家用多功能健身器的設(shè)計(jì)含18張CAD圖帶開題
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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、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,一個(gè)國家的體育消費(fèi)水平?jīng)Q定了該國的體育市場的發(fā)展程度。世界許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家家庭的體育消費(fèi)都十分可觀。相比之下我國的體育消費(fèi)就很低了，據(jù)國家體育總局公布的《2001年中國群體體育現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》，我國城鄉(xiāng)居民以家庭為單位全年體育消費(fèi)平均為397.42元，其中用于購買家庭健身器械平均為92.09元，表明我國庭健身器械的市場消費(fèi)水平很低。從國際視角比較來看我國在體育產(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)前我國體育市場整體上還處于起步和初級發(fā)展階段，近年來家庭健身器械的總銷售額雖有增長，卻非常緩慢，同時(shí)也預(yù)示著家庭健身器械領(lǐng)域市場開拓的潛力巨大。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競爭力和存活力，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。從而在市場中立于不敗之地。在于為每一戶購買健身器的家庭節(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)械手冊第2冊[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[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[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[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,
開題論證審批表
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
年級專業(yè)及班級
指導(dǎo)教師及職稱
開題時(shí)間
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
多功能健身器設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
一． 選題研究意義
社會(huì)時(shí)代的飛速發(fā)展，讓人們生活水平迅速提高。然而由于工作量繁多，生活節(jié)奏加快，各種由于身體沒有得到有效鍛煉而衍生出的疾病也在困擾的人們。沒有時(shí)間去健身房，沒有適合的健身場所這些都是身體得不到鍛煉的問題根源。如今“健身器”成了時(shí)下熱議的名詞，它的出現(xiàn)讓人們不在為身體得不到鍛煉而煩惱。只需在家里，可以是睡前一點(diǎn)時(shí)間，可以在清晨起床后的一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，用了健身器身體便會(huì)得到足夠的鍛煉。增強(qiáng)的體質(zhì)，提高了免疫能力?？梢哉f健身器為現(xiàn)代生活中的人們帶來了健康。尤其是對那些工作量大，空閑時(shí)間少的上班一族來說更是有很大的好處
二． 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)的高度發(fā)達(dá)，加上世界人口的急劇增加，物質(zhì)生活水平的大幅度提升，人們對自身生活質(zhì)量的要求日益提升，同時(shí)上世紀(jì)中后期西方人口老年化的出現(xiàn)，健身需求日益壯大，這一現(xiàn)象進(jìn)而大大地刺激了室內(nèi)健身器材的發(fā)展。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，室內(nèi)健身器材門類眾多，每種運(yùn)動(dòng)原理下又有多種不同風(fēng)格的產(chǎn)品。這些室內(nèi)健身器材產(chǎn)品又構(gòu)建成了一個(gè)壯大的健身器材族譜。市場上充斥著結(jié)構(gòu)精密、外形美觀、功能多樣的室內(nèi)健身器材。人們可以根據(jù)自身的需要、家庭結(jié)構(gòu)組成、室內(nèi)環(huán)境、商業(yè)需要購買不同風(fēng)格、不同檔次、不同功能的產(chǎn)品。全球健身器材市場逐年增長，估計(jì)2010年可達(dá)1500億美元。
經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，物質(zhì)基礎(chǔ)的日趨雄厚，人們在日趨激烈的競爭生活里越來越重視自身的身體健康狀況。健身消費(fèi)也逐漸成為人們生活消費(fèi)的又一個(gè)大的消費(fèi)熱點(diǎn)，健身中心、健身培訓(xùn)、家庭健身開始成為人們生活的時(shí)尚話題。對健康的重視和對健身話題的關(guān)注開始刺激著健身器材市場的增長，2000年，全球室內(nèi)健身器材的市場是100億美元，并且以15％的增長速度向上增長，估計(jì)在2010年可達(dá)到1500億美元。主要發(fā)達(dá)國家健身器材市場日趨生活化。健身器材最早使用場合還是以商業(yè)空間為主，如酒店、醫(yī)院、休閑中心等。但是商業(yè)空間的健身中心并不能完全滿足人們隨意、隨時(shí)健身的需求。同時(shí)，健身開始從一項(xiàng)高雅、繁瑣的運(yùn)動(dòng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠郑∩砥鞑囊猜某蔀槿藗兩畹谋匦杵贰?
腳踏板部分利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了踏板上下運(yùn)功，左右踏板不同時(shí)向上或者向下運(yùn)功。
躺板斜上斜下運(yùn)動(dòng)是利用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理。
三． 主要參考文獻(xiàn)
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研究方案
一． 研究目的
隨著全民健身熱的興起，每個(gè)家庭的健身意識(shí)正在不斷提高，不少家庭把健身器械購回家里，進(jìn)行健身鍛煉，以期達(dá)到健康身體，陶冶情操和家庭和諧享受的目的。因此，人們也越來越關(guān)心市場上各種各樣的健身器械，著意進(jìn)行比較和選擇，挑選適合自己的家庭成員健身健美的產(chǎn)品，建立起自己的家庭健身俱樂部。其實(shí)，人們對自己擁有的健身器械的要求并不很高，總的來說有三點(diǎn)：一是效果明顯；二是價(jià)格合理；三是外觀好，占地小，噪音低。凡具有上述特點(diǎn)的家用健身器材就特別受消費(fèi)者的歡迎。
此次設(shè)計(jì)研究的目的就是為了研發(fā)出一種與現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的健身器械不同的一部健身器?？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。從而在市場中立于不敗之地。
二． 研究內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)有市場上的多功能健身器材的基礎(chǔ)上，做進(jìn)一步的改進(jìn)。
1. 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)
在原有的基礎(chǔ)上，增加了鏈輪機(jī)構(gòu)和偏心輪機(jī)構(gòu)以及彈簧機(jī)構(gòu)。
2. 腰部鍛煉機(jī)構(gòu)
腰部鍛煉機(jī)構(gòu)是在原有的基礎(chǔ)上增加的部分。利用原有的座椅機(jī)構(gòu)上面增加了連桿滑塊以及彈簧機(jī)構(gòu)，以達(dá)到鍛煉腰部的效果。
3. 手臂鍛煉機(jī)構(gòu)
手臂鍛煉機(jī)構(gòu)采用連桿滑塊機(jī)構(gòu)。通過手臂的力量使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到鍛煉的效果。
三． 研究方法
1. 調(diào)查法
2. 觀察法
3. 功能分析法
4. 模擬法
5. 探索性研究法
6. 信息研究法
7. 描述性研究法
四． 預(yù)期成果
1. 三張A0的圖紙
2. 做運(yùn)動(dòng)仿真
3. 寫一份設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)1.5萬字左右
4. 電子文檔一份
五． 條件保障
1. 全省最先進(jìn)的圖書館
2. 儀器設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室
3. 雄厚的師資力量
4. 高科技的電子閱覽室
時(shí)間進(jìn)程安排
起止日期 主要工作內(nèi)容
2011.11.23～2011.12.25 選題、下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書
20110.12.16～2012.1.02 調(diào)研、查找資料、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題
2012.1.03～2012.03.15 設(shè)計(jì)方案修訂
2012.03.16～2012.04.11 設(shè)計(jì)計(jì)算
2012.04.12～2012.04.13 中期考核
2012.04.14～2012.05.10 繪圖，書寫設(shè)計(jì)說明書
2012.05.11～2012.06.01 預(yù)審、修改
2012.06.02～2012.06.05 答辯
開題論證小組意見
組長簽名：
年 月 日
專業(yè)委員會(huì)意見
專業(yè)教研室主任簽名：
年 月 日
多功能健身器設(shè)計(jì)
Multifunctional body-building device design
摘 要：本次設(shè)計(jì)的主題是多功能健身器。該款多功能健身器由腿部鍛煉機(jī)構(gòu)、腰部鍛煉 機(jī)構(gòu)、手臂鍛煉機(jī)構(gòu)和機(jī)架四部分組成。腿部鍛煉機(jī)構(gòu)利用了鏈傳動(dòng)的工作原理和飛輪的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到鍛煉腿部肌肉的效果；腰部鍛煉機(jī)構(gòu)利用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理和彈簧的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到鍛煉腰部肌肉的效果；手臂鍛煉機(jī)構(gòu)利用了操縱機(jī)構(gòu)（拉手和鋼絲繩）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（雙導(dǎo)桿）、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)桿）和配重的有效組合，達(dá)到鍛煉手臂肌肉的效果；機(jī)架為三個(gè)機(jī)構(gòu)的合理組合提供平臺(tái)。此外，該款多功能健身器具有使用方便、安全性好、成本低和拼裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多功能；健身器；機(jī)構(gòu)；鍛煉
Multifunctional body-building device design
Abstract: The subject of this design is multifunctional body-building device. Multifunctional body-building device is composed of four parts: leg exercise mechanism, waist exercise mechanism, arm exercise mechanism and the rack. To take leg part muscles exercise effect, leg exercise mechanism uses the working principle of belt transmission and the advantage of flywheel. To take waist part muscles exercise effect, waist exercise mechanism uses the working principle of slider crank mechanism and the advantage of spring. To take arm part muscles exercise effect, arm exercise mechanism uses the effective combination of operated control devices (fixer and cable), guiding mechanism (twin guide bars),controlled device(control lever) and counterweight. Furthermore, this multifunctional body-building device is provided with the advantages of applying easy, safety, cheap and assembly design.
Keyword: multifunctional; body-building; mechanism; exercise
目 錄
摘要 1
1 前言 2
1.1 方案確定與分析 2
1.2 設(shè)計(jì)要求 2
1.3 整體結(jié)構(gòu) 3
1.3.1 手臂鍛煉機(jī)構(gòu)及機(jī)架 3
1.3.2 腿部鍛煉機(jī)構(gòu) 3
1.3.3 腰部鍛煉機(jī)構(gòu) 3
2 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
2.1 傳動(dòng)方案的選擇 3
2.1.1 方案一: 采用帶傳動(dòng)方式 3
2.1.2 方案二：采用鏈傳動(dòng)方式 4
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4
2.2.1 選擇鏈輪齒數(shù) 3
2.2.2 確定計(jì)算功率 4
2.2.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 4
2.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 9
2.2.5 計(jì)算鏈速，確定潤滑方式 10
2.2.6 計(jì)算壓軸力Fp 10
2.2.7 鏈輪的結(jié)構(gòu) 11
2.2.8 鏈輪的材料 11
2.3 軸的設(shè)計(jì) 11
2.3.1 求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和扭矩 11
2.3.2 求作用在軸上的力 11
2.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
2.3.4 求軸上的載荷 14
2.3.5 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 15
2.4 飛輪機(jī)構(gòu) 15
2.4.1 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算 17
2.4.2 飛輪尺寸的確定 18
3 健身器腰部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2
3.1 座椅的設(shè)計(jì) 2
3.1.1 座椅的設(shè)計(jì)構(gòu)思 2
3.1.2 座椅的尺寸 3
3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3
3.2.1 各桿長尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3
3.2.2 連桿直徑的選擇 4
3.2.3 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 4
4 臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架設(shè)計(jì) 9
4.1 設(shè)計(jì)材料的選定 10
4.2 底座的設(shè)計(jì) 10
4.3 支架的設(shè)計(jì) 11
4.3.1 支架的作用 11
4.3.2 支架力學(xué)性能分析 11
4.3.3 支架的工藝處理 11
4.4 配重的設(shè)計(jì) 2
4.5 滑輪的設(shè)計(jì) 2
4.6 鋼絲繩的設(shè)計(jì) 2
4.7 其他零件的設(shè)計(jì) 3
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核 3
4.8.1 螺栓連接的選定及校核 3
4.8.2 軸承的選定及校核 3
4.9 導(dǎo)管的設(shè)計(jì) 4
5 設(shè)計(jì)總結(jié) 18
參考文獻(xiàn) 19
致謝 19
1 前言
1.1 方案確定與分析
體育健身器械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性的課題，我在確定方案的時(shí)候做了許多的市場調(diào)查，并在網(wǎng)上收集了許多相關(guān)的資料。除此之外，我還走訪了許多的健身教練及健身愛好者，最后在老師的指導(dǎo)下，經(jīng)過我仔細(xì)的思考最終確定了這次設(shè)計(jì)的思路：由于目前市場上的健身器械大多是單人多功能健身器械，好多一味追求功能的齊全，有的產(chǎn)品甚至包含了十八種功能，這樣就造成了許多功能的閑置，而由于設(shè)計(jì)復(fù)雜，工作時(shí)常出現(xiàn)故障，維修困難。隨著人們生活水平的提高，大眾健身的意識(shí)越來越強(qiáng)，高校，社區(qū)紛紛開設(shè)了健身房，但由于目前中國人們的消費(fèi)水平還不滿足人人到健身房消費(fèi)，雖然健身器械看起來還是有點(diǎn)超出普通人的消費(fèi)水平，但依然比去健身房實(shí)惠，而且能更加方便，所以以后的產(chǎn)品針對的人是大部分的白領(lǐng)，及以上夠消費(fèi)的人群。他們由于時(shí)間的原因，去健身房不大適合時(shí)間安排，而且他們也消費(fèi)得起，同時(shí)由于中國人口眾多，人均房屋面積底下，同時(shí)造成房價(jià)暴漲，現(xiàn)在的讓人們普遍住在商品房里面，所以空間有限，所以我在設(shè)計(jì)的時(shí)候明確了自己設(shè)計(jì)的方向，要求作品結(jié)構(gòu)緊湊，相對占地較小，安全性能高，能滿足人們對多種肌肉的鍛煉，一方面增加鍛煉的多功能性，另一方面也讓人們舒適鍛煉，方便鍛煉。為此在功能上進(jìn)行優(yōu)化選擇，將一些不常用的功能刪除，提高器械的使用效率，節(jié)約資源，以符合人們健身的需求。
我設(shè)計(jì)的是一款多功能的單人健身器，它雖然只提供單人健身鍛煉但是他提供了多項(xiàng)功能。同時(shí)據(jù)我的調(diào)查，現(xiàn)在人們普遍鍛煉的肌肉是：胸肌，肱二頭肌，肱三頭肌，以及腿大肌。我設(shè)計(jì)的單人多功能健身機(jī)可以提供一下四種鍛煉：腿部鍛煉，腰部鍛煉，做手向前的鍛煉，以及人站立手拉拉桿的鍛煉。這四種功能集成起來，就會(huì)使得器械整體比較協(xié)調(diào)，而且看起來特別美觀（鍛煉的機(jī)構(gòu)分別在器械的上面，中間，和下面），這樣就可以鍛煉的多塊肌肉如：胸大肌，腿大肌，趾長肌，股直肌，肱二頭肌，肱三頭肌，斜方肌，三角肌，背闊肌等肌肉。
1.2 設(shè)計(jì)要求
根據(jù)健身器械的要求，作品應(yīng)滿足一下要求：
1）只能提供單人鍛煉，但為多功能器械；
2）安全可靠，工作平穩(wěn)，無噪聲；
3）鍛煉量可調(diào)節(jié)，每級5kg，操作方便；
4）設(shè)計(jì)合理，解決目前市場上健身機(jī)械的設(shè)計(jì)不足 ，并便于生產(chǎn)制造；
5）外型美觀，采用拼裝結(jié)構(gòu)，便于包裝運(yùn)輸；
6）選材合理，經(jīng)濟(jì)性能好，造價(jià)控制在2000元范圍內(nèi)。
圖1 三維效果圖[1]
Fig.1 3D Efect
1.3 整體結(jié)構(gòu)
1.3.1 手臂鍛煉機(jī)構(gòu)及機(jī)架
手臂鍛煉機(jī)構(gòu)及機(jī)架由底座、立柱、支架、拉手、鋼絲繩、雙導(dǎo)桿、配和調(diào)節(jié)桿組成，機(jī)架為整個(gè)機(jī)構(gòu)提供一個(gè)有效組合的平臺(tái)，手臂鍛煉機(jī)構(gòu)通過拉手操作配重的上下移動(dòng)，以達(dá)到鍛煉效果。
1.3.2 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)
腿部鍛煉機(jī)構(gòu)由鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸（包括軸承、軸承座）和飛輪組成，腿部的運(yùn)動(dòng)通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將能量傳遞并儲(chǔ)存到飛輪，進(jìn)而飛輪把儲(chǔ)存的能量反過來傳遞到小鏈輪上，鏈動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)起來。
1.3.3 腰部鍛煉機(jī)構(gòu)
腰部鍛煉機(jī)構(gòu)由座椅、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、座椅固定架和彈簧組成。通過靠背（即曲柄）向后的轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈動(dòng)滑塊和彈簧（彈簧掛鉤一端固定在機(jī)架，另一端固定在滑塊上）移動(dòng)，彈簧受力之后，進(jìn)而將滑塊拉回原處。
雖然單人多功能健身器由上面這幾部分組成，但在具體裝配過程中依然可能會(huì)有些許的變動(dòng)，因?yàn)樗婕暗玫搅慵呐浜详P(guān)系，以及當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境。
同時(shí)結(jié)合市場以及健身房里的健身器械，雖大部分都屬于單人多功能型的，但由于某些體育公司為了謀求利益使得器械的強(qiáng)度達(dá)不到應(yīng)有的強(qiáng)度要求，由此一旦器械壞了，將造成器械維修麻煩和器械的使用壽命不高等。所以在我的設(shè)計(jì)中非常注意材料的選擇，只有注意了這方面才能有效地提高器械的性價(jià)比。
2 腿部鍛煉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)方案的選擇[2]
腿部鍛煉機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)的形式，帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)為兩種可供考慮的方案。
2.1.1 方案一:采用帶傳動(dòng)方式
定義：帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶輪和傳動(dòng)帶間的摩擦和嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)帶輪。
傳動(dòng)原理：以張緊在至少兩輪上帶作為中間撓性件，靠帶與輪接觸面間產(chǎn)生摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力
優(yōu)點(diǎn)：1）有過載保護(hù)作用 ，過載時(shí)帶在帶輪上打滑，可以防止其它器件損壞2）傳動(dòng)帶具有良好的彈性，能緩沖吸振，尤其是V帶沒有接頭，傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲小 3）運(yùn)行平穩(wěn)無噪音 4）適于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)（=15m） 5）制造、安裝精度要求不高
缺點(diǎn)：1）有彈性滑動(dòng)使傳動(dòng)比i不恒定 2）張緊力較大（與嚙合傳動(dòng)相比）軸上壓力較大 3）結(jié)構(gòu)尺寸較大、不緊湊 4）打滑，使帶壽命較短 5）帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生摩擦放電現(xiàn)象，不適宜高溫、易燃、易爆的場合。
2.1.2 方案二：采用鏈傳動(dòng)方式
定義：鏈傳動(dòng)也是一種撓性傳動(dòng)。它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
工作原理：靠兩輪間的鏈條（中間撓性元件）嚙合來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)點(diǎn)：①平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，無滑動(dòng) ②結(jié)構(gòu)緊湊，軸上壓力Q小 ?、蹅鲃?dòng)效率高η=98% ?、艹休d能力高P=100KW ⑤可傳遞遠(yuǎn)距離傳動(dòng)=5～６m，可用于溫度高、環(huán)境惡劣的場合 ?、蕹杀镜?
缺點(diǎn)：①瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定 ?、趥鲃?dòng)不平穩(wěn) ③傳動(dòng)時(shí)有噪音、沖擊
比較方案一和方案二，健身器為室內(nèi)型器材，要求運(yùn)行平穩(wěn)且無噪聲和沖擊，有過載保護(hù)和緩沖吸振的作用。綜上所述，初步確定方案二較為合理，即采用鏈傳動(dòng)的方案。
2.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
采用短節(jié)距精密滾子鏈。滾子鏈常用于傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級，一般傳遞的功率在100kW以下，鏈速不超過15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比imax=8。
根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速n1=60r/min，傳動(dòng)比i=2，鏈傳動(dòng)所需傳遞的功率為P=1kW。
2.2.1 選擇鏈輪齒數(shù)
取小鏈輪齒數(shù)z1=19，大鏈輪齒數(shù)為z2=i·z1=2×19=38。
2.2.2 確定計(jì)算功率
由表9-6查得KA=1.0，由圖9-13查得KZ=1.35，單排鏈，則計(jì)算功率為
Pca=KAKZP=1.0×1.35×1kW=1.35kW
2.2.3 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距
根據(jù)Pca=1.35kW及n1=60r/min查圖9-11，可選16A-1。查表9-1，鏈條節(jié)距為p=25.4mm。
2.2.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距
初選中心距a0=（30～50）p=（30～50）×25.4mm=762～1270mm
取a0=800mm，相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為
Lp0 = 2a0/p + （z1+z2）/2 + [(z2-z1)/2π]2p/a0 =91.78
取鏈長節(jié)數(shù)Lp=92節(jié)。
查表9-7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=f1p[2Lp-(z1+z2)]=0.24883×25.4×[2×92-(19+38）]=802.68≈800
2.2.5 計(jì)算鏈速v，確定潤滑方式
v=n1z1p/(60×1000)=60×19×25.4/(60×1000)m/s≈0.5m/s
由v=0.5m/s和鏈號(hào)16A-1，查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤滑。
2.2.6 計(jì)算壓軸力Fp
有效圓周力為Fe=1000p/v=1000×1/0.5=2000N
鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)KFP=1.05，則壓軸力為
Fp≈KFPFe=1.05×2000=2100N
2.2.7 鏈輪的結(jié)構(gòu)
小鏈輪制成整體式，大鏈輪制成孔板式。
2.2.8 鏈輪的材料
鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。查表9-5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
若取每級傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)），則
又 （11）
（12）
于是=9550000=74808N·mm （13）
2.3.2 求作用在軸上的力
傳動(dòng)軸主要受一對平衡力的作用，即鏈傳動(dòng)對軸的壓軸力和兩個(gè)軸承對它的支撐力。示意圖見后文。
確定軸的最小直徑
先按公式（15-2）[2]初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3[2]，取，于是得
（14）
輸出軸的最小直徑顯然是安裝飛輪處軸的直徑和,故取==28mm
2.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 擬定軸上零件的裝配方案。軸上零件的裝配方案示意圖詳見裝配圖。
(2) 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度[3]。1）為了滿足飛輪的軸向定位要求，I-II段右端和VIII-IX段左端需制出一軸肩，故取。2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的單列深溝球軸承6008，其尺寸為d×D×B=40mm×90mm×23mm,故，而。3）取安裝鏈輪處的軸段IV-V的直徑；鏈輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知鏈輪輪轂的寬度為L=1.5d=67.5mm，為了是套筒面可靠地壓緊鏈輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。鏈輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h>0.07d，故取h=4mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b≥1.4h，取。
4）軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取，而。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
（3） 軸上零件的周向定位[5]。鏈輪、飛輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1[2]查得平鍵截面b×h=14mm×9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為50mm，同時(shí)為了保證鏈輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為；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。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6.
（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸[3]。參考表15-2[2]，取軸端角為2×45°，各軸肩處的圓角半徑見軸的零件圖。
2.3.4 求軸上的載荷[7]
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，并進(jìn)而做出軸的彎矩圖和扭矩圖。
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 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為
（15）
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[2]查得。因此，故安全。
圖2 載荷分析圖
Fig.2 Load Analysis
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
因飛輪等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大,作近似計(jì)算時(shí)其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可略去不計(jì).
預(yù)設(shè)鏈傳動(dòng)一個(gè)穩(wěn)定循環(huán)對應(yīng)于等效構(gòu)件一轉(zhuǎn),等效驅(qū)動(dòng)力矩Med為常量，等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速 =30 r/min ，其轉(zhuǎn)速誤差要求不超過
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）裝在等效構(gòu)件上的飛輪應(yīng)具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（不計(jì)其余構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）
（18）
（19）
2.4.2 飛輪尺寸的確定
飛輪的最佳設(shè)計(jì)是以最少的材料來獲得最大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,即應(yīng)把質(zhì)量集中在輪緣上，與輪緣相比，輪輻及輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小可略去不計(jì)。輪緣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量近似為
（20）
設(shè)輪緣的寬度為b，材料單位體積的重量為，則
(21)
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。
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 座椅的設(shè)計(jì)構(gòu)思
座椅設(shè)計(jì)成靠背可轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，主要構(gòu)件為座板和靠背。座板配有足夠墊料和適當(dāng)硬度的椅墊，使其有助于體重壓力均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域?？勘硲?yīng)適當(dāng)設(shè)置，為腰椎下部提供支承，降低背部緊張度。座板和靠背均采用鑄造工藝，所用的材料為HT200，符合設(shè)計(jì)要求。
3.1.2 座椅的尺寸[9]
（1）座高：座高按低身材人群設(shè)計(jì)，座面前緣比人體膝窩高度低3—5cm，且有半徑為2.5—5cm的弧度，取450mm.
（2）座寬：座寬按身材粗壯人群作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，參考尺寸是臀寬，以女性群體尺寸上限為設(shè)計(jì)根據(jù)，取450mm。
（3）座深：座深指椅面前緣至后緣的距離，正確的座深應(yīng)使靠背方便地支持腰椎部位，身體高大的人只要小腿能得到穩(wěn)定的支持，也不會(huì)在大腿部位引起壓力疲勞。因此，為適應(yīng)絕大多數(shù)使用者，座深應(yīng)按身材矮小人群作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，取400mm。
（4）靠背高度：人體背部處于自然形態(tài)時(shí)最舒適，此時(shí)腰椎部分前凸，成年人腰椎部中心位置約在座位上方23—26cm處，腰椎支點(diǎn)應(yīng)略高于此尺度，以支持背部重量，取420mm。
（5）靠背寬度：靠背寬度以人的肩寬作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從整體的布局角度考慮，靠背寬度與座寬一致，取450mm。
（6）靠背傾斜角度：從脊柱正常形態(tài)來看，該角為115度較為合適。
3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1 各桿長尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算[4]
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中各桿長的確定巧妙利用了《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)》腰部構(gòu)造中的相關(guān)知識(shí)。示意圖3如下[5]：
圖3-1 示意圖
圖3 示意圖
Fig.3 Schemes
由此，可以列出下列計(jì)算公式：
設(shè)，，，，，，則
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
(27)
聯(lián)立以上公式，可解得
，取特殊角，解得
(28)
(29)
(30)
(31)
(32)
(33)
3.2.2 連桿直徑的選擇[8]
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
， (34)
取d=10mm，符合設(shè)計(jì)要求。
3.2.3 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 根據(jù)工作情況及具體條件選定材料，并查取其力學(xué)性能數(shù)據(jù)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對彈簧的力學(xué)性能有很高的要求，彈簧多次重復(fù)變形后應(yīng)保持良好的強(qiáng)度和韌性，且耐疲勞，有良好的抗沖擊性能，因此按第Ⅲ類彈簧來考慮，50CrVA型號(hào)的鋼滿足要求，其許用切應(yīng)力［τ］=750MPa。
（2）選擇旋繞比C，求曲度系數(shù)K值。查表16-9[2]可知，旋繞比C=8，由公式（16-4）得
K=+=+≈1.18 (35)
（3）根據(jù)安裝空間初設(shè)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。由安裝空間的實(shí)際情況，初設(shè)彈簧中徑D=40mm，由此可得
===5mm (36)
（4試算彈簧絲直徑。由公式（16-3）[2]可得
≥1.6=4.6mm (37)
取d=5mm，D=40mm。
（4）根據(jù)變形條件求出彈簧的工作圈數(shù)，由公式（16-7）[2]可知：
(38)
（5） 求出彈簧的尺寸、、，并檢查其是否符合安裝要求。
(39)
(40)
=320mm (41)
（6）驗(yàn)算。彈簧的極限工作應(yīng)力=750MPa[1]
極限工作載荷
(42)
（7）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。彈簧的具體尺寸如下：
內(nèi)徑 (43)
外徑 (44)
旋繞比 (45)
自由高度 (46)
工作高度 (47)
有效圈數(shù) (48)
展開長度 (49)
螺旋角 (50)
質(zhì)量 (51)
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
臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架的設(shè)計(jì)核心是材料的選定，材料的選定決定了臂力機(jī)構(gòu)及機(jī)架的使用性能，安全性能和它的壽命。一般情況下，太好的材料強(qiáng)度較高，硬度也會(huì)相應(yīng)提高，這樣對機(jī)械加工會(huì)鏈來較大的困難。尤其是對健身器械來而言，大部分的鋼材都是選用型材及板材。為避免所選材料造成太大的浪費(fèi)和給加工鏈來的一些麻煩，所選材料應(yīng)該是在考慮滿足性能要求的情況下同時(shí)盡可能購買周邊的材料，這樣可以減少運(yùn)輸費(fèi)用，降低設(shè)計(jì)和制造成本。
1）為滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和制造要求，根據(jù)對鋼材大市場的調(diào)研，選取以下材料作為參考：
空心方管，標(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（屈服強(qiáng)度235MP）
3）板材都為Q235
4.2 底座的設(shè)計(jì)
底座的設(shè)計(jì)特別的重要，它關(guān)系到整臺(tái)機(jī)械的使用性能。它是支架，配重和立柱及導(dǎo)向裝置的安裝基礎(chǔ)，所以它的強(qiáng)度要高，結(jié)構(gòu)要扎實(shí)。
在設(shè)計(jì)底座時(shí)，必須先考慮底座的受力情況，由于底座上安裝左右立柱，支架，導(dǎo)向裝置，及上支架配重等。為了拆裝的方便，這些部件均采用對稱安裝，同時(shí)可以簡化底座的受力情況。參考健身器裝配圖可知，底座主要是受其上面型材的重力。
綜上所述，底座的材料為Q235型號(hào)的板材，長度為1700mm，寬度為500mm，厚度為30mm。
4.3 支架的設(shè)計(jì)
4.3.1 支架的作用
支架是這臺(tái)器械的重要部件，它提供鍛煉者以舒服的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，支架的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較實(shí)際的問題，它的外表不僅要美觀大方，而且要有很多人性化的特點(diǎn)，能適應(yīng)不同鍛煉者的身體條件。
4.3.2 支架力學(xué)性能分析
(1)受力分析。
截面A受到的力為人對它的拉力，取其最大值為，
截面C受到的力為配重對它的拉力，取其最大值為，
的值由設(shè)計(jì)要求決定，取，。
由此，可以計(jì)算出、
(52)
(53)
圖4 示意圖
Fig.4 Schemes
（2）力矩圖
圖5 示意圖
Fig.5 Schemes
(3) 強(qiáng)度校核
由力矩圖可以看出，截面A為危險(xiǎn)截面，需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
(54)
(55)
支架的材料為Q235，查表2-6[3] 得，，符合設(shè)計(jì)要求。
4.3.3 支架的工藝處理
該支架在加工時(shí)選用冷彎方管焊接，還要在上面安裝滑輪夾座，在焊接的時(shí)候校準(zhǔn)變形并打磨毛刺，表面烤漆。
其中滑輪的位置在裝配的時(shí)候進(jìn)行設(shè)計(jì)，我在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用的材料是冷彎方鋼，標(biāo)記為
該支架與底板采用螺栓聯(lián)接，以減少震動(dòng)，便于拆裝。
4.4 配重的設(shè)計(jì)
由于配重在鍛煉的過程中或多或少的會(huì)產(chǎn)生噪音，我在此套用了一種比較簡單的方法，且又便于維修;在配重下面做四個(gè)對稱的圓孔，用以安裝用橡皮做的橡皮圓柱體，這樣就使得噪音大大的減少同時(shí)由于安裝留有一定的空隙，便于以后的維修。除此之外它的互換性特別的好。
配重在器械中的性能也占有舉足輕重的位置，對他的設(shè)計(jì)考慮有以下幾點(diǎn)要求：
1）在鍛煉的時(shí)候由于配重忽上忽下的運(yùn)動(dòng)會(huì)有很大的撞擊，因此，在設(shè)計(jì)配重的時(shí)候，市場上常用的方法是在配重的周圍用注塑機(jī)包裹一定厚度的橡皮。這種做法有一定的缺點(diǎn)，對于小批量的生產(chǎn)很不適合會(huì)造成成本的提高，而且也不便于維修，一旦外表面的橡皮經(jīng)過多次撞擊和老化以后，就很容易壞掉和脫落，一旦橡皮脫落以后噪音和沖擊就來了，這樣影響配重的使用壽命，而且巨大的噪音影響鍛煉者的心情，而且還不便于維修，這樣，配重就相當(dāng)于報(bào)廢了。
2）配重在導(dǎo)向桿中上下滑動(dòng)，導(dǎo)桿選用1Cr18Ni9不銹鋼管材，是價(jià)格較貴的一種，因此為了保護(hù)導(dǎo)桿，因此需要對配重孔進(jìn)行改進(jìn)。
3）市場上大部分配重是每塊5kg，一般情況下人們的鍛煉時(shí)候的力量不會(huì)超過65kg，這樣就需要13塊，所以在這方面依然采用市場上的數(shù)據(jù)。
4）據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在損壞了的材料中幾乎都是由于太脆開裂而報(bào)廢的，由于這些配重都是用HT105(灰口鑄鐵)鑄造而成的，而鑄鐵的缺點(diǎn)就是韌性低，質(zhì)脆（據(jù)計(jì)算：配重的厚度只有30mm并且在配重的中心開了一條深12mm 的槽）。這樣一來就使的配重跟容易在鍛煉時(shí)開裂而報(bào)廢。
綜合市場上的調(diào)查分析，我做了如下改進(jìn)：
1）為了便于維修，我不采用橡皮包裹的配重，我在配重下面安裝了四個(gè)￠20深12 的孔，然后在里面安裝高度為17的橡皮圓柱，這樣就有利于產(chǎn)品的維修。
2）為了防止配重磨損導(dǎo)桿，用適當(dāng)長度的塑料管在導(dǎo)管中加熱到達(dá)到適當(dāng)溫度厚再把塑料管往外翻。
3）在選材時(shí)，采用回收的板材，30mm厚的冷軋鋼板，材料標(biāo)記為：Q235-GB/T699-1988，它的強(qiáng)度不成問題，韌性也能保證。
在設(shè)計(jì)配重時(shí)，我還專門設(shè)計(jì)了第一塊配重（就是安裝在最上面的那塊配重），由于吊桿要吊起配重，使用一銷將配重與之連接起來，所以配重一和吊桿要有安裝關(guān)系我在這里用一螺釘使得配吊桿在配重中有個(gè)準(zhǔn)確的位置，主要是限制吊桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣鍛煉者在選擇力量的時(shí)候就方便多了。
在制造配重的時(shí)候，可以先通過氣割，割下一定尺寸的毛坯，然后打磨毛刺后，在銑床上銑平相應(yīng)的面（如果鋼材采用的是廢棄的板材，他外表面不是很整齊，下料時(shí)留的加工余料要大些）然后鉆孔，倒角后后噴砂處理后噴油漆就可以了。然后鉆安橡皮的孔就行了，最后裝上橡皮。
4.5 滑輪的設(shè)計(jì)
滑輪在整臺(tái)健身機(jī)械中的作用：滑輪在器械中承擔(dān)著鋼絲繩的導(dǎo)向及減少摩擦的作用，由于整個(gè)滑輪的受力不是很大，可以采用鑄造的辦法獲得，也可以使用冷沖壓后焊接的辦法獲得，滑輪在此臺(tái)器械中主要受壓應(yīng)力的作用而且一般不會(huì)超過6500N, 然而一般鋼材的受力都大于此數(shù)值，所以強(qiáng)度不是重點(diǎn)考慮的問題，同時(shí)由于滑輪的運(yùn)動(dòng)都是圍繞中心運(yùn)動(dòng)，所以我設(shè)計(jì)在里面加一個(gè)軸承，由于滑輪，軸承，及夾座三者之間有一定的配合關(guān)系，這樣使得中心孔不易磨損。并且在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候摩擦也減小了，從而保證了滑輪的使用要求和使用壽命。
采用兩個(gè)上面的組裝起來即可。這樣適合如果大規(guī)模生產(chǎn)，可以采用沖壓工藝，通過落料形成，然后在中間放上軸承厚用鉚釘或螺栓連接就可以這樣的生產(chǎn)方法有許多優(yōu)點(diǎn)：首先選材保證了他的強(qiáng)度，同時(shí)用料省，加工簡單，成本低，加工精度高，生產(chǎn)效率高，但不適合小規(guī)模生產(chǎn)，原因是現(xiàn)在磨具的設(shè)計(jì)制造費(fèi)用相當(dāng)昂貴，它大致工藝為，下料，成型，沖孔等,這樣就降低了成本。
4.6 鋼絲繩的設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知道，鋼絲繩的公稱直徑
(56)
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：
(57)
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)
其中的算法為
初選鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為167MP，取安全系數(shù)值為6級，k=0.82, =0.46代入公式的c=0.110
根據(jù)手冊c取0.114代入
其中=1300N算的D=2.9取整D=3，所以選擇的鋼絲繩為鋼芯鋼絲繩（GB/T8918-1998）,標(biāo)記為3NAT6X21S+IWR16708Z5.39鋼絲繩的直徑為3mm,滑輪是安裝在滑輪座里面間隙只有2mm單面間隙為1mm，這樣既可以保證鋼絲繩不會(huì)卡在滑輪座里面，保證鋼絲繩在使用過程中的可靠度。
4.7 其他零件的設(shè)計(jì)
對于其他零件的設(shè)計(jì)，如海綿防護(hù)體，坐墊及靠墊，這些均通過工廠定做，這些東西設(shè)計(jì)尺寸要求不是很高，只要使鍛煉者感覺到舒服就可以了，墊子選用黑色，并用螺栓或螺釘與支架連接，其中鋼絲繩的長度具體由安裝時(shí)確定。
4.8 標(biāo)準(zhǔn)件的選定及校核
本次設(shè)計(jì)中采用了許多的標(biāo)準(zhǔn)件，在選用標(biāo)準(zhǔn)件的時(shí)候要特別的考慮。本次設(shè)計(jì)中采用了這些標(biāo)準(zhǔn)件：軸承，螺栓，螺釘，墊圈，球頭螺母等。
4.8.1 螺栓連接的選定及校核[2]
立柱與底座的聯(lián)結(jié)采用M12的螺栓連接，螺栓的材料為Q235，=235MP，在實(shí)際中Fa（max）=15KN ，則
(58)
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[2]
整個(gè)機(jī)構(gòu)有三處選用了軸承：滑輪部分、小鏈輪軸部分和大鏈輪軸部分。由于同時(shí)在支架上安裝了8個(gè)滑輪，此處軸承受力較小，不需進(jìn)行校核，小鏈輪軸所選用的軸承型號(hào)與大鏈輪軸相同，因此，只需校核大鏈輪軸處的軸承。
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊可知，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)。
根據(jù)表13-9，查得可靠度為0.99時(shí)的壽命修正系數(shù)=0.22，相應(yīng)的基本額定壽命為
(59)
軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷為
(60)
軸承壽命符合要求。
4.9 導(dǎo)管的設(shè)計(jì)
由于導(dǎo)管要求的精度較高一點(diǎn)，如：直線精度不高會(huì)造成運(yùn)動(dòng)的不方便，給運(yùn)動(dòng)員鏈來不便，同時(shí)表面噴漆不可行，因?yàn)樗c配重摩擦，很容易掉漆后生銹，所以我們采用不銹鋼管，材料牌號(hào)為1Cr18Ni9，表面烤漆。
5 設(shè)計(jì)總結(jié)
通過這一階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)很好的總結(jié)。
此次家庭多功能健身器的設(shè)計(jì)不僅重溫了過去所學(xué)知識(shí)，而且學(xué)到了很多新的內(nèi)容。相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對我今后的工作會(huì)有一定的幫助。所以，我很用心的把它完成。在設(shè)計(jì)中體味艱辛，在艱辛中體味快樂。
通過本次設(shè)計(jì)我可以更加系統(tǒng)的了解多功能健身器方面的知識(shí)；能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器功能部件的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算；能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器的方法和理論；能夠檢驗(yàn)自己能否將四年學(xué)習(xí)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用；能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和與人合作的能力。
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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)老師全臘珍教授致以最誠摯的感謝。在論文的寫作過程中，全老師給了我許許多多的幫助和指導(dǎo)。在全老師的悉心指導(dǎo)下，我不僅對以前所學(xué)的知識(shí)更熟練更扎實(shí)，而且更加開闊了視野，更深入，也在怎樣處人處事上受益匪淺；同時(shí)全老師對工作的熱情、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)向全老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我要感謝資料室的老師，為我畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了必要的資料查詢和幫助；還要感謝學(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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