高跟鞋的舒适度研究

董家铭　谢运和　凡东华

摘 要：高跟鞋作为时尚界的宠儿，一直颇受女性消费者喜爱。据调查，现代社会有 72%的成年女性穿高跟鞋，其中39%的女性每天穿着。穿着高跟鞋能够修饰女性身体曲线，显得更加优雅和自信，然而高跟鞋对女性健康也有着明显的损害。根据美国足外科协会的报告，73%的女性患有与高跟鞋有关的如扁平足、踝关节扭伤、腰背酸痛等疾病， 而足底压力异常是导致疾病的主要原因。因此，一双兼顾了美感和舒适性的高跟鞋必定会赢得消费者的青睐。

研究高跟鞋结构对舒适性和美感的影响，本问基于高跟鞋的跟高，防水台的高度和跟型来分析高跟鞋结构对人体舒适性和美感的影响。对穿着高跟鞋的脚进行受力分析，利用力矩平衡，建立方程组。将人体舒适性用跟高和防水台高度造成的前后掌足底压力变化来表示，同时将美感量化为绝对跟高使人体比例接近黄金比例来体现身材美感，最后考虑跟型的不同而造成的腰窝弧度不同来体现舒适度。由此得出高跟鞋的跟高，防水台高度和跟型对穿着高跟鞋的舒适性和美感造成了影响。

舒适性是一种个性化的体验，而鞋类舒适性是人们在穿着过程中对鞋的心理和生理感受的综合评价，是指鞋符合人足形态结构和功能要求的程度，主要包括合脚性，功能性，鞋内环境等。合脚性包括：鞋的结构尺寸，鞋与足匹配，鞋对足的压力等；功能性包括：稳定性，减震性等；鞋内环境包括：吸湿透气性，卫生性等。通过大量的文献阅读与研究，发现影响高跟鞋舒适性的最主要因素为跟高，跟型，防水台厚度等。

高跟鞋的舒適性主要包括内里和鞋底两部分，而这两者中，鞋底的结构是否合理对鞋的舒适性显得尤为重要。内里主要分为皮质，PU，绒布料三种，通过对参考文献中三种材质的摩擦系数进行对比，较好的摩擦系数可以产生一个比较大的摩擦力，减轻前足部位的压力，而如果摩擦系数较小，就会很难使斜坡面上的中足平衡，这会增加前足的负担，甚至可能产生大拇指顶脚的问题，较大的摩擦系数会减小脚的触觉舒适性。由此可以得出：内里材质对舒适性的影响是皮>PU>绒。

对参考文献的研究中，推断鞋跟高度及粗细对足底压力分布具有主要影响。跟的粗细则影响着后中压力的分散与集中，受力面积越小，压力越大。穿粗跟鞋的时候，脚部跟骨位置很平稳，脚掌的压力也由后跟分担了一部分，而穿细跟鞋的时候，后跟稳定性没有粗跟的好，从心理角度来说，不会把后跟所有的重力放在上面，相对来说还是穿粗跟鞋要舒适一些。

人在静止站立时，脚部跟骨首先受来自人体的重力，然后由跟骨延三个方向形成应力传递，向后传递至跟骨节点，向内前方延至第一趾骨头，向外前方延外纵弓至第五跖骨头。而当人行走时，脚后跟先着地，然后将身体重心自然移到脚趾，然后以拇指为主的各趾蹬着地面向前运动，同时另一只脚后跟开始着地，如此进行周期性的交替运动。因此发现动态静态情况下不同跟型人脚所受压力不同。从大量文献的研究中发现行走时双脚受到的压强约为站立时的5.6倍，因此本文就动态和静态情况下对坡跟，直跟，锥跟等跟型进行综合分析，推断动静态下不同跟型的舒适性，结果表明静态下的舒适性是坡跟>直跟>锥跟，动态情况下直跟>锥跟>坡跟。

而防水台的增加可以相对的减少跟高，同样的后跟高的情况下，它减少了前后坡的差异，减小了鞋的绝对高度，从而减缓地面对足底的冲击力，减小运动中的压力，从而减缓疲劳感使得穿着者可以走的更远。

在对跟高和防水台厚度的影响进行考虑时，本文采用对穿着高跟鞋状态下的足部进行受力分析。

在各个跟高下，足底压力主要由前中和后中这两个部位承担，是影响整个足底压力舒适性的关键区域；后中压力随跟高减小，前中压力随跟高增大；跟高对足底四点中的前中压力影响最大，前中压力受跟高影响波动最大。随着跟高增大，前中压强增大，跟高大于7cm时，前中压强大于后中压强，此时压力在前足过于集中，造成压力不舒适。因此较高跟的高跟鞋，要着力解决前足压力过大的问题。

考察大量医学文献，发现正常足底是三点负重，在跟骨、第一跖骨头和第五跖骨头三点组成的负重面上。由图可知，跟骨处为后中足压力的集中点，而第一跖骨头和第五跖骨头区域为前中足压力的集中点。足跟受力点位于脚长的8%处，第一跖骨头位于脚长的66.5%处，第五跖骨头位于脚长的63.5%处。

为了简化为前中压力和后中压力的比值，本文将前中压力集中点定为第一跖骨头和第五跖骨头的中间点位于脚长的65%处。

依此建立受力分析模型：

通过力矩平衡的方程，在已知高跟鞋跟高和鞋长的情况下，我们能得出前脚掌与跟骨的压力比值，是否满足35%～50%的舒适范围。同时通过已知舒适范围和跟高的情况下，我们能得出满足舒适范围的sinθ。进一步，也能得出满足舒适的脚长范围。

我们可以通过舒适的脚长范围，得出对穿此跟高的鞋能感到舒适的女性身高范围。而我们可以再通过已知高跟鞋的鞋码，算出能穿上该高跟鞋的女性身高范围。

最后我们就能得到能穿上该高跟鞋的女性能感到舒适的概率，借此可以将模型二用于第一问计算舒适性分数。

而防水台由于减小了高跟鞋的绝对高度，所以必然会改善高跟鞋的舒适性。通过研究大量资料文献，发现防水台的改善作用比主观感觉中的要明显得多。一方面能够增加鞋的稳定性，减少足部神经、肌肉疲劳，还具有明显的减震作用；此外防水台中底材料，易于造型，能够得到比较贴合足部的弧线造型，分散足底压力。

参考文献：

[1]唐方.高跟鞋足底压力舒适性研究[D].江南大学，2011.

[2]李媛.高跟鞋鞋底改良对行走的力学影响研究[D].宁波大学，2010.

[3]张英.改善足底压力舒适性的高跟鞋中底垫研究[D].陕西科技大学，2013.