机械创新设计单人多功能健身器

《机械创新设计》课程设计设计题目：单人多功能健身器

专业：机械设计制造及其自动化

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全民健身，利国利民，随着社会的发展人们开始越来越重视自己的身体健康，但在现在的中国由于生活水平层次不齐，所以并不是所以的人都能够消费得起天天到健身房进行健身锻炼的，所以设计一款适合广大人民的需要，同时在普遍情况下能够承受的单人或多人健身的健身机是具有广阔的市场空间的，但现在的市场上的健身器械虽大部分是单人式多功能的组合健身器械，但由于其不和市场的标价从而使得健身器械到现在为止依然不能进入普通人家，为此设计一款价廉，且功能符合需要，实用的健身器械是我设计的主题，其中要注意避免像市场上的单人健身器械的利用率低的问题，同时满足人们的需要，除此之外还要求外型美观，安全耐用，工作平稳，便于维护，制造加工方便，成本较低最为重要。

为此，我专门走访了许多的健身房和一些健身专柜进行实地考察，同时上网收集资料，了解广大健身教练和用户的感受，同时调查他们的需要，总结各方面的要求，设计了该款单人多功能健身机。

1、功能分析与工作原理分析

现在人们锻炼普遍锻炼的肌肉是，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三种锻炼：腿部锻炼，做手向前的锻炼，以及人站立手拉拉杆的锻炼。这三种功能集成起来，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，退大肌，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。

2、机构方案设计与评价

3所选方案功能及工作原理简述

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。

3）锻炼量可调节，每级五kg，操作方便。

4）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。

5）外型美观，采用拼装结构，便于包装运输。

6）选材合理，经济性能好，造价控制在2000元范围内。

虽然单人多功能健身机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。

4．结构设计（要求另附图纸）

设计一台新健身器械并投放市场并没有看到的那么简单，他需要你提前做好市场调查，了解健身爱好者的需要，然后根据需要，提出健身机的设计要求，然后到提出设计方案，画草图，做出预览，然后修改，选材，加工，验证。由此可见，设计一台健身器械并不是一朝一夕能够完成的事情，除此之外，设计一台健身器械讲究的是人们接受它，同时它上面的互换性要好。

设计材料的选定

选定材料至关重要，材料的选定决定了一台健身机的使用性能，安全性能

和它的寿命。所以说，选材是一件很慎重的事情，也是一件很花时间的事情，什么场所用什么材料都是一个非常严格的问题，绝对不能有半点马虎。材料选的太好以来造成太大的浪费，二来给加工带来了一些麻烦(一般好的材料强度较高，硬度也相应提高了，这样对机械加工都是不利的)。尤其是对健身器械来说，大部分的刚才都是选用型材及板材的焊接，这样一来就要求材料有良好的焊接性能。选材料，我们是在考虑满足性能要求的情况下同时尽可能买周边的材料，这样可以减少运输成本，降低成本。

这里我根据同学对南昌市钢材市场调查选择了一下一些钢材:

在调查中发现大部分的健身器械的配重都是用HT105铸造的，而在实际过程中，由于铸铁较脆，很容易开裂而破坏。所以我放弃了使用铸铁来做配重的想法，于是我决定使用30mm厚的冷轧钢板

通过钢板气割后加工就可以得到，使用这种材料有一个很大的好处：它的韧性特别好，在锻炼的过程中不容易坏掉，用来加工配重的表面质量及尺寸公差要求不是很高，可以使用废弃了的钢板（经过去除表面毛刺及去除表面的锈迹，然后再加工出要求的形状，再喷上油漆就行了），这样可以节约成本，使得废弃的东西得以再生，符合当今环保节约的需要，是符合当今形势发展的。其余大部分的钢板采用30mm厚的。

导管的选定，由于导管要求的精度较高一点，如：直线精度不高会造成运动的不方便，给运动员带来不便，同时表面喷漆不可行，因为他要与配重摩擦，很容易掉漆后生锈，所以我们采用不锈钢管表面烤漆。

由于配重在锻炼的过程中或多或少的会产生噪音，我在此套用了一种比较简单的方法，且又便于维修;我们在配重下面做四个对称的圆孔，用以安装用橡皮做的橡皮圆柱体，这样就使得噪音大大的减少同时由于安装留有一定的空隙，便于以后的维修。除此之外它的互换性特别的好具体见图。

底座的设计

底座的设计特别的重要，它关系到整台机械的使用性能。它是支架，配重和立柱及导向装置的安装基础，所以它的强度要高，结构要扎实再生产焊接中不能存在任何的缺陷，焊接的公差也要在一定的范围内，还有形位公差等具体尺寸见图，三维效果图如下：

由于两种材料都为低碳钢焊接的性能也特别的好，越能达到设计要求，同时因为采用的都是型材的焊接，对公差的要求不是很高，只有在制造的时候进行校准，底座要与其他部件安装，与其它部件采用焊接当然是可以的，但这样在运输过程中运输不是那么方便，这里我搞的与其它部件连接采用螺栓连接。

在设计底座时，必须先考虑底座的受力情况，由于底座上安装右立柱，支架，导向装置，及上支架配重等，这些部件都对称安装，所以底座的受力情况并不复杂。它主要是受上面型材的重力，在这里我们将安全系数取为3，由于每根所取钢管的受力大于至少5000N，以每个人的重量加上上面材料的重量是远小于5000的，因而是比较安全的，除此之外还收两边拉力，但相对较小，这些可以用螺栓来克服。我采用方形管来做底座的原

因是在保证器械运行平稳的情况下减轻器械总的重量，给运输带来方便。

支架的设计

支架的作用;支架是这台器械的重要部件，它提供锻炼者以舒服的运动环境，支架的设计是一个比较实际的问题，它的外表不仅要美观大方，而且要有很多人性化的特点，能适应不同锻炼者的身体条件。同时由于支架担负着重要的角色，还要在上面安装坐垫，等东西，具体见图纸，下面是三维图。

该支架在加工时选用冷弯方管焊接，还要在上面安装滑轮夹座，在焊接的时候校准变形并打磨毛刺，表面烤漆。

对于运动支架，我设计了较多的手握地方，这样设计有许多的优点，他可以提供锻炼者较多的运动空间，同时脚步锻炼那里没有设计障碍，不同身高的锻炼者都可以进行锻炼锻炼者坐上去对整体受力已有所考虑，所以绝对安全。同时坐上锻炼者更能保证器械的平稳，

设计的主要数据：

总高度；2000mm

总长度; 1700mm

座高：450mm

能正满足大部分的锻炼者。

其中滑轮的位置在装配的时候进行设计，我在设计的时候选用的材料是冷弯方钢

该支架与底板到后焊死。以减少震动。在支架的上部我采用一根与水平焊接的杆，是为了确定手操纵机构有一个极限位置。如上图;支架设计可见。

配重的设计

配重在器械中的性能也占有举足轻重的位置，对他的设计考虑有以下几点要求。

在锻炼的时候由于配重忽上忽下的运动会有很大的撞击，因此，在设计配重的时候，市场上常用的方法是在配重的周围用注塑机包裹一定厚度