多功能健身器設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+CATIA】
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開(kāi)題報(bào)告
論 文 題 目： 多功能健身器設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專(zhuān) 業(yè) 、班 級(jí)：
學(xué) 生 姓 名：
指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）：
2016 年 12 月 29 日填
一、選題依據(jù)
1．論文題目 ：
多功能健身器設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析2．研究領(lǐng)域 ：
綜合設(shè)計(jì)3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
理論意義：
社會(huì)不斷在進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷提高。從 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，一直到今天，隨著生活節(jié)奏的不停加快，廣大上班族不得不面臨著越來(lái)越大的日常壓力，高負(fù)荷的工作任務(wù)使得他們的身體素質(zhì)不斷下降，加上內(nèi)心所承受的巨大精神壓力難以舒緩，從而導(dǎo)致了類(lèi)似于普華永道和富士康等公司員工猝死事件的屢屢發(fā)生，這無(wú)疑為一眾國(guó)民敲響了健康問(wèn)題的警鐘。中國(guó)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家指出，目前，國(guó)內(nèi)有近 70%的人正處于亞健康狀態(tài)，罹患抑郁癥、精神分裂、頸椎病、高血壓等系列疾病的風(fēng)險(xiǎn)較以往大幅增加且逐漸呈年輕化趨勢(shì)?；诖?，人們?cè)谧分鹞镔|(zhì)利益的同時(shí)，也開(kāi)始注重追求新的生活方式和貫行新的健康理念，而健身器材的設(shè)計(jì)與推廣，正是迎合了當(dāng)前社會(huì)潮流發(fā)展的趨勢(shì)。
應(yīng)用價(jià)值：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、工作節(jié)奏的加快以及人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越感到了健康的重要性。多功能健身器材可應(yīng)用于廣大商業(yè)健身俱樂(lè)部，中小型的健身房以及普通家庭。多功能健身器一改以往的占地面積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，鍛煉功能單一的缺點(diǎn)，做到了鍛煉功能的集中化，噪音低等等優(yōu)點(diǎn)，大大地降低了參與健身者的疲勞感，提升了參與健身的興趣。多功能健身器結(jié)合了多種功能，能夠讓人的身體的各個(gè)部位得到充分的鍛煉，可以做到足不出戶(hù)就可以鍛煉身體。應(yīng)用于商業(yè)俱樂(lè)部以及中小型健身房，可以在大大地降低了人們的消費(fèi)壓力的同時(shí)，也能很好的提高當(dāng)?shù)孛癖姷纳眢w健康水平。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
因?yàn)榻∩砥鞑牡陌l(fā)展往往是跟其市場(chǎng)的發(fā)展息息相關(guān)的，市場(chǎng)的增長(zhǎng)會(huì)帶動(dòng)健身器械的增長(zhǎng)，所以健身器材市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)完全可以等同于健身器的發(fā)展趨勢(shì)。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)正在逐步提高，健身也正在慢慢地成為了人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠帧Ｒ粋€(gè)國(guó)家的體育市場(chǎng)的發(fā)展程度，往往可以通過(guò)這個(gè)國(guó)家的體育消費(fèi)水平可以看出。在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的家庭體育消費(fèi)都是相當(dāng)可觀的，例如英國(guó)的家庭體育消費(fèi)高達(dá) 130 億美元，意大利的家庭體育消費(fèi)為 94 億美元，西班牙 81 億美元，德國(guó)為 640 億馬克。1996 年法國(guó)家庭的體育消費(fèi)為 462 億法郎，所占比重達(dá)到了整個(gè)體育消費(fèi)的 49%。相比之下，我國(guó)的體育消費(fèi)就顯得尤為寒酸，根據(jù)國(guó)家體育總局發(fā)布的《2001 年中國(guó)群體體育現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》可以得出結(jié)論，我國(guó)城鄉(xiāng)居民以家庭為單位全年體育消費(fèi)的平均值為 397.42 元。跟發(fā)達(dá)國(guó)家的對(duì)比之下，我國(guó)的體育消
費(fèi)水平就顯得相形見(jiàn)絀了。
顏強(qiáng)在《史記·2016 體育篇》中指出，中國(guó)健身器材行業(yè)的發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代末，隨著中國(guó)加入 WTO 和北京申奧的成功，為健身器材行業(yè)的發(fā)展提供了有利條件和發(fā)展機(jī)遇，健身隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大為健身器材生產(chǎn)商帶來(lái)濃厚商機(jī)。2006
年 1-12 月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值 51,537,399 千元，比 2005 年同期增長(zhǎng) 24.61%；實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷(xiāo)售收入 49,740,392 千元，比 2005 年同期增長(zhǎng) 24.2%；實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額 1,821,317 千元，比 2005 年同期增長(zhǎng) 18.62%。2007
年 1-12 月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值 61,313,721 千元，比 2006 年同期增長(zhǎng) 19.39%；2008 年 1-10 月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值
55,906,766 千元，比 2007 年同期增長(zhǎng) 16.67%。
中國(guó)健身器材行業(yè)在迅速發(fā)展的同時(shí)，一些問(wèn)題也日益顯露出來(lái)。特別是在國(guó)際市場(chǎng)缺乏知名品牌，產(chǎn)品附加值較低，同時(shí)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，中國(guó)不少生產(chǎn)企業(yè)還處在仿制生產(chǎn)階段，產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力不足。在消費(fèi)領(lǐng)域，與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，健身器材產(chǎn)品在家庭的普及率及用于健身運(yùn)動(dòng)的人均消費(fèi)還很低。
表明我國(guó)的健身器械市場(chǎng)消費(fèi)水平很低，從一個(gè)國(guó)家的人口基數(shù)以及家庭所擁有的健身器械來(lái)看，美國(guó)人口 2.81 億，其跑步機(jī)一年的銷(xiāo)量為 300 萬(wàn)臺(tái)；韓國(guó)人口 4600 多萬(wàn)，2002 年其跑步機(jī)的銷(xiāo)售數(shù)量為 100 萬(wàn)臺(tái)；而中國(guó)擁有 13 億接近 14 億的人口，跑步機(jī)一年的銷(xiāo)量大概在 20 萬(wàn)臺(tái)左右，這其中的影響因素不僅僅是我國(guó)民眾不愛(ài)好健身，還包括了健身器械的價(jià)格以及國(guó)民的經(jīng)濟(jì)水平。截止目前為止，中國(guó)家庭的跑步機(jī)普及率僅僅只有 1%[1]。雖然近年來(lái)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平在不斷地提高，對(duì)于身體素質(zhì)的健康意識(shí)也在不斷提高，對(duì)于家庭健身器械的消費(fèi)有所增長(zhǎng)，但是相比發(fā)達(dá)國(guó)家的家庭健身器械擁有量，還是有一個(gè)比較大的距離。從國(guó)際視角比較來(lái)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)家比較都存在較大的差距，這些問(wèn)題直接或間接的反映了我國(guó)體育市場(chǎng)整體上還處于起步和初級(jí)發(fā)展階段。
體育健身產(chǎn)業(yè)在我國(guó)還屬于正在成長(zhǎng)期的新興產(chǎn)業(yè)，它是一項(xiàng)前景廣大的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。近年來(lái)，中國(guó)健身產(chǎn)業(yè)逐漸形成，數(shù)據(jù)顯示全國(guó)健身俱樂(lè)部每年在以 1000 家的速度遞增，僅北京健身俱樂(lè)部就以每年 30 家的速度遞增。
在網(wǎng)友”我愛(ài)珺”于 2013 年 3 月 26 日上傳于百度文庫(kù)的關(guān)于健身器材行業(yè)投資研究報(bào)告中指出，目前，我國(guó)已有眾多健身器材生產(chǎn)企業(yè)，世界上幾乎所有的普通健身器材類(lèi)型，中國(guó)企業(yè)都在生產(chǎn)，并為大量的境外品牌進(jìn)行加工，中國(guó)制造的健身器材在國(guó)際市場(chǎng)上占據(jù)了約 60%的份額，出口交易額達(dá) 20 億美元，出口已逐漸成為我國(guó)健身器材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。健身器材市場(chǎng)分為家用以及商用市場(chǎng)兩部分，人們對(duì)于健身器材，特別是家用健身器材的需求也日益增加，因此家用市場(chǎng)的規(guī)模也遠(yuǎn)較商用市場(chǎng)規(guī)模大且增長(zhǎng)快。城市居民對(duì)體育用品的消費(fèi)已經(jīng)從低檔為主
向中高檔方向發(fā)展，農(nóng)村居民尤其是已經(jīng)進(jìn)入小康生活標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)村地區(qū)，對(duì)中低檔體育用品的消費(fèi)也將逐步形成新的需求。隨著農(nóng)村地區(qū)收入的增加將使健身市場(chǎng)的潛力變成現(xiàn)實(shí)，中國(guó)健身器材市場(chǎng)的年銷(xiāo)售額逐年增長(zhǎng)，中國(guó)人對(duì)健康的關(guān)注正在形成個(gè)黃金市場(chǎng)。
雖然健身隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大為健身器材生產(chǎn)商帶來(lái)了濃厚商機(jī)，但是行業(yè)存在的產(chǎn)品偽劣、夸大宣傳等不良現(xiàn)象也成為了制約行業(yè)發(fā)展的棘手問(wèn)題。據(jù)中國(guó)社會(huì)調(diào)查事務(wù)所的項(xiàng)調(diào)查顯示：83%的人認(rèn)為國(guó)產(chǎn)健身器的質(zhì)量問(wèn)題是制約消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的主要原因。對(duì)一般家庭來(lái)說(shuō)，追求性能優(yōu)越、質(zhì)量可靠、經(jīng)久耐用，是消費(fèi)者的共同心愿。然而，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的些健身器功能不齊全、部件易損壞的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。此外，我國(guó)健身器材行業(yè)盡管內(nèi)外銷(xiāo)市場(chǎng)趨旺，但在國(guó)際市場(chǎng)缺乏知名品牌卻是個(gè)不得不面對(duì)的事實(shí)。目前，我國(guó)出口的健身器材產(chǎn)品基本上是以“委托加工”和“貼牌生產(chǎn)”的方式進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，產(chǎn)品附加值較低。同時(shí)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)不少生產(chǎn)企業(yè)還處在仿制生產(chǎn)階段，產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力不足。在消費(fèi)領(lǐng)域，與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，健身器材產(chǎn)品在家庭的普及率及用于健身運(yùn)動(dòng)的人均消費(fèi)還很低。這也意味著，我國(guó)健身器材行業(yè)仍有很廣闊的發(fā)展空間。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(mén)應(yīng)盡快制訂出健身器材統(tǒng)一的技術(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。
中國(guó)健身器材業(yè)分析：（1）中國(guó)有廣大的市場(chǎng)，便宜的人力資源和原材料市場(chǎng)，及政府的各種優(yōu)惠政策，中國(guó)處于高速發(fā)展的時(shí)代，及運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)全民健身意識(shí)，帶動(dòng)健身器材行業(yè)的發(fā)展。（2）主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：整體規(guī)模偏小、在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中所占的比重較小、商業(yè)化運(yùn)作水平不高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，市場(chǎng)多元化開(kāi)發(fā)不夠、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的潛能沒(méi)有充分發(fā)揮。起步較晚。健身器材工業(yè)起源于 20 世紀(jì) 70 年代初的美國(guó)及加拿大，別的國(guó)家也先后在 70-90 年代初發(fā)展起來(lái)，而中國(guó)在 90 年代中才開(kāi)始。（3）國(guó)際市場(chǎng)廣大，進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)的高速發(fā)展，產(chǎn)品價(jià)格便宜;全民健身理念推廣。（4）中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)，外資的進(jìn)入對(duì)健身器材行業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)會(huì)和威脅，周邊發(fā)展中國(guó)家的健身器材業(yè)發(fā)展也有一定的威脅;發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和服務(wù)的要求在考驗(yàn)中國(guó)的健身器材行業(yè)。我國(guó)健身器材行業(yè)的發(fā)展應(yīng)該從以下三個(gè)策略出發(fā)：1、標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，短時(shí)間把我國(guó)健身用品業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)整理修訂一遍;沒(méi)有高基準(zhǔn)線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，所生產(chǎn)出來(lái)的健身器材就沒(méi)資格參與未來(lái)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。2、認(rèn)證戰(zhàn)略，根據(jù)國(guó)際慣例，原帶行政職能的審定將被第三方認(rèn)證所替代， 而目前我國(guó)體育用品業(yè)內(nèi)的認(rèn)證市場(chǎng)較為混亂，還未與國(guó)際接軌。3、名牌推進(jìn)戰(zhàn)略，中國(guó)制造的產(chǎn)品在未來(lái)幾年內(nèi)的國(guó)際市場(chǎng)上還將不斷擴(kuò)大，但以獨(dú)立的民族品牌出現(xiàn)在世人面前的還是鳳毛麟角。為了振興民族的體育用品制造業(yè)，我們必須擁有自己強(qiáng)大的品牌群體[2]。
近年來(lái)，我國(guó)健身器材行業(yè)在逐步完成對(duì)生產(chǎn)體系、產(chǎn)品系列以及品牌運(yùn)作經(jīng)
驗(yàn)的積累后，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的健身器材廠(chǎng)商，已經(jīng)成功將自主品牌打入部分國(guó)家或地區(qū)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)國(guó)際銷(xiāo)售。中國(guó)健身器材市場(chǎng)的消費(fèi)不斷增長(zhǎng),而當(dāng)前國(guó)內(nèi)的健身器材營(yíng)銷(xiāo)在結(jié)構(gòu)布局上比較單一,大部分健身器材通過(guò)體育用品實(shí)體店進(jìn)行經(jīng)營(yíng),體育用品項(xiàng)目豐富,在健身器材的銷(xiāo)售上主要以家用與商用為主。當(dāng)前市場(chǎng)中涌出的體育用品店及其他的經(jīng)營(yíng)單越來(lái)越多,可以滿(mǎn)足市場(chǎng)要求、確保市場(chǎng)流動(dòng),真正建立一個(gè)有效的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)體制。在營(yíng)銷(xiāo)途徑上,很多著名品牌的體育用品多是在專(zhuān)賣(mài)店或特定的大型體育商品店出售,價(jià)格高,不過(guò)本地青少年很感興趣,并成為固定的消費(fèi)人群。
隨著近年來(lái)人們享受式消費(fèi)在逐年增長(zhǎng),城市中大量涌現(xiàn)了白領(lǐng)階層,大家紛紛加入各式各樣的健身俱樂(lè)部,享受著時(shí)尚且新奇的健身體驗(yàn)。我國(guó)城市居民用于個(gè)人健身等方面的消費(fèi)以 30%的速度在增長(zhǎng),大大高于全球 20%的平均增速。市場(chǎng)需求規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，市場(chǎng)空間大。
在健身市場(chǎng)較為成熟的歐美國(guó)家，健身器材市場(chǎng)非常龐大，以美國(guó)為例，由于健身鍛煉的具體方式方法的教育在大學(xué)之前就已完成 ，全民對(duì)健身知識(shí)的掌握和主動(dòng)健身的觀念非常高。
施瓦辛格在《健身百科全書(shū)》[5]中提到，健身器材改變了以往那只利用身體本身自重去鍛煉的歷史，是一個(gè)非常巨大的進(jìn)步 ，所以這一市場(chǎng)將是非常龐大的，因?yàn)樗鼛Ыo人們的不僅僅是方式上的改變，同時(shí)也帶動(dòng)了健身產(chǎn)業(yè)的另一種衍生品的發(fā)展 ；同時(shí)，只要健身俱樂(lè)部不斷的發(fā)展，健身器材行業(yè)就不斷地發(fā)展，未來(lái)家庭式健身器材也會(huì)大大地普遍。
健美冠軍之父本韋德在《韋德之路》[6]中談到，健身器材工業(yè)起源于 20 世紀(jì) 70 年代初的美國(guó)及加拿大，所以美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備制造廠(chǎng)是歷史最為悠久的工廠(chǎng)，他們經(jīng)歷了健身工業(yè)的高峰與低谷，經(jīng)歷了健身器械的誕生和發(fā)展過(guò)程，所以說(shuō)美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備是技術(shù)最專(zhuān)業(yè)的最優(yōu)秀的產(chǎn)品。
鄭瑞在《中美兩國(guó)體育健身娛樂(lè)業(yè)現(xiàn)狀比較研究》[7]中指出，1981 年, 美國(guó)有 40%的院系設(shè)置了非師范專(zhuān)業(yè), 到 1987 年, 這樣的院系增至 75%。這些院系除了開(kāi)設(shè)傳統(tǒng)的體育教育、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練外, 都開(kāi)設(shè)了體育管理、健康與身體素質(zhì)管理、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、身體療法、體育新聞報(bào)道和殘疾體育等專(zhuān)業(yè)。 美國(guó)高校主要培養(yǎng)以下三個(gè)層次的體育經(jīng)營(yíng)管理人才: 依托商學(xué)院培養(yǎng)高層次的體育人才,課程設(shè)置采用 MBA 課程加體育學(xué)課程; 依托各大學(xué)的體育學(xué)院或體育系培養(yǎng)中高級(jí)體育經(jīng)營(yíng)人才,多采用體育學(xué)加工商管理課程的設(shè)置; 依托各大學(xué)的體育學(xué)院或社區(qū)學(xué)院培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)人才。
盧芳群在《美國(guó)體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展概貌及其社會(huì)學(xué)因素分析》[8]提到，2015 年全世界體育總值 15000 億美元 , 美國(guó)體育產(chǎn)業(yè)總價(jià)值 4984 億美元居于世界首位,占百分比為 33.2%, 2015 年有近 200 萬(wàn)美國(guó)人從事與體育產(chǎn)業(yè)相關(guān)的工作 有中國(guó)學(xué)者研究指出， “在美國(guó) ,論及產(chǎn)業(yè)增加值 ,2015 年體育產(chǎn)業(yè)在 2 1 個(gè)產(chǎn)業(yè)大類(lèi)中
居于長(zhǎng) 期穩(wěn)居第 3 位,僅次于美國(guó)商業(yè)銀行和證券市場(chǎng)”
2016 年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布關(guān)于加快發(fā)展健身休閑產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)。意見(jiàn)指出，健身休閑產(chǎn)業(yè)是體育產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是以體育運(yùn)動(dòng)為載體、以參與體驗(yàn)為主要形式、以促進(jìn)身心健康為目的，向大眾提供相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的一系列經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，涵蓋健身服務(wù)、設(shè)施建設(shè)、器材裝備制造等業(yè)態(tài)。當(dāng)前，我國(guó)已進(jìn)入全面建成小康社會(huì)決勝階段，人民群眾多樣化體育需求日益增長(zhǎng)，消費(fèi)方式逐漸從實(shí)物型消費(fèi)向參與型消費(fèi)轉(zhuǎn)變，健身休閑產(chǎn)業(yè)面臨重大發(fā)展機(jī)遇。但目前健身休閑產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模不大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡，還存在有效供給不足、大眾消費(fèi)激發(fā)不夠、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、器材裝備制造落后、體制機(jī)制不活等問(wèn)題。加快發(fā)展健身休閑產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)向縱深發(fā)展的強(qiáng)勁引擎，是增強(qiáng)人民體質(zhì)、實(shí)現(xiàn)全民健身和全民健康深度融合的必然要求，是建設(shè)“健康中國(guó)”的重要內(nèi)容，對(duì)挖掘和釋放消費(fèi)潛力、保障和改善民生、培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能具有重要意義。
從政策角度來(lái)看，由于健身娛樂(lè)市場(chǎng)可以有效地拉動(dòng)居民的消費(fèi)，符合國(guó)家拉動(dòng)內(nèi)需、刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，有望得到政府的進(jìn)一步支持。同時(shí)，一個(gè)需要特別注意的發(fā)展傾向是從人們對(duì)健身娛樂(lè)的消費(fèi)趨勢(shì)上來(lái)看，人們健康的需求也正逐步從被動(dòng)的治療性向主動(dòng)的預(yù)防保健型轉(zhuǎn)換，這也預(yù)示未來(lái)的健身娛樂(lè)市場(chǎng)必然向科學(xué)保健、運(yùn)動(dòng)和娛樂(lè)合理搭配的方式發(fā)展。
國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在近日的兩會(huì)期間表示，到 2020 年，我國(guó)常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到 60%，戶(hù)籍人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到 45%。隨著城市化進(jìn)程加速，人們會(huì)越來(lái)越重視亞健康問(wèn)題，未來(lái)健身器材行業(yè)一定會(huì)呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題（1）健身器的結(jié)構(gòu)確定
n 健腹：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
n 腿部鍛煉：鏈輪傳動(dòng)，連桿結(jié)構(gòu)
n 背部鍛煉：鋼索滑輪傳動(dòng)
（2）健身器材料選擇：鑄鐵
2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
①健身器相關(guān)文獻(xiàn)查閱
②健身器設(shè)計(jì)方案的確定
③健身器原型設(shè)計(jì)
④健身器結(jié)構(gòu)計(jì)算校核
⑤健身器運(yùn)動(dòng)分析：SolidWorks
3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
①多功能健身器設(shè)計(jì)原理
②CAD 圖紙一套：裝配圖，零件圖
③畢業(yè)論文
④SolidWorks 運(yùn)動(dòng)分析
⑤數(shù)據(jù)電子版光盤(pán)
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)）
①方案設(shè)計(jì)：⑴：機(jī)構(gòu)功能分析 ⑵：可能的解決方案 ⑶：總體設(shè)計(jì)選定方案
②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：⑴：零件設(shè)計(jì) ⑵：部件設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)要求：運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)，零件的工作能力設(shè)計(jì)，部件裝配草圖和總裝配圖的設(shè)計(jì)，主要零件的校核2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：設(shè)計(jì)題目的審題以及設(shè)計(jì)方向的確定
第 2 周：設(shè)計(jì)題目當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展的前景
第 3 周：設(shè)計(jì)需要的期刊，論文，會(huì)議等方面的準(zhǔn)備
第 4 周：開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)及準(zhǔn)備開(kāi)題答辯
第 5 周：健身器功能方案的篩選，確定
第 7 周：健身器結(jié)構(gòu)方案的確定
第 6 周：健身器主要零部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算，裝配
第 8 周：健身器輔助零部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算，裝配
第 9 周：健身器裝配圖整體合理性檢查
第 10 周：中期檢查
第 11 周：健身器設(shè)計(jì)圖紙的繪制與檢查（1）
第 12 周：健身器設(shè)計(jì)圖紙的繪制與檢查（2）
第 13 周：整體的檢查，以及不合理設(shè)計(jì)的微小改動(dòng)，處理
第 14 周：說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，光盤(pán)的刻錄，電子文件的準(zhǔn)備等
第 15 周：準(zhǔn)備答辯 PPT
第 16 周：準(zhǔn)備答辯
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告
關(guān)于多功能健身器的文獻(xiàn)綜述
(一) 健身器綜述
健身器主要用于強(qiáng)健體魄，增強(qiáng)體質(zhì)，增強(qiáng)抵抗力，減肥塑形以及一些術(shù)后恢復(fù)等等。器械健身之所以越來(lái)越受到人們的青睞，是因?yàn)樗哂衅渌w育項(xiàng)目所不可替代的獨(dú)特作用。通過(guò)科學(xué)、系統(tǒng)而持久的健身鍛煉，人們不僅使體質(zhì)得以增強(qiáng)，情操得以陶冶，其最大收獲還在于能使形體大為改觀。肥胖者，能變得身材矯??；瘦弱者，可練得體格魁梧；適中者，使體型更加健美；畸形者，令體態(tài)得以矯正。器械健身的另一特點(diǎn)，是不分男女老幼均可參與其中，皆能獲益匪淺。
器械健身的作用：（1）發(fā)達(dá)肌肉，增長(zhǎng)力量： 器械健身是對(duì)肌肉進(jìn)行鍛煉的一種最佳方法。因?yàn)榻?jīng)常性地從事器械健身，可以使肌纖維增粗、肌肉中的毛細(xì)血管增多，從而使肌肉的生理橫斷面增大，使肌肉更加結(jié)實(shí)、豐滿(mǎn)、發(fā)達(dá)。與此同時(shí)，由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)能的改善，也會(huì)導(dǎo)致肌肉更加強(qiáng)健有力。不僅如此，器械健身還能促進(jìn)骨骼的新陳代謝，提高其抗壓、抗拉、抗扭力等性能。此外，對(duì)關(guān)節(jié)、韌帶的生長(zhǎng)發(fā)育也有著良好的促進(jìn)作用（2） 增進(jìn)健康，消除脂肪：因?yàn)槿硎且粋€(gè)統(tǒng)一的整體，所以每一塊肌肉都和體內(nèi)其他系統(tǒng)緊密相連。經(jīng)常性地進(jìn)行器械健身，可以明顯地提高循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能水平，從而使體質(zhì)得以全面增強(qiáng)，健康狀況得以全面改善。
(二) 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
健身器的起源早已無(wú)處可尋，但是自健身器出現(xiàn)以來(lái)，歷經(jīng)幾十年的發(fā)展創(chuàng)新，健身器從剛開(kāi)始的功能單一，體型笨重結(jié)構(gòu)不夠規(guī)范發(fā)展為各式各樣的健身器材，根據(jù)應(yīng)用空間可分為室外健身器材，室內(nèi)健身器材以及醫(yī)療康復(fù)器材等，根據(jù)其功能分類(lèi)可以籠統(tǒng)地分為結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的多功能健身器材和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單一功能的健身器材。健身器發(fā)展至今，早已形成各自品牌，其中世界十大健身器品牌分別是：①
Life Fitness(力健)②Technogym(泰諾健)③ Precor(必確) ④Star Trac(星馳) ⑤ Nautilus(諾德士) ⑥喬山 ⑦舒華⑧邁寶赫⑨ 英派斯⑩ 萬(wàn)年青
。中國(guó)健身器材行業(yè)的發(fā)展始于 20 世紀(jì) 80 年代末，隨著中國(guó)加入 WTO 和北京申奧的成功，為健身器材行業(yè)的發(fā)展提供了有利條件和發(fā)展機(jī)遇，健身隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大為健身器材生產(chǎn)商帶來(lái)濃厚商機(jī)。
健身器可分為多功能健身器、普通健身器、醫(yī)療康復(fù)健身器械。①多功能健身器械指的是可在一個(gè)器械上完成對(duì)多個(gè)身體部位進(jìn)行鍛煉的健身器械，這一類(lèi)健身器械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占地面積比一般的健身器材要略微大一點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是可以做到功能集
圖一：多功能健身器中，可以在一臺(tái)健身器上完成身體多個(gè)部位的鍛煉，安全系數(shù)較高。
綜合型多功能器（如圖一所示）：一般都包括擴(kuò)胸器、引體向上、仰臥推舉、仰臥起坐等器械的功能。擴(kuò)胸器、引體向上、仰臥推舉，主要是用來(lái)鍛煉上肢力量及胸大肌力量；仰臥起坐，主要用來(lái)鍛煉腰肌群，減少腰腹部多余脂肪。一般的多功能健身器械分為三站式和五站式。三站式可以三個(gè)人同時(shí)進(jìn)行鍛煉，五站式可以同時(shí)滿(mǎn)足五個(gè)人對(duì)不同身體部位的鍛煉需求。
普通的健身器又可以稱(chēng)之為單功能健身器，單功能器械，常見(jiàn)的有劃船器、健美車(chē)、健步機(jī)、跑步機(jī)、美腰機(jī)等。它們的主要功能是：劃船器（如圖二）：主要用來(lái)增強(qiáng)手臂力量及動(dòng)作協(xié)調(diào)。動(dòng)感單車(chē)（如圖三）：鍛煉時(shí)，像騎自行車(chē)一樣，主要用來(lái)增強(qiáng)腿部力量，增強(qiáng)心血管功能。健步車(chē)：主要用以鍛煉腿、腰、腹部肌肉及心肺功能。跑步機(jī)：主要用以鍛煉腿、臀、腰、腹部肌肉及心肺功能。美腰機(jī)：可對(duì)腰部、背部作放松按摩。
“劃船”時(shí)身體的每一個(gè)屈伸動(dòng)作、每次劃槳時(shí)的揮臂動(dòng)作，使大約 90%的伸肌參與了運(yùn)動(dòng)，因此它對(duì)于平時(shí)幾乎不參與任何動(dòng)作的伸肌來(lái)說(shuō)，是相當(dāng)有益處的。劃船動(dòng)作對(duì)鍛煉背部肌肉有明顯的作用，讓脊背在體前屈和體后伸當(dāng)中得到最大的活動(dòng)范圍，同時(shí)有效地活動(dòng)了脊背的每一個(gè)關(guān)節(jié)，不僅增強(qiáng)了彈性，也增加了韌性。在練習(xí)劃船動(dòng)作的時(shí)候，一定要注意動(dòng)作的連貫性，每一個(gè)蹬伸動(dòng)作不能夠出現(xiàn)停頓。劃行過(guò)程中的每一個(gè)動(dòng)作一定要到位，動(dòng)作幅度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致參與運(yùn)動(dòng)的肌肉無(wú)法充分伸展或收縮。
在很多健身房里，都可以看到一種和自行車(chē)長(zhǎng)得很像的運(yùn)動(dòng)器材，這個(gè)叫做動(dòng)感單車(chē)（Spinning）單車(chē)的設(shè)計(jì)很人性化，可以根據(jù)每個(gè)人自身特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié)，包括車(chē)把、車(chē)座、腳蹬、阻力。安全腳套始終固定在蹬板上，安全系數(shù)絕對(duì)可以放心。 Spinning 有自己的音樂(lè)編排，跟隨動(dòng)感音樂(lè)的節(jié)拍，調(diào)節(jié)阻力的大小，在教練的帶領(lǐng)下，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，包括手臂、腹部和胸部在內(nèi)的所有的肌肉都在做功。據(jù)教練介紹， Spinning 對(duì)心肺功能提高是很顯著的，它平均每小時(shí)燃燒體內(nèi)的脂肪也非常多，一節(jié) 45 分鐘的 Spinning 課會(huì)燃燒 400 到 500 卡路里熱量，相當(dāng)于長(zhǎng)跑一個(gè)半小時(shí)。對(duì)于臀部、大腿，也有很好的塑形作用。
圖二：劃船器 圖三：動(dòng)感單車(chē)出行、洗澡、起床……這些對(duì)于健康人來(lái)說(shuō)是輕而易舉的事情，而對(duì)于一些老弱
病殘者卻是一次冒險(xiǎn)，甚至是一項(xiàng)單靠自己不可能完成的任務(wù)。而那些能夠幫助病人進(jìn)行理療、功能性鍛煉、恢復(fù)生活自理和勞動(dòng)能力的康復(fù)醫(yī)療器械，正在受到越來(lái)越多老人、殘障人士的歡迎?？祻?fù)醫(yī)療器械按治療與鍛煉方式，可分為理療器械和體療
器械兩大類(lèi)。據(jù)介紹，理療器械包括刺激神經(jīng)與肌肉的電療器械，磁療器械，超聲器械，紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、激光等光學(xué)器械，機(jī)械假肢，電子反饋設(shè)備以及各類(lèi)護(hù)理床等。理療器械有一定的難度，有些還屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，只能在醫(yī)院通過(guò)專(zhuān)業(yè)醫(yī)護(hù)人員，根據(jù)治療康復(fù)療程操作。體療器械又稱(chēng)功能性練習(xí)器，若人體有疾患可進(jìn)行功能性恢復(fù)的訓(xùn)練，身體健康也可進(jìn)行保健、鍛煉等。其包括輔助行走練習(xí)器、牽引器械、按摩器、矯形器以及輪椅等生活器具。
(三) 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
在健身市場(chǎng)較為成熟的歐美國(guó)家，健身器材市場(chǎng)非常龐大，以美國(guó)為例，由于健身鍛煉的具體方式方法的教育在大學(xué)之前就已完成 ，全民對(duì)健身知識(shí)的掌握和主動(dòng)健身的觀念非常高。
施瓦辛格在《健身百科全書(shū)》[3]中提到，健身器材改變了以往那只利用身體本身自重去鍛煉的歷史，是一個(gè)非常巨大的進(jìn)步 ，所以這一市場(chǎng)將是非常龐大的，因?yàn)樗鼛Ыo人們的不僅僅是方式上的改變，同時(shí)也帶動(dòng)了健身產(chǎn)業(yè)的另一種衍生品的發(fā)展 ；同時(shí)，只要健身俱樂(lè)部不斷的發(fā)展，健身器材行業(yè)就不斷地發(fā)展，未來(lái)家庭式健身器材也會(huì)大大地普遍。
健美冠軍之父本韋德在《韋德之路》[4]中談到，健身器材工業(yè)起源于 20 世紀(jì) 70 年代初的美國(guó)及加拿大，所以美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備制造廠(chǎng)是歷史最為悠久的工廠(chǎng)，他們經(jīng)歷了健身工業(yè)的高峰與低谷，經(jīng)歷了健身器械的誕生和發(fā)展過(guò)程，所以說(shuō)美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備是技術(shù)最專(zhuān)業(yè)的最優(yōu)秀的產(chǎn)品。
鄭瑞在《中美兩國(guó)體育健身娛樂(lè)業(yè)現(xiàn)狀比較研究》[5]中指出，1981 年, 美國(guó)有40%的院系設(shè)置了非師范專(zhuān)業(yè), 到 1987 年, 這樣的院系增至 75%。這些院系除了開(kāi)設(shè)傳統(tǒng)的體育教育、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練外, 都開(kāi)設(shè)了體育管理、健康與身體素質(zhì)管理、運(yùn)動(dòng)科學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、身體療法、體育新聞報(bào)道和殘疾體育等專(zhuān)業(yè)。 美國(guó)高校主要培養(yǎng)以下三個(gè)層次的體育經(jīng)營(yíng)管理人才: 依托商學(xué)院培養(yǎng)高層次的體育人才, 課程設(shè)置采用 MBA 課程加體育學(xué)課程; 依托各大學(xué)的體育學(xué)院或體育系培養(yǎng)中高級(jí)體育經(jīng)營(yíng)人才,多采用體育學(xué)加工商管理課程的設(shè)置; 依托各大學(xué)的體育學(xué)院或社區(qū)學(xué)院培養(yǎng)專(zhuān)門(mén)人才。
盧芳群在《美國(guó)體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展概貌及其社會(huì)學(xué)因素分析》[6]提到，2015 年全世界體育總值 15000 億美元 , 美國(guó)體育產(chǎn)業(yè)總價(jià)值 4984 億美元居于世界首位,占百分比為 33.2%, 2015 年有近 200 萬(wàn)美國(guó)人從事與體育產(chǎn)業(yè)相關(guān)的工作 有中國(guó)學(xué)者研究指出， “在美國(guó) ,論及產(chǎn)業(yè)增加值 ,2015 年體育產(chǎn)業(yè)在 2 1 個(gè)產(chǎn)業(yè)大類(lèi)中居于長(zhǎng) 期穩(wěn)居第 3 位,僅次于美國(guó)商業(yè)銀行和證券市場(chǎng)”。
包蕾蕾在《中德健身業(yè)對(duì)比和發(fā)展趨勢(shì)新探》[11]指出：以德國(guó)為例, 德國(guó)健身養(yǎng)生市場(chǎng)是歐洲第 2 大市場(chǎng), 日耳曼民族是一個(gè)崇尚競(jìng)技和運(yùn)動(dòng)的民族, 體育是德國(guó)人日常生活的重心之一, 吃飯、睡覺(jué)、工作和運(yùn)動(dòng)是居民生活的必需品, 健身養(yǎng)生市場(chǎng)參與人員(俱樂(lè)部會(huì)員)和全國(guó)總?cè)丝诒壤３衷?1 ∶16。 近年來(lái), 各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)和行業(yè)發(fā)展更是走在歐洲的最前沿, 體育健身業(yè)近年來(lái)也保持了持續(xù)而穩(wěn)定的發(fā)展。
(四) 發(fā)展趨勢(shì)
2016 年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布關(guān)于加快發(fā)展健身休閑產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)。意見(jiàn)指出，健身休閑產(chǎn)業(yè)是體育產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是以體育運(yùn)動(dòng)為載體、以參與體驗(yàn)為主要形式、以促進(jìn)身心健康為目的，向大眾提供相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的一系列經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，涵蓋健身服務(wù)、設(shè)施建設(shè)、器材裝備制造等業(yè)態(tài)。當(dāng)前，我國(guó)已進(jìn)入全面建成小康社會(huì)決勝階段，人民群眾多樣化體育需求日益增長(zhǎng)，消費(fèi)方式逐漸從實(shí)物型消費(fèi)向參與型消費(fèi)轉(zhuǎn)變，健身休閑產(chǎn)業(yè)面臨重大發(fā)展機(jī)遇。但目前健身休閑產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模不大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡，還存在有效供給不足、大眾消費(fèi)激發(fā)不夠、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、器材裝備制造落后、體制機(jī)制不活等問(wèn)題。加快發(fā)展健身休閑產(chǎn)業(yè)是推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)向縱深發(fā)展的
強(qiáng)勁引擎，是增強(qiáng)人民體質(zhì)、實(shí)現(xiàn)全民健身和全民健康深度融合的必然要求，是建設(shè)“健康中國(guó)”的重要內(nèi)容，對(duì)挖掘和釋放消費(fèi)潛力、保障和改善民生、培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能具有重要意義。
從政策角度來(lái)看，由于健身娛樂(lè)市場(chǎng)可以有效地拉動(dòng)居民的消費(fèi)，符合國(guó)家拉動(dòng)內(nèi)需、刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，有望得到政府的進(jìn)一步支持。同時(shí)，一個(gè)需要特別注意的發(fā)展傾向是從人們對(duì)健身娛樂(lè)的消費(fèi)趨勢(shì)上來(lái)看，人們健康的需求也正逐步從被動(dòng)的治療性向主動(dòng)的預(yù)防保健型轉(zhuǎn)換，這也預(yù)示未來(lái)的健身娛樂(lè)市場(chǎng)必然向科學(xué)保健、運(yùn)動(dòng)和娛樂(lè)合理搭配的方式發(fā)展。
國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在近日的兩會(huì)期間表示，到 2020 年，我國(guó)常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到 60%，戶(hù)籍人口城鎮(zhèn)化率達(dá)到 45%。隨著城市化進(jìn)程加速，人們會(huì)越來(lái)越重視亞健康問(wèn)題，未來(lái)健身器材行業(yè)一定會(huì)呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。
(五) 總結(jié)
健身器的發(fā)展一直一直都是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的，目前的健身器大多數(shù)存在質(zhì)量不過(guò)關(guān)，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一等等各式各樣的問(wèn)題，所以經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及跟老師的溝通討論，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要解決的是多功能健身器的材料選擇以及相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
簽字： 年 月 日
審
核
意 教研室主任意見(jiàn)
見(jiàn)
簽字： 年 月 日
學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)
簽字： 年 月 日
公章：
多功能健身器設(shè)計(jì)
多功能健身器的設(shè)計(jì)
總計(jì)：畢業(yè)論文： 40 頁(yè)
表 格： 1 表
插 圖： 10 幅
- 1 -
目錄
摘 要 I
Abstract II
緒論 - 1 -
1. 前言 - 3 -
1.1 方案確定與分析 - 3 -
1.2 設(shè)計(jì)要求 - 4 -
1.3 整體結(jié)構(gòu) - 4 -
2. 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 6 -
2.1 傳動(dòng)方案的選擇 - 6 -
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 7 -
2.4 軸的設(shè)計(jì) - 8 -
2.5 飛輪機(jī)構(gòu) - 10 -
3. 健身器腰部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 12 -
3.1 座椅的設(shè)計(jì) - 12 -
3.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 12 -
4. 臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架設(shè)計(jì) - 15 -
4.1 設(shè)計(jì)材料的選定 - 15 -
4.2 底座的設(shè)計(jì) - 15 -
4.3 支架的設(shè)計(jì) - 15 -
4.4 配重的設(shè)計(jì) - 17 -
4.5 滑輪的設(shè)計(jì) - 17 -
4.7 其他零件的設(shè)計(jì) - 18 -
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核 - 18 -
4.9 導(dǎo)管設(shè)計(jì) - 19 -
4.10 運(yùn)動(dòng)分析 - 19 -
5. 環(huán)保分析 - 21 -
6. 設(shè)計(jì)總結(jié) - 22 -
致 謝 - 23 -
摘 要
我畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題是多功能健身器材，設(shè)計(jì)了多功能健身器，用于鍛煉身體的主要功能：鍛煉手臂部位肌肉群、鍛煉大腿小腿部肌肉組織、鍛煉腰腹部核心肌肉群。
大腿小腿的肌肉組織可以根據(jù)鏈條傳遞的原理和飛輪的特點(diǎn)達(dá)到肌肉訓(xùn)練的效果；關(guān)于腰腹部核心肌肉群的鍛煉可以利用圓柱螺旋拉伸彈簧的受力拉伸、撤力自動(dòng)恢復(fù)的特點(diǎn)來(lái)達(dá)到肌肉鍛煉的目的；手臂肌肉群的鍛煉可以通過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一定重物作上下升降的動(dòng)作來(lái)達(dá)到肌肉增強(qiáng)的作用；手臂肌肉群的鍛煉機(jī)構(gòu)包括操縱、導(dǎo)向、調(diào)節(jié)等相關(guān)機(jī)構(gòu)；框架的主要功能是為上述三個(gè)結(jié)構(gòu)的正確安裝提供一個(gè)平穩(wěn)的平
臺(tái)。另外，多功能健身器具還具有使用方便，安全性能好，成本低，裝配設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多功能；健身器；機(jī)構(gòu)；鍛煉
Abstract
The theme of my graduation design is the multi-functional fitness equipment, designed a multi-functional fitness, for exercise the main function of the body: exercise arm parts muscle group, exercise thigh calf muscle tissue, exercise waist and abdomen core muscle group.
The muscles of the thigh calf can be transmitted according to the principle of the chain and the characteristics of the flywheel to achieve the effect of muscle training; on the waist and abdomen core muscle group exercise can use the cylindrical spiral tension spring tension, the automatic recovery of the characteristics of The purpose of muscle exercise; arm muscle group exercise through the relevant institutions to promote a certain weight for the movements up and down to achieve the role of muscle enhancement; arm muscle group exercise institutions, including manipulation, guidance, regulation and other related institutions; Is to provide a smooth flat for the correct installation of the above three structures station. In addition, the multi-functional fitness equipment also has the advantages of easy to use, good safety performance, low cost, assembly design and so on.
Keyword: multifunctional; body-building; mechanism; exercise
II
多功能健身器設(shè)計(jì)
緒論
社會(huì)不斷在進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷提高。從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，一直到今天，隨著生活節(jié)奏的不停加快，廣大上班族不得不面臨著越來(lái)越大的日常壓力，高負(fù)荷的工作任務(wù)使得他們的身體素質(zhì)不斷下降，加上內(nèi)心所承受的巨大精神壓力難以舒緩，從而導(dǎo)致了類(lèi)似于普華永道和富士康等公司員工猝死事件的屢屢發(fā)生，這無(wú)疑為一眾國(guó)民敲響了健康問(wèn)題的警鐘。中國(guó)醫(yī)學(xué)專(zhuān)家指出，目前，國(guó)內(nèi)有近 70%的人正處于亞健康狀態(tài)，罹患抑郁癥、精神分裂、頸椎病、高血壓等系列疾病的風(fēng)險(xiǎn)較以往大幅增加且逐漸呈年輕化趨勢(shì)?；诖耍藗?cè)谧分鹞镔|(zhì)利益的同時(shí)，也開(kāi)始注重追求新的生活方式和貫行新的健康理念，而健身器材的設(shè)計(jì)與推廣，正是迎合了當(dāng)前社會(huì)潮流發(fā)展的趨勢(shì)
中國(guó)健身器材業(yè)分析：（1）中國(guó)有廣大的市場(chǎng)，便宜的人力資源和原材料市場(chǎng)，及政府的各種優(yōu)惠政策，中國(guó)處于高速發(fā)展的時(shí)代，及運(yùn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)全民健身意識(shí)，帶動(dòng)健身器材行業(yè)的發(fā)展。（2）主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：整體規(guī)模偏小、在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中所占的比重較小、商業(yè)化運(yùn)作水平不高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，市場(chǎng)多元化開(kāi)發(fā)不夠、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的潛能沒(méi)有充分發(fā)揮。起步較晚。健身器材工業(yè)起源于20世紀(jì)70年代初的美國(guó)及加拿大，別的國(guó)家也先后在70-90年代初發(fā)展起來(lái)，而中國(guó)在90年代中才開(kāi)始。（3）國(guó)際市場(chǎng)廣大，進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)的高速發(fā)展，產(chǎn)品價(jià)格便宜;全民健身理念推廣。（4）中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)，外資的進(jìn)入對(duì)健身器材行業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)會(huì)和威脅，周邊發(fā)展中國(guó)家的健身器材業(yè)發(fā)展也有一定的威脅;發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)和服務(wù)的要求在考驗(yàn)中國(guó)的健身器材行業(yè)。我國(guó)健身器材行業(yè)的發(fā)展應(yīng)該從以下三個(gè)策略出發(fā)：1、標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，短時(shí)間把我國(guó)健身用品業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)整理修訂一遍;沒(méi)有高基準(zhǔn)線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，所生產(chǎn)出來(lái)的健身器材就沒(méi)資格參與未來(lái)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。2、認(rèn)證戰(zhàn)略，根據(jù)國(guó)際慣例，原帶行政職能的審定將被第三方認(rèn)證所替代， 而目前我國(guó)體育用品業(yè)內(nèi)的認(rèn)證市場(chǎng)較為混亂，還未與國(guó)際接軌。3、名牌推進(jìn)戰(zhàn)略，中國(guó)制造的產(chǎn)品在未來(lái)幾年內(nèi)的國(guó)際市場(chǎng)上還將不斷擴(kuò)大，但以獨(dú)立的民族品牌出現(xiàn)在世人面前的還是鳳毛麟角。為了振興民族的體育用品制造業(yè)，我們必須擁有自己強(qiáng)大的品牌群體[20]。
隨著近年來(lái)人們享受式消費(fèi)在逐年增長(zhǎng),城市中大量涌現(xiàn)了白領(lǐng)階層,大家紛紛加入各式各樣的健身俱樂(lè)部,享受著時(shí)尚且新奇的健身體驗(yàn)。我國(guó)城市居民用于個(gè)人健身等方面的消費(fèi)以30%的速度在增長(zhǎng),大大高于全球20%的平均增速。市場(chǎng)需求規(guī)模快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)空間大。
在健身市場(chǎng)較為成熟的歐美國(guó)家，健身器材市場(chǎng)非常龐大，以美國(guó)為例，由于健身鍛煉的具體方式方法的教育在大學(xué)之前就已完成 ，全民對(duì)健身知識(shí)的掌握和主動(dòng)健身的觀念非常高。
施瓦辛格在《健身百科全書(shū)》中提到，健身器材改變了以往那只利用身體本身自重去鍛煉的歷史，是一個(gè)非常巨大的進(jìn)步 ，所以這一市場(chǎng)將是非常龐大的，因?yàn)樗鼛Ыo人們的不僅僅是方式上的改變，同時(shí)也帶動(dòng)了健身產(chǎn)業(yè)的另一種衍生品的發(fā)展 ；同時(shí)，只要健身俱樂(lè)部不斷的發(fā)展，健身器材行業(yè)就不斷地發(fā)展，未來(lái)家庭式健身器材也會(huì)大大地普遍[21]。
健美冠軍之父本韋德在《韋德之路》中談到，健身器材工業(yè)起源于20世紀(jì)70年代初的美國(guó)及加拿大，所以美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備制造廠(chǎng)是歷史最為悠久的工廠(chǎng)，他們經(jīng)歷了健身工業(yè)的高峰與低谷，經(jīng)歷了健身器械的誕生和發(fā)展過(guò)程，所以說(shuō)美國(guó)及加拿大的健身設(shè)備是技術(shù)最專(zhuān)業(yè)的最優(yōu)秀的產(chǎn)品[22]。
從政策角度來(lái)看，由于健身娛樂(lè)市場(chǎng)可以有效地拉動(dòng)居民的消費(fèi)，符合國(guó)家拉動(dòng)內(nèi)需、刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展的政策，有望得到政府的進(jìn)一步支持。同時(shí)，一個(gè)需要特別注意的發(fā)展傾向是從人們對(duì)健身娛樂(lè)的消費(fèi)趨勢(shì)上來(lái)看，人們健康的需求也正逐步從被動(dòng)的治療性向主動(dòng)的預(yù)防保健型轉(zhuǎn)換，這也預(yù)示未來(lái)的健身娛樂(lè)市場(chǎng)必然向科學(xué)保健、運(yùn)動(dòng)和娛樂(lè)合理搭配的方式發(fā)展。
- 2 -
多功能健身器設(shè)計(jì)
1. 前言
1.1 方案確定與分析
多功能健身器是一個(gè)很實(shí)用的創(chuàng)新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題，在設(shè)計(jì)之前我做了相對(duì)完整的市場(chǎng)研究，并且在網(wǎng)上搜集到了一部分與健身器材有關(guān)的資料。除了這些以外，我還去了一些健身房里走訪(fǎng)了健身房里比較突出的健身教練及健身愛(ài)好者，并且親自體驗(yàn)了相關(guān)健身器械，力求做到親身經(jīng)歷。健身器結(jié)構(gòu)：因?yàn)槟壳笆袌?chǎng)上所存在的絕大多數(shù)的健身器材大體上都是屬于盲目的單一追求功能多樣化的健身器。市場(chǎng)上有一囊括了十七種繁復(fù)功能的健身器產(chǎn)品，倘若一個(gè)健身器的功能最終閑置下來(lái)，那么也就失去了該健身器原本的初衷，并且由于搭載太多的鍛煉功能會(huì)導(dǎo)致健身器的設(shè)計(jì)工作變得尤為復(fù)雜，同時(shí)也會(huì)造成健身器的工作不穩(wěn)定，故障率比較大，維修困難等一系列問(wèn)題。
在社會(huì)不斷向前發(fā)展的過(guò)程中，我國(guó)居民的物質(zhì)生活水平也得到了質(zhì)提升，民眾也慢慢的開(kāi)始意識(shí)到了健身的重要性，各大高校和一些街道的健身房猶如雨后春筍一般，但是因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)條件下國(guó)人們的收入水平還不足以支持每一個(gè)人都到健身房去消費(fèi)，在目前的社會(huì)背景下看來(lái)，普通的工薪階層雖然還不足以承受私人健身器械，但是比去健身房更便宜，比去健身房節(jié)省更多的時(shí)間，所以目前大部分的健身器材產(chǎn)品都是大多數(shù)白領(lǐng)，還有消費(fèi)水平處于白領(lǐng)之上的那一群人。這個(gè)人群因?yàn)樵跁r(shí)間分配上的原因，沒(méi)有多余的時(shí)間去健身房進(jìn)行體育鍛煉，并且由于個(gè)人經(jīng)濟(jì)原因，他們也足夠消費(fèi)得起私人家用健身器械，與此同時(shí)由于我國(guó)的人口基數(shù)比較大，房屋單人面積人均占有率低，導(dǎo)致了房屋價(jià)格的飛速上升，目前的社會(huì)時(shí)代背景下，商品房經(jīng)濟(jì)背景下的人們所居住的環(huán)境相對(duì)非常狹小，所擁有的空間極其有限，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期我就已經(jīng)明確了本次健身器材設(shè)計(jì)的大體方向，多功能健身器械的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，占地面積小，安全系數(shù)高，可以很容易地滿(mǎn)足人們對(duì)大多數(shù)肌肉鍛煉的渴望。健身的運(yùn)動(dòng)器械增加鍛煉的多功能性質(zhì)，在另一方面，可以讓人們鍛煉更舒適。因此，健身設(shè)備的性能進(jìn)行了優(yōu)化，并通過(guò)去除一些不常用的功能，以提高健身器材的使用效率，以滿(mǎn)足人們的體質(zhì)的不同需求。
單人多功能健身器是我這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)的器械，盡管這一個(gè)健身器械只能夠滿(mǎn)足單人對(duì)肌肉鍛煉的要求然而其提供了多項(xiàng)鍛煉性能。在我走訪(fǎng)了一部分健身房教練、還有一些健身愛(ài)好者之后發(fā)現(xiàn)，目前人們主要是針對(duì)于胸肌、肱二肱三以及腿大肌進(jìn)行相關(guān)的增肌鍛煉。我這一次的設(shè)計(jì)理念主要也源自于這里，所以我這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的多功能健身器的主要功能也是圍繞著以上幾個(gè)功能開(kāi)展的設(shè)計(jì)工作。主要功能包括腿部肌肉的鍛煉、腰腹部核心肌肉群的加強(qiáng)、坐姿手拉拉手上下移動(dòng)、站姿手拉拉桿的肱二肱三加強(qiáng)鍛煉。以上這四種功能綜合起來(lái)會(huì)使得健身器的整體結(jié)構(gòu)顯得較為美觀，并且在動(dòng)作上也會(huì)顯得比較協(xié)調(diào)。通過(guò)該多功能健身器能夠鍛煉到的肌肉包括：胸肌、背闊肌、斜方肌、手臂肌肉前束、后束、肱二肱三、腿大肌、股直肌、三角肌等肌肉。
1.2 設(shè)計(jì)要求
按照本次多功能健身器的設(shè)計(jì)要求，該健身器需要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：
（1）多功能健身器械，僅容一人進(jìn)行鍛煉操作；
（2）要具備有安全性能高，運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)太大噪音的性能；
（3）配重設(shè)計(jì)為可調(diào)重量樣式，單級(jí)5kg，更換鍛煉強(qiáng)度便捷；
（4）機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝合理，能夠解決當(dāng)前社會(huì)背景下的健身器材市場(chǎng)上大多數(shù)健身器材或多或少都存在于設(shè)計(jì)上的缺陷 ，并且能夠可以便于制造。
1.3 整體結(jié)構(gòu)
1.3.1 手臂鍛煉機(jī)構(gòu)及機(jī)架
底座、立柱、拉手、鋼索、導(dǎo)桿、配重還有銷(xiāo)軸組成了整個(gè)手臂肌肉群的鍛煉機(jī)構(gòu)，該框架提供了兩個(gè)肱肌運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)非常有效的組合三，手臂肌肉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電纜，電纜通過(guò)手柄驅(qū)動(dòng)配重上下移動(dòng)，以達(dá)到肌肉運(yùn)動(dòng)的目的
1.3.2 腿部肌肉鍛煉機(jī)構(gòu)
腿部肌肉鍛煉結(jié)構(gòu)主要由鏈傳動(dòng)，鏈輪軸以及飛輪組成。這個(gè)肌肉鍛煉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈感主要來(lái)源于自行車(chē)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)腳掌帶動(dòng)踏板，踏板帶動(dòng)鏈輪軸，軸帶動(dòng)傳動(dòng)鏈等一系列連鎖反應(yīng)，最后將能量存儲(chǔ)到鏈輪軸兩端的飛輪中，而飛輪又接著將其存儲(chǔ)的能量反向傳遞到了小鏈輪上。在小鏈輪軸上，鏈條踏板向上移動(dòng)。
1.3.3 腰腹部鍛煉機(jī)構(gòu)
座椅底座、靠背以及圓柱螺旋拉伸彈簧構(gòu)成了整個(gè)腿部肌肉鍛煉機(jī)構(gòu)。鍛煉者坐于座椅上，往后靠給靠背一個(gè)力，帶動(dòng)靠背繞軸進(jìn)行向后進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)彈簧受力進(jìn)行拉伸（彈簧其中一端的圓鉤將其固定于座椅之上，另外一端圓鉤將其固定在靠背的左下或右下側(cè)），彈簧在失去靠背給的力之后，在本身彈力的作用下將靠背復(fù)位。
整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖一
圖1.1：裝配圖
2. 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)方案的選擇
初步考慮帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)兩種方案，如圖二所示為鏈傳動(dòng)。
圖2.1：鏈傳動(dòng)
2.1.1 方案一:采用傳統(tǒng)的皮帶傳動(dòng)
定義：（帶輪傳動(dòng)屬于眾多撓性傳動(dòng)的一種，皮帶傳動(dòng)的主要部件為兩個(gè)皮帶輪（驅(qū)動(dòng)皮帶輪和從動(dòng)皮帶輪）以及一條驅(qū)動(dòng)帶。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)皮帶輪與傳動(dòng)帶之間的摩擦和嚙合作用，通過(guò)傳動(dòng)帶將運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力傳遞給從動(dòng)皮帶輪）[2]。
傳動(dòng)原理：（皮帶的張力被用作柔性部分以產(chǎn)生皮帶和皮帶輪之間的摩擦和傳動(dòng)）[2]。
優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單②傳動(dòng)較為平穩(wěn)③緩沖以及吸振 ④價(jià)格比較低廉 ⑤對(duì)于安裝的精度要求低⑥比較適合長(zhǎng)距離傳動(dòng)。
缺點(diǎn)：①容易產(chǎn)生疲勞損壞 ②傳動(dòng)帶嚙合傳動(dòng)相對(duì)比，其張緊力比較大，且軸上承受的壓力大 ③皮帶的長(zhǎng)度較長(zhǎng)、不太緊湊 ④很容易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象⑤由于帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電，故一般不用于高溫等場(chǎng)合。
2.1.2 方案二：使用鏈傳動(dòng)方式
定義：鏈傳動(dòng)也屬于撓性傳動(dòng)之中的一種。它由鏈條以及鏈輪（主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪）組裝而成。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力主要依靠鏈輪、鏈輪以及鏈條三者之間的嚙合來(lái)傳送[2]。
工作原理：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過(guò)鏈輪鏈（中間柔性元件）與鏈輪齒嚙合來(lái)傳遞[2]。
優(yōu)點(diǎn)：①傳遞效率高 ②整體尺寸較小，能夠保持很好的結(jié)構(gòu) ③張緊小，作用于軸上的徑向壓力比較小?、艹休d能力高 ⑤對(duì)工作場(chǎng)合的要求低 ⑥成本低
缺點(diǎn)：①瞬時(shí)的傳動(dòng)比不能得到保證 ② 磨損后容易發(fā)生跳齒 ③ 在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪聲和沖擊，不適合高負(fù)載、高速、快速反向傳輸。
由于本次設(shè)計(jì)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳遞效率高等特點(diǎn)。綜上所述，初步確定決定采用鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)這個(gè)方案。
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
鏈輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比增大，導(dǎo)致鏈條與小鏈輪上之間的包角減小，與此同時(shí)正在嚙合的鏈輪輪齒數(shù)就會(huì)減少，每一個(gè)輪齒所承受的載荷就會(huì)增大，加速了輪齒的磨損，并且比較容易造成跳齒、脫鏈的現(xiàn)象。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般情況下取，一般取。
初步選用短節(jié)距精密滾子鏈。低速級(jí)的傳動(dòng)系統(tǒng)中一般用滾子鏈作為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，傳遞的功率一般不到，鏈傳動(dòng)速度低于 。依據(jù)實(shí)際情況，初步選定主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)比取，鏈傳動(dòng)所傳遞的功率為。
2.2.1 鏈輪齒數(shù)
初步選定小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù)。
2.2.3 確定計(jì)算功率
由表9-6查得[2]，由圖9-13查得，單排鏈[2]，則計(jì)算功率為
2.2.4 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
由Pca=1.35kW以及n1=60r/min查圖9-11[2]，選取滾子鏈型號(hào)為16A。查表，鏈條節(jié)距為。
2.3 對(duì)鏈節(jié)數(shù)和中心距的計(jì)算
2.3.1 計(jì)算鏈速v，確定潤(rùn)滑方式
初步選擇中心距
現(xiàn)取，則鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)
取節(jié)。
查表得到中心距計(jì)算系數(shù),則鏈傳動(dòng)的最大中心距為
由和鏈號(hào)，可得滾子鏈的潤(rùn)滑方式為定期人工潤(rùn)滑。
2.3.2 壓軸力的計(jì)算
有效圓周力為
由于鏈輪為垂直設(shè)置，則壓軸力系數(shù)，則壓軸力為:
2.3.3 對(duì)鏈輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
選擇大鏈輪和小鏈輪均為整體式。
2.3.4 鏈輪的材料
鏈輪輪齒要具備有足夠高的耐磨性和強(qiáng)度。因?yàn)樾℃溳嗇嘄X比大鏈輪輪齒嚙合的次數(shù)多，所受的沖擊也大鏈輪大，所以小鏈輪需要采查表用較好的材料制造。由表9-5[2]可知，小鏈輪的材料為15號(hào)鋼，大鏈輪的制造材料為20號(hào)鋼，采取滲碳、淬火和回火等熱處理，熱處理之后的硬度約為。
2.4 軸的設(shè)計(jì)
2.4.1 對(duì)輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩的計(jì)算
取傳動(dòng)效率，則
（11）
（12）
于是
mm （13）
2.4.5 對(duì)作用在軸上的力的計(jì)算
在傳動(dòng)軸上的力為壓軸力和支撐力。參見(jiàn)后文示圖。
(1) 最小軸徑的確定
有公式初步估算最小軸徑。取45鋼制造軸，調(diào)質(zhì)處理。取，得：
（14）
但由于輸出軸的最小直徑安裝在飛輪處軸的直徑和,故取==。
2.4.6 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
現(xiàn)初步設(shè)計(jì)軸的割斷尺寸位置，如下圖。
圖2.2：軸段圖
根據(jù)各零件的軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度[3]。1）飛輪的軸向定位要求通過(guò)軸肩來(lái)滿(mǎn)足，所以在軸上需要制造相關(guān)的軸肩，故取。2）軸承的選擇。經(jīng)過(guò)軸承的受力分析后，初步選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，大軸承初步選取單列深溝球軸承6008，其尺寸為，=40×68×15,故，而。3）鏈輪的安裝軸段的直徑；鏈輪的軸向通過(guò)軸套進(jìn)行定位。輪轂厚度為，該軸段由于定位要求需要短于輪轂的厚度，所以取。鏈輪的右端利用軸肩進(jìn)行軸向定位，尺寸為，故取，那么這一段軸的。這一段軸的厚度b≥1.4h，取。
4）軸承蓋的厚度為20mm，為了使得軸承蓋便于裝卸，方便軸承的潤(rùn)滑，取，而。
周向定位：周向定位均采用鍵連接的方式。按查表6-1得大鏈輪與軸的連接平鍵截面[2]，同理，飛輪與軸的連接，選用平鍵為，飛輪與軸的配合為。由過(guò)渡配合來(lái)確保深溝球軸承與軸之間的周向定位要求，所以此處選軸的直徑尺寸公差為m6.
2.4.7 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
危險(xiǎn)截面為截面C
圖2.3：大連輪軸
校核軸上最大彎矩及扭矩截面強(qiáng)度，軸上所承受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，則：
（15）
軸的材料為經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，由表15-1查得[2]。因此，故安全。
圖2.4： 載荷分析圖
2.5 飛輪機(jī)構(gòu)
2.5.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
1） 該機(jī)構(gòu)的許用運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)
（16）
2）等效驅(qū)動(dòng)力矩Med
（17）
3）飛輪所應(yīng)該具備的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
（18）
2.5.2 飛輪尺寸的確定
金屬材料盡可能少地獲得飛輪慣性矩輪的最大值，這相當(dāng)于飛輪在輪輞部分相對(duì)于輪輞的絕大多數(shù)重量，輪輻和慣性輪非常小， 足夠小，被忽略。 輪緣上存在的慣性力矩近似等于：
（20）
如果輪輞的寬度為B，則用于飛輪的材料的單位體積重量被設(shè)定為，則：
(21)
采用作為飛輪的制造材料，，則H=20mm，B=16mm。
圖2.5：三維結(jié)構(gòu)圖
3. 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 設(shè)計(jì)思路
座椅設(shè)計(jì)用于將座椅的后部繞基座轉(zhuǎn)動(dòng)。 主要部件是座椅板，靠背和可調(diào)高度基座。座板填充足夠泡沫棉和較為舒適的墊子?？勘承枰M(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，高度可調(diào)的底座可以適應(yīng)各類(lèi)人群。材料選用，鑄造工藝足以滿(mǎn)足一般的要求，并滿(mǎn)足座椅設(shè)計(jì)的要求。
3.1.2 座椅的尺寸[9]
（1）座高：座椅高度是可調(diào)節(jié)的，適合所有類(lèi)型的高個(gè)子。 座椅的前緣被設(shè)計(jì)為3?5厘米遠(yuǎn)離人體的高度，并且具有450mm的圓弧.
（2）座寬：為魁梧人群座椅寬度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，臀寬為基準(zhǔn)尺寸，婦女作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的上限大小，采取450毫米。
（3）座深：座椅深度是指后緣之間的距離前排座椅，舒適的座椅深應(yīng)能夠更容易地使靠背可以輕松支持腰椎，一般人只要他的小腿能得到穩(wěn)定的支撐，大腿會(huì)一般不太容易引起疲勞。 因此，為了適應(yīng)各種高度，深度需要按照人群設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般取400mm。
（4）靠背高度：人體在最舒適的時(shí)間背面應(yīng)該是狀態(tài)的背部肌肉的自然延伸，此時(shí)將形成腰椎前凸的一部分，成人腰位置大致位于上述座面，比高度略高 的支點(diǎn)到腰部支撐，方便支持背部重量本身，取。
（5）靠背寬度：合適的寬度應(yīng)在肩部作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮整體布局，所述座椅靠背的寬度的設(shè)計(jì)需要寬的寬度取。
（6）靠背傾斜角度：根據(jù)脊椎的形狀，角度比較適合45度。
3.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 反復(fù)變形后，彈簧應(yīng)保持良好的強(qiáng)度，韌性和耐疲勞性，并且還應(yīng)保證抗沖擊性。
（2）查相關(guān)資料選擇合適的旋繞比C，查表10-2-17可知，旋繞比C=6，由公式（16-4）[5]得曲度系數(shù)K值：
(35)
（3）安裝空間的初始尺寸，彈簧的中間直徑D和彈簧絲的直徑由C值估算，彈簧絲的容許應(yīng)力由設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行檢查。考慮到安裝空間的大小，彈簧直徑的初始尺寸，由此可得
(36)
（4）彈簧工作圈數(shù)由變形兼容性條件進(jìn)行計(jì)算，由表10-2-24可知[5]：
(37)
（5）彈簧的相關(guān)尺寸。
(38)
(39)
=102.5mm (40)
最大拉力，最小拉力，行程，其載荷作用次數(shù)為，由具體工作情況及具體條件選定其材料為油淬火回火碳素彈簧鋼絲B類(lèi)，它的端部結(jié)構(gòu)為圓鉤型。初定彈簧剛度為：
（41）
因?yàn)槭禽d荷，≥，取，但由于是拉伸彈
簧，所以應(yīng)將表10-2-16[5]中值乘以，則
（42）
彈簧線(xiàn)徑d及彈簧中徑D:查表10-2-16[5]，選取d=3.5mm，D=18mm，Pj=564.41，fj=2.221，。由上述材料的選擇知。將從表10-2-16[5]中查到的Pj=564.41及fj=2.221按照表10-2-15[5]進(jìn)行修正：
（43）
有效圈數(shù)，現(xiàn)取，則其剛度 ，最小工作載荷下和最大工作載荷下的變形量分別為，，求得極限載荷下的變形量為：
（44）
彈簧的內(nèi)徑D1=D-d=18-3.5=14.5mm，外徑D2=D+d=18+3.5=21.5mm，彈簧的自由長(zhǎng)度H0=（n+1）d＋2D=（18+1）×3.5+2×18=102.5mm，最小工作載荷下的長(zhǎng)度
（45）
最大工作載荷下的長(zhǎng)度：
（46）
極限工作載荷下的長(zhǎng)度，螺旋角,節(jié)距t=d=3.5mm，圓柱螺旋拉伸彈簧的展開(kāi)長(zhǎng)度
mm （47）
實(shí)際極限變形量：
（48）
最大工作載荷
（49）
極限工作載荷，即451.53＞425
故所選圓柱螺旋拉伸彈簧強(qiáng)度在允許條件范圍內(nèi)。
4. 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
材料的選擇是臂機(jī)構(gòu)和機(jī)架的核心設(shè)計(jì)，選擇將是實(shí)力機(jī)構(gòu)和身體的安全，性能和壽命保證。
1）為了符合設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，我們參考以下材料：
空心方管，標(biāo)記分別為：
2）無(wú)縫鋼管材料為（屈服強(qiáng)度235MP）
3）板材都為
4.2 底座的設(shè)計(jì)
底座將是整臺(tái)機(jī)械性能保障。所以對(duì)其的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)有較高的要求。
在底座設(shè)計(jì)之初，由于在底座左右兩側(cè)安裝立柱，導(dǎo)向裝置及支架和其配重等機(jī)構(gòu)，所以?xún)?yōu)先考慮受力情況。為便于拆裝，故將其對(duì)稱(chēng)安裝，這樣也將有利于簡(jiǎn)化底座受力。具體結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)健身器裝配圖，其主要承受型材自重。
綜上，選取Q235的板材制造底座，。
4.3 支架的設(shè)計(jì)
4.3.1 支架的作用
支架是這臺(tái)健身器械相的重要的部件，主要用于架接滑輪組，實(shí)現(xiàn)手部肌肉鍛煉機(jī)構(gòu)的相關(guān)動(dòng)作。
4.3.2 支架力學(xué)性能分析
(1)受力分析：
截面A主要受人的拉力，其值為，
截面C主要受配重的拉力，其值為，
取，。
由此，可以計(jì)算出、
(50)
(51)
圖4.1：示意圖
（2） 力矩圖：
圖4.2：力矩圖
(3) 強(qiáng)度校核
從圖中可以看出，A截面上的應(yīng)力是最大的，它是危險(xiǎn)的部分，其強(qiáng)度被校核。
(52)
(53)
用于支架的材料是，查表2-6 得，[3]，符合設(shè)計(jì)要求。
4.3.3 支架的工藝處理
所述托架由冷彎方管焊接，焊接需要變形后進(jìn)行校準(zhǔn)。 同時(shí)，毛刺被拋光，表面被噴涂以防止生銹。
滑輪位置在組裝設(shè)計(jì)中，材料選用冷成型鋼，
底板和支架螺栓連接在一起，以減震和拆卸和組裝方便。
4.4 配重的設(shè)計(jì)
為降低配重在上升下降中產(chǎn)生的噪音和損壞后的便于維修，所以將配重的上面對(duì)稱(chēng)地加兩條橡膠帶，這樣將可以在配重在下降的時(shí)候起到一定的緩沖作用。除此之外配重需要有良好的互換性。
配重也對(duì)健身器材的性能有重要影響，因此需要考慮以下幾點(diǎn)：
1）在鍛煉時(shí)由于配重的上、下降運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生撞擊，需考慮這點(diǎn)。
2）由于導(dǎo)桿選材為不銹鋼材，價(jià)格較高且為保護(hù)導(dǎo)桿，需改進(jìn)配重孔。
3）根據(jù)目前市場(chǎng)數(shù)據(jù)，配重一般選擇13塊。
綜合考慮上述幾點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)配重做出如下改進(jìn)：
1）在導(dǎo)管中用一定長(zhǎng)度的塑料管加熱使其往外翻，以防止導(dǎo)桿被配重磨損。
2）選材為厚冷軋鋼板標(biāo)號(hào)為：,它的強(qiáng)度不成問(wèn)題，韌性也能保證。
4.5 滑輪的設(shè)計(jì)
滑輪的作用：滑輪主要作用是承擔(dān)鋼絲繩的導(dǎo)向及減少摩擦，由于它的受力相對(duì)較小，可以采用鑄造件，在本次設(shè)計(jì)中主要受不超過(guò)壓應(yīng)力的作用，但所選取的鋼材一般大于此值，故不考慮強(qiáng)度校核。
4.6 鋼絲繩的設(shè)計(jì)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，
(54)
選擇系數(shù)的公式為：
(55)
式中n：安全系數(shù)，k：折斷系數(shù)，：鋼絲繩的充滿(mǎn)系數(shù)
其中的算法為
初步選擇，6級(jí)安全系數(shù)，，則。
根據(jù)手冊(cè)c取0.114代入
其中，，故其材料為鋼芯鋼絲繩（）,標(biāo)號(hào)為。
4.7 其他零件的設(shè)計(jì)
對(duì)于其他部件可以通過(guò)工廠(chǎng)定制，其設(shè)計(jì)要求相對(duì)較低，如使用緩沖螺栓，座椅連接，鋼絲繩長(zhǎng)度按照要求安裝。
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核
應(yīng)特別注意設(shè)計(jì)中使用的標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。 本設(shè)計(jì)采用以下標(biāo)準(zhǔn)件：軸承，螺栓，螺釘，墊圈等。
4.8.1 螺栓連接的選定及校核
立柱跟底座之間采用螺栓連接，材料選取，，實(shí)際取[2] ，則
(56)
其中，30mm，因此立柱取M12螺栓連接是符合要求的 。
4.8.2 軸承的選定及校核[2]
在整個(gè)健身器中只有小鏈輪和大鏈輪的輪軸部分選用了軸承。
校核大鏈輪輪軸處的軸承。
查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)可得，選用深溝球軸承，型號(hào)為
預(yù)設(shè)可靠度，在徑向載荷作用下工作，工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-9知，可靠度為時(shí)壽命修正系數(shù)，相應(yīng)的基本額定壽命為：
(57)
軸承額定動(dòng)載荷為
(58)
軸承壽命符合要求。
4.9 導(dǎo)管的設(shè)計(jì)
由于導(dǎo)管的精確度的要求是比較高的，比如：為防止造成運(yùn)動(dòng)的卡頓造成健身者的不適，則直線(xiàn)精度不能過(guò)低；同時(shí)表面不可以噴漆，因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)配重與導(dǎo)管會(huì)產(chǎn)生摩擦，表面的漆容易掉落后導(dǎo)致導(dǎo)管產(chǎn)生銹蝕，故采用不銹鋼管制作導(dǎo)管，牌號(hào)為，表面需烤漆。
4.10 運(yùn)動(dòng)分析
鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)存在了轉(zhuǎn)動(dòng)副，通過(guò)小鏈輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)了傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)，而傳動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)又進(jìn)一步帶動(dòng)了大連輪的轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)給小鏈輪一個(gè)恒定的角速度時(shí)，從動(dòng)輪的角位移與時(shí)間之間成正比。
圖4.3：鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
圖4.4：鏈傳動(dòng)角位移時(shí)間圖像
5. 環(huán)保分析
目前，世界公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，各國(guó)也正在制定越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境保護(hù)直接約束企業(yè)的經(jīng)營(yíng)行為，有無(wú)良好的環(huán)保性已成為國(guó)際市場(chǎng)上產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的重要指標(biāo)之一。
健身器在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于各個(gè)部件之間的相互碰撞會(huì)產(chǎn)生比較大的噪音，比較容易形成噪聲污染，在此，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要充分考慮，使健身器對(duì)于周邊的環(huán)境影響降至最低。這是我們對(duì)產(chǎn)品負(fù)責(zé)，也是對(duì)社會(huì)的負(fù)責(zé)。
環(huán)保型工程首先采用能再生利用的材料和資源，在各系統(tǒng)和部件設(shè)計(jì)中所選用的材料應(yīng)是可回收，易分解，能再生，且在加工過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)害的材料，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無(wú)毒材料，提高工程機(jī)械材料的再生率。盡量采用低環(huán)保負(fù)荷材料，在零部件設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能不使用含氟利昂，含氯橡膠，樹(shù)酯及石棉等有害材料。
工作過(guò)程中產(chǎn)生噪聲污染，我們要在健身器安裝時(shí)把連接件擰緊，設(shè)備試工作一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)松動(dòng)的連接件及時(shí)擰緊，而后繼續(xù)開(kāi)始進(jìn)行工作，然后再次進(jìn)行檢測(cè)，直到?jīng)]有松動(dòng)的地方。同時(shí)也使零件的使用壽命增加，減少因松動(dòng)而引起沖擊力使零件失效。在接觸較多的零件處，可以多應(yīng)用一些隔音或者消音的材料。例如橡膠材料。
6. 設(shè)計(jì)總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)前期進(jìn)行了相關(guān)資料的收集，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，并且根據(jù)已掌握的資料對(duì)健身器的整體結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行確定，并且依據(jù)人類(lèi)的鍛煉習(xí)慣進(jìn)行了相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺寸確定。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，運(yùn)用了關(guān)于軸、鏈傳動(dòng)以及彈簧的設(shè)計(jì)等理論知識(shí)，并且對(duì)相關(guān)受力部分進(jìn)行了受力分析。根據(jù)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)分析了軸所承受壓力，完成了鏈傳動(dòng)以及彈簧校核等相關(guān)計(jì)算相關(guān)計(jì)算，設(shè)計(jì)了腿部鍛煉機(jī)構(gòu)，手部肌肉群鍛煉機(jī)構(gòu)，腰腹部肌肉群的鍛煉機(jī)構(gòu)，可以有效的對(duì)人體各肌肉群進(jìn)行增強(qiáng)鍛煉，實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的中心：多功能。同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行的過(guò)程中，完成了裝配圖的設(shè)計(jì)繪制以及相關(guān)零件圖的繪制工作。
經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，我為多功能健身這個(gè)知識(shí)了解得更好的系統(tǒng); 加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備部件選型及相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算; 加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法; 在很大程度上測(cè)試他們是否可以在實(shí)際應(yīng)用中學(xué)習(xí)理論知識(shí)四年; 培養(yǎng)自學(xué)能力和合作能力。
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致 謝
在本設(shè)計(jì)完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師馬宗民致以最誠(chéng)摯的感謝。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，馬老師給了我許許多多的幫助和指導(dǎo)。在馬老師的悉心指導(dǎo)下，我不僅對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)更熟練更扎實(shí)，而且更加開(kāi)闊了視野，更深入，也在怎樣處人處事上受益匪淺；同時(shí)馬老師對(duì)工作的熱情、一絲不茍、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，是我以后參加工作學(xué)習(xí)的榜樣。
在此謹(jǐn)向馬老師表示衷心的感謝和深深的敬意。我要感謝學(xué)校給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的學(xué)習(xí)資源，感謝大學(xué)期間所有為我授課的各位老師，是他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了知識(shí)，培養(yǎng)了能力。也感謝我的同班同學(xué)，感謝他們的幫助和支持。
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