【单人多功能健身器设计（论文）7700字】

单人多功能健身器设计摘要本设计的主题是一款多功能的运动健身器材，带有腿部，腰部，手臂和四缸框架，跑步机上有效的驱动步骤和飞轮链条，优点是达到腿部肌肉锻炼的效果，有效的重量组合，实现手臂肌肉运动的效果，伸展运动是三者的有效结合，提供一个平台，此多功能健身器材易于使用，操作安全，所设定的价格符合大众需求，组装设计等优点。关键词：多功能；健身器；机构目录TOC\o"1-3"\h\u20338摘要 I59731前言 1316741.1方案确定与分析 1140391.2设计要求 1138391.3整体结构 2315792腿部锻炼机构设计 3194332.1传动方案的选择 347782.2链传动的设计计算 3129602.3轴的设计 384272.4飞轮机构 7207603健身器腰部锻炼机构设计 9140283.1座椅的设计 970853.2曲柄滑块机构的设计 9172604臂力机构及机架设计 13210444.1设计材料的选定 13176364.2底座的设计 13129064.3支架的设计 13195484.4配重的设计 15292834.5滑轮的设计 1544564.6钢丝绳的设计 17275214.7其他零件的设计 17144434.8标准件的选定及校核 18179784.9导管的设计 18149665设计总结 1917788参考文献 201前言1.1方案确定与分析运动器材的新设计是一个新兴起的主题。考虑各种方法，我在市场上进行了大量研究，并在网上找到了很多有用的信息。我还拜访了许多健身教练和健身爱好者。之后，在指导老师的指导下，我提出了一些建议，仔细阅读了这些建议，并提出了一个很好的主意：因为大多数体操运动都是健身团体的工作场所。有些器件具有18种功能，这会使许多功能失效。然而，由于复杂的设计，工作常常分散并且维护变得困难。由于生活条件的改善，公众对运动的意识正在增强。大学和社区都建立了体育馆。但是，由于今天的中国习俗，要求每个人都去体育馆，即使设备似乎离普通人很远，它也比去体育馆便宜和容易，所以未来的白领阶层上面提到的客户已经打算去体育馆一段时间，但是有很多中国人，豪宅和商业建筑物的公司价格昂贵，这就是为什么空间有限的原因。所以我设计了这个多功能健身器，想要正确的设计，我居住在一个很小的区域。一方面，它可以有效的增加运动量。另一方面，它可以使人们更加方便的进行锻炼。因此，重要的是要完善过程，消除一些无效任务，提高设备的效率，维护设备并满足人们的锻炼需求。我设计的多功能健身器材。尽管他也做一些练习，但他还是做了很多工作。根据我的研究，人们锻炼的肌肉是：胸部，臀部，三头肌和腿。这些工具可以提供四种类型的锻炼：腿部锻炼，臀部锻炼，向前伸胳膊，人们站起来和拉拳头。这四个功能的结合使该设备具有独特的外观，可以加强全身肌肉的锻炼。1.2设计要求就运动器材的要求而言，这项工作必须满足以下条件：1）它只能通过一次锻炼来完成，但是它是一种多功能设备。2）安全，可靠，稳定且不嘈杂。3）动作调整，每个位置5公斤，操作简便。4）该设计是适当的，旨在克服市场上缺乏机械应力的情况，易于制作。5）外观好看，具有存储系统，合适的包装和运输。6）选材合适，经济性能和价格调控良好。图1三维效果图Fig.13DEfect1.3整体结构1.3.1手臂锻炼机构及机架五个运动部件和框架包括底座，立柱，墙壁，手柄，钢丝，两个轨道和可调梁。该框架为整体提供了良好的基础，手臂运动通过手势调节。1.3.2腿部锻炼机构驱动系统包括一个链条，轴（包括提升和提升夹具）和一个用于向上运动的链条机构。腿部的动能通过系上链条旋转并存储在杆中，然后将吊钩的需求降低，链条将腿部移动。1.3.3腰部锻炼机构腰部机构由座椅，吊车滑动机构，座椅夹，弹簧，链条滑块、弹簧组成（弹簧壳的一端安装在弹簧壳上，另一端安装在后框架上）（即曲柄）。一旦弹簧变强，它将移至滑块并将滑块移回到其原始位置。尽管这些组件都包含在单个功能性健身器械中，但是由于零件与当地地理环境之间的联系，因此可以在特殊的组装过程中对它们进行修改。同时，尽管市场上许多运动和健身设备是集成的，但其中许多是多功能的，并且某些体育锻炼设备可能无法满足动力要求。因此，一旦设备损坏，这会使设备维护复杂化。由于设备级别不高，因此，在设计中我非常注重材料的选择。只有重视这一点，才能有效提高设备的性价比。2腿部锻炼机构设计2.1传动方案的选择腿部的运动机制采取机械循环。有两个选项，皮带传动和链传动。皮带传动：柔性传动皮带传动，带牵引皮带和传动皮带。随着驱动器脉冲的旋转，振动和点火在脉冲和传输带之间传递运动和能量，并且驱动带移至驱动带。传播原理：至少两个轮子使用压力带作为中间柔性部件，并且运动和力通过皮带的接触面和皮带产生的接触轮传递。优点：1）具有过载保护功能，皮带在轮上滑动，而不会损坏其他设备。2）传动带具有很大的柔韧性，能够吸收震动，尤其是髋带，稳定的传动和低噪音。3）平稳启动，无噪音。4）长距离（=）5）对制造和安装精度没有更多要求。缺点：1）弹性滑动传动比不恒定；2）随着张力的增加，将更多的压力施加到轴上（与扭矩传递相比）；3）结构尺寸大而不紧凑；4）减少使用滑动带；5）皮带与振动之间的放电分辨率不适用于高温，易燃易爆场。2.2链传动的设计计算采用短节距精密滚子链。为了锻炼腿部力量，根据《缓冲式运动中的腿部受力分析模型》计算出成年男性最大腿部发力和速度。滚子链通常用于变速器系统的低速级。正常的传输功率低于100kW，链速度不大于15m/s。建议的最大传输比率是。根据实际情况，主动链轮转速，传动比，通过链传动所需功率，2.2.1选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮齿数为。2.2.2确定计算功率由机械原理查询知识可知如下，由机械设计知识可以查得，单排链，则计算功率为如下公式：2.2.3选择链条型号和节距因为及查得机械手册，可选16A-1。由机械手册可知，链条节距是。2.2.4计算链节数和中心距因为初选中心距所以取，所得的相对应的链长节数为：取链长节数节。查机械原理得到中心距计算系数f1=0.24883,则链传动的最大中心距为2.2.5计算链速v，确定润滑方式由v=0.5m/s和链号16A-1，查机械手册可知应采用定期人工润滑。2.2.6计算压轴力Fp有效圆周力为,轮垂直布置时的压轴力系数，则压轴力为2.2.7链轮的结构小链轮制成整体式，大链轮制成孔板式。2.2.8链轮的材料齿轮必须具有充分的抵抗力和强度。将使用较小的链轮，因为较小的链轮的齿具有更长的耐用性和更高的冲击力。根据机器的说明，最小粒度为15台机器，大于20台。热处理过程包括碳化，淬火和疲劳。热处理后，强度降低到50-60小时。2.3轴的设计转动地面的机器是可见的心轴-它有时间弯曲M-0。它不包含转矩t=0；最常用的是金属或木叉。必须满足设计要求1.轴和轴的上部应具有必要的工作条件2.易于组装，拆卸和修改零件3.维修工厂中的零件应该是严格而可靠的要求4.棒材需要良好的生产能力5.应减少压力-改善疲劳要求轴的各部分结构名称制造安装要求轴的各个部分结构名称确定制造的安装要求方便在拆装轴的零件时，大多是把轴制作成阶梯轴因为轴的零件方便安装，轴的首末两端应该是一定角度轴的尺寸大小和形状要求不复杂，这样方便加工轴的研磨部分有砂轮超出沟槽，螺旋纹的轴应有推槽它通常由45号不锈钢（碳含量为0.45％）制成，具有完美的机械性能。配置使用45＃钢。工厂设计包括两个部分：结构设计：提高粉末系统效率和功效的技术。A-Cal功率计算：为确保轴在压力下不会断裂或变化，必须改进轴系统木端应有一个45度的腔室，以便在安装过程中可以依靠它来防止锋利的边缘和划痕。轴的设计取决于以下因素：提案中元素的对齐；工厂的一部分；拆卸和组装木制零件；极面处理技术。轴上零件的固定可分为两个方向：每周固定：采用过盈配合（轴承内圈）传递扭矩和运动、轴向固定：使用圆形螺母防止部件在运行时旋转图2滚筒结构Figure2Drumstructure因为它是固定的心轴，所以由轴的弯矩引起的应力可以被视为波动的循环力固定心轴的许用应力应为图3载荷分析图Fig.3LoadAnalysis2.4飞轮机构2.4.1飞轮转动惯量的近似计算由于飞轮的旋转较大，其他组件的惯性矩可能会稍微超过计算相似度所需的时间。等效链锯驱动为恒定周期，相等驱动扭矩med为恒定，相等速度平均速度为30r/min，速度误差应不大于。1）该机构的许用运转不均匀系数等效驱动力矩Med3）等效构件中的飞轮应具有转动惯量JF（不计算其余构件的等效转动惯量）2.4.2飞轮尺寸的确定飞轮的优化设计是最大力矩中的最大力矩，即质量应集中在边缘，辐条和轮毂的惯性力矩比轮辋小，可以忽略不计，边缘的惯性力矩约为如果边缘宽度B，单位体积的材料重量为飞轮材料为HT250，H/B为1.2，法兰截面尺寸为H=30mm，B=25mm。

3健身器腰部锻炼机构设计3.1座椅的设计3.1.1座椅的设计构思座椅设计来回旋转，主要部件是座板和靠背，座位上有座垫，用料少。座位舒适，软硬始终，可以有效地支撑腰下部，除去座椅和回收剂。材质为HT200，符合设计要求。3.1.2座椅的尺寸（1）座椅高度：座椅的高度是为地形较小的人设计的。座椅表面的前边缘比人膝盖的高度短3-5厘米，半径为2.5-5厘米，半径为450毫米。（2）座位宽度：该位置按标准设计，参考尺寸为腰围宽度，设计为450毫米，具体取决于原始组的大小。（3）座椅深度：座椅深度是指距座椅前角的距离。正确的座椅深度支撑腰椎。只要腿始终如一地支撑身体，大腿就不会引起压力疲劳。因此，为了容纳大多数用户，座椅深度必须设计为容纳越来越小的标准400mm组。（4）背部高度：当背部处于自然位置时，身体会更舒适。在此期间，腰部处于重要位置。成人腰部的中心在座椅上方约23-26厘米。腰部的高度应略高于此规则，以支撑背部的重量。取420毫米。（5）后背宽度：后背宽度应与肩宽一致。考虑到整体设计，后部的宽度等于座椅的宽度450毫米。（6）英式向后倾斜：从正常的圆柱状角度来看，最合适的是115度。3.2曲柄滑块机构的设计3.2.1各杆长尺寸的设计计算每个曲柄滑块机构的长度测定是基于机械原理，平面四极机构及其设计，几何三角函和符合人体工程学腰部结构的巧妙。示意图3如下[5]：图4示意图Fig.4Schemes由此，得出下列计算公式：设，，，，，，则联立以上公式，可解得，取特殊角，解得3.2.2连杆直径的选择连杆是整个机构中压力最大的部分，它的直径决定了整机的使用时间，综合来看，连杆的材质应该是20号钢，其强度限制是，因此：，取值为d=10mm，符合设计要求。3.2.3弹簧的设计计算(1)根据操作条件和特定条件选择项目，并搜索机器操作信息。摆式机械在机械弹簧结构方面有很高的要求。反复变形后，弹簧应保持良好的强度和耐久性，并具有良好的保护作用。疲劳和不稳定性，因此根据质量，50crVA钢可以满足要求，并且允许的剪切应力较高。［τ］=750MPa。（2）选择旋绕比C，求曲度系数K值。查表16-9可知[1]，旋绕比C=8，由公式（16-4）得K=+=+≈1.18（3）首先根据安装步骤选择空间高度D，根据C的值估算弹簧线的宽度，检查电缆允许的拉力，并根据实际的高度条件将弹簧距离D设置为40mm。===5mm（4）试算弹簧丝直径。由公式（16-3）[2]可得：≥1.6=4.6mm取值为d=5mm，D=40mm。（4）根据变形条件求出弹簧的工作圈数，由公式（16-7）[2]可知：（5）求出弹簧的尺寸、、，并检查其是否符合安装要求。=320mm（6）验算，弹簧的极限工作应力=750MPa[1]极限工作载荷（7）结构设计，弹簧的具体尺寸如下：内径为外径为旋绕比为自由高度为工作高度为有效圈数为展开长度为螺旋角为质量为

4臂力机构及机架设计4.1设计材料的选定手臂和框架设计是项目的设计，选择用于装甲和框架的操作，安全性和使用寿命的材料在正常情况下，材料的强度会增加，刚度电机也会增加，特别是对于机械设备。通常在板和中间板之间选择金属。为了避免在集成过程中过度造成材料浪费，在选择产品时必须考虑要求，并且必须提供周围的材料以最小化并减少设计和布局。4.2底座的设计基本底座设计非常重要。它指的是整个机器的功能。它是用于安装大功率梁，实心结构、配重，立柱和导向装置的框架。基础设计必须考虑基础工作，由于内置在基础中的左右立柱，支撑框架，定向框架和顶部支撑，这些元素对齐放置，从而使应力保持在基础上。观看健身会议的照片。基础是上部的第一个重力。总的来说，基本材料选择是K235平板型，长为1700毫米，宽为500毫米，厚度为30mm。4.3支架的设计4.3.1支架的作用支架是应用程序的重要组成部分。在舒适的环境中有效的锻炼身体。这是一个非常值得思考的问题。它的外观不仅美观，而且具有许多人文特色。您可以应用在很多不同的体育运动中去。4.3.2支架力学性能分析(1)受力分析。截面A所受力为人对它的有效拉力，取最大值为，截面C受到的力为配重的有效拉力，取最大值为，的值则是由设计要求来抉择，取，。因此，可以计算出、(37)(38)图4示意图Fig.4Schemes（2）力矩图图5示意图Fig.5Schemes由力矩图可以看出，截面A为危险截面，需要进行强度校核。(39)(40)支架的材料为Q235，查表2-6[3]得，，符合设计要求。4.3.3支架的工艺处理在加工过程中，它是通过冷形矩形管焊接而成的，该矩形管放置在座椅支架上以固定脉冲。在焊接过程中纠正缺陷，并生长并涂上漆面光泽。在组装过程中绘制脉冲位置。在设计时，我选择的材料是冷金属该支架与底板采用螺栓联接，用来减少震动，利于拆装。4.4配重的设计随着重量的增加或减少，我使用相对简单的方法来方便维护。下面是四个对称的圆孔，用于安装橡胶气缸以降低噪音。同时，安装过程中存在一定的差距，这有利于将来的维护。而且，这种互换性特别好。重量在设备性能中也起着重要作用：1）在锻炼过程中，上，下背部的锻炼对体重影响很大。因此，反向载荷设计中最常用的方法是用注塑机将轮胎包裹起来以承受反向载荷。这种方法有一些缺点。不适合小批量生产，价格昂贵且难以维护。外表面的橡胶容易变质，并容易遭受多次冲击和老化。轮胎掉落后会产生噪音和震动。这会影响相反负载的寿命，并且很大的噪音会影响运动员的情绪，并且不容易解决。在这种情况下，重量与刮擦相同。2）砝码在由1Cr18Ni9不锈钢管制成的导向器上滑动，该导向器价格昂贵。为了保护引导件，有必要改善重量的开口。。3）市场上大多数人的体重为5公斤。通常人们在一年内没有超过65公斤，所以他们需要13个，所以市场数据仍然有效。4）根据这项研究，几乎所有受损的材料都无法通过脆性修复。由于所有这些重量都是在HT105（灰铸铁）铸造的，铸铁的缺点是低，易碎。（配重的计算厚度仅为30毫米，配重的中心凹槽深度为12毫米）。因此，体重和体重很容易在使用过程中折断和丢弃。根据市场研究和分析，我进行了以下变动：1）为了便于维护，请勿使用橡胶容器。我安装了四台压力机，带有20个深度的12个孔和17个橡胶筒，以保持产品的状态。2）为避免重量增加，用它加热塑料管，将其加热到适当的温度和厚度，然后将其放在塑料管上。3）选择材料时，可以使用再生钢板，30毫米厚的冷轧钢板，并且材料标记为K235-GB/T699-1988。它的强度不是问题，并且可以保证硬度。设计配重时，我专门设计了第一个配重（即：配重放在顶部）。由于悬架应提高配重并且必须使用销钉连接，因此应在配重I和Relation吊架之间放置一个装置，此处我使用螺钉将吊架放置在正确的配重位置，主要是为了限制吊架的旋转。配重时，可以通过切割气体切割一定尺寸的白色油漆，然后在铣床中研磨并研磨适当的表面（如果钢板褪色，则外表面不是很整齐，其余加工后的材料更重要）。倒角后，将注塑零件封闭，然后打孔，最后放在橡胶上。4.5滑轮的设计滑轮在健身器材中的作用：绳索负责将绳索放在设备上，以最大程度地减少视觉影响。由于总脉冲能量不是很高，因此可以在冷冲压后通过熔化或焊接获得。我有办法主脉冲压力通常在此设备中压缩，通常不超过6500n。但是，由于总抗拉强度大于该值，因此电阻并不是关键的价格。同时，由于脉冲运动围绕中心旋转，因此我设计了内部轴承。由于在脉冲，轴承和夹具之间进行了一些调整，因此中心孔不易使用，并且随着脉冲的旋转，振动磨损会减少，从而确保了对脉冲磨损的要求和使用寿命。这两套顶盖适合批量生产，并且可以使用冲压工艺。铆钉先制成，然后通过铆钉或轴承螺钉连接：首先，材料的选择确保其强度，材料的选择需要简单，成本低，加工精度高，生产效率高。但是，由于使用研磨工具，它不适用于小批量生产。设计和制造产品的成本非常昂贵，包括以下材料，形状，钻头等。可以使用批准的步骤减少。4.6钢丝绳的设计根据机械设计手册，钢丝绳的标称直径(41)中心C为Chorener，S为最大静载荷选择系数的计算公式为：(42)式中n为安全系数，k为折断系数，为钢丝绳的充满系数其中的算法为初选钢丝绳的抗拉强度为167MP，取安全系数值为6级，k=0.82,=0.46代入公式的c=0.110根据手册c取0.114代入其中=1300N计算出的d=2.9圆的d=3，选定的钢丝绳标记为“钢芯钢丝绳”（GB/t8918-1998），3nat6k21sIVR1678Z5.39，钢丝绳直径3mm，安装在脉冲脉冲交叉中第一节的距离仅为2毫米，单侧间隙为1毫米。4.7其他零件的设计海绵护罩，枕头，靠垫等所有部件。它们是在工厂制造的。设计尺寸要求不太高。如果黑色枕头和螺钉或螺栓在训练过程中感觉舒适，则可以正常工作。钢丝绳的长度由安装支架确定。4.8标准件的选定及校核此设计中使用了许多标准组件。选择标准零件时，此设计中使用的标准零件包括：轴承，螺栓，螺钉，垫圈，球螺母等等。4.8.1螺栓连接的选定及校核立柱与底座的联结采用M12的螺栓连接，螺栓的材料为Q235，=235MP，在实际中Fa（max）=15KN，则(43)其中，30mm，所以立柱取M12的是完全符合标准的。4.8.2轴承的选定及校核选择三种不同的变体以获得完美的方式：扁平部分，小轴部分和大轴部分。由于同时将8个托盘放置在弹簧中，因此承载能力较小，因此无需检查。小轴链轴与小轴链轴相同。因此，有必要检查主链上的悬挂情况。根据设计指南，模型的深度为6008厘米（GB/T276-1994）该值在0.99之前，取决于自由径向函数中的压力时间（FR=750N）。根据表13-9，查得可靠度为0.99时的寿命修正系数=0.22，相应的基本额定寿命为(44)轴承应具有的基本额定动载荷为(45)