùn)練器械基本上采用杠桿傳動(dòng)方式，器械提供的阻力曲線不符合人體用力曲線，沒(méi)有解決器械性能上的上述問(wèn)題。本研究以模擬膝關(guān)節(jié)肌力矩為例，探索如何在器械原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上優(yōu)化杠桿傳動(dòng)裝置，使器械阻力與人體肌力盡可能相符，進(jìn)一步提高器械性能，從而更好服務(wù)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和大眾健身。

1 研究方法

1，1實(shí)驗(yàn)法

1)實(shí)驗(yàn)對(duì)象：江蘇省柔道、賽艇、自行車等項(xiàng)目?jī)?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員56名。

2)實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用美國(guó)LUMEX公司生產(chǎn)的CYBEX6000力量測(cè)試與訓(xùn)練系統(tǒng)，系統(tǒng)誤差小于+1％。實(shí)驗(yàn)對(duì)被試的膝關(guān)節(jié)肌進(jìn)行等動(dòng)向心力量測(cè)試，測(cè)試角速度為60°／s，每個(gè)被試練習(xí)3次，測(cè)試4次，實(shí)驗(yàn)共對(duì)被試的左右側(cè)膝關(guān)節(jié)肌進(jìn)行了448次測(cè)試。

1，2圖解法

觀察、測(cè)量杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械17組，并根據(jù)其工作原理，采用圖解法測(cè)量杠桿傳動(dòng)式器械的工作力臂并計(jì)算其阻力矩，對(duì)杠桿傳動(dòng)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2，1肌力矩一角度特征

實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取了每個(gè)被試重復(fù)性較好、能反映力量特征的測(cè)試，共計(jì)264條膝關(guān)節(jié)伸肌力矩一角度特征曲線，在伸膝范圍內(nèi)每隔10°讀取力矩?cái)?shù)值，計(jì)算其平均數(shù)(x)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，結(jié)果見(jiàn)表1。關(guān)節(jié)角度定義：根據(jù)CYBEX6000力量測(cè)試與訓(xùn)練系統(tǒng)手冊(cè)中的定義，關(guān)節(jié)伸直為解剖學(xué)零角度位置，屈為正角度，過(guò)伸為負(fù)角度。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在60°／s的慢速力量測(cè)試中，膝關(guān)節(jié)伸肌平均峰力矩為223Nm，平均峰力矩角為60°。在峰力矩附近，從50°到70°的范圍內(nèi)，特征曲線的曲率較小，肌力矩出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)。Kannus ＆ Beynnon對(duì)143名成年男子和106名成年女子作了膝伸肌等動(dòng)向心測(cè)試，在慢速60°／s時(shí)峰力矩角平均都為54°。楊靜宜對(duì)200名男女運(yùn)動(dòng)員和20名普通男女大學(xué)生作了膝伸肌等動(dòng)向心測(cè)試，測(cè)試速度為60。／s峰力矩角出現(xiàn)在50°～70°之間。以上研究結(jié)果都與本實(shí)驗(yàn)膝伸肌峰力矩出現(xiàn)的角度大致相當(dāng)，峰力矩附近的力矩值是一個(gè)近似的平臺(tái)，力矩值差異不大。在本次測(cè)試中，膝關(guān)節(jié)伸肌平均特征曲線起始角度為95.7°+3.7°，結(jié)束角度為15.4°5+8.8°，在曲線起始及結(jié)束位置肌力矩為零。從總體看，關(guān)節(jié)肌力矩一角度特征曲線是倒u型的曲線。

2，2器械傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械工作原理如圖1所示，圖1中杠桿OB為動(dòng)力傳動(dòng)裝置，A處定滑輪為直接通過(guò)鋼絲繩和杠桿相連并影響力臂值大小的定滑輪。器械動(dòng)力傳動(dòng)裝置傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特征是杠桿末端B點(diǎn)與定滑輪拉力作用點(diǎn)A點(diǎn)一般都水平設(shè)置，其優(yōu)點(diǎn)是定滑輪(A點(diǎn)處)位置可以根據(jù)器械結(jié)構(gòu)隨意設(shè)置，牽引重力塊的鋼絲繩布線簡(jiǎn)單。在所研究的17組采用傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)的膝關(guān)節(jié)伸肌練習(xí)器械中，杠桿末端B點(diǎn)與定滑輪拉力作用點(diǎn)A點(diǎn)的位置相對(duì)關(guān)系一般是水平距離400 mm，垂直距離為零。重力塊組合質(zhì)量在2.5～120 kg之間，杠桿長(zhǎng)度在400～600mm之間。

為便于和實(shí)驗(yàn)所獲得的膝關(guān)節(jié)肌力矩?cái)?shù)值的比較，本研究令器械最大阻力矩與實(shí)驗(yàn)最大肌力矩相等，研究參考了國(guó)內(nèi)外十幾種同類產(chǎn)品，器械總負(fù)荷一般在120 kg左右，負(fù)荷儲(chǔ)備系數(shù)確定為2.5，因而選取重力塊組合質(zhì)量45 kg、杠桿長(zhǎng)506 mm來(lái)計(jì)算器械參數(shù)，即在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幅度范圍內(nèi)，采用圖解法每隔10°測(cè)量器械工作力臂值，并計(jì)算相應(yīng)角度的器械阻力矩，計(jì)算公式為：力矩一力×力臂。膝關(guān)節(jié)伸肌在60°／s等動(dòng)測(cè)試中，肌力平均特征曲線起始角度為95.7°+3，7°。在重力式力量訓(xùn)練器械工作過(guò)程中，考慮肢體環(huán)節(jié)的啟動(dòng)、鋼絲繩松弛等原因，根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算時(shí)適當(dāng)放大杠桿工作范圍，確定杠桿從關(guān)節(jié)角度100。起開(kāi)始工作；肌力平均特征曲線結(jié)束角度為(15.4+8.8)°，由于器械在工作結(jié)束階段的運(yùn)動(dòng)是減速的過(guò)程，相應(yīng)角度上肌力矩值增大，因而將力臂值及阻力矩值都計(jì)算到0°。本研究中，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)器械的參數(shù)數(shù)值見(jiàn)表2。

2，3器械優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)表1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)肌力矩?cái)?shù)值是由小到大再到小的趨勢(shì)。根據(jù)表2中器械傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果，器械阻力矩?cái)?shù)值在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的起始位置附近力矩值最大，在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中力矩值逐漸減小，是由大到小的趨勢(shì)。顯然，器械阻力矩與肌肉特定的力矩一角度特征曲線不符，主要表現(xiàn)在2個(gè)方面，一是在峰力矩附近不能滿足全載負(fù)荷，二是起始力矩過(guò)大。器械優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)即改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足之處，實(shí)現(xiàn)器械阻力矩符合或盡可能符合人體肌力矩。

在關(guān)節(jié)肌力量練習(xí)過(guò)程中，肌力矩是一個(gè)隨關(guān)節(jié)角度變化而不斷變化的指標(biāo)，重力式力量訓(xùn)練器械如何才能夠提供可變力矩呢?已知在器械工作的過(guò)程中，重力塊的組合質(zhì)量不變，重力也不變，實(shí)現(xiàn)變力矩只有依靠改變作用力的力臂長(zhǎng)度。杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械的工作原理即依靠杠桿在不同工作位置自然形成力臂，由于在不同工作位置力臂值不同，器械阻力矩也就隨著發(fā)生相應(yīng)的改變。杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械為了加強(qiáng)力量訓(xùn)練的針對(duì)性，傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)大多采用與人體關(guān)節(jié)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)方式，力臂長(zhǎng)度不但取決于杠桿長(zhǎng)度還取決于滑輪拉力作用點(diǎn)的位置，拉力作用點(diǎn)的位置在滑輪支點(diǎn)確定后不會(huì)有大的改變，杠桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也不會(huì)像凸輪一樣發(fā)生形狀改變。因而，對(duì)杠桿傳動(dòng)器械的優(yōu)化設(shè)計(jì)其實(shí)質(zhì)是如何尋找合適的定滑輪拉力作用點(diǎn)，使杠桿在不同工作位置形成合理的力臂值，從而提供符合人體肌力矩的阻力矩。

優(yōu)化的設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)，即起始力矩大且峰力矩小。器械的起始力矩較大對(duì)器械性能會(huì)產(chǎn)生不利的影響，峰力矩又是衡量肌力水平的核心指標(biāo)。圍繞這2個(gè)主要的因素，設(shè)計(jì)以圖解法參照人體膝關(guān)節(jié)肌力特征曲線劃分杠桿工作范圍，確定杠桿在不同角度的工作位置。優(yōu)先滿足器械起始力矩和峰力矩的形成條件，并因此確定定滑輪拉力作用點(diǎn)的精確位置。優(yōu)化設(shè)計(jì)的器械工作原理如圖2所示，設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)杠桿末端點(diǎn)與定滑輪拉力作用點(diǎn)之間的位置關(guān)系，兩點(diǎn)的位置不再是水平設(shè)置。本研究定位杠桿末端B點(diǎn)與定滑輪在新位置上的拉力作用點(diǎn)C的相對(duì)位置為：水平距離40 mm，垂直距離130 mm，這樣的設(shè)計(jì)保證了器械阻力矩對(duì)關(guān)節(jié)肌起始力矩和峰力矩的模擬。至于由此產(chǎn)生的鋼絲繩布線問(wèn)題，可以通過(guò)增加一個(gè)中間定滑輪來(lái)解決，這種局部的改變不會(huì)對(duì)器械原有主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。本研究依然選取重力塊質(zhì)量45 kg、杠桿長(zhǎng)506 mm來(lái)計(jì)算重力式力量訓(xùn)練器械的阻力矩，計(jì)算方法同上，力臂值及阻力矩值也從100°計(jì)算到0°，數(shù)值見(jiàn)表3。

2，4 器械不同設(shè)計(jì)阻力矩比較

2，4，1起始階段力矩

根據(jù)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，膝關(guān)節(jié)伸的起始力矩為零。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)器械的起始力矩為223Nm，是器械阻力矩的最大值，隨著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)器械阻力矩逐漸減小。優(yōu)化設(shè)計(jì)后，器械起始阻力矩為零，隨著關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)阻力矩逐漸遞增到最大，和肌力矩具有相同的趨勢(shì)。

器械起始階段阻力矩的不同會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生較大影響。首先，重力式力量訓(xùn)練器械如果存在較大起始力矩，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)肢體及支架在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生角加速度，形成爆發(fā)式用力。由于運(yùn)動(dòng)慣性，在運(yùn)動(dòng)的下一關(guān)節(jié)角度或范圍內(nèi)，肌力矩減小或等于零仍能使肢體及支架轉(zhuǎn)過(guò)該關(guān)節(jié)角度或范圍，出現(xiàn)空載現(xiàn)象。在這里，可利用慣性不利于力量訓(xùn)練。減小器械起始力矩可以在一定程度上避免環(huán)節(jié)角加速度的產(chǎn)生，從而減小器械的可利用慣性。其次，器械如果存在較大的起始力矩，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)在開(kāi)始一段范圍內(nèi)做功也較多，造成該范圍內(nèi)肌肉收縮的極大超負(fù)荷。力量訓(xùn)練雖然遵循超負(fù)荷原理，但是超負(fù)荷并不是無(wú)限的。過(guò)大的負(fù)荷很容易導(dǎo)致肌肉的疲勞，使每次訓(xùn)練重復(fù)次數(shù)減少，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中主要做功范圍(峰力矩附近)的肌力得不到有效鍛煉。設(shè)計(jì)較小的器械起始力矩，在一定程度上可以減緩肌肉疲勞的發(fā)生，提高力量訓(xùn)練的效率。第三，器械較大的起始力矩會(huì)令器械產(chǎn)生很大的噪聲。在本文的研究中，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)器械起始力矩為223Nm，是所能夠提供阻力矩的最大值，重力塊回落結(jié)束時(shí)器械力矩也是223Nm，而關(guān)節(jié)肌在重力塊回落結(jié)束時(shí)的力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個(gè)數(shù)值，無(wú)法控制重力塊的回落速度。重力塊的回落速度越大產(chǎn)生的撞擊就越劇烈，噪聲也就越大。優(yōu)化設(shè)計(jì)的器械起始力矩為零，重力塊在回落快結(jié)束的一段范圍內(nèi)重力矩也較小，肌肉就很容易控制重力塊的回落速度，因而可以在很大程度上減小撞擊噪聲。

器械起始力矩較大會(huì)影響性能，本研究在器械的起始工作位置將阻力矩設(shè)計(jì)為零，在一定程度上解決了上述性能問(wèn)題，但是，器械的起始阻力矩過(guò)小是否也會(huì)對(duì)器械的性能產(chǎn)生負(fù)面影響呢?在肌力矩特征曲線中間階段力矩中，峰力矩是評(píng)價(jià)肌肉做功能力的最重要指標(biāo)，Jensen＆Warren等以90°／s的速度作伸膝等動(dòng)測(cè)試，起始力矩設(shè)置了2種，一是50N的低負(fù)荷，二是相應(yīng)角度下75％的最大等長(zhǎng)收縮力量。結(jié)果表明，無(wú)論是向心還是離心收縮，起始力矩對(duì)峰力矩?zé)o顯著影響。Bobbert＆Harlaar分別以30°／s、60°，S、120°／s和210°／s的速度作伸膝等動(dòng)測(cè)試，起始力矩設(shè)置一是低負(fù)荷，即相應(yīng)角度下5％最大等長(zhǎng)收縮力量，二是相應(yīng)角度下95％最大等長(zhǎng)收縮力量。結(jié)果仍然表明，起始力矩對(duì)中間力矩?zé)o顯著影響。也就是說(shuō)，器械起始力矩的大小不會(huì)影響中間力矩，器械的起始力矩設(shè)計(jì)為零不會(huì)對(duì)力量訓(xùn)練效果產(chǎn)生負(fù)面影響。力量訓(xùn)練的基本理論是建立在希爾方程的基礎(chǔ)之上的，希爾方程描述了骨骼肌收縮時(shí)負(fù)荷與速度的關(guān)系：負(fù)荷增加，收縮速度減??；反之，負(fù)荷減小，則收縮速度增大。將器械的起始力矩設(shè)計(jì)為零減小了肌肉工作的初始負(fù)荷，為快速達(dá)到峰力矩值創(chuàng)造了條件，充分利用了人體運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉克服負(fù)荷和發(fā)揮收縮速度之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以取得較好的力量訓(xùn)練效果。

2，4，2中間階段力矩

為了使關(guān)節(jié)肌獲得較好力量訓(xùn)練效果，重力式力量訓(xùn)練器械的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足等動(dòng)練習(xí)的2個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即動(dòng)態(tài)用力和全載負(fù)荷。第一個(gè)條件重力式器械能夠自然滿足；第二個(gè)條件包含2層意思，一是在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)幅度或限定范圍內(nèi)能夠給肌肉提供阻力，二是在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的任一角度上負(fù)荷值不應(yīng)小于相應(yīng)的肌肉力矩值，即滿足力量訓(xùn)練的超負(fù)荷原則，刺激肌肉產(chǎn)生相應(yīng)的生理學(xué)適應(yīng)，從而增強(qiáng)肌力。

就目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品而言，采用傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)的杠扦傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械，幾乎都是在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的起始位置附近力矩值最大，在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中力矩值逐漸減小，這與肌肉特定力矩角度曲線不符，在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵范圍內(nèi)不能提供足夠的阻力負(fù)荷，無(wú)法解決力量訓(xùn)練器械的全載負(fù)荷問(wèn)題。如圖3所示，曲線1為伸膝力矩一角度特征曲線，曲線2為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)器械提供的阻力曲線，曲線3為優(yōu)化設(shè)計(jì)器械提供的阻力曲線。A點(diǎn)和B點(diǎn)為曲線1和曲線2的交點(diǎn)，從圖3可以看出，在膝關(guān)節(jié)伸的過(guò)程中從A點(diǎn)到B點(diǎn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的器械提供的阻力矩小于伸膝的動(dòng)力矩。峰力矩是肌力最為重要的指標(biāo)，關(guān)節(jié)肌峰力矩角出現(xiàn)的50°～70°正處于A點(diǎn)到B點(diǎn)這一關(guān)節(jié)角度范圍內(nèi)，也就是說(shuō)在肌力矩最大、最重要的關(guān)節(jié)角度上，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的器械不能滿足全載負(fù)荷。優(yōu)化的設(shè)計(jì)優(yōu)先滿足了器械最大阻力矩的形成條件，因而在該范圍內(nèi)器械阻力矩與肌力矩相符，較好地解決了器械全載負(fù)荷問(wèn)題。

2，4，3結(jié)束階段力矩

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，從圖3可以看出優(yōu)化設(shè)計(jì)器械在工作結(jié)束階段阻力矩大于肌力矩和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)阻力矩，通過(guò)對(duì)B點(diǎn)以后每10。關(guān)節(jié)角度上不同設(shè)計(jì)阻力矩值的計(jì)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)器械比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)器械阻力矩平均值大25％左右。這種計(jì)算是基于器械在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)時(shí)的工作條件，實(shí)際上器械在動(dòng)態(tài)工作過(guò)程中還會(huì)有其他作用力的存在。參照?qǐng)D2，器械動(dòng)態(tài)工作時(shí)以0點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的阻力矩計(jì)算公式如下：

式中右側(cè)第一項(xiàng)為重力塊重力力矩，第二項(xiàng)為鋼絲繩牽拉重力塊過(guò)程中摩擦力矩，第三項(xiàng)為重力塊慣性力矩，第四項(xiàng)為肢體及支架的慣性力矩。其中，mg為所選組合重力塊重力，L為鋼絲繩拉力作用線與動(dòng)力杠桿形成的力臂值，f是鋼絲繩與滑輪之間的摩擦力，w為肢體及支架的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，I為肢體及支架的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。無(wú)論人體關(guān)節(jié)肌力固有特征曲線如何，在進(jìn)行力量練習(xí)時(shí)，工作曲線都是器械的阻力曲線。由于摩擦力矩值很小，第二項(xiàng)可以忽略不計(jì)。在關(guān)節(jié)肌運(yùn)動(dòng)過(guò)了峰力矩以后，由于器械阻力矩都大于相應(yīng)肌力矩，因而人體環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)角速度是遞減的，產(chǎn)生反向角加速度，則方程右側(cè)第三、第四項(xiàng)為負(fù)值，這在一定程度上解決了設(shè)計(jì)上的曲線后段器械阻力矩較大的問(wèn)題。

3 結(jié)論

1)研究對(duì)杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械的動(dòng)力傳動(dòng)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中杠桿末端點(diǎn)與滑輪拉力作用點(diǎn)之間的位置關(guān)系，優(yōu)化定位了滑輪拉力作用點(diǎn)相對(duì)于杠桿末端點(diǎn)的位置，既保證了器械阻力矩對(duì)關(guān)節(jié)肌力矩的模擬，又不會(huì)對(duì)器械原有主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

2)優(yōu)化的設(shè)計(jì)使得器械阻力矩在影響器械性能的起始力矩和峰力矩這2個(gè)關(guān)鍵因素上更符合人體肌力矩，解決了器械的全載負(fù)荷問(wèn)題，并在一定程度上解決了器械可利用慣性、肌肉疲勞和器械噪聲等問(wèn)題，提高了杠桿傳動(dòng)重力式力量訓(xùn)練器械的性能。