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1、健身椅 QT1 的设计1目目 录录第一章：认识健身椅1健身椅的概述2健身椅的分类3健身椅的保养第二章：健身椅设计的基本知识 1. 健身椅结构2. 健身椅的配件3. 健身椅的技术要求4. 健身椅的设计原理第三章：人体工程学与健身椅的联系1.人体工程学在健身椅上的应用第四章：健身椅的设计1、设计目的2、设计要求3、重点难点分析4、设计三视图第五章：结束语与参考文献一 结束语二 参考文献健身椅 QT1 的设计2第一章：认识健身椅第一章：认识健身椅1健身椅的概述健身椅是近年来兴起的一种健身器材。健身椅是家庭及健身房常备的器材，而且是当今家庭健身器材中最简单的一种，是家庭健身器的最佳选择。健身椅，其主要
2、系在坐垫和靠垫适当位置处设一枢杆，复使该枢杆向机体前上方延伸，并使其另端枢结在前脚、后脚、中间横梁、后脚横梁的适当位置处。它具有结构简单、可靠性高等优点，已广泛用于各健身场所和家庭。根据人体工程学而设计的健身椅，符合一般人的健身要求，这样的设计科学合理。2.健身椅的分类1.按结构形式分类：可调式，固定式。2.按功能分类：抵挡型，中挡型，高档型。3.按场合使用分类：商用型，力量型，家用型3.健身椅的保养1.定期清洁机身，以及机身下方的灰尘。建议用棉质软布轻轻搽拭。不要使用酸性清洁剂。 2.定期检查健身椅是否有异物；例如香口胶，小生物等。如果发现异物，应当立即清除。 3.定期检查健身椅各个连接的松
3、紧。4.定期在检查健身椅各个连接之间的摩擦，涂抹硅油；确保查健身椅各个连接之间顺滑运转。5.齿轮的润滑：采用定时加油润滑，由于齿轮间的啮合不能浸在油液中，所以只能人工的定时给相互啮合的齿轮加油。6.轴承的润滑：滑动轴承与轴固定在一起，在法兰盘里滚动，通过法兰上部的油标向滑动轴承里加油，轴承内侧加毡圈油封，防止油液流出。轴承外侧加透盖，起固定和密封的作用。健身椅 QT1 的设计37.润滑油的选择:齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备,选用 L-AN15 润滑油。8.搅拌桶与搅拌轴配合挡面环，防止面粉尘进入法兰盘中，同时也是对毡圈油封密封作用的再次加强。第二章：健身椅设计的基本
4、知识第二章：健身椅设计的基本知识1. 健身椅结构健身椅的主要部分有前脚、后脚、中间横梁、后脚横梁、坐垫和靠垫等。前脚、后脚、中间横梁和后脚横梁用的是 50mm50mmt1.5mm 的方形钢管，坐垫和靠垫钢架用的是 25.4mm25.4mmt1.5mm 的方形钢管，靠垫的支架是 23 mm23 mmt1.5mm 的方形钢管。前脚垫为 50mm150 mmt4mm 的方形钢板，后脚垫为 50mm50mm180 mm 的方形钢管。对于一些与人接触的部件，根据实际需要倒角。 2. 健身椅的配件健身椅的主要部分有前脚、后脚、中间横梁、后脚横梁、坐垫和靠垫等。前脚、后脚、中间横梁和后脚横梁所组成。其中用到
5、的标准件有螺栓M1070、螺母 M10；非标准件有带螺纹的轴直径为 12mm，配合的是外面带尼龙螺母直径为 12mm，螺栓 M1018、用做插销螺栓螺母。所使用的钢管型材料（高张力强度低碳钢铁材）是 5050 与 4545 规格，横梁是 1 英寸1 英寸，壁厚 1.5mm，前脚钢板 4mm 厚。标准件；螺栓 M1070、螺母 M10、垫圈 M10非标准件；带螺纹的轴直径为 12mm，配合的是外面带尼龙螺母直径为12mm，螺栓 M1018、用做插销螺栓螺母。3.健身椅的技术要求：1.材料要求 设计中采用的钢材应有足够的刚度和硬度，以能够足够多的承受人体重量，还要注意部件的力学的性能和材料的机械性
6、能。健身椅 QT1 的设计42.坐垫坐垫分上下两层，上层采用软海绵，下层是硬海绵。图一 坐 垫3. 人做立在健身椅上，背靠健身后椅背脚凳脚踏板，通过外加的举重装置，做举重训练。图二 脚踏板 图三 支撑架4.任意调节靠背高度的结构设计，根据各人的习惯不同，可以任意调节靠背高度。根据人的身高不同，可调节靠垫的上下移动的位置距离一次为100CM。 两脚的宽设置为 900CM，充分考虑到，在使用过程中，使用的的双臂可以进行小范围活动，从而避免在锻炼过程中造成的碰撞，5.旋转轴承的结构：旋转轴，作用是主要连接健身椅定板和动板，使得健健身椅 QT1 的设计5身椅可以起到调节高度的作用。6.健身椅采用直轴连
7、接的方法，通过直轴连接轴是组成机械的重要零件之一，各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上才能进行运动，轴的材料，和强调直接影响着轴的轴的性能，因此本节为了保证轴能在健身椅上足够强调和硬度，在节约成本，使用就行的前途下，对材料的选择和受力状况做详细研究。7. 轴的材料图四 轴的材料轴的材料常采用碳素钢和合金钢，选择是综合考虑轴的强调，刚度以及耐磨性，加工工艺，及材料来源和价格，参照轴的常用材料及主要机械性能表（我这选择 Q235 普通碳素钢，价格便宜，取材方便，适用于载荷不大场合）。8.轴的轴向定位常通过轴肩，套筒，轴端挡圈，圆螺母等来实现，我们这离选择套筒方式，即通过穿过圆孔支持轴，两段通过圆
8、螺母固定轴。为了便于装配，轴端应加工出倒角，一般为 45 度，以免装配时把轴上零件的孔壁擦伤，并采用过盈配合装配。9.健身椅的键都为静联接，选用半圆头平键 C8 55，GB109679，材料为健身椅 QT1 的设计6钢，则许用挤压应力 取 100 ,由参考文献13 P103 公式 61 pkldTp3102 p100816. 028555 . 3102 . 223 p10.强度符合：轴的设计及强度校核，按弯扭合成应力校核轴的强度。设计轴的尺寸由参考文献13 公式 15230npAd 图五 轴受力总图图六 H 轴面受力及力矩图图七 V 面受力及力矩分析图10.加工工艺:毛坯制造强化处理加工钳工处
9、理表面处理健身器材加工主要有:部件的加工主要有冲孔加工、钢材切断加工、焊接等方法。对于一些与人接触的部件，根据实际情况需要倒角。健身椅支架上的孔(孔的加工工艺):中心孔是轴内零件的基准，又是轴内零件的工艺基准，也是轴类零件的测量基准，所以中心孔对轴类零件的作用是非常重要的。由于健身椅对孔没有太大的精度要求，所以选择零件标准公差等级要求为健身椅 QT1 的设计7IT10-IT12，其标准公差值在 0.04-0.012mm 之间。中心孔的工艺为：备料钻中心孔钳工修正该加工工艺方法：一方面确保零件两端中心孔轴线同轴度误差控制在公差要求范围之内，另一方面确保中心孔圆锥面的几何形状误差和表面粗糙度控制在
10、允许的范围之内，达到提高加工效率。降低加工成本的目的。加工中心孔几何精度和降低表面粗糙度的方法&.中心孔的质量主要受几何精度、表面粗糙度中心孔圆锥面的影响，加工中心孔圆锥面的加工方法有很多，常用的加工方法有下面 6 种方法：（1）中心钻直接加工出圆锥面（2）用硬质合金激光圆锥面（3）用铸铁棒研圆圆锥面（4）用橡皮砂轮研圆圆锥面（5）用万能磨床磨削圆锥面（6）用中心孔磨床磨削圆锥面零件两端中心孔轴线的同轴度是由车加工中心孔来保证的，中心孔圆锥面几何形状和表面粗糙度也是由车工加工中心孔来打基础的，而研中心孔圆锥面而则是提高圆锥几何精度和降低表面粗糙度的辅助方法。焊接加工工艺(Q235 钢的焊接性)
11、:由于低碳钢含碳量低，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织，低碳钢焊接后的接头塑性和冲击韧度好，焊接的一半不需要预热，控制层间温度和后热，焊接后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊工艺措施，焊接性优良。图八 焊接方式在焊接健身椅支架时选择角接头焊接方式，角接头方式，虽然不是最好的健身椅 QT1 的设计8焊接方式，但常应用些特殊部件，如接管，法兰，夹套，管板和凸缘的焊接等，适合焊接健身椅支架的焊接.4.健身椅的设计原理尺寸设计：众所周知，健身椅类产品对人机工程的要求程度是非常高的，必须充分考虑人体的各部分数据，为了保证所设计的产品准确性，和实用性，参考多本人机工程学得出
12、一些健身椅参数设置的依据如下（一）前脚勾和主梁尺寸（前脚勾的基本视图）：图九 前勾脚 图十 主梁3 个圆为 D=20mm、L=15mm 的钢套，前面的为 d1、上面的为 d2、下面的为d3主要尺寸：三个钢套的位置尺寸、挂勾的长度和位置尺寸。D1 钢套所在的钢管的长度为 357mm，离顶端 3mm 与垂直方向的夹角为 77 度，用到的人体尺寸是小腿长型尺寸 369mm，根据计算公式加上功能修正量-12mm算得。D1、 D2 及中心螺栓孔距离各自顶端为 25mm，尺寸是综合了材料性能、冲孔加工、产品性能而选择的。D3 所在的钢管长度是 436mm，是由小腿长型尺寸 369mm+功能修正量 67mm
13、 而得。挂勾的位置：中心到前端面的距离为 61mm，中心到后端面的距离为 59mm.挂勾的尺寸:25.4mmL330mmt3.5mm，挂勾上的铁圈尺寸：26mm70mm3t。长度尺寸=足长型尺寸 44mm+功能尺寸 286mm=330mm(二)主梁的尺寸：健身椅 QT1 的设计9主梁的尺寸主要有长度尺寸和钢材尺寸钢材尺寸:50mm50mmt1.5mm长度尺寸: 用人体尺寸中的坐高型尺寸 908mm+功能修正量-37mm=871mm 实际装配中主梁的两端要焊接两块 50mm115mmt3mm 的钢板用来连接前脚和后主梁（具体部件图，见图纸）第三章第三章 人体工程学在健身椅上的应用人体工程学在健身
14、椅上的应用健身椅的设计尺寸是根据人体尺寸来设计的,各个部分的定位均参照人体尺寸。例如,靠背尺寸远大于人上身长,一般是 440450mm 之间。人体的主要尺寸:国标 GB10000-1988 给出身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项主要尺寸数据。下表是我国成年人人体主要尺寸和坐姿人人体尺寸(摘自 GB10000-1988中国成年人人体尺寸):主要尺寸男(1860 岁)女(1555 岁)百分位数5 50 95 5 50 95 身高158316781775148415701659 体重kg485975425266 上臂长289313338262284308 前臂长216237258193
15、213234 大腿长428465505402438476 小腿长338369403313344376 坐姿尺寸男(1860 岁) 女(1555 岁)坐高858908958809855901 坐姿颈椎615657701579617657 坐姿眼高749798847695739783 坐姿肩高557598641518556594 坐姿肘高228263298215251284 坐姿大腿112130151113130151 坐姿膝高456493532424458493 小腿加足383413448342382405 坐深421457494401433469 臀膝距515554595496529570 坐
16、姿下肢9219921063851912975图十一 我国成年人人体主要尺寸和坐姿人体尺寸健身椅 QT1 的设计10根据以上的材料，故选择了 175 公分的成年男子的尺寸作为设计尺寸,这样就保证了整体需求。例如前脚勾中尺寸定位,是根据膝盖到脚踝的距离(即表中小腿加足减去足高),如下图所示（修改:应选取两圆之间的直线距离）：第四章：健身椅的设计1、设计目的： 根据健身器材的图片资料，运用人体工程学原理，应用 AutoCAD 绘图软件进行制图设计，初步掌握健身器材的设计方法。2、设计要求：设计中的机械图纸：1.装配图，是按实际尺寸的 1：6，以三视图绘制，图纸尺寸为 A3，因结构关系，只画各视图中实体
