家用多功能健身器的設(shè)計(jì)含18張CAD圖帶開題
家用多功能健身器的設(shè)計(jì)含18張CAD圖帶開題,家用,多功能,健身器,設(shè)計(jì),18,cad,開題
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學(xué) 部：
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
多功能健身器設(shè)計(jì)
工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問題
一、腿部鍛煉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)兩個(gè)方案的比較與選擇
2、鏈輪材料的選擇和鏈傳動(dòng)工作情況分析以及設(shè)計(jì)計(jì)算和草圖繪制
3、偏心輪和凸輪的比較與選擇
4、凸輪材料選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算
二、腰部鍛煉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、連桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2、彈簧的型號(hào)和材料以及設(shè)計(jì)計(jì)算
一、手臂鍛煉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、手臂鍛煉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2、手臂鍛煉機(jī)構(gòu)的草圖繪制
二、機(jī)架部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
三、機(jī)構(gòu)的零件圖和整體裝配圖的繪制
四、書寫詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書
五、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真
指導(dǎo)教師意見
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指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
檢查（考核）小組意見
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檢查小組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日
家用多功能健身器設(shè)計(jì)開題報(bào)告
一、選題依據(jù)（目的、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、學(xué)術(shù)準(zhǔn)備情況、研究思路及方法）
1、目的、意義
隨著人們的生活水平提高，身體的健康成為了接下來的問題，而健身器這種足不出戶就能運(yùn)動(dòng)鍛煉的設(shè)備很好的解決了這個(gè)問題。在擁有多個(gè)成員的家庭中，鍛煉器材功能的多樣性越來越重要。除了功能上的要求，當(dāng)前的用戶對(duì)于健身鍛煉的科學(xué)性和安全程度也有著較高的要求
拿應(yīng)用最廣泛的跑步機(jī)來說，很多改進(jìn)就保證了運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性和安全性。在平常的室外跑步中，由于動(dòng)作的不規(guī)范和路面的狀況等因素，鍛煉的同時(shí)也會(huì)對(duì)身體的肌肉及韌帶產(chǎn)生損傷。這種傷害是隱性的，但是當(dāng)積累到一定程度時(shí)，就會(huì)體現(xiàn)為肌肉以及韌帶拉傷。而經(jīng)過了一代代技術(shù)改進(jìn)的跑步機(jī)就可以通過橡膠以及其他材質(zhì)的傳送帶和減震裝置來減少對(duì)腿和腳關(guān)節(jié)的沖擊力，從而降低對(duì)身體的損傷。另外，通過設(shè)定好的程序讓運(yùn)動(dòng)者保持均勻的速度和強(qiáng)度可以更好的起到強(qiáng)身健體的效果。而仿照人體動(dòng)力學(xué)以及生理機(jī)制的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以糾正非專業(yè)人員錯(cuò)誤的姿勢(shì)及鍛煉方法。面板上可以顯示運(yùn)動(dòng)者的各項(xiàng)身體數(shù)據(jù)以及鍛煉數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)者可以通過這些數(shù)據(jù)更好的了解自身的身體情況。
2、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
最早的健身器械由20世紀(jì)70年代美國(guó)和加拿大最古老的健身器材制造企業(yè)制造并販賣。因?yàn)槠鸩降臅r(shí)間早以及投入到技術(shù)創(chuàng)新方面的力度大，使得30多年后的今天，美國(guó)和加拿大的健身器材領(lǐng)先其他制造商的產(chǎn)品，成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，他們的產(chǎn)品就代表著最好以及最專業(yè)。Precor ,Stairmaster ,Schwinn ,ConceptII ,Bodyguard ,力量設(shè)備品牌Cybex , Nautilus ,Vectra為行業(yè)發(fā)展起始，健身器材漸漸工業(yè)化。具有消費(fèi)能力的部分人群大都選擇了這些設(shè)備，而且他們也漸漸感受到健身器材產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。包括目前的StarTrac，Keys，Scifit，Trimline，Quinton，Hummer，Trotter等品牌廠商在當(dāng)時(shí)都在這個(gè)市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)了巨大的商機(jī)。
在1980年左右臺(tái)灣也跟上腳步踏入了這一行業(yè)，許多自創(chuàng)品牌開始流入市場(chǎng)，但由于只是給國(guó)外廠家生產(chǎn)配件，在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力上不是很大，直到發(fā)展了自己的技術(shù)后才漸漸取得了成功。之后的一些品牌由于技術(shù)上的劣勢(shì)以及質(zhì)量的低下，更是成為了反面教材。1995年左右我們的鄰國(guó)韓國(guó)憑借著電子行業(yè)的發(fā)展迅速，改革了生產(chǎn)科技，迅速的搶占了市場(chǎng)?！癢aTa、Lucksport、jaco”等知名品牌在全世界范圍內(nèi)都倍受贊譽(yù)。而在國(guó)內(nèi)，1990年左右才創(chuàng)建了自己的品牌，但由于前面所說的各種原因，這一行業(yè)在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)根本沒有發(fā)展的機(jī)會(huì)，而在國(guó)外，更好的產(chǎn)品鱗次櫛比，致使了國(guó)內(nèi)健身器制造行業(yè)的發(fā)展緩慢。
3、學(xué)術(shù)準(zhǔn)備情況
在設(shè)計(jì)初收集了很多有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)的信息以及調(diào)查研究市場(chǎng)上同類產(chǎn)品來確保整個(gè)設(shè)計(jì)貼合實(shí)際使用要求。此外，還走訪了許多培訓(xùn)師和健身愛好者，結(jié)合反復(fù)的思考以及導(dǎo)師的建議確定最后的設(shè)計(jì)。在參考資料上，除去該準(zhǔn)備的有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的書籍，還應(yīng)該準(zhǔn)備有關(guān)人體生理構(gòu)造方面的書籍，用以保證整體設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)正常運(yùn)行。
4、本選題研究思路及方法
大部分同類產(chǎn)品都具有多樣功能，但是很大一部分功能過于多樣，有些產(chǎn)品甚至包含18種功能，從而導(dǎo)致實(shí)際使用時(shí)有很多功能閑置，功能的過多會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，實(shí)際工作時(shí)容易出現(xiàn)損壞并且維修起來較為困難。目前，全民健身的形勢(shì)越來越普及，健身房如雨后春筍一般出現(xiàn)。雖然國(guó)民的生活水平日漸改善，但去健身房健身也僅僅是小部分人才能夠承擔(dān)的起，相比起來，健身器屬于一次投入終身享受。雖然一次性投入較大，但對(duì)于普通家庭來說還是可以負(fù)擔(dān)的。健身器在以后會(huì)發(fā)展為家電一樣的生活必需品。而另一些有能力支付健身房消費(fèi)的人群，由于時(shí)間的關(guān)系，他們?nèi)ソ∩矸垮憻捠遣滑F(xiàn)實(shí)的，而健身器就成了方便和節(jié)省時(shí)間的首個(gè)選擇并且他們也負(fù)擔(dān)得起用于購(gòu)買健身器的消費(fèi)。同時(shí)，由于中國(guó)人口眾多，房子的價(jià)格高昂，致使人均住房面積小，所以能夠用于放置健身器材的空間有限。根據(jù)這一原因我在設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)時(shí)清楚地定義了自己的設(shè)計(jì)方向：結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能緊密安排但不能影響正常運(yùn)行，安全方面一定要確保，此外，鍛煉部位的多樣性以及同時(shí)多人鍛煉的功能也要確保。為了節(jié)約資源以及降低機(jī)器的價(jià)格我們可以去除一些冗余的不常用的部位，提高整體的使用率。盡可能的滿足用戶對(duì)于舒適度、鍛煉效果及價(jià)格方面的要求。
根據(jù)以上的各種需求，本次論文設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能的、一體化的健身裝置，它提供了各種各樣的功能，并且都比較實(shí)用。同時(shí)，根據(jù)研究，現(xiàn)在常用的肌肉是胸肌、肱二頭肌、肱三頭肌和大腿部肌肉。本次家庭多功能健身機(jī)設(shè)計(jì)可以提供四種鍛煉：腿部鍛煉、腰部鍛煉、手部運(yùn)動(dòng)和手臂的鍛煉。四個(gè)功能的整合，將使器械整體協(xié)調(diào)，功能多樣互補(bǔ)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別位于器械的頂部、中部和下方，使您可以鍛煉胸大肌、腿部肌肉、腰部肌肉群等需要鍛煉的部位。產(chǎn)品的主要受眾面為家用方面，外觀應(yīng)簡(jiǎn)潔美觀，采用折疊或拼接結(jié)構(gòu)以便于運(yùn)輸以及包裝。整體結(jié)構(gòu)安全性高，噪音小，材料選擇合理，價(jià)格低廉并且工作壽命長(zhǎng)。
二、論文結(jié)構(gòu)框架
1、論文提綱
第一章 緒論
第二章 腿部鍛練機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第三章 腰部鍛練機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第四章 腿部鍛練機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
總體結(jié)論
2、參考文獻(xiàn)
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【10】王軍.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)【M】.北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,2016.
三、論文寫作安排
第一周：熟悉課題及基礎(chǔ)資料；
第二周到第四周：方案設(shè)計(jì)及討論；
第五周：家用多功能健身器布局設(shè)計(jì)；
第六周到第九周：家用多功能健身器總裝配圖及相關(guān)工作；
第十周：家用多功能健身器零件圖及相關(guān)工作；
第十一周：撰寫說明書。
四、審核意見
指導(dǎo)教師意見：
1、通過 2、完善后通過 3、未通過
指導(dǎo)教師（簽字）
年 月 日
系部（專業(yè)）意見：
1、通過 2、完善后通過 3、未通過
負(fù)責(zé)人（簽字）
年 月 日
4
黑龍江工業(yè)學(xué)院,本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目：家庭多功能健身器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)：XXXX指導(dǎo)教師：XXXX學(xué)生姓名：XXXX學(xué)號(hào)：XXXX畢業(yè)時(shí)間：XXXX,一丶選題研究意義,隨著世界城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的迅速提高，城市居民的健康意識(shí)逐漸增強(qiáng),健身也成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾M成部分。健身器的出現(xiàn)尤其是室內(nèi)健身器材起到了足不出戶也可鍛煉身體的作用。大多數(shù)健身器材功能單一，雖價(jià)格較低，但鍛煉項(xiàng)目單一，只能對(duì)人體的單一部位進(jìn)行鍛煉，因此并不劃算；一些健身器材雖然功能較多，但是只適用于單人訓(xùn)練，家庭中多個(gè)成員不能夠同時(shí)進(jìn)行鍛煉，并且這些健身器材結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用難度大，占用空間也大。該設(shè)計(jì)針對(duì)以上不足，結(jié)合各類健身器材的優(yōu)點(diǎn)加以創(chuàng)新，研發(fā)出一種與現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的健身器械不同的一部分多功能多方位健身器，同時(shí)能夠容納三人在不同方位鍛煉不同的肌肉群，克服功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用空間大，價(jià)格較高的缺點(diǎn)，提高使用效果，占地小，噪音低。,二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,一個(gè)國(guó)家的體育消費(fèi)水平?jīng)Q定了該國(guó)的體育市場(chǎng)的發(fā)展程度。世界許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家家庭的體育消費(fèi)都十分可觀。相比之下我國(guó)的體育消費(fèi)就很低了，據(jù)國(guó)家體育總局公布的《2001年中國(guó)群體體育現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》，我國(guó)城鄉(xiāng)居民以家庭為單位全年體育消費(fèi)平均為397.42元，其中用于購(gòu)買家庭健身器械平均為92.09元，表明我國(guó)庭健身器械的市場(chǎng)消費(fèi)水平很低。從國(guó)際視角比較來看我國(guó)在體育產(chǎn)值，體育消費(fèi)水平及體育產(chǎn)業(yè)吸納就業(yè)人口比重三個(gè)方面，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家都存在較大的差距，這些問題直接或間接的反映了當(dāng)前我國(guó)體育市場(chǎng)整體上還處于起步和初級(jí)發(fā)展階段，近年來家庭健身器械的總銷售額雖有增長(zhǎng)，卻非常緩慢，同時(shí)也預(yù)示著家庭健身器械領(lǐng)域市場(chǎng)開拓的潛力巨大。本次設(shè)計(jì)打破常規(guī)，多功能可以滿足各種需求，使其具有很高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和存活力，從而在健身器這一領(lǐng)域中占據(jù)重要位置,三丶條件保障,（1）學(xué)院有對(duì)這方面進(jìn)行過比較深入了解的老師（2）學(xué)院有比較齊全的硬件設(shè)施，可以提供試驗(yàn)與制作系統(tǒng)條件（3）本人有一定的專業(yè)知識(shí)和模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)（4）有一定的參考資料,四、本選題研究思路及方法,此次設(shè)計(jì)研究就是為了研發(fā)出一種與現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的健身器材不同的健身器?？朔δ軉我?，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用空間大，價(jià)格較高的缺點(diǎn)，提高使用效果，價(jià)格合理，占地小，噪音低。從而在市場(chǎng)中立于不敗之地。在于為每一戶購(gòu)買健身器的家庭節(jié)約資金，用一臺(tái)機(jī)器達(dá)到多臺(tái)機(jī)器的鍛煉效果，增強(qiáng)人們的體質(zhì)，給千家萬戶帶來健康。（1）結(jié)合設(shè)計(jì)課題進(jìn)行文件檢索（2）有條件的外出調(diào)研（3）完成健身器材結(jié)構(gòu)的全部設(shè)計(jì)（4）選擇建模工具，完成結(jié)構(gòu)總裝圖，繪制器材主要零件圖，提出技術(shù)要求（5）按照規(guī)范格式撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書,常見的家用多功能健身器材作為參考,五丶主要參考文獻(xiàn),[1]梁庚煌.輸送機(jī)械手冊(cè)第2冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.[2]劉朝儒,彭福蔭，高政．機(jī)械制圖[M]．北京：高等教育出版社，2009.[3]朱張校主編.工程材料[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.[4]張建民等著.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京理工大學(xué)出版社，2005[5]趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版公司，2010.[6]戴曙.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.[7]薛源順．機(jī)床夾具手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.[8]孫桓.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2011.[9]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[10]劉家仁.機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.,一班：XXX學(xué)號(hào)：XXX,謝謝觀看,
摘要
設(shè)計(jì)主題是家用多功能保健裝置。它由腿部練習(xí)腰部練習(xí)、手臂練習(xí)和框架組成。腿部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用鏈條傳動(dòng)工作原理和飛輪的優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)鍛煉腿部肌肉作用。腰部訓(xùn)練機(jī)構(gòu)利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理和彈簧的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鍛煉腰部肌肉作用。手臂鍛煉機(jī)構(gòu)使用操作機(jī)構(gòu)（搖臂和鋼絲繩）、導(dǎo)桿（雙導(dǎo)桿）、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（桿）滿足有效組合，達(dá)到鍛煉手臂肌肉效果；TH.REE為該設(shè)計(jì)提供了合理組合平臺(tái)。另外，此實(shí)用新型健身器具有方便、安全、成本低、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。
高速前進(jìn)的同時(shí)，中國(guó)健身器材一些問題也慢慢暴露出來。最主要就是在國(guó)際市場(chǎng)缺乏出名品牌而且功能比較單一。目前中國(guó)大部分制造企業(yè)還停留在仿制階段，在產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新方面與國(guó)外該類企業(yè)相比較還有著明顯不足。與國(guó)外相比較，該類產(chǎn)品于普通家庭中使用率以及平均每人投入到其中消費(fèi)份額還比較低。
因此，中國(guó)健身器材工業(yè)企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢(shì)，加大科技創(chuàng)新，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)自主研發(fā)能力，有關(guān)部門應(yīng)盡快制訂出健身器材統(tǒng)一技術(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)售后服務(wù)。只有這樣才能在新形勢(shì)下立于不敗之地。
關(guān)鍵詞：多功能；健器；機(jī)構(gòu)；鍛煉
Abstract
The theme of this design is household health care multifunctional device. It consists of leg exercises, waist exercises, arm exercises and frames. Leg motion mechanism USES the working principle of chain drive and the advantage of flywheel to realize the function of leg muscle. The waist training body USES the working principle of crank slider mechanism and the advantage of spring to realize the function of waist muscle. The arm exercise mechanism USES the operating mechanism (rocker arm and wire rope), guide bar (double guide bar), regulating mechanism (bar) and satisfying the effective combination to achieve the effect of arm muscle exercise. The framework provides a platform for a reasonable combination of TH. REE. In addition, the utility model has the features of convenience, safety, low cost and assembly design.
While China's fitness equipment industry is developing rapidly, some problems are emerging. Especially lack of well-known brands in the international market, low value-added products, at the same time, compared with the international advanced level, China many enterprises still in the phase of imitation production, product development and technical innovation ability is insufficient. In the field of consumption, compared with developed countries such as Europe and the United States, the penetration rate of fitness equipment products in the family and the per capita consumption for fitness sports are still very low.
Chinese fitness equipment industry, therefore, enterprises must seize the new situation of development, increase scientific and technological innovation, efforts to improve product quality, strengthen independent research and development ability, the relevant departments shall be worked out as soon as possible fitness equipment safety standards and strengthen after-sales service. Only in this way can we remain invincible in the new situation.
Keyword: multifunctional; body-building; mechanism; exercise
- II -
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 緒論 1
1.1 健身器材的研究現(xiàn)狀 1
1.1.1 健身器材的分類與功能 1
1.1.2 健身器材的發(fā)展與品牌 2
1.2 課題研究背景和意義 3
1.3 當(dāng)前研究中存在的問題 4
1.4 方案確定與分析 6
第2章 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
2.1 傳動(dòng)方案的選擇 8
2.1.1 方案一:采用帶傳動(dòng)方式 8
2.1.2 方案二:采用鏈傳動(dòng)方式 8
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
2.2.1 選擇鏈輪齒數(shù) 9
2.2.2 確定計(jì)算功率 9
2.2.3 鏈條的型號(hào)選擇及節(jié)距的選擇 9
2.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 9
2.2.5 通過計(jì)算鏈速來確定潤(rùn)滑方式 9
2.2.6 計(jì)算壓軸力Fp 10
2.2.7 鏈輪的結(jié)構(gòu) 10
2.2.8 鏈輪的材料 10
2.3 軸的設(shè)計(jì) 10
2.3.1 求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩 10
2.3.2 求作用在軸上的力 10
2.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.3.4 求軸上的載荷 11
2.3.5 校核軸的強(qiáng)度 12
2.4 飛輪機(jī)構(gòu) 12
2.4.1 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算 12
2.4.2 飛輪尺寸的確定 13
第3章 健身器腰部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.1 座椅的設(shè)計(jì) 14
3.1.1 初步的座椅結(jié)構(gòu)設(shè)想 14
3.1.2 按照實(shí)際要求選取尺寸 14
3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
3.2.1 機(jī)構(gòu)中各個(gè)桿的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 15
3.2.2 連桿直徑的選擇[8] 16
3.2.3 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
第4章 臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架設(shè)計(jì) 18
4.1 設(shè)計(jì)材料的選定 18
4.2 底座的設(shè)計(jì) 18
4.3 支架的設(shè)計(jì) 18
4.3.1 支架的作用 18
4.3.2 該機(jī)構(gòu)力學(xué)性能的分析 19
4.3.3 支架的工藝處理 20
4.4 配重的設(shè)計(jì) 20
4.5 滑輪的設(shè)計(jì) 21
4.6 鋼絲繩的設(shè)計(jì) 22
4.7 其他零件的設(shè)計(jì) 22
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核 22
4.8.1 螺栓連接的選定及校核 22
4.8.2 軸承的選定及校核 23
4.9 導(dǎo)管的設(shè)計(jì) 23
結(jié) 論 24
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
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第1章 緒論
1.1健身器材的研究現(xiàn)狀
1.1.1 健身器材的分類與功能
根據(jù)其年齡以及職業(yè)等因素，可以分為以下幾類:
（1）適合中老年人群使用：身體健康機(jī)能良好的老年人，健身車、跑步機(jī)、健步機(jī)，等可以助其更好的保持身體健康，而差一點(diǎn)的則可以使用相較更為溫和一點(diǎn)的按摩裝置。
（2）適合年輕的女士使用：重量較輕的健身啞鈴，鍛煉腰腹的健身轉(zhuǎn)盤以及體操墊之類的器械比較適合其使用，另外一些磁療以及按摩設(shè)備同樣適合減肥和健身。
（3）適合長(zhǎng)時(shí)間工作的人使用：這類人群相比其他人更容易感到疲憊但同時(shí)也更需要鍛煉。他們可以通過運(yùn)動(dòng)來提神，緩解疲勞。推薦使用跑步機(jī)、劃船機(jī)、健美車等設(shè)備。
（4）適合青少年使用：由于年齡較小，青少年在運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)該注意方法的科學(xué)，選擇器材應(yīng)貼合實(shí)際的情況，這里不給予推薦的器械。
（5）適合家庭使用：一個(gè)多功能的健身器材才能滿足多個(gè)家庭成員的使用。模仿跑步、劃船、騎自行車和登山等功能的設(shè)備更可以滿足每個(gè)家庭成員不同的鍛煉需求。
以功能多少來分可以分為以下類別：
（1）單功能器械，如劃船機(jī)、健身車、健步機(jī)、跑步機(jī)、美國(guó)腰機(jī)等都很常見。各器械分別起以下作用:
劃船機(jī):主要用于增強(qiáng)手臂的力量和協(xié)調(diào)性。
健身車:模擬騎自行車，加快人體的新陳代謝從而提高心肺的機(jī)能。
健步機(jī):模擬登山或者爬樓梯時(shí)的情況，鍛煉腰腹及以下的肌肉，同時(shí)也能提高各個(gè)器官的機(jī)能。
跑步機(jī):功能類似于健步機(jī)，但更適合有基礎(chǔ)的人群使用，鍛煉力度更大，效果更好。
美國(guó)腰機(jī):主要鍛煉腰部肌肉群，方式較為溫和，適于工作后休息放松時(shí)使用。
（2）綜合多功能設(shè)備:一般包括擴(kuò)胸、按摩等功能。各部分功能可以鍛煉不同的肌肉群和器官，鍛煉效果更為良好。
雖然國(guó)內(nèi)和出口市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，但由于技術(shù)的落后、產(chǎn)品的質(zhì)量以及品牌的知名程度等原因，我國(guó)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力還有著明顯的不足。因此，我們應(yīng)該不斷創(chuàng)新，不斷優(yōu)化產(chǎn)品，使健身器材發(fā)揮真正的作用。
1.1.2健身器材的發(fā)展與品牌
由于世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市生活的壓力越來越大，人們的工作時(shí)間和壓力也越來越大，導(dǎo)致城市人缺乏鍛煉，身體處于亞健康狀態(tài)很長(zhǎng)一段時(shí)間，身體緊張狀況十分嚴(yán)重。隨著全民健身計(jì)劃的實(shí)施，全民健身熱潮正在興起。人們的健康觀念正在發(fā)生變化，越來越多的人從傳統(tǒng)的“養(yǎng)生保健”轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代“健身與健康”，開始認(rèn)識(shí)到“健身”和“鍛煉”對(duì)健康的重要性?；ㄔ阱憻捝系腻X和“在健身房里花錢”已經(jīng)成為一種新的消費(fèi)時(shí)尚。健身健康已經(jīng)成為熱門的投資熱點(diǎn)。健身器材可以給人們更多的幫助。
劃船機(jī)能增強(qiáng)手臂、上肢、肩膀和腰部的肌肉。增加和改善背闊肌和肩胛肌的肌肉體積和肌肉輪廓。改善身體運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性。提高髖關(guān)節(jié)的靈活性和周圍肌肉和韌帶的柔韌性。對(duì)于長(zhǎng)期工作人員的腰背疲勞，老年頸椎病、腰背痛和青少年駝背現(xiàn)象具有良好的恢復(fù)功能。特別警告：（1）當(dāng)手臂肌肉開始繃緊時(shí)，手臂不應(yīng)突然用力和卸力以避免受傷和另一側(cè)手臂。（2）劃船前應(yīng)充分鍛煉腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)，不應(yīng)直接進(jìn)行高強(qiáng)度鍛煉。
最早的健身器械由20世紀(jì)70年代美國(guó)和加拿大最古老的健身器材制造企業(yè)制造并販賣。因?yàn)槠鸩降臅r(shí)間早以及投入到技術(shù)創(chuàng)新方面的力度大，使得30多年后的今天，美國(guó)和加拿大的健身器材領(lǐng)先其他制造商的產(chǎn)品，成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，他們的產(chǎn)品就代表著最好以及最專業(yè)。Precor ,Stairmaster ,Schwinn ,ConceptII ,Bodyguard ,力量設(shè)備品牌Cybex , Nautilus ,Vectra為行業(yè)發(fā)展起始，健身器材漸漸工業(yè)化。具有消費(fèi)能力的部分人群大都選擇了這些設(shè)備，而且他們也漸漸感受到健身器材產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。
包括目前的StarTrac，Keys，Scifit，Trimline，Quinton，Hummer，Trotter等品牌廠商在當(dāng)時(shí)都在這個(gè)市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)了巨大的商機(jī)。
在1980年左右臺(tái)灣也跟上腳步踏入了這一行業(yè)，許多自創(chuàng)品牌開始流入市場(chǎng)，但由于只是給國(guó)外廠家生產(chǎn)配件，在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力上不是很大，直到發(fā)展了自己的技術(shù)后才漸漸取得了成功。之后的一些品牌由于技術(shù)上的劣勢(shì)以及質(zhì)量的低下，更是成為了反面教材。1995年左右我們的鄰國(guó)韓國(guó)憑借著電子行業(yè)的發(fā)展迅速，改革了生產(chǎn)科技，迅速的搶占了市場(chǎng)?！癢aTa、Lucksport、jaco”等知名品牌在全世界范圍內(nèi)都倍受贊譽(yù)。而在國(guó)內(nèi)，1990年左右才創(chuàng)建了自己的品牌，但由于前面所說的各種原因，這一行業(yè)在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)根本沒有發(fā)展的機(jī)會(huì)，而在國(guó)外，更好的產(chǎn)品鱗次櫛比，致使了國(guó)內(nèi)健身器制造行業(yè)的發(fā)展緩慢。
1.2 課題研究背景和意義
隨著人們的生活水平提高，身體的健康成為了接下來的問題，而健身器這種足不出戶就能運(yùn)動(dòng)鍛煉的設(shè)備很好的解決了這個(gè)問題。在擁有多個(gè)成員的家庭中，鍛煉器材功能的多樣性越來越重要。除了功能上的要求，當(dāng)前的用戶對(duì)于健身鍛煉的科學(xué)性和安全程度也有著較高的要求
拿應(yīng)用最廣泛的跑步機(jī)來說，很多改進(jìn)就保證了運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性和安全性。在平常的室外跑步中，由于動(dòng)作的不規(guī)范和路面的狀況等因素，鍛煉的同時(shí)也會(huì)對(duì)身體的肌肉及韌帶產(chǎn)生損傷。這種傷害是隱性的，但是當(dāng)積累到一定程度時(shí)，就會(huì)體現(xiàn)為肌肉以及韌帶拉傷。而經(jīng)過了一代代技術(shù)改進(jìn)的跑步機(jī)就可以通過橡膠以及其他材質(zhì)的傳送帶和減震裝置來減少對(duì)腿和腳關(guān)節(jié)的沖擊力，從而降低對(duì)身體的損傷。另外，通過設(shè)定好的程序讓運(yùn)動(dòng)者保持均勻的速度和強(qiáng)度可以更好的起到強(qiáng)身健體的效果。而仿照人體動(dòng)力學(xué)以及生理機(jī)制的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以糾正非專業(yè)人員錯(cuò)誤的姿勢(shì)及鍛煉方法。面板上可以顯示運(yùn)動(dòng)者的各項(xiàng)身體數(shù)據(jù)以及鍛煉數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)者可以通過這些數(shù)據(jù)更好的了解自身的身體情況。
80年代以來，中國(guó)確立了改革開放的道路。由于國(guó)內(nèi)需求巨大(近10億人)和相對(duì)廉價(jià)的勞動(dòng)力、土地、工廠等有利因素，發(fā)達(dá)國(guó)家已將各種成熟產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到中國(guó)。在中國(guó)成為“世界工廠”初期，世界500強(qiáng)企業(yè)中有許多已經(jīng)在中國(guó)設(shè)立了工廠，而且這些企業(yè)也將他們的核心技術(shù)一起帶到了中國(guó)，但那時(shí)的我們最多只是充當(dāng)了“組裝廠”的角色，僅僅是將零部件運(yùn)送回國(guó)內(nèi)進(jìn)行組裝加工。這種做法雖然在收益上較為卓著，但實(shí)為鼠目寸光。擁有自己的技術(shù)并占領(lǐng)龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)才是重中之重。這一情況使得我國(guó)在很長(zhǎng)一段時(shí)間國(guó)內(nèi)沒有出名的技術(shù)過硬的品牌。在我國(guó)，雖然“擺脫垃圾場(chǎng)”的口號(hào)早已被提出，但電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用普及率較之國(guó)外仍然處于落后階段。例如最基礎(chǔ)的CAD制圖技術(shù)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的普及率整整低了70%，巨大的差距使得我國(guó)的技術(shù)發(fā)展受到了極大的限制。統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)的機(jī)械類產(chǎn)品在世界的同類產(chǎn)品中的占有率只有三分之一，而產(chǎn)品的革新研發(fā)貢獻(xiàn)率只有區(qū)區(qū)的11%，與美國(guó)相差了驚人的40%。發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)化水平是75%到95%，而中國(guó)只有15%到30%。這些差距就是我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展緩慢的根本原因?！翱茖W(xué)發(fā)展才是第一生產(chǎn)力”，這眾所周知的名言時(shí)時(shí)的提醒著我們，只有技術(shù)上不斷進(jìn)步，不斷革新才能拉近和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。因此，從技術(shù)上講，加快虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展將是解決制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。技術(shù)上追趕上國(guó)際先進(jìn)水平，市場(chǎng)的份額及品牌的知名度才能提高，才能真正的在時(shí)代進(jìn)步的大潮中迎風(fēng)破浪。
1.3當(dāng)前研究中存在的問題
在20世紀(jì)80年代后期，中國(guó)加入了世界貿(mào)易組織并且獲得了奧運(yùn)會(huì)的舉辦權(quán)。貿(mào)易來往的提高和全民健身的熱潮極大的促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。巨大的機(jī)遇擺在了國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)制造商的面前。
根據(jù)最近三年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以得知，中國(guó)體育用品產(chǎn)業(yè)的行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到了5591億元，每一年同比增長(zhǎng)了37.13%。而在利潤(rùn)方面，僅一年就累積了超過24億元的利潤(rùn)。這三年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以清晰的反映出當(dāng)時(shí)我國(guó)該類產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)國(guó)家GDP及民生有著極大的積極作用，另一方面也顯現(xiàn)出了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。所以本設(shè)計(jì)有著充分的研究意義，但研究時(shí)也會(huì)遇到一些問題，主要的問題可以分為以下幾類：
（1）功能的增多使得各個(gè)部件之間的連接受到很大的限制，在初期設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)就應(yīng)該考慮到這些因素，各種部件的傳動(dòng)以及工作方式不一樣，要避免各個(gè)部件之間相互干擾，造成無法正常工作的后果。
（2）噪音也是一個(gè)重要的因素，大部分的健身裝置在運(yùn)行時(shí)都會(huì)或多或少的產(chǎn)生噪音，而目前的大部分用戶對(duì)于噪音方面的要求都比較高。選擇適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑方式需要著重考慮。
（3）各個(gè)鍛煉機(jī)構(gòu)的分布也是一個(gè)重要問題，本設(shè)計(jì)是多功能家用健身器，使用時(shí)平均的活動(dòng)空間很重要，一定要合理的設(shè)計(jì)每個(gè)機(jī)構(gòu)的位置，避免健身時(shí)互相影響甚至無法鍛煉。在滿足這個(gè)前提的要求下，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)也應(yīng)該盡可能減小整體的占用面積以滿足在室內(nèi)使用的要求。
（4）鍛煉到的身體部位應(yīng)盡可能全面，身體各部位肌肉及器官的鍛煉都應(yīng)該考慮到，因此設(shè)計(jì)各個(gè)部位組成時(shí)應(yīng)考慮到這一問題。每個(gè)部位都照顧到一些特定的肌肉群及器官，避免功能重合，相互配合從而達(dá)到鍛煉身體的效果。
（5）結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量貼合人體的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣，以免使運(yùn)動(dòng)者感到不舒服，但也應(yīng)該盡可能考慮在設(shè)計(jì)時(shí)添加用以矯正運(yùn)動(dòng)者錯(cuò)誤姿勢(shì)的功能，使設(shè)計(jì)更加具有科學(xué)性，以便吸引更多的用戶選擇該產(chǎn)品。
（6）在整體的材料選擇上的問題也應(yīng)該考慮全面。首先是在強(qiáng)度方面，要保證器材工作時(shí)能夠承受住受到的力，同時(shí)也要保證工作壽命。其次應(yīng)考慮到工作環(huán)境等的影響，潮濕的環(huán)境會(huì)加速氧化使金屬生銹，選擇時(shí)應(yīng)避免這一問題。再次是重量方面，由于是在室內(nèi)使用，重量較輕便于移動(dòng)是非常重要的需要考慮的問題。最后則是價(jià)格問題，在滿足其他要求的情況下，應(yīng)該對(duì)備用的材料進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，盡可能選擇價(jià)格較低的材料，價(jià)格的優(yōu)勢(shì)即時(shí)市場(chǎng)占有率的優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)方面的問題已經(jīng)得到了解決。在“十五”期間，科技部（國(guó)家科學(xué)技術(shù)部）以“CAD應(yīng)用工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用示范”為標(biāo)題的重要項(xiàng)目中在全國(guó)范圍內(nèi)普遍的推廣了CAD技術(shù)。直到今天，這些技術(shù)與國(guó)外的劣勢(shì)才漸漸縮小，并且在機(jī)械產(chǎn)業(yè)的各個(gè)方面都已經(jīng)投入到了實(shí)際的應(yīng)用之中。同時(shí)我國(guó)也研究了其他的快速成型技術(shù)，諸如LOM制造方法、立體印刷SLA、選擇性激光燒結(jié)SLS等并且研制了相應(yīng)的設(shè)備、零件、軟件、注塑材料等。RP的上游技術(shù)、逆向工程、新產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)、CAD / CAM技術(shù)、3D圖形信息處理技術(shù)以及RPM的下游技術(shù)、快速模具制造工具和產(chǎn)品制造技術(shù)等都在研究和應(yīng)用。
基于中國(guó)國(guó)情，以及設(shè)計(jì)的要求，在簡(jiǎn)單的逆向工程基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的最終性能和可制造性可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的高度自信程度進(jìn)行預(yù)測(cè)。在航天、軍事、精密機(jī)床、微電子等領(lǐng)域的產(chǎn)品性能較高的行業(yè)中，虛擬制造和快速成型技術(shù)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)也可采用此種技術(shù)。
1.4 方案確定與分析
在設(shè)計(jì)初收集了很多有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)的信息以及調(diào)查研究市場(chǎng)上同類產(chǎn)品來確保整個(gè)設(shè)計(jì)貼合實(shí)際使用要求。此外，還走訪了許多培訓(xùn)師和健身愛好者，結(jié)合反復(fù)的思考以及導(dǎo)師的建議確定最后的設(shè)計(jì)。大部分同類產(chǎn)品都具有多樣功能，但是很大一部分功能過于多樣，有些產(chǎn)品甚至包含18種功能，從而導(dǎo)致實(shí)際使用時(shí)有很多功能閑置，功能的過多會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，實(shí)際工作時(shí)容易出現(xiàn)損壞并且維修起來較為困難。目前，全民健身的形勢(shì)越來越普及，健身房如雨后春筍一般出現(xiàn)。雖然國(guó)民的生活水平日漸改善，但去健身房健身也僅僅是小部分人才能夠承擔(dān)的起，相比起來，健身器屬于一次投入終身享受。雖然一次性投入較大，但對(duì)于普通家庭來說還是可以負(fù)擔(dān)的。健身器在以后會(huì)發(fā)展為家電一樣的生活必需品。而另一些有能力支付健身房消費(fèi)的人群，由于時(shí)間的關(guān)系，他們?nèi)ソ∩矸垮憻捠遣滑F(xiàn)實(shí)的，而健身器就成了方便和節(jié)省時(shí)間的首個(gè)選擇并且他們也負(fù)擔(dān)得起用于購(gòu)買健身器的消費(fèi)。同時(shí)，由于中國(guó)人口眾多，房子的價(jià)格高昂，致使人均住房面積小，所以能夠用于放置健身器材的空間有限。根據(jù)這一原因我在設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)時(shí)清楚地定義了自己的設(shè)計(jì)方向：結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能緊密安排但不能影響正常運(yùn)行，安全方面一定要確保，此外，鍛煉部位的多樣性以及同時(shí)多人鍛煉的功能也要確保。為了節(jié)約資源以及降低機(jī)器的價(jià)格我們可以去除一些冗余的不常用的部位，提高整體的使用率。盡可能的滿足用戶對(duì)于舒適度、鍛煉效果及價(jià)格方面的要求。
根據(jù)以上的各種需求，本次論文設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能的、一體化的健身裝置，它提供了各種各樣的功能，并且都比較實(shí)用。同時(shí)，根據(jù)研究，現(xiàn)在常用的肌肉是胸肌、肱二頭肌、肱三頭肌和大腿部肌肉。本次家庭多功能健身機(jī)設(shè)計(jì)可以提供四種鍛煉：腿部鍛煉、腰部鍛煉、手部運(yùn)動(dòng)和手臂的鍛煉。四個(gè)功能的整合，將使器械整體協(xié)調(diào)，功能多樣互補(bǔ)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別位于器械的頂部、中部和下方，使您可以鍛煉胸大肌、腿部肌肉、腰部肌肉群等需要鍛煉的部位。產(chǎn)品的主要受眾面為家用方面，外觀應(yīng)簡(jiǎn)潔美觀，采用折疊或拼接結(jié)構(gòu)以便于運(yùn)輸以及包裝。整體結(jié)構(gòu)安全性高，噪音小，材料選擇合理，價(jià)格低廉并且工作壽命長(zhǎng)。
總體結(jié)構(gòu)
（1）鍛煉上肢的健身部件和框架：鍛煉上肢的健身結(jié)構(gòu)和框架由底座、柱、支架、拉手、鋼絲繩、雙導(dǎo)桿、匹配和調(diào)節(jié)桿組成?？蚣芴峁┝艘粋€(gè)供手臂部位來回移動(dòng)的組合機(jī)構(gòu)，通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉的繃緊與放松來鍛煉上肢肌肉。
（2）鍛煉下肢（即腿部）的健身部件：鍛煉下肢的機(jī)構(gòu)包括軸、鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、軸承座、以及配重飛輪等部件。飛輪可以儲(chǔ)存腿部發(fā)出的能量，在開始時(shí)提供阻力，持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)維持速度平穩(wěn)，是鍛煉效果更加良好。
（3）腰部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：腰部鍛煉機(jī)構(gòu)為一個(gè)加裝彈簧的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，座椅的設(shè)計(jì)也在這一階段一并進(jìn)行。主要以滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及彈簧的作用力來實(shí)現(xiàn)鍛煉腰腹肌肉群的目的。
雖然本次設(shè)計(jì)的健身器確定了由這些部位組成，但在具體生產(chǎn)中還是應(yīng)該因地制宜，根據(jù)實(shí)際的情況以及消費(fèi)者的需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊恍└淖?。同時(shí)，結(jié)合市場(chǎng)和健身房的健身設(shè)備，大部分的設(shè)備往往使用時(shí)不能達(dá)到預(yù)期的使用壽命，這是因?yàn)楦鞣N原因?qū)е碌脑O(shè)備損壞，大大的增加了維修的費(fèi)用同時(shí)也降低了使用壽命。更是有一些黑心廠商，以次充好，欺騙消費(fèi)者，這樣就是鼠目寸光，需知只有提高質(zhì)量才能迎合消費(fèi)者，從而產(chǎn)生更大的利潤(rùn)。
第2章 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)方案的選擇
此機(jī)構(gòu)在本次設(shè)計(jì)時(shí)采用機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而機(jī)械傳動(dòng)在用于此處時(shí)應(yīng)考慮帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)兩種形式。
2.1.1 方案一:采用帶傳動(dòng)方式
皮帶傳動(dòng)的基本部件是皮帶輪和皮帶。理解其工作原理并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。
傳動(dòng)原理：以至少兩個(gè)輪子作為中間柔性部件的張力，皮帶和接觸表面之間的摩擦可用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
優(yōu)點(diǎn)：（1）過載保護(hù)，帶輪打滑過載，可防止其它裝置損壞；（2）皮帶彈性好，吸收并緩沖振動(dòng)，無接頭，特別是V帶傳動(dòng)特別平穩(wěn)；（3）運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音相交于其他方式較低；（4）較于其他方式跟適合遠(yuǎn)距離傳輸，并且對(duì)于精度的要求不是特別高。
缺點(diǎn)：（1）因?yàn)閺椥曰瑒?dòng)的原因，致使傳動(dòng)比不恒定；（2）由于兩端的拉力差以及其他原因形成的彈性滑動(dòng)會(huì)導(dǎo)致帶輪與從動(dòng)輪的速度損失；（3）高強(qiáng)度的往復(fù)伸縮會(huì)產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致功率損失；（4）滑動(dòng)傳動(dòng)往往皮帶壽命很短；（5）皮帶與皮帶輪之間的摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，因此不適用于高溫及易燃易爆的場(chǎng)合。
2.1.2 方案二:采用鏈傳動(dòng)方式
鏈傳動(dòng)是一種柔性傳動(dòng)。它由一個(gè)鏈和鏈輪組成。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過鏈輪齒和鏈環(huán)的嚙合傳遞。
工作原理:動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)通過兩個(gè)輪子之間的嚙合來傳遞。
優(yōu)點(diǎn): （1）平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,效率較高；（2）能夠適應(yīng)極端環(huán)境；（3）軸間承受的力小。
缺點(diǎn): （1）瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定；（2）安裝難度較之帶傳動(dòng)高。
綜合以上原因，此健身設(shè)備是室內(nèi)型設(shè)備，需要平穩(wěn)運(yùn)行，要求噪音較小，具有過載保護(hù)和緩沖吸振的功能。根據(jù)上述要求，顯然鏈傳動(dòng)較之帶傳動(dòng)更為適合。
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
可以使用短節(jié)距的精密滾子鏈。這種鏈在速度較低的結(jié)構(gòu)中較常見，傳遞功率低于90kw，傳遞速度一般低于15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比imax=8。
結(jié)合各方面因素，最終選擇主鏈輪轉(zhuǎn)速n1=60r/min，傳動(dòng)比i=2，功率為P=1kw。
2.2.1 選擇鏈輪齒數(shù)
考慮到傳動(dòng)穩(wěn)定性及其他各種原因，最終將z1=19，z2=z1*i=2×19=38確定為最終選擇，其中前者代表小鏈輪。
2.2.2 確定計(jì)算功率
結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇個(gè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)為ka=1.0，kz=1.35，單排鏈，據(jù)此可得到功率為
Pca=kakzP=1.0×1.35×1=1.35kw （2-1）
2.2.3 鏈條的型號(hào)選擇及節(jié)距的選擇
根據(jù)Pca=1.35kw及n1=60r/min，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求可確定節(jié)距 p=25.4mm。
2.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距a0=30~50p=30~50×25.4=762~1270mm
取a0=800mm，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為
Lp0=2a0p+z1+z22+z2-z12π2pa0=91.78 （2-2）
取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)Lp=92節(jié)。
查閱參考文獻(xiàn)得到中心距計(jì)算系數(shù)f1=0.24883,則鏈傳動(dòng)的最大中心距為：
a=f1p2Lp-z1+z2=0.24883×25.4×2×92-19+38=802.7
2.2.5 通過計(jì)算鏈速來確定潤(rùn)滑方式
鏈速v=n1z1p60×1000=60×19×25.460×1000=0.5m/s （2-3）
由v=0.5m/s和鏈號(hào)16A-1，查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn)滑。
2.2.6 計(jì)算壓軸力Fp
有效圓周力為Fe=1000pv=1000×10.5=2000N （2-4）
鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)Kfp=1.05，則壓軸力為：
FpKfpFe=1.05×2000=2100N （2-5）
2.2.7 鏈輪的結(jié)構(gòu)
結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及本次設(shè)計(jì)需求，大小鏈輪結(jié)構(gòu)分別采用孔板式和整體式。
2.2.8 鏈輪的材料
在運(yùn)行時(shí)，小鏈輪的輪齒嚙合數(shù)。查閱文獻(xiàn)可知，小鏈輪采用15號(hào)鋼，大鏈輪采用20號(hào)鋼，熱處理方式為滲碳、淬火和回火，熱處理后的硬度為50～60 HRC。
2.3 軸的設(shè)計(jì)
2.3.1 求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩
若取每級(jí)傳動(dòng)的效率，則 （2-6）
（2-7）
=9550000×P3/n3=74808N·mm （2-8）
2.3.2 求作用在軸上的力
運(yùn)行時(shí)會(huì)有兩種力作用于傳動(dòng)軸上，其一為傳動(dòng)鏈的壓軸力，另外一個(gè)為軸承對(duì)其的支撐力，詳細(xì)分析圖后文將會(huì)給出。
集合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及參考標(biāo)準(zhǔn)選取最小直徑。材料方面選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。參考標(biāo)準(zhǔn)查得，可得
（2-9）
輸出軸最小直徑應(yīng)該為安裝飛輪處軸的直徑和,得出==28mm
2.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）零件與軸的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足總體要求。零件在軸上的結(jié)構(gòu)方案可查閱裝配圖。
（2）各段的數(shù)據(jù)可根據(jù)具體定位來選擇。
1）I-II段右端和VIII-IX段左端需制出一軸肩，故取。
2）運(yùn)行時(shí)軸向力和徑向力都會(huì)承受，因此應(yīng)選用深溝球軸承。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求以及前文得出的，在備選型號(hào)中選擇標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列深溝球軸承6008， d×D×B=40mm×90mm×23mm。具體為，綜合以上數(shù)據(jù)求得 。
3）IV-V為安裝鏈輪的部分，其直徑；用套筒的方式定位鏈輪左端和位于左邊的軸承。已知鏈輪輪轂的寬度為L(zhǎng)=1.5d=67.5mm，由于軸段長(zhǎng)度比輪轂寬度短時(shí)可以使套筒接觸跟緊密，可知。而在右端應(yīng)該使用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=4mm，軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b≥1.4h，。
4）軸承端蓋的總寬度為20mm，取，，這樣在維修及養(yǎng)護(hù)時(shí)更為方便。
到了這一步，各段軸的直徑和長(zhǎng)度均以初步確定。
鏈輪、飛輪等在軸上的周向定位都使用平鍵聯(lián)接。按查得平鍵截面為b×h=14×9m，加工鍵槽時(shí)應(yīng)選用專用的銑刀，長(zhǎng)為50mm，同時(shí)為了保證鏈輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同理，飛輪與軸的連接，選用平鍵為8mm×7mm×10mm，飛輪與軸的配合為H7/k6。由過渡配合來保證滾動(dòng)軸承與軸的周向定位，因此選取軸的直徑尺寸公差為m6.
選定各個(gè)位于軸上的圓角以及倒角的尺寸。取軸端角為2×45°，各個(gè)軸間處的圓角尺寸已經(jīng)標(biāo)注于附圖中。
2.3.4 求軸上的載荷
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，并進(jìn)而做出軸的彎矩圖和扭矩圖2.1。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。
2.3.5 校核軸的強(qiáng)度
軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度是校核重點(diǎn)。因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力而且軸的旋轉(zhuǎn)為單線旋轉(zhuǎn)，故而取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
（2-10）
查閱資料可知材料為45鋼并且調(diào)制處理的軸為。由于，所以該設(shè)計(jì)安全可靠。
圖2.1軸的彎矩和扭矩圖
2.4 飛輪機(jī)構(gòu)
2.4.1 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算
飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)中其他部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，做計(jì)算時(shí)可以省略其他部件的慣量計(jì)算。
將穩(wěn)定循環(huán)的鏈傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)等效的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件,等效驅(qū)動(dòng)力矩Med為常量，等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速=30r/min，其轉(zhuǎn)速誤差要求不超過
1） 該機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)
（2-11）
2）等效驅(qū)動(dòng)力矩Med
Med×2π=400×0.5×π+100×(2π-0.5π) （2-12）
3）裝在等效構(gòu)件上的飛輪應(yīng)具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（忽略其他的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）
（2-13）
JF≥900?Wmaxπ2nm2δ=0.1341g/m2 （2-14）
2.4.2 飛輪尺寸的確定
本設(shè)計(jì)中的飛輪應(yīng)將主體質(zhì)量均勻分布在飛輪的邊緣之上，從而獲得最高的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,這種設(shè)計(jì)可以使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集中在飛輪的邊緣部分，相比之下，飛輪的其他部位的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其邊緣，計(jì)算時(shí)可以忽略。輪緣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以近似為：
JF=GAD2/4g （2-15）
設(shè)輪緣的寬度為b，材料單位體積的重量為，則：
（2-16）
飛輪的材料為HT250，H/b為1.2，求得輪緣的橫剖面尺寸為H=30mm，b=25mm。
第3章 健身器腰部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 座椅的設(shè)計(jì)
3.1.1 初步的座椅結(jié)構(gòu)設(shè)想
常用的座椅結(jié)構(gòu)方面大同小異，主要的形狀為L(zhǎng)型，由底座和靠板組成。底座的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的可靠，保證可以承受人體帶來的壓力，其上應(yīng)包覆適當(dāng)?shù)囊r墊材料，保證舒適美觀的前提下也可以使人體均勻承受反作用力，保護(hù)人體的骨骼。靠板也稱之為靠背的主要作用為支撐人體，提高舒適度，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)?shù)慕o予彈性以更好的起到緩沖作用，保護(hù)背部及脊椎的安全。兩種部位可采用形同的工藝鑄造，材料選擇HT200即可以符合設(shè)計(jì)的要求。
3.1.2 按照實(shí)際要求選取尺寸
（1）座椅高度：高度的選擇應(yīng)按照身高較低的人群的需求來選擇，較高的使用者也可以適應(yīng)這種高度。前緣應(yīng)略低于膝蓋的位置，整體應(yīng)有一個(gè)貼合人體的較小弧度。最終選取440mm。
（2）座椅寬度：為滿足大部分消費(fèi)者的需求，座椅寬度在保持舒適的前提下應(yīng)盡可能的寬。根據(jù)大部分女性消費(fèi)者中臀寬較大的部分為參考，最終選取420mm為最終寬度。
（3）座椅深度：這里的深度意指兩個(gè)邊緣之間的距離。適當(dāng)?shù)纳疃饶軌虮ＷC人體的自主支撐，維護(hù)身體骨骼的安全尤其是脊椎的安全。小腿能夠接觸地面并進(jìn)行支撐是首要的，身形高大的消費(fèi)者在大腿部位較長(zhǎng)時(shí)有可能得不到座椅的支撐，但影響很小，所以在選定尺寸時(shí)應(yīng)依照身材矮小的消費(fèi)者的尺寸。此舉可以使該健身器適用于多數(shù)人群。故而選取最終深度為400mm。
（4）靠背高度：脊椎對(duì)于人體的重要性無與倫比，背部的支撐和保護(hù)尤為重要。根據(jù)資料顯示自然伸展的背部對(duì)于消費(fèi)者來說最為舒適。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，消費(fèi)者在坐姿時(shí)脊椎的中心位置比椅面高0.25-0.3m左右，而為了更好的支撐保護(hù)支撐點(diǎn)應(yīng)比此高度高出少許，最終選定尺寸為380mm。
（5）靠背寬度：靠背的寬度也應(yīng)參照消費(fèi)者群眾的普遍寬度，選取時(shí)應(yīng)略大于平均值，用以適合更多的消費(fèi)者。在形狀上可以采取上寬下窄的形狀，上寬用來提高受眾面，下窄用來貼和椅面的結(jié)構(gòu)形狀。據(jù)此選取下寬為420mm，上寬為450mm。
（6）傾斜角度：查閱有關(guān)人體骨骼的文獻(xiàn)，可得知人體脊柱的正常傾角，故而最終選取120度。
3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 機(jī)構(gòu)中各個(gè)桿的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中各桿長(zhǎng)的確定巧妙利用了《機(jī)械原理》平面四桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)、《幾何》三角函數(shù)和《人體工程學(xué)》人體腰部構(gòu)造中的相關(guān)知識(shí)。示意圖3.1如下：
圖3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖
由此可得：
設(shè)，，，，，，則
l=r/sinθ
(r/sinθ)2=r2+c22-2rc2cos15°
聯(lián)立以上公式，可解得
，取特殊角，得出：
3.2.2 連桿直徑的選擇
連桿是整個(gè)機(jī)構(gòu)受力最大的零件，其直徑的大小決定了整個(gè)機(jī)構(gòu)的壽命的長(zhǎng)短。從安全角度考慮，連桿的材料應(yīng)選20鋼，其工作強(qiáng)度極限為，因此
（3-1）
根據(jù)以上計(jì)算選取d=10mm可以符合本設(shè)計(jì)的要求。
3.2.3 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）查閱材料力學(xué)方面的書籍，對(duì)各種材料進(jìn)行相互比較，貼合實(shí)際工作中的要求和具體的工作環(huán)境可以得知彈簧在應(yīng)用于曲柄滑塊結(jié)構(gòu)中時(shí)對(duì)力學(xué)性能的要求很高?？蛊谛允桩?dāng)其沖，即在高強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)后依然能夠擁有優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性，其次對(duì)于材料的抗沖擊性也有較高要求。根據(jù)這些要求，50CrVA型號(hào)鋼的第Ⅲ類彈簧符合要求，許用切應(yīng)力［τ］=750MPa。
（2）查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知旋繞比C=8,投入公式得：
K=+=+≈1.18 （3-2）
（3）結(jié)合整體結(jié)構(gòu)初步選取彈簧中徑D，根據(jù)C值估取彈簧絲直徑，并查取彈簧絲的許用應(yīng)力。初設(shè)彈簧中徑D=40mm，得：
===5m （3-3）
（4）試算彈簧絲直徑。由公式可得：
≥1.6FmaxKC/[τ]=4.6mm （3-4）
取d=5mm。
（5）根據(jù)變形條件求出彈簧的工作圈數(shù)，由公式可知：
（3-5）
結(jié)合以上可以求出各項(xiàng)數(shù)據(jù)、、分別為：
D2=D+d=45mm
D1=D-d=35mm
=320mm
（6）由彈簧的極限工作應(yīng)力=750Mpa來驗(yàn)算極限工作載荷
（3-6）
（7）各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)徑 （3-7）
外徑 （3-8）
旋繞比C=Dd=405=8mm （3-9）
自由高度 （3-10）
工作高度 （3-11）
有效圈數(shù) （3-12）
展開長(zhǎng)度 （3-13）
螺旋角α=arctanp/πD （3-14）
質(zhì)量ms=πd24×Lγ=1.1kg （3-15）
第4章 臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架設(shè)計(jì)
4.1 設(shè)計(jì)材料的選定
為了提高整體結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，延長(zhǎng)總體的使用壽命，在選擇結(jié)構(gòu)材料時(shí)應(yīng)慎之又慎，全面考慮各方面的需求。對(duì)于大部分材料來說，強(qiáng)度和硬度是形影不離的，一味的追求強(qiáng)度就會(huì)造成硬度過高從而對(duì)器械的制造加工造成困難。在選用材料時(shí)應(yīng)考慮這一問題，同時(shí)在滿足性能的前提下應(yīng)盡可能降低單位材料的價(jià)格，并且選用附近方便購(gòu)買的種類以減少運(yùn)輸和制作成本，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
（1）走訪市面上的鋼材市場(chǎng)并橫向?qū)Ρ龋诜弦蟮那闆r下，選擇幾種材料作為備選?？招姆焦埽瑯?biāo)記分別為：J50X2.5-GB/T6782-2002、J45X2-GB/T6782-2002、J200X4-GB/T6782-2002、J50X30X2.5-GB/T6782-2002。
（2）無縫鋼管￠40(GB/T17395-1998)材料為Q235。
（3）板材選擇均為Q235。
4.2 底座的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到底座為整個(gè)健身器的承重部位，大部分的配件都以其為基礎(chǔ)安裝，對(duì)強(qiáng)度的要求必然要很高，整體結(jié)構(gòu)也要結(jié)實(shí)可靠。
考慮到受力方面的原因以及裝卸時(shí)的便于操作，將各類部件均勻?qū)ΨQ的分布在底座上可以使底座的受力更為均勻，隨之降低對(duì)于材料的強(qiáng)度要求。在裝卸上對(duì)稱的分布也使得對(duì)于技術(shù)的要求大大降低，對(duì)于沒有裝卸基礎(chǔ)的消費(fèi)者來說極為簡(jiǎn)單。根據(jù)上文的要求及實(shí)際情況，選用Q235型號(hào)的板材，尺寸方面為1700*500*30mm。
4.3 支架的設(shè)計(jì)
4.3.1 支架的作用
本設(shè)計(jì)中支架結(jié)構(gòu)用于支撐主體結(jié)構(gòu)，重要性不言而喻。在設(shè)計(jì)上強(qiáng)調(diào)外觀的觀賞性以外還要有足夠的強(qiáng)度用以穩(wěn)固支撐其他部件的正常運(yùn)行，一些伸縮及升降結(jié)構(gòu)也應(yīng)該設(shè)計(jì)進(jìn)去以貼合不同消費(fèi)者的需求。
4.3.2 該機(jī)構(gòu)力學(xué)性能的分析
（1）受力分析。
人體對(duì)截面A施加的拉力最大值為：，
配重對(duì)截面C施加的拉力最大值為：，
的值由設(shè)計(jì)要求決定，取，。
由此，可以計(jì)算出、：
（4-1）
（4-2）
圖4.1力矩圖
圖4.2截面圖
（2）強(qiáng)度校核
由力矩圖4.1及截面圖4.2可以看出，截面A為危險(xiǎn)截面，需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
（4-3）
（4-4）
支架的材料為Q235，查閱資料得，，符合設(shè)計(jì)要求。
4.3.3 支架的工藝處理
焊接時(shí)材料選用冷彎鋼管，為了便于安裝滑輪，設(shè)計(jì)初就需在其上加裝夾座，材料和位置也需一開始就確定下來。另外為了安全和美觀考慮，還須進(jìn)行打磨和烤漆。與底座的連接采用最常用的螺栓連接，進(jìn)一步降低安裝難度。夾座的材料方面初步選定冷彎方鋼：。
4.4 配重的設(shè)計(jì)
對(duì)于極其重要的噪音問題，可采用一種簡(jiǎn)單的同時(shí)易于維護(hù)的方法。在配重下做四個(gè)對(duì)稱的圓孔，用于安裝橡膠橡膠筒，使噪音大大減少，裝卸方面也沒有太大的難度，便于今后維修。此外，由于材料的普遍，更換配件也無需費(fèi)力。由于重量較輕，對(duì)整體重量的影響微乎其微，對(duì)于計(jì)算校核影響可以忽略。而配重的設(shè)計(jì)如下：
（1）在運(yùn)行時(shí)由于上下運(yùn)動(dòng)的重量是很重要的一個(gè)因素。在配重的設(shè)計(jì)中，市場(chǎng)上常用的方法是圍繞一定厚度的橡膠注射成型機(jī)的重量。這種做法有一定的弊端，對(duì)于小批量生產(chǎn)不適合且會(huì)造成成本上升，且不易修復(fù)，一旦外橡膠反復(fù)碰撞和老化后，很容易破碎脫落，一旦橡膠脫落噪音和震動(dòng)來遲，則影響使用壽命。巨大的噪音也會(huì)影響鍛煉者的心情，不容易修復(fù)就會(huì)造成零部件報(bào)廢。
（2）導(dǎo)桿的重量上下滑動(dòng)，導(dǎo)桿由1Cr18Ni9不銹鋼管制成，這是比較昂貴的一種。因此，為了保護(hù)導(dǎo)桿，有必要改進(jìn)平衡孔。
（3）市場(chǎng)上大部分的配重是5公斤，通常人體能夠施加的力不超過65公斤，根據(jù)市場(chǎng)上的數(shù)據(jù)需要加裝13塊。
（4）根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，幾乎所有損壞的材料都是脆裂和廢鋼，因?yàn)榕渲厥怯肏T105（灰鑄鐵）鑄造的，而弱的是球墨鑄鐵是低的，非常脆的。這會(huì)使運(yùn)動(dòng)過程中重量減輕，容易開裂。
考慮各方面的調(diào)查和實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要注意的事項(xiàng)后，做出如下改進(jìn)：
1）為便于維修和降低噪音，不采用橡膠包覆的配重塊，而是鉆出四個(gè)深20mm的孔，這些孔位于橡膠筒內(nèi)部17mm左右，便于健身器的日常維護(hù)也降低了噪音。
2）為防止配重磨損導(dǎo)桿，應(yīng)在導(dǎo)管中加適當(dāng)長(zhǎng)度的熱塑料管，直到達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?，然后將其翻過來，進(jìn)行表面包覆。
3)在材料選擇上，采用回收的板材和30mm厚的冷軋鋼板，將材料標(biāo)注為:Q235-GB/T699-1988，其強(qiáng)度不是問題，韌性也可以得到保證。
在配重塊重量的設(shè)計(jì)中，特別設(shè)計(jì)了一個(gè)配重(安裝在頂部)，因?yàn)榈跫軕?yīng)該舉起重物，應(yīng)該用一個(gè)連接裝置來連接首個(gè)配重，所以配重塊和吊架應(yīng)該有安裝關(guān)系。用螺絲釘使吊桿在配重塊上能夠確定一個(gè)精確的位置進(jìn)行連接，使其能夠提起所有的配重。而且這一裝置可以使懸掛器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受到限制，運(yùn)動(dòng)者在選擇需要鍛煉的力量時(shí)將更加方便。
對(duì)于加工方面,可以首先通過氣割制造一定規(guī)模的材料,然后銑磨其上的表面,之后鉆洞,倒角后,注入配重砂并進(jìn)行噴漆。然后鉆出橡膠洞并安裝橡膠。
4.5 滑輪的設(shè)計(jì)
滑輪在整個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械中起到減少摩擦的作用，由于滑輪的應(yīng)力不是很大，可以采用鑄造方法。采用冷沖壓的焊接方式。由于在整個(gè)機(jī)械中的作用，對(duì)于滑輪一般要求應(yīng)力大于6500 N，鋼的應(yīng)力大于此值，所以強(qiáng)度不是關(guān)鍵問題，同時(shí)由于滑輪是圍繞中心運(yùn)動(dòng)的，所以此次設(shè)計(jì)了一個(gè)軸承，因?yàn)榛啞⑤S承一起起到保持架與鋼絲繩之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，使中心孔不易磨損。它還減少了旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦，從而保證了滑輪的使用效率和使用壽命。
這些機(jī)構(gòu)對(duì)于精度要求不是很高，因此如果適合批量生產(chǎn)，可以采用沖壓工藝，通過沖裁成形，然后在中間軸承上用鉚釘或螺栓連接即可，這種生產(chǎn)方法有很多優(yōu)點(diǎn)：材料可以保證需求的強(qiáng)度，節(jié)省了加工時(shí)間、加工簡(jiǎn)單、成本低、加工精度高、生產(chǎn)效率高。相較于需要較高昂費(fèi)用以及不適合批量生產(chǎn)的車床加工，使用沖裁、成形、沖孔等工藝，可以降低成本，大批量生產(chǎn)。
4.6鋼絲繩的設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知道，鋼絲繩的公稱直徑
（4-5）
式中C為選擇系數(shù)，S為最大靜壓載荷
選擇系數(shù)的計(jì)算公式為：
c=4n/kπwδτ （4-6）
式中n為安全系數(shù)，k為折斷系數(shù)，為鋼絲繩的充滿系數(shù)
ω=鋼絲繩的斷面面積/繩毛面積 （4-7）
初選鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為167MP，選擇安全系數(shù)等級(jí)6級(jí)，k=0.82, =0.46代入公式得c=0.110
結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取數(shù)值代入
=1300N求得D=2.9取整D=3，則應(yīng)選取鋼芯鋼絲繩（GB/T8918-1998）,由于滑輪的單面間隙為1mm，且鋼絲繩直徑為3mm，此尺寸可以完美保證實(shí)際使用時(shí)的需求。
4.7 其他零件的設(shè)計(jì)
用來包覆座椅及把手之類零部件的外皮的材料均可以選用市面上常見的材料，尺寸上沒有要求，只需注意價(jià)格方面。可以交由專門的制造商進(jìn)行批量生產(chǎn)。用于連接的螺栓等零件也可使用市面上常見的，這樣既降低了費(fèi)用，也便于更換維護(hù)。
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核
標(biāo)準(zhǔn)件即是用于連接結(jié)構(gòu)和起到保護(hù)作用的小零件，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于螺栓及軸承等零件的標(biāo)準(zhǔn)要求較多，選取時(shí)應(yīng)慎重考慮。
4.8.1 螺栓連接的選定及校核
使用M12的螺栓連接支架與支撐部分，螺栓的材料為Q235，=235MP，在實(shí)際中Fa（max）=15KN，則：
（4-8）
其中，30mm，所以立柱取M12的是完全符合標(biāo)準(zhǔn)的 。
4.8.2 軸承的選定及校核
主體構(gòu)造中兩個(gè)鏈輪和滑輪部分使用到了軸承。支架上的軸承由于數(shù)量較多，平均收到的力較小，所以可以不進(jìn)行校核。而兩個(gè)鏈輪上安裝的軸承型號(hào)一樣，這里可以省略其中一個(gè)鏈輪的校核過程。
查找相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè)內(nèi)容，深溝球軸承的型號(hào)為6008（GB/T276-1994）
預(yù)設(shè)其可靠度為0.99，在徑向載荷Fr=750N作用下工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)。
結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取壽命修正系數(shù)a1=0.22，得出額定使用壽命：
（4-9）
軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷為
（4-10）
由這些數(shù)據(jù)可知其壽命符合要求。
4.9 導(dǎo)管的設(shè)計(jì)
次結(jié)構(gòu)對(duì)于精度的要求比較高，過低的精度會(huì)造成過高的摩擦，使用時(shí)會(huì)有許多問題，并且是材料的壽命大大降低。由于經(jīng)常摩擦導(dǎo)致表面包覆防銹不可行，所以應(yīng)該使用不銹鋼管為材料起到防銹的作用。材料牌號(hào)為1Cr18Ni9，表面烤漆。
結(jié) 論
此課題──家用多功能健身器設(shè)計(jì)，是基于傳統(tǒng)該類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上并結(jié)合實(shí)際市場(chǎng)和消費(fèi)者要求后進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了健身器設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)各個(gè)部件功能進(jìn)行了詳細(xì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)。同時(shí)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，以市面上主要暢銷品牌為主，分析他們的暢銷產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)成以及包含的功能，受消費(fèi)者歡迎的主要功能以及外形外觀上的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合不同種類消費(fèi)者的選擇從而在最終功能上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)主要進(jìn)行以下幾個(gè)工作步驟：
（1）詳細(xì)了解健身器主要功用及結(jié)構(gòu)組成，調(diào)研市場(chǎng)上現(xiàn)存各類健身器，比較分析它們優(yōu)缺點(diǎn)并取長(zhǎng)補(bǔ)短
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