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1、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Fp5 2.2.7 链轮的结构6 2.2.8 链轮的材料6 2.3
2、 轴的设计6 2.3.1 求输出轴上的功率、转速和扭矩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
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，
4、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 S
5、tudent:Li kangcheng Abstract: With the development of economy of world cities and rapid improvement in peoples living standard, city residents health consciousness gradually strengthened, fitness has become an important part in Peoples Daily life. Machines appear especially indoor fitness equipment
6、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, cant satisfy the fitness person of various fitness requirements, directly affect the economic efficiency of the produc
7、tion 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.
8、 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； multif
9、unctional; body-building; mechanism1 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
10、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
11、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
12、； 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 Efect6）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
13、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。1.3.3 腰部锻炼机构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。通过靠背（即曲柄）向后的转动，链动滑块和弹簧（弹簧挂钩一端固定在机架，另一端固定在滑块上
14、）移动，弹簧受力之后，进而将滑块拉回原处。虽然单人多功能健身器由上面这几部分组成，但在具体装配过程中依然可能会有些许的变动，因为它涉及得到零件的配合关系，以及当地的地理环境。同时结合市场以及健身房里的健身器械，虽大部分都属于单人多功能型的，但由于某些体育公司为了谋求利益使得器械的强度达不到应有的强度要求，由此一旦器械坏了，将造成器械维修麻烦和器械的使用寿命不高等。所以在我的设计中非常注意材料的选择，只有注意了这方面才能有效地提高器械的性价比。2 腿部锻炼机构设计2.1 传动方案的选择2 腿部锻炼机构采用机械传动的形式，带传动和链传动为两种可供考虑的方案。2.1.1 方案一:采用带传动方式 定义：带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮和传动带。当主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦和啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动带轮。 传动原理：以张紧在至少两轮上带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力 优点：1）有过载保护作用 ，过载时带在带轮上打滑，可以防止其它器件损坏2）传动带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳，噪声小 3）运行平稳无噪音 4）适于远距离传动（=15m） 5）制造、安装精
