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1、 编号: 湖北文理学院理工学院本科毕业论文（设计）题 目 基于Pro/E的健骑机设计与运动仿真机械与汽车工程 系 机械设计制造及其自动化专业学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 2015.3.302015.5.25 基于Pro/E的健骑机设计与运动仿真摘要:健骑机是一种作用于腿部及胸部肌群，可使全身80%的肌肉和关节同时参加运动的一种不可多得的健身器材。文章基于人机工程学和机械设计的理论和方法，在研究分析健骑机的组成和零件间的相互关系的基础上，测量其零件的数据，设计了健骑机设计。运用Pro/E软件对健骑机的主要零部件及整机装配图进行了三维建模，并运用其运动仿真功能对健骑机进行了分析。结果表明，
2、设计是合理的。这种运用人机工程学和Pro/E软件的设计方法，可应用到其他产品的设计中。关键词:健骑机；Pro/E；三维设计；运动仿真 Design and Imitation of the Ridded-Body-BuildingAbstract：It is designing principle of the Ergonomics that has an important and profound meaning in the workout devices being closely related with people .Making use of theories and rese
3、arch methods of the Ergonomics and the mechanical designing, a series of aspects are conducted in this researching and analyzing such as the outer appearance of the ridded-body-building machine, structural size, the distances and the angles between the pedals, the shape and the structure of the seat
4、 and the knob, and also with the designing of the devices external appearance and the color and so on. Meanwhile the analysis has carried on with 3D molding for the whole ridded machine and some main parts of it. Finally, the motion emulation of the ridded-body-building machine was conducted for the
5、 analysis of the motion parameters with the motional analyzing software-Pro/E, and it showed that the designing result is reasonable. This paper shows that the designing methods by using of the Ergonomics and the Pro/E software could be recommended to promote the design for the other industrial prod
6、ucts. Key words: Cycling Equipment; Pro/Engineer; Modeling目 录1 绪论11.1 本课题背景及研究意义11.2 健身器材的研究现状11.1.1 健身器材的发展及品牌11.1.2 健身器材的分类与功能21.3 机械设计方法概论31.4 本课题主要研究内容32 Pro/E的功能概述52.1 Pro/E的三维模型创建功能72.2 Pro/E建模的一般过程73 基于Pro/E的健骑机建模93.1健骑机的结构分析93.2健骑机的建模过程123.3生成虚拟样机144 基于Pro/E的健骑机的运动仿真164.1 机构组件的确定164.2 运动仿真分析
7、174.2.1 仿真动画的生成174.2.2 仿真分析185 总结21致 谢22参考文献23 1 绪论1.1 课题背景及研究意义随着人们生活水平的不断提高和科学技术的快速发展，地球人的健身意识越来越强，进行户外运动和室内健身已经成为人们日常生活中必不可少的一个内容。众所周知，各种各样的健身器材落户于操场边上的开阔地、健身房甚至普通人家。这一方面缓解了有限的运动场地与大家爱好健身之间的矛盾，另一方面，室内健身也克服了刮风下雨天人们锻炼身体的不便，而且，也为早出晚归的辛勤工作者创造了良好条件。健身器材就是用于人体健身的器材或器械。健身器材的用途广泛不仅提高身体素质，而且还是体育基础训练，康复锻炼专
8、用器材。它适用于人体健身，健美运动，还广泛适用于体育锻炼，专业运动基础训练及体能训练，体疗康复锻炼以和体育性文化娱乐等方面。我国健身器材行业起步较晚，以依靠技术引进和技术模仿为主，产品研发和创新能力不足。在设计手段上，国内企业以静态经验设计为主，缺少产品在工作状态的动态模拟和分析。这些因素使得国内健身器材行业在国际市场上缺乏核心竞争力，大部分企业的产品属于中低端产品，缺乏知名品牌，产品附加值较低。因此，研究健骑机的结构特点、建模方法，采用现代设计方法或手段建立其参数化模型，并进行仿真分析，从而为健身器材结构动态优化设计提供指导方法，这对于提高我国自主研发健身器材创新型产品的能力，提高企业在全球
9、市场上的竞争力，特别是实现从价格竞争到技术竞争的转变，意义深远。1.2 健身器材的研究现状1.1.1 健身器材的发展及品牌健身器材工业起源于20世纪70年代初的美国及加拿大，两国的健身设备厂是历史最悠久的制造厂商。他们经历了健身器材的诞生与成长过程，也见证了健身器材工业发展的低谷与高峰。可以说，美国及加拿大的健身器材的专业设计与制造技术一流，产品性能良好，颇受用户好评。两国的健身设备厂商，在确保产品质量和性能的同时，在工业创新方面也投入了大量人力物力。经过30年的不懈努力，美国及加拿大生产厂商成为全球健身器材行业的全球领跑者。健身器材品种繁多。其中，包括有氧的“Lifefitness, Pre
10、cor, Stairmaster, Schwinn, Concept II, Bodyguard”，力量设备“Cybex, Nautilus,Vectra”。从以上品牌开始，美洲大地开始了健身器材工业化。人们逐渐意识到健身器材工业是一个朝阳产业，而且越来越为广大消费者接受。之后，美国出现了众多健身器材厂商，众多品牌的工业化生产，包括目前的“StarTrac, Keys, Scifit, Trimline, Quinton, Hummer ,Trotter”等等品牌，而且每个厂家都看到了这一市场的远大发展前景。同样地，70年代中叶，英国意大利有一批生产商开始效仿美国及加拿大的产品，于是，在欧洲便
11、诞生了第一批健身器材生产商“3B,Keiser,Powersport,Powerjog,Gym80,Epic,Technogym,Oxide,Freemotion”开始了欧洲健身器材品牌的发展历程。再者，在70年代末、80年代初，台湾“True, Johnson （后为中国产）, MagTonic , ”开始进军该领域。其中的许多厂商因为与美国及英国厂商合作生产健身器材配件，随后发展到自创品牌或贴牌生产（使用美、英产品商标，在台湾进行生产）。之后，日本产品，由于产品造型过于粗糙，因而在全球范围销售失败，并成为一个反面教材。但是，90年代中叶的韩国发挥了电子行业上的优势，并且开始电跑生产，“Wa
12、Ta, Lucksport, Kaesun, JACO ”等都产生于那个时代。而在电跑制造上，中国直到 90 年代末才出现了国内的“万年青, 英派斯， 汇祥，乔山”等品牌，这标志着中国健身器材工业的真正开始。1.1.2 健身器材的分类与功能健身器材按其应用来说，有以下几种分类：功能型健身器。适宜中老年使用，以强身健体，健身长寿为目的。身体健壮的，可选用跑步机、健身车和飞标等；身体欠佳的，可选用各种按摩器，主要以强健不同身体部位要求而选择相应的健身器材。健美型健身器。适合女子使用，如三四磅重的小哑铃、收腹器、健身转盘、体操垫等小型用品，这些小型健身物品则以减肥，塑造体形为主，以人不同需求而选择。
13、休闲型健身器。上班人可利用合理锻炼减少疲劳，可通过健身方式来醒脑提神，也可以选用登高器、健身车、划船器及跑步机等。成长型健身器。青少年健身则强调力量型，全面性，各种仰卧撑架、拉力器、哑铃、臂力棒，握力器等都适合青少年使用。综合型健身器。家中常备有一台多功能综合型的健身器，跑步机，健骑机等一体的登山运动男女老少皆宜。健身器材又常以训练功能多少来，又分为单功能和综合型多功能两类。常见的单功能器械，有健美车，健步机、台阶机，跑步机、美腰机，椭圆机等。它们主要功能如下：(1)划船器：主要用来增强手臂力量。(2)健美车：锻炼时像骑自行车一样，是增强腿部力量和增强心血管功能。(3)健步车：主要用以锻炼腿、
14、腰、腹部肌肉。(4)跑步机：主要用以锻炼腿、臀、腰、腹部肌肉。(5)美腰机：可对腰部、背部作按摩放松。综合型多功能器，一般都包括扩胸器，引体向上、仰卧起坐等器械的功能。扩胸器仰卧推举，是用来锻炼上肢力量及胸大肌力量；仰卧起坐，用来锻炼腰肌群，减少腰腹部的多余脂肪。我国健身器材行业，尽管销售市场趋旺，但在国际市场上缺乏知名品牌，这是一个不得不面对的事实。目前，我国出口健身器材产品是以委托等方式进入国际市场，而且产品附加值较低。同时，与国际的先进水平相比，我国不少生产企业还是处在仿制阶段，产品研发和技术创新能力的不足，由此导致健身器材性能不够完善，用之起不到较好的锻炼作用，白白浪费资源。因此，我们
15、要不断创新，不断优化产品，是产品发挥出最佳效果，使得健身器材起到其真正的强身健体作用。1.3 机械设计方法概论Pro/Engineer 是美国PTC公司的产品，于1988年问世。20余年来，Pro/Engineer经历多次改版，已成为全世界最普及的3D CAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具工程等行业。Pro/Engineer目前共有80多个专用模块，为用户提供了一套从设计到制造的完整的解决方案。因为它强大的功能，Pro/Engineer很快得到业内人士的普遍欢迎，并迅速成为当今世界最为流行的CAD/CAE/CAM软件之一。机械设计是一门通过设计新产品不断优化老产品，满足人们需求的应用技术科学。他设计工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸，形状，样式和详细结构的基本思想，还要研究产品在制
