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Knowledge of machine design
The machine design is an application technical science which designs the new product or improves the old product to meet the human need. It involves all domains of the project technology , which mainly studies basic idea of the size, the shape and the detailed structure of products. And it also studies the questions of manufacture, sale and usage.The goal of the machine design is to produce the product which meets the human need. The invention, discovery and technical knowledge are not necessarily bringing the advantages to humanity, which take benefits when they are applied on the product. So , it should be realized that if the product is needed or not before a special design carrying on .
It’s a good opportunity for machine designer to use creative ability on the product design, system analysis and a formulation product manufacture technology. Grasps the project elementary knowledge is more important than memorize some data and the formula. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design. On the other hand, it should be earnest precisely all operations. For example, a decimal point position wrongly can cause the correct design to false.
In the preliminary stage of design, it’s allowed to display the creativity for designers fully, none of restraint will be take. Even if having many impractical ideas, these can be correct in the early design, before the blueprint drawings are drawed . Only then, the mentality on innovation will be not stop up. Usually, several sets of design proposals will be proposed and compared. May be some thoughts will be used in the last proposal from the other proposals which are not accept .
Usually, some problems will happen in the manufacture process. Such as making some modifies on components size or the common to make the components production easily. But, the project change must be authorized by designer to guarantee the product’s function not to be damaged. Sometimes, some kinds of design flaws founded before product assembling or in the experiment before packing. These instances exactly showed the design is a dynamic process. There is always a better method to complete the design work. Designers should be supposed unceasingly diligently, to seek these better methods.
Recent year, the engineering material choice appeared more important. In addition, the choice process should be a continuously and reappraisal process. The new materials unceasingly appear, and some original materials keep reducing. The environmental pollution, material recycling, worker's health and security will attach the new limiting condition to the choice of materials. In order to reduce the weight or save energy, it should be requested to use different material. The competition from domestic and international, the request enhancement for product service maintenance and convenience , customer's aspect and so on will feedback pressure and urge the people to carry on the material reappraising. Because of the materials wrong selected , which cause the product responsibility lawsuit, has already had the profound influence. In additional, it’s clear that the material and the material processing interdependence. Therefore, in order to get the satisfy result under the reasonable cost and quality guarantee, project engineer have to choose, determine and use the materials carefully.
The first step of product manufacturing is design . Design usually divide into several explicit stages: (a) preliminary design; (b) functional design; (c) production design. In the preliminary design stage, the designer emphatically consider the function of product. They always conceive and consider several plans, then decide if the thought is feasible; If it is feasible, they should make the further improvement to one or several plans. In this stage, the question of choice of material is: Is there a material which can conform the performance to be supplied for choice; If no, whether has a bigger assurance to develop a kind of new material in limit of the cost and the time.
In the functional design and the engineering design stage, it needs to make a practical feasible design. The quite complete blueprint must be drew up in this stage, and choose, determine the materials for each kinds of components. Usually, the prototype or the working model must be manufactured , and carries on the experiment to it, appraises product’s function, reliability, the outward appearance and the service maintenance and so on. Although this kind of experiment will indicate that some materials will be replaced , before the product sending into the production line. But, this point is absolutely not a excuse to take not earnestly choice of the material. The outward appearance, the cost and the reliability of the product should be carefully considered, unified with the function of product. It’s best for a successful company to use the same materials which are used in the normal production and the same manufacture technology when they are manufacturing the prototypes as much as possible. The function completely prototype cannot be made economically according to the anticipated sales volume, or there are some great different in the quality and the reliable for prototypes and the official production installment , this kind of prototype does not have the great value. Project engineer should complete the analysis, the choice and the determination of the material in this stage , but not remains it to the production design stage . Because, the material replacement in the production design stage is decided by other people, who are inferior to project engineer to all functions understanding of the product.
In the production design stage ,it should be completely determined with the material, to make them to adapt with the existing equipment, and to use the existing equipment economically to carry on the processing, moreover, the material quantity can quite be easy to guarantee the supply.
In the manufacture process, it will appear the situation to change the material on using. The experience indicated that, use some certain cheap materials to take the substitute. However, in the majority situation, changing the materials after the production process will spend higher than changing the materials before the production process . Completing the choice of materials in the design stage, may avoid the most such situations. The most common reason for changing the materials when the product under manufacturing is that the new material is appeared. Certainly, these new materials possibly reduce the cost or improve the product performance. But, the earnest appraisal to the new material must be carried on , to guarantee its all performance to achieve the purpose. Remember that: the new material’s performance and the reliable is not understood by the people. The majority of products expiration and the product accident caused by negligence case is that the selects of the new material not truly understood their long-term operational performance.
The product responsibility lawsuit forces designers and the company use the best procedure when they choose materials. In the material choosing process, five most common questions are: (a) did not understand or cannot use the best and the latest information about the material application aspect; (b) has not been able to foresee and to consider the possible and reasonable usage of product (for example: designer is also supposed further to forecast and the consideration when the product used wrong. In recent years, many products responsibilities lawsuit case, because wrongly uses the plaintiff which the product receives the injury to accuse produces the factory, and wins the decision); (c) the material data are not entire or some data are indefinite, especially its long-term performance data; (d) the quality control plan is not suitable or not confirmed; (e) the personnel who is not competent to choose the material.
Through the analysis five questions above , may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. It will avoid these questions appearance and indicate the direction after these questions analysis. Although, using the best choice of material will not avoid having the product responsibility lawsuit. Designer and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity.
From the above discussion, the choice of material should understand the material nature, the characteristic and the processing method comprehensive and basically.
對機械設計的認識
機械設計是一門通過設計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應用技術科學。它涉及工程技術的各個領域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結構的基本構思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。機械設計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當它們被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。
應當把機械設計看成是機械設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設計中做出所需的全部決定的。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設計變成錯誤的。
在設計的初始階段，應該允許設計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設計的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設計方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。
通常 ，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題。可能會要求對某個零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設計人員批準，以保證不會損傷產(chǎn)品的功能。有時，在產(chǎn)品的裝配時或者裝箱外運前的試驗中才發(fā)現(xiàn)設計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設計是一個動態(tài)過程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉硗瓿稍O計工作，設計人員應該不斷努力，尋找這些更好的方法。
近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會促使人們對材料進行重新評價。由于材料選用不當造成的產(chǎn)品責任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，材料與材料加工之間的相互依賴關系已經(jīng)被人們認識得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結果，設計工程師的制造工程師都必須認真仔細地選擇、確定和使用材料。
制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設計。設計通?？梢苑譃閹讉€明確的階段：（a）初步設計；（b）功能設計；（c）生產(chǎn)設計。在初步設計階段，設計者著重考慮產(chǎn)品應該具有的功能。通常要設想和考慮幾個方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應該對其中一個或幾個方案作進一步的改進。在此階段，關于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。
在功能設計和工程設計階段，要做出一個切實可行的設計。在這個階段要繪制出相當完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機或者實物模型，并對其進行試驗，評價產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗可能會表明，在產(chǎn)品進入到生產(chǎn)階段之前，應該更換某些材料，但是，絕對不能將這一點作為不認真選擇材料的借口。應該結合產(chǎn)品的功能，認真仔細地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個很有成就的公司在制造所有的樣機時，所選用的材料應該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術。這樣對公司是很有好處的。功能完備的樣機如果不能根據(jù)預期的銷售量經(jīng)濟地制造出來，或者是樣機與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面有很大不同，則這種樣機就沒有多大的價值。設計工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設計階段去做。因為，在生產(chǎn)設計階段材料的更換是由其他人進行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解不如設計工程師。
在生產(chǎn)設計階段中，與材料有關的主要問題是應該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設備相適應，能夠利用現(xiàn)有設備經(jīng)濟地進行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應。
在制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費的代價要高。在設計階段做好材料選擇工作，可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當然，這些新材料可能降低成本、改進產(chǎn)品的性能。但是，必須對新材料進行認真的評價，以確保其所有性能都滿足要求。應當記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。
產(chǎn)品的責任訴訟迫使設計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關于材料應用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預見和考慮產(chǎn)品可能的合理用途（如有可能，設計人員還應進一步預測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當其長期性能數(shù)據(jù)是如此的時候；(d)質(zhì)量控制方法不適當和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。
通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責任訴訟，設計人員和工業(yè)界按照適當?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。
從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應該對材料的性質(zhì)，特點和加工方法有一個全面而基本的了解。
湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）
中 期 檢 查 表
學? 院：???? 工學院????????????
學生姓名
李康成
學??? 號
200940614310
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及其自動化(2)班
指導教師姓名
全臘珍
指導教師職稱
教授
論文（設計）題目
多功能健身器設計
畢業(yè)論文（設計）工作進度
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已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問題
初步構思，主要機構的設計，主要運動機構參數(shù)的運算，部分零件圖的繪制，設計說明書的目錄和章節(jié)分部，計算和書寫部分設計說明書，主要運動機構的材料強度校核。
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如何使運動機構的合理裝配，設計圖紙的繪制需要抓緊，裝配圖繪制，設計說明書的完整書寫，機構的強度校核，運動校核等。
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指導教師意見
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檢查小組意見
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注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。
2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。
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湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設計）任務書
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學生姓名
李康成?
學???號
200940614310?
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及其自動化(2)班?
指導教師及職稱
全臘珍???教授
學???院
工學院?
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20?12?年12月3?日
填?寫?說?明
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一、畢業(yè)論文（設計）任務書是學校根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設計）題目下達給學生的一種教學文件，是學生在指導教師指導下獨立從事畢業(yè)論文（設計）工作的依據(jù)。此表由指導教師填寫。
二、此任務書必需針對每一位學生，不能多人共用。
三、選題要恰當，任務要明確，難度要適中，份量要合理，使每個學生在規(guī)定的時限內(nèi)，經(jīng)過自己的努力，可以完成任務書規(guī)定的設計研究內(nèi)容。
四、任務書一經(jīng)下達，不得隨意更改。
五、各欄填寫基本要求。
（一）畢業(yè)論文（設計）選題來源、選題性質(zhì)和完成形式：
請在合適的對應選項前的“□”內(nèi)打“√”，科研課題請注明課題項目和名稱，項目指“國家青年基金”等。
（二）主要內(nèi)容和要求：
1．工程設計類選題
明確設計具體任務，設計原始條件及主要技術指標；設計方案的形成（比較與論證）；該生的側重點；應完成的工作量，如圖紙、譯文及計算機應用等要求。
2．實驗研究類選題
明確選題的來源，具體任務與目標，國內(nèi)外相關的研究現(xiàn)狀及其評述；該生的研究重點，研究的實驗內(nèi)容、實驗原理及實驗方案；計算機應用及工作量要求，如論文、文獻綜述報告、譯文等。
3．文法經(jīng)管類論文
明確選題的任務、方向、研究范圍和目標；對相關的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡要介紹，明確該生的研究重點；要求完成的工作量，如論文、文獻綜述報告、譯文等。
（三）主要中文參考資料與外文資料：
在確定了畢業(yè)論文（設計）題目和明確了要求后，指導教師應給學生提供一些相關資料和相關信息，或劃定參考資料的范圍，指導學生收集反映當前研究進展的近1－3年參考資料和文獻。外文資料是指導老師根據(jù)選題情況明確學生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻。
（四）畢業(yè)論文（設計）的進度安排：
1．設計類、實驗研究類課題
實習、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時間的20%；主體工作，包括設計、計算、繪制圖紙、實驗及結果分析等約占總時間的50%；撰寫初稿、修改、定稿約占總時間的30%。
2．文法經(jīng)管類論文
實習、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時間的60%；撰寫論文初稿，修改、定稿約占總時間的40%。
六、各欄填寫完整、字跡清楚。應用黑色簽字筆填寫，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應責任人親筆簽名。
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畢業(yè)論文
（設計）題目
多功能健身器設計?
選題來源
□結合科研課題???課題名稱：????????????????????????????????????????
□生產(chǎn)實際或社會實際???????????■其他????
選題性質(zhì)
■基礎研究??????□應用研究?????□其他
題目完成形式
■畢業(yè)論文??????□畢業(yè)設計?????□提交作品，并撰寫論文
主要內(nèi)容和要求
主要內(nèi)容：
1、臂膀鍛煉機構設計?????
2、腿腳鍛煉機構設計
3、座椅設計
4、支架設計
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要求：
1、根據(jù)人體運動學和機械設計原理，設計合理可靠的多功能健身器。
2、美觀大方，經(jīng)濟適用。
3、完成3張A0圖紙（折合），并要求CAD繪制。
4、撰寫設計說明書，文字在1.0～1.5萬字間，條理清楚，計算有據(jù)，格式按湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）規(guī)范化要求。
5、設計說明書的內(nèi)容包括：課題的目的、意義、國內(nèi)外動態(tài)；研究的主要內(nèi)容；總體方案的擬定和主要參數(shù)的設計計算；傳動方案的確定及設計計算，主要工作部件的設計；主要零件分析計算和校核；參考文獻，鳴謝。
注：此表如不夠填寫，可另加附頁。
主要中文參考資料與外文資料
[1]?徐學林主編.互換性與測量技術基礎.長沙：湖南大學出版社.2005.
[2]?章宏甲等編.液壓行動.北京：機械工業(yè)出版社.2000
[3]?孫桓等編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社.2000?
[4]?濮良貴等編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[5]?朱張校主編.工程材料.第三版.北京：清華大學出版社,2001
[6]?哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室編，程靳等編.理論力學.第六版.北京：高等教育出版社，2002?
[7]?郁明山等編.現(xiàn)代機械傳動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1996
[8]?吳宗澤主編.機械設計.北京：中央廣播電視大學出版社，1998
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[10]王永強??基于虛擬現(xiàn)實技術的多功能跑步機系統(tǒng)的研究與設計[J]??信息科技,?2010（5）
[11]錢林?宜建明?朱寧飛??多功能折疊舉重床[Z]??南通瑞升運動休閑用品有限公司?專利公告號CN201871169U??中國人民共和國國家知識產(chǎn)權局??2011.06.22
[12]?2011-2016年中國倒斜舉重床行業(yè)當前現(xiàn)狀及未來趨勢發(fā)展預測報告[R]??2011.10
[13]周正元?充電式四肢運動康復器的設計?[J]?常州信息職業(yè)技術學院學報,?2010.2
[14]李國強?電動跑步機電控系統(tǒng)的研制?[J]?控制理論與控制工程,??2008??
[15]矢禺?家用健身器新主張?[J]?文體用品與科技?,2006.11?
[16]張宏巍等?多功能人體自重康復健身器的研究與技術開發(fā)?[J]?吉林化工學院學報?,?2009.2
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工作進度安排
起止日期
主要工作內(nèi)容
2012.11.06～2012.12.3
選題、下達設計任務書
2012.12.4～2013.1.07
調(diào)研、查找資料、畢業(yè)設計開題
2013.1.08～2013.01.25
設計方案修訂
2013.01.26～2013.03.28
設計計算??繪圖?
2013.03.29～2013.03.30
中期考核
2013.04.1～2013.04.30
書寫設計說明書，繪圖?，修改
2013.05.01～2013.05.13
預審、修改
2013.05.14～2013.05.20
答辯
要求完成日期：20?13年?5?月?06?日??????????????指導教師簽名：????????????????????????
審查日期：20?12年?12?月04??日????????????專業(yè)委員會主任簽名：?????????????????
批準日期：20?12年?12?月?05??日????????????學院指導委員會簽名（公章）：???????????
接受任務日期：20?12?年?12?月?05?日????????學生本人簽名：????????????????????????
注：簽名欄必須由相應責任人親筆簽名。此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。
湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學
全日制普通本科生畢業(yè)設計
多功能健身器設計
MULTIFUNCTIONAL BODYDY-BUILDING DEVICE DESIGN
學生姓名：李康成
學 號：200940614310
年級專業(yè)及班級： 2009級機械設計制造及其自動化(3)班
指導老師及職稱： 全臘珍 教授
學 院： 工學院
湖南·長沙
提交日期：2013年05月
湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計
誠 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。
畢業(yè)設計作者簽名：
年 月 日