目 录
摘要 ................................................................ 1 关键词 .............................................................. 1 1 前言 ............................................................. 2 1.1 方案确定与分析 ................................................. 2 1.2 设计要求 ....................................................... 2 1.3 整体结构 ....................................................... 3 1.3.1 手臂锻炼机构及机架 ........................................... 3 1.3.2 腿部锻炼机构 ................................................. 3 1.3.2 腰部锻炼机构 ................................................. 3 2 腿部锻炼机构设计 ................................................. 3 2.1 传动方案的选择 ................................................. 3 2.1.1 方案一: 采用带传动方式 ....................................... 3 2.1.2 方案二：采用链传动方式 ....................................... 4 2.2 链传动的设计计算 ............................................... 5 2.2.1 选择链轮齿数 ................................................. 5 2.2.2 确定计算功率 ................................................. 5 2.2.3 选择链条型号和节距 ........................................... 5 2.2.4 计算链节数和中心距 ........................................... 5 2.2.5 计算链速，确定润滑方式 ....................................... 5 2.2.6 计算压轴力Fp ................................................. 5 2.2.7 链轮的结构 ................................................... 6 2.2.8 链轮的材料 ................................................... 6 2.3 轴的设计 ....................................................... 6 2.3.1 求输出轴上的功率P3、转速n3和扭矩T3 ........................... 6
2.3.2 求作用在轴上的力 ............................................. 6 2.3.3 轴的结构设计 ................................................. 6 2.3.4 求轴上的载荷 ................................................. 7 2.3.5 按弯扭合成应力校核轴的强度 ................................... 7 2.4 飞轮机构 ....................................................... 8 2.4.1 飞轮转动惯量的近似计算 ....................................... 8 2.4.2 飞轮尺寸的确定 ............................................... 9 3 健身器腰部锻炼机构设计 ........................................... 9 3.1 座椅的设计 ..................................................... 9 3.1.1 座椅的设计构思 ............................................... 9 3.1.2 座椅的尺寸 ................................................... 9 3.2 曲柄滑块机构的设计 .............................................. 9 3.2.1 各杆长尺寸的设计计算 ......................................... 9 3.2.2 连杆直径的选择 .............................................. 10 3.2.3 弹簧的设计计算 .............................................. 11 4 臂力机构及机架设计 .............................................. 12 4.1 设计材料的选定 ................................................ 12 4.2 底座的设计 .................................................... 12 4.3 支架的设计 .................................................... 13 4.3.1 支架的作用 .................................................. 13 4.3.2 支架力学性能分析 ............................................ 13 4.3.3 支架的工艺处理 .............................................. 13 4.4 配重的设计 .................................................... 14 4.5 滑轮的设计 .................................................... 15 4.6 钢丝绳的设计 .................................................. 16 4.7 其他零件的设计 ................................................ 16 4.8 标准件的选定及校核 ............................................ 16 4.8.1 螺栓连接的选定及校核 ........................................ 17 4.8.2 轴承的选定及校核 ............................................ 17
4.9 导管的设计 .................................................... 17 5 设计总结 ........................................................ 18 参考文献 ........................................................... 18 致谢 ............................................................... 19
多功能健身器设计
摘 要：随着世界城市经济的发展和人民生活水平的迅速提高，城市居民的健康意识逐渐
增强，健身也成为人们日常生活中的重要组成部分。健身器的出现尤其是室内健身器材起到了足不出户也可以锻炼身体的作用。然而，现有的健身器一般都功能单一，结构简单，只能对身体单一部位进行锻炼，满足不了健身者对多方面健身的要求，直接影响了生产企业的经济效益。为此，该课题提出设计一部用多功能健身器，以适应市场需求。本文主要对多功能健身器从实际健身者需求着手，意在实现健身的大众化、多功能化，一机多用，为消费者减少经济负担。本课题介绍了多功能健身器的基本特征，介绍了多功能健身器的构成，工作原理。指出了多功能健身器的主要内容，综述了多功能健身器研究现状，比较设计出市场所需求的家庭多功能健身器产品类型。
关键词：锻炼；多功能；健身器；机构
Multifunctional body-building device design
Student:Li kangcheng
Abstract: With the development of economy of world cities and rapid improvement in people's
living standard, city residents' health consciousness gradually strengthened, fitness has become an important part in People's Daily life. Machines appear especially indoor fitness equipment rose to never leave home can also exercise the body. , however, the existing machines are generally single function, simple structure, can only single parts to exercise to the body, can't satisfy the fitness person of various fitness requirements, directly affect the economic efficiency of the production enterprises. Therefore, the subject puts forward design a multi-function machines, to adapt to market demand. This article mainly to the multi start from actual fitness person demand, to achieve fitness popularization, muti_function change, multi-usage, reduce the economic burden for consumers. This subject introduces the basic characteristics of the multi, multi is introduced the composition, working principle. Points out the main content of the multi, multi research status were reviewed, comparison of design to the market demand by households multi product type.
Keyword: exercise； multifunctional; body-building; mechanism
1 前言
1.1 方案确定与分析
体育健身器械的创新设计是一门实践性的课题，我在确定方案的时候做了许多的市场调查，并在网上收集了许多相关的资料。除此之外，我还走访了许多的健身教练及健身爱好者，最后在老师的指导下，经过我仔细的思考最终确定了这次设计的思路：由于目前市场上的健身器械大多是单人多功能健身器械，好多一味追求功能的齐全，有的产品甚至包含了十八种功能，这样就造成了许多功能的闲置，而由于设计复杂，工作时常出现故障，维修困难。随着人们生活水平的提高，大众健身的意识越来越强，高校，社区纷纷开设了健身房，但由于目前中国人们的消费水平还不满足人人到健身房消费，虽然健身器械看起来还是有点超出普通人的消费水平，但依然比去健身房实惠，而且能更加方便，所以以后的产品针对的人是大部分的白领，及以上够消费的人群。他们由于时间的原因，去健身房不大适合时间安排，而且他们也消费得起，同时由于中国人口众多，人均房屋面积底下，同时造成房价暴涨，现在的让人们普遍住在商品房里面，所以空间有限，所以我在设计的时候明确了自己设计的方向，要求作品结构紧凑，相对占地较小，安全性能高，能满足人们对多种肌肉的锻炼，一方面增加锻炼的多功能性，另一方面也让人们舒适锻炼，方便锻炼。为此在功能上进行优化选择，将一些不常用的功能删除，提高器械的使用效率，节约资源，以符合人们健身的需求。
我设计的是一款多功能的单人健身器，它虽然只提供单人健身锻炼但是他提供了多项功能。同时据我的调查，现在人们普遍锻炼的肌肉是：胸肌，肱二头肌，肱三头肌，以及腿大肌。我设计的单人多功能健身机可以提供一下四种锻炼：腿部锻炼，腰部锻炼，做手向前的锻炼，以及人站立手拉拉杆的锻炼。这四种功能集成起来，就会使得器械整体比较协调，而且看起来特别美观（锻炼的机构分别在器械的上面，中间，和下面），这样就可以锻炼的多块肌肉如：胸大肌，腿大肌，趾长肌，股直肌，肱二头肌，肱三头肌，斜方肌，三角肌，背阔肌等肌肉。
1.2 设计要求
根据健身器械的要求，作品应满足一下要求：
1）只能提供单人锻炼，但为多功能器械；
2）安全可靠，工作平稳，无噪声；锻炼量可调节，每级10kg，操作方便；
3）设计合理，解决目前市场上健身机械的设计不足 ，并便于生产制造； 4）外型美观，采用拼装结构，便于包装运输；
5）选材合理，经济性能好，造价控制在3000元范围内。
图1 三维效果图 Fig.1 3D Efect
6）总体方案分析：手臂锻炼机构通过拉手操作配重的上下移动，以达到锻炼效果。腿部锻炼机构由链传动机构、轴（包括轴承、轴承座）和飞轮组成，腿部的运动通过链传动机构将能量传递并储存到飞轮，进而飞轮把储存的能量反过来传递到小链轮上，链动腿部运动起来腰部锻炼机构由座椅、曲柄滑块机构、座椅固定架和弹簧组成，利用曲柄滑块和弹簧实现腰部的复返运动。
1.3 整体结构
1.3.1 手臂锻炼机构及机架
手臂锻炼机构及机架由底座、立柱、支架、拉手、钢丝绳、双导杆、配和调节杆组成，机架为整个机构提供一个有效组合的平台，手臂锻炼机构通过拉手操作配重的上下移动，以达到锻炼效果。 1.3.2 腿部锻炼机构
腿部锻炼机构由链传动机构、轴（包括轴承、轴承座）和飞轮组成，腿部的运动通过链传动机构将能量传递并储存到飞轮，进而飞轮把储存的能量反过来传递到小链轮上，链动腿部运动起来。