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家用运动健身器械设计,家用,运动,健身,器械,设计
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本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）题 目家用运动健身器械设计本科毕业论文（设计）任务书题 目家用运动健身器械设计题目来源教师自拟学生姓名汪凡学 号0802140118专业班级14机械一班指导教师周毓明职 称副教授教 研 室机械教研室毕业论文（设计）任务与要求结合有氧运动或力量锻炼需要，设计一室内家庭用健身器械，可根据个人情况，可调节运动频率和幅度以及负重等多种功能。设计要求：1.研究家用运动健身器械的技术条件及其结构；2.确定家用运动健身器械的基本结构；3.对主要零件进行设计计算和校核；4.绘制家用运动健身器械的装配图，绘制主要零件的工作图；5.完成不少于1000英文单词的外文翻译；6.撰写不少于10000字的毕业论文。毕业论文（设计）工作进程起止时间工作内容2017.12.272017.12.272017.12.272017.12.29寒假2018.2.262018.3.112018.3.122018.3.252018.3.262018.4.132018.4.142018.4.242018.4.252018.5.62018.5.72018.5.112018.5.122018.5.132018.5.142018.5.25查（借）阅资料文献，学习家用运动健身器械设计理论和方法，了解所设计的器械结构；撰写开题报告，对开题报告按批注进行修改；拟定总体设计方案，绘制简图；拟定传动方案及绘制运动简图，对传动装置进行设计计算；对家用运动健身器械各功能部件结构进行设计；进行中期检查，提交中期检查表；用三维设计软件设计家用运动健身器械，绘图装配图以及主要零件的工作图；撰写毕业论文，完成初稿；指导教师审阅、评阅教师评阅、论文查重；完善设计及论文，论文定稿；整理资料准备答辩。指导教师（签字） 毕业论文工作组组长（签字） 学生（签字） 毕业论文（设计）起止时间：2017年12月27日至2018年5月25日 注：本表于每学年第1学期18周，经毕业论文工作组审批，随毕业论文装订由学院存档。本科毕业论文（设计）开题报告论文（设计）题目家用运动健身器械设计学生姓名汪凡学号0802140118指导教师周毓明一、选题研究意义随着经济的发展和人民生活水平的迅速提高，人们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。然而在日常生活中难免会因为这样或那样的原因无法进行户外锻炼。健身器的出现尤其是室内健身器材起到了足不出户也可锻炼身体的作用。二、国内外现状一个国家的体育消费水平决定了该国的体育市场的发展程度。世界许多经济发达的国家家庭的体育消费都十分可观。英国家庭体育消费为130亿美元，意大利为94亿美元，西班牙为81亿美元，德国为640亿马克。1996年法国家庭提与消费为462亿法郎，占整个体育消费的49%。相比之下我国的体育消费就很低了，据国家体育总局公布的2001年中国群体体育现状调查报告，我国城乡居民以家庭为单位全年体育消费平均为397.42元，其中用于购买家庭健身器械平均为92.09元 ，表明我国庭健身器械的市场消费水平很低。从一个国家的人口总数和家庭所拥有的健身器械的比例来看，美国人口2.81亿，其跑步机一年的销量为300万台;韩国人口4600多万。2002年跑步机销量为100万台;而中国拥有13亿，跑步机一年的销量仅在20万台左右，目前跑步机在中国家庭的普及率仅为1%。虽然近年来，我国对于家庭健身器械的消费有所增长，但相比国外发达国家的家庭拥有量，还有很大的距离。从国际视角比较来看我国在体育产值，体育消费水平及体育产业吸纳就业人口比重三个方面，与西方发达国家都存在较大的差距，这些问题直接或间接的反映了当前我国体育市场整体上还处于起步和初级发展阶段，近你那来家庭健身器械的总销售额虽有增长，却非常缓慢，同时也预示着家庭健身器械领域市场开拓的潜力巨大。我国家庭健身器发展主要存在:有效需求不足，健身器械市场主体不成熟，家庭健身器发展的市场机遇这些问题。三、研究目的 目前，市场上销售的各类家用健身器功能都比较单一，在功能多样化与价格方面往往不能兼得。市面上最常见的跑步机给了人们在雨雪天气进行有氧运动的机会，可以有效的提高人们的心肺能力。但是跑步机的价格昂贵，而且只能做到下肢锻炼。因此，一款具有多种功能于一体，同时又物美价廉、设计科学的家用健身器必将受到市场欢迎。四、研究内容结合有氧运动或力量锻炼需要，设计一室内家庭用健身器械，可根据个人情况，可调节运动频率和幅度以及负重等多种功能。五、研究方法结合设计课题进行文献检索;研究家用运动健身器械的技术条件及其结构；确定家用运动健身器械的基本结构；对主要零件进行设计计算和校核；绘制家用运动健身器械的装配图，绘制主要零件的工作图；按照规范格式撰写毕业设计说明书。6、 论文提纲标题：家用运动健身器械设计第一章 绪论 1.1 家用运动健身器械的意义和目的 1.2 国内外发展现状第二章 功能分析与结构设计 2.1 设计目的及要求 2.2 功能设计2.3 总体结构设计2.4 各模块设计2.5 本章小结第三章 主要机构的设计计算和校核 3.1 基本参数设定 3.2 受力分析计算 3.3 零件设计和校核 3.4 本章小结 第四章 三维仿真设计 4.1 三维结构建模 4.2 主要机构三维仿真运动 4.3 主要机构的有限元分析 4.4 本章小结 结束语 参考文献七、预期效果(1)2张以上A1设计图纸; (2)设计论文一份(1万字以上)八、条件保障1.学院有对这方面进行过比较深入了解的老师与学长;2.本人有一定的专业知识和模具设计经验;3.有一定的参考资料。九、存在问题及解决方案1.存在的问题（1）根据机械设计、材料力学、人机工程学等知识，对家用健身器械的结构形式、作用特点、受力方式等问题进行分析，设计家用运动器械。（2）根据力学和机械基础知识对主要机构进行受力分析并进行强度校核；（3）运用AutoCAD、creo与ug进行零件的设计与制图；2.解决方案（1）积极得到图书馆、网上查找所需要的材料进行学习；（2）多向指导老师请教。主要参考文献1 濮良贵，陈国定，吴立言主编. 机械设计.第九版M. 北京:高等教育出版社, 2013. 2 杨可桢, 程光蕴, 李仲生主编. 机械设计基础M. 北京: 高等教育出版社, 2006. 3 白清顺，孙靖民，梁迎春主编.机械优化设计M.机械工业出版社，2017.4 江冬冬, 张舵, 肖云. 家用可折叠多功能健身器的设计J. 科协论坛, 2012(4): 115-116.5 黄青红, 张书, 曹亚萍. 浅谈绿色家用多功能健身器的设计J. 中国高新企业, 2013(28):24-25.6罗红萍, 唐新标, 吴明泰. 一种家用环保健身器的设计J. 机械工程与自动化, 2013(3):32-34.7王东峰. 一种家用健身器材结构优化研究.科技风J，2017（3）：167-167.8何秀. 仿生设计在健身器设计中的应用J. 科技信息, 2012(5): 21-22.9Feng Yang. Dynamic gait stability of treadmill versus overground walking in young adultsJ. Journal of Electromyography and Kinesiology,2016,31:81.指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评价，并提出指导意见）：对课题有基本的认识和了解，有了初步的设计思路，后期还需进一步深入细化。同意开题。指导教师签名： 年 月 日毕业论文工作组意见及建议准予开题毕业论文工作组组长签字： 年 月 日注：1.此表由学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开题。 2.此表随毕业论文装订并由学院存档。IX摘要随着经济的发展和人民生活水平的迅速提高，人们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。然而在日常生活中难免会因为这样或那样的原因无法进行户外锻炼。健身器的出现尤其是室内健身器材起到了足不出户也可锻炼身体的作用。在本次设计中，通过研究健身器械的技术条件及结构，确定家用运动健身器械的基本结构，对主要零件进行设计计算和校核。最终，完成了健身车的设计，使人们能够在家里就可以锻炼身体。关键词：家用；健身车；腿部锻炼；AbstractWith the development of economy and the rapid improvement of peoples living standard, peoples health awareness is gradually enhanced, and fitness has become an important part of Peoples Daily life. However, in daily life, it is inevitable that you will not be able to exercise outdoors for one reason or another. The appearance of fitness equipment especially indoor fitness equipment has played the role of indoor and outdoor exercise. In this design, by studying the technical condition and structure of the fitness equipment, the basic structure of the household exercise equipment is determined, and the main parts are designed, calculated and checked. Finally, complete the design of the fitness car so that people can exercise at home.Key words: Household; A stationary bike. The leg exercise 摘要IAbstractII第1章 绪 论1第2章 健身器械的现状与发展22.1健身器械的产生与发展过程22.1.1健身器械的产生22.1.2健身器械的发展2第3章 健身运动的分析43.1 下肢锻炼的重要性43.3 健身车的特点4第4章 健身车的设计计算与说明64.1健身车可行性分析64.2健身车的要求74.3健身车各部分的设计与计算74.3.1车架的设计与计算74.3.2 动力装置94.3.3 其余辅助装置的设计计算13第5章 健身车安装测试说明235.1齿轮组安装说明235.2健身车的测试23结论24致谢25参考文献26附录27XI本科毕业论文（设计）第1章 绪 论随着我国改革开放以来，国内的经济发展很快，人们的生活水平也在不断地上升，接近国际水平，但是和国际水平还有一定的差距。生活水平提高了，那么人们就会对生活质量有着更加高的盼望。希望能够有更多的方式来让自己得而生活可以更精彩，更加丰富一些了，健身在国外已经是一个平民化的运动了，但是在我国的发展还是比较慢，没有那么普及。目前我国多数都是老年人才开始退休后做一些休闲运动来锻炼身心，年轻人因为工作的压力和快节奏的生活方式，对健身的想法并不是更高，主要还是因为我国的国情影响着。健身器械的起源，最早要从上个世纪七十年代的美国说起，那个时候的美国人，对健身的欲望比较强烈，发明了许多的健身器械，并且把健身的范围从室内运动发展到了室外，大大扩大了健身的环境。这样人们就可以在任何时候任何场所都能轻易的找到健身器械来锻炼身体。经过多年的发展以后，美国在健身器械方面的发展和研究已经成为全世界范围的领跑者了，对健身器械这个行业也大大的刺激着，随着健身器械行业的营销推广，使得健身这个活动在全世界都慢慢普及起来了。然而我们国家呢，是在上个世纪九十年代的时候，才开始普及起来，那个时候才有一些思想开放的企业家，开始对健身器械的开发和生产进行推广经营。我国也就是在那个时候才开始了健身器械的发展。目前健身器械的使用范围，都是固定在一些特定环境下的安装的，比如健身馆啦，体育场，一少部分家庭还会买一些健身设备在家里进行锻炼。虽然这样的健身环境能够让人们去锻炼，但是因为环境的因素，并不是每个人都能够得到锻炼的机会，这就大大的影响了人家对健身的兴趣。针对这个问题，我就打算设计一款新型的健身器械，结构要比较简单，能够满足大部分人们对健身的需求，价格经济实惠，广大市民都能够接受的健身踏板车。这样的踏板车能够在广场、家庭、学校和一些人们休闲的地方安置，方便人们能够轻易的就去锻炼，不用因为场地，费用等因素困扰大家对锻炼的心情。在设计这款健身踏板车的时候，需要对机械运动的原理要有一定的了解，还有人体工程学方面的设计，并且还有带有创新设计，才可以吸引人们对它的使用。第2章 健身器械的现状与发展2.1健身器械的产生与发展过程2.1.1健身器械的产生当健身器械发明以来，为人们的锻炼身体提高了一个层次和环境，人们可以不用因为外界环境的影响，比如狂风下雨，距离远不方便出行等原因，不能够去锻炼。健身器械能够在任何地方安置，甚至在自己家里就可以得到锻炼了。室内健身器械的出现使人们在不宜外出的时候也可以起到锻炼的作用。2.1.2健身器械的发展一个国家体育市场的发展程度取决于这个国家在体育上的消费。世界上许多发达国家的体育消费都十分可观。英国家庭在体育上消费高达一百三十亿美元，意大利是九十四亿美元，西班牙是八十一亿美元。1996年法国家庭体育消费达到了四百六十二亿法郎，占了整个体育消费的百分之四十九。相比之下，我国在体育上的消费就非常低，据国家体育总局公布的2001年中国群体体育现状调查报告，我国居民以家庭为单位全年体育消费仅仅为397.42元，其中用于购买家庭健身器械的花费仅为92.09元 ，这说明我国家庭健身器械的市场消费水平非常低。而从国家人口总数和拥有家庭健身器械的比例来看，美国人口不到三亿，跑步机的销量达到300万台;韩国人口四千六百多万。跑步机的销量却达到100多万台;而中国拥有13亿人口，跑步机销量仅仅在20万台左右，跑步机在中国家庭的普及率不到百分之一。虽然近年来，由于人们对身体健康的重视，我国用于健身器械的消费有所增长，但相对于发达国家还是有不晓得差距。这些问题直接或间接的反映出我国在体育市场上还处于起步阶段，近年来健身器械的总销售额虽然增长较为缓慢，但这也预示着健身器械领域具有着巨大的前景。我国家庭健身器的发展如今主要存在着健身器械发展不成熟、有效需求不足的问题。随着对健身器械的不断研究，健身设备已经从当初很单调的那几样器材发展到现在数以百计的健身器械了。而且对健身器械的研究也越来越科学化，对科学的健身要求也越来越高了，不仅需要对人们运动时候带来安全，还要达到最大的运动效果，对人类身体的每部分结构和肌肉，都有专门研发的运动器材，来满足人们各种不同的需求了。现在大部分的生活小区里都安置了常见的一些健身器械提供给人们锻炼使用。能够满足大部分人的健身需求。第3章 健身运动的分析3.1 下肢锻炼的重要性腿部是许多动作的发力点，想要流畅地做出动作，就必须学会从下肢来发力，只有下肢拥有足够的力量，才能做到带动全身协调，腿部对运动锻炼、甚至日常生活都有明显帮助。腿部是人体最大的肌肉群，强壮的腿部更是稳固的根基，只有先做好腿部的锻炼，其他部位的锻炼就可以得到事半功倍的效果。3.3 健身车的特点使用健身车不仅能增强心肺功能，还能做到腿部肌肉的锻炼。可以锻炼到大腿正面的股四头肌，臀大肌（位于臀部），腿后肌（位于大腿背侧），以及小腿后肌（位于小腿背侧）。健身车体积小巧，安装灵活，能够适应大部分的场所使用，这样的特点正好符合了大部分的健身爱好者的喜好。我设计的这款健身车,是让健身爱好者通过踩踏踏板，驱动脚踏板带动齿轮装置驱使车轮转动起来，达到锻炼的效果。因为本次设计的装置采用了齿轮变速的结构，所以可以调节人们踩踏脚踏板时候的力度，最大速度设计在二十公里每小时。因为简单的无变速设计的话，有很大的局限性，是比较单调的，无法满足人们的更多需要，所以才选用了齿轮变速的结构，来让人们可以使用不同的力度去踩踏，达到不同的锻炼效果。在刚开始启动健身踏板车的时候，因为空程有一点大，齿轮的转速也会有一点小，所以需要使用者踩踏一段时候，使车轮得到了一定的初速度之后，才能够踩动脚踏板来锻炼。然后在静止的时候直接踩踏脚踏板，是不能达到健身踏板车本身设计的锻炼效果的。图3.1 健身车结构图第4章 健身车的设计计算与说明4.1健身车可行性分析我设计的这款健身车采用了利用踏板的运动驱使齿轮传动，然后齿轮转动把齿轮的其他组合零件带动起来，再将动力传递给机构，机构再通过链条带动车轮转动，这样的一个过程来达健身的效果。对车轮的线速度的计算就应该这样计算，当车轮时速是二十公里每小时的时候： v=wr=20kmh=5.56ms 公式（4.1) 后轮的转速（选择直径为300的轮子） n=v2r=5.5623.140.15=5.9rs 公式（4.2)取齿轮的转速n4=0.167rs总传动比 i总=nn4=35.4 公式（4.3) 所以齿轮总体的传动比是35.4，初步选择传动比分别是3.3还有3.8，链条的传动比则就是2.83。那么在这样的传动比的情况在，齿轮在单位时间每转动六十度，就能够确保车轮的线速度达到二十公里每小时的时速了。然后对动力的传递参数，这里选择使用者和健身踏板车的总质量是八十千克，车轮和地表面存在的摩擦系数为0.1.后轮传递提供的功率2。 P=FV=mg=0.180105.56=0.448kw 公式（4.4） 其余各轴所传递的功率分别为p1=p0.95=0.0480.95=0.468kw 公式（4.5）p2=p10.92=0.4680.92=0.51kw 公式（4.6）p3=p20.92=0.510.92=0.554kw 公式（4.7）通过上面的计算可知，使用者只需要对健身踏板车提供0.55千瓦的功率就可以满足健身踏板车的运转了。4.2健身车的要求随着我国的经济迅速的发展，城乡比例也在逐渐减少，更多的地皮被开发商开发作为经济发展使用了，那么人们的运动场所也就变得更加的少了。有一句话叫生命在于运动，运动场所减少直接影响人们的运动质量。这也是为什么健身器械会发展的越来越广泛的原因了。为了设计一款有创新的运动器材，应该要满足这些要求：1. 使用者在使用的时候，能够明显的感受到运动的乐趣，而且使用方法要简单容易操作，还一定的使用价值和美观。2. 运动器材应该接近全民健身这个理念，能够让下至小孩，上至老人都可方便的使用，还要能够保证使用者的安全。3. 运动器材用来运动的，那么就需要要求满足不同人群的运动量来设计，使一款健身设备可以满足不同人群的使用需求。 这款健身车采用了利用脚踏板的运动驱使齿轮传动，然后齿轮转动把齿轮的其他组合零件带动起来，再将动力传递给机构，机构再通过机械原理的效果带动车轮转动，这样的一个过程来达健身的效果。4.3健身车各部分的设计与计算这款健身车是利用多个机构的组合，根据机械运动原理来设计的，要能够使不同机构能够互相满足彼此的机构运动原理。4.3.1车架的设计与计算车架也就是健身车的主体部分，通过车架来把各部分的零件按照设计要求严格的安装好。车架也是健身车里体积结构最大的一部分零件，所以对车架进行设计的时候，对车架的外观形状和材料都有一定的要求，要让设计的车架重量比较轻，才可以满足灵活性的要求。对车架的材料选材也要参考材料性能和使用强度来综合选择一款能够满足健身车使用的材料才可以。通过查阅相关的设计资料后，我打算选择铸铁结构的材料来制作车架，呈现T型的横截面设计。这样的设计结构方面来说是比较简单的，能够比较容易的被加工出来，不需要投入太多的成本去研发生产。虽然我选择的铸铁属于脆性的一种，对抗拉强度的要求不是很好，但是铸铁的塑性条件是比较好的，健身车在使用的时候主要受力是来自使用者对健身车的压力，铸铁的抗压强度能够保证使用者在使用健身车有效承受使用者的压力，车架不容易发生变形。之后再通过相关的计算来校核该材料的强度是否满足健身车的使用要求，再根据结果来进行优化改善。在设计车架的时候还要考虑内部变速机构的零件的安装，不允许对变速机构运动时候发生一些干涉影响使用效果和减少使用寿命。在尽可能的情况下将车架体积设计在最小范围内，保证车架整体的美观效果和重量。图4.1 车架结构图车架的长度为1m，宽为0.28m，主要承受使用者和机构的重量，使用材料力学的相关知识和公式来进行计算，计算结果如下： 该模型计算可看为T型截面铸铁梁的载荷强度的计算，材料抗拉许用应力为t=30MPa，抗压许用应力为c=160MPa，截面对形心轴的惯性矩为IZ=763cm4 ，且y1=26mm，则最大正弯矩在支撑杆处，即车架的正中间部位， Mc=6000.5=300Nm，最大压应力作用于上边缘各点c=Mcy2Iz=3000.2676310-2m4=10.22106Pa=10.22MPa 公式（4.8）最大拉应力作用于下边缘各点t=Mcy1Iz=3000.4476310-2m4=17.3106Pa=17.3MPa 公式（4.9）最大拉应力与最大压应力均小于许用应力，所以车架的强度满足要求。4.3.2 动力装置本次设计的健身车的最重要的地方就是齿轮之间的配合传动了。对齿轮传动也有很多的方案，我在这里根据我设计的健身车的实用性和生产成本的控制前提在，选择了踏板和齿轮的装配配合，这样直接对脚踏板的踩踏将动力传递给齿轮，齿轮再传递给变速机构来达到健身车的完整运动效果。而在踏板和齿轮的装配中我选择了使用棘轮来进行动力传递，棘轮机构由摇杆，棘爪，棘轮和止动爪等组成。使用棘轮机构可以使踏板在进行往复运动时，棘轮可以进行单向运动。棘轮机构的结构简单，运动可靠。这里涉及的齿轮变速机构有两级，第一级是踏板带动齿轮转动，把动力传递给相关的齿轮配合件，然后通过啮合的作用控制转动轴在一个方向的正常转动。第二级就是输入轴上面的大齿轮将动力传送到小齿轮上，因为大小齿轮传动比的因素，使使用者在使用健身车的时候，达到调速的作用。齿轮传动系统如图：图4.2齿轮传动系统图 各级齿轮的校核如下：第I级齿轮校核在上文里对健身车的使用功率有了计算结果可知功率比较小，所以对齿轮的硬度要求不会特别高，只需要将加工的齿轮进行一下时效处理使齿轮的硬度在240HBS左右，就可以满足受力要求了。根据使用的情况可知对齿面的精度选择IT7的精度等级就可以了。大齿轮的齿数选择Z1=90，则小齿轮齿数Z2=Z1=903.3=27，取Z2=27。然后查阅机械设计手册里的相关参数，将大小齿轮按照软齿面不对称形式进行安装，取齿宽系数d=1.0由公式 d1t2.323KT1du1uZEH2 公式（4.10）试选Kt=1.5大齿轮的转矩 T1=9.551060.1811.33Nmm 公式（4.11)查表得出材料系数ZE=189.8MPa12按齿面硬度查表得H Iim1 =600MPaH Iim2 =560MPa查表得接触疲劳寿命系数KHN1=0.90KHN2=0.95确定许用接触应力H1=KHN1H Iim1 SH=0.90600MPa=540MPa 公式（4.12)H2=KHN2H Iim2SH=0.95560MPa=532MPa 公式(4.13)取H=H2d1t2.323KT1du1uZEH2 公式(4.14)带入数据求得d1t=178.8取分度圆直径d1t=180取大齿轮的模数mt=d1tZ1=18090=2 公式(4.15)小齿轮分度圆直径为d2=mZ2=227=54mm 公式(4.16)校核齿根的弯曲强度：根据公式 F=2KT1dZ12m3YFaYSaF 公式(4.17)大小齿轮弯曲疲劳强度取F Iim1 =240MPaF Iim2 =220MPa取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.88KFN2=0.90取定弯曲疲劳安全系数SF=1.4，应力修正系数YST=2.0，得F1=KFN1YSTF Iim1SF=2400.882/1.4MPa 公式(4.18) F2=KFN2YSTF Iim2SF=2200.902/1.4MPa 公式(4.19)查表得 YFa1=2.62 YFa2=2.22YSa1=1.59 YSa2=1.77校核计算 F2=21.51.521051.0272232.221.77MPa=30.72MPaF2 公式（4.20） 故弯曲疲劳强度足够。 第II级齿轮校核在上文里对健身车的使用功率有了计算结果可知功率比较小，所以对齿轮的硬度要求不会特别高，只需要将加工的齿轮进行一下时效处理使齿轮的硬度在240HBS左右，就可以满足受力要求了。根据使用的情况可知对齿面的精度选择IT7的精度等级就可以了。然后查阅机械设计手册里的相关参数，大齿轮的齿数取Z1=85，小齿轮的数Z2=Z1=853.8=22.4，所以齿轮的齿数选择Z2=23，按照软齿面齿轮不对称形式进行安装，取齿宽系数d=1.0由公式 d1t2.323KT1du1uZEH2 公式(4.21)选Kt=1.5大齿轮的转矩 T1=9.551060.4685.9/2.560=3.16104Nmm 公式(4.22)查表得出材料系数ZE=189.8MPa12按齿面硬度查表得H Iim1 =600MPaH Iim2 =560MPa查表得接触疲劳寿命系数KHN1=1.15KHN2=1.25确定许用接触应力H1=KHN1H Iim1 SH=1.15600MPa=690MPa 公式(4.23)H2=KHN2H Iim2SH=1.25560MPa=700MPa 公式(4.24)取H=H1d1t2.323KT1du1uZEH2 公式(4.25)带入数据求得d1t=170mm 大齿轮的模数mt=d1tZ1=17085=2 公式(4.26)取模数m=2小齿轮分度圆直径为d1=mZ1=223=46mm 公式(4.27)校核齿根弯曲强度：由公式 F=2KT1dZ12m3YFaYSaF 公式(4.28)大小齿轮弯曲疲劳强度取F Iim1 =240MPaF Iim2 =220MPa查图取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.91KFN2=0.98取定弯曲疲劳安全系数SF=1.4，应力修正系数YST=2.0，得F1=KFN1YSTF Iim1 SF=2400.9121.4MPa=312MPa 公式(4.29)F2=KFN2YSTF Iim12SF=2200.9821.4MPa=308MPa 公式(4.30)查表得 YFa1=2.76YFa2=2.20YSa1=1.56YSa2=1.78校核计算F2=21.53.461041.0232232.761.56=10.56MPaF2 公式（4.31） 故弯曲疲劳强度足够。齿轮的一些参数汇总：第一级齿轮配合的参数如下：小齿轮的模数M=2，压力角选择的20，小齿轮的齿顶高系数是1，小齿轮的齿数是27,中心距是117。对小齿轮的尺寸精度要求是径向跳动的公差为0.05，法线的长度公差0.028 大齿轮的模数M=2，压力角选择的也是20的，大齿轮的齿顶高系数是1，大齿轮的齿数是90,中心距是117。对大齿轮的尺寸精度要求是径向跳动的公差为0.056，法线的长度公差0.036对大齿轮的跨齿数为10 。第二级齿轮配合的参数如下：小齿轮的模数M=2，压力角选择的20，小齿轮的齿顶高系数是1，小齿轮的齿数是23,中心距是107.5。对小齿轮的尺寸精度要求是径向跳动的公差为0.05，公法线的长度公差就需要在正的0.028范围内才可以。大齿轮的模数M=2，压力角选择的也是20的，大齿轮的齿顶高系数是1，大齿轮的齿数是85,中心距是107.5。对大齿轮的尺寸精度要求是径向跳动的公差为0.056，法线的长度公差0.036，跨齿数为10。4.3.3 其余辅助装置的设计计算1.链轮的设计计算在我设计的这款健身车工作的时候，因为是采用的链轮与链条的啮合从而达到动力的传递效果，所以可以保证传动比的准确性，对齿轮的传动尺寸要求也是需要尽可能的紧凑一点，张紧力不需要特别的大，而且这样的结构对轴的载荷也挺小的，却能够拥有很大的承载能力。但是也有缺点，那就是在使用者使用健身车很快速的运动的时候，齿轮之间不能十分的稳定，会有一些噪音干扰使用者的体验效果，所以不适合在速度快慢变化频率比较快的情况在使用，需要温和一点的使用才行，这也就是将健身车的最大速度控制在二十公里每小时的原因了。小齿轮的齿数Z1=13，大齿轮齿数Z2=Z1i=132.83=36.79，取大齿轮的齿数Z2=37，定中心距为277，运用计算如下公式算得运用计算如下公式算得。 Lp=2a0p+Z1+Z22+pa0Z2-Z122=227719.05+13+382+19.0527737-1322=54.67式(4.32)选择链结数为54，根据相关手册选择链的型号为08-A1-54。查表得KA=1.0KZ=0.846 KL=0.95Km=1.0p0=KAPKZKLKm=10.44480.8460.951=0.553kw v=n1Z1p601000=5.9601712.7601000=1.274m/s所以链条的速度为1.274m/sa=p4Lp-Z1+Z22+Lp-Z1+Z22-8Z1-Z222=377.34mm公式(4.33) 对轴的压力 FQ =1.2Fe=1.21000PV=1.210000.44481.274=418.96N 公式(4.34)静强度校核 S=KmFQ IimKAF=1138001418.96S 公式(4.35)满足强度要求大链轮的参数计算：d=psin180z=12.7sin18037=149.4mm damax=d+1.25p-d1=149.4+1.2512.7-7.95=165.28mm 公式（4.36）damin=d+1-1.6zp-d1=149.4+1-1.63712.7-7.95=153.6mm取da=150mmdf=d-d1=149.4-7.95=141.45mm 确定，这是由轴确定的。h=k+dk6+0.01d=9.5+256+0.0117.97=15.06mm其中k为常数轮毂长度 l=3.3h=3.315=49.5mmlmin=2.6h=2.615=39mm取 l=50mm轮毂直径 dh=dk+2h=25+30=55mm齿宽 bf=0.93b1=0.937.95=7.4mm小链轮的参数计算：d=psin180z=12.7sin18013=52.9mm damax=d+1.25p-d1=52.9+1.2512.7-7.95=60.825mm damin=d+1-1.6zp-d1=52.9+1-1.61312.7-7.95=56.09mm 取da=59mmdf=d-d1=62.9-7.95=54.95mm确定 dk=20mm查表得k=4.8h=k+dk6+0.01d=4.8+206+0.0169.12=9mm轮毂长度 l=3.3h=3.39=29.7mmlmin=2.6h=2.69=23.4mm取l=25mm轮毂直径 dh=dk+2h=20+18=38mm齿宽 bf=0.93b1=0.937.95=7.4mm2.车轮与车架的连接对车轮和车架体之间装配的时候，是设计要求车轮在车架的固定情况下要能够稳定的运转，不允许出现车轮相对车体发生晃动的情况发生，为了预防这样 的情况发生，在对车轮安装在车架上时候，特别选用了套筒来对车轮固定。在安装的时候，车轮和轮架首先是通过轴来装配，然后在轴的首尾两端分别装配一个螺母来锁紧，然后再用螺母把车轮的轮架固定在车架上，并且一定要在轮架里面安装套筒，来保全车轮快速运动的时候防止发生晃动的现象。3.输入轴与输出轴的校核在设计对健身车合适的传动轴的时候，需要对轴的结构和受力分析这两个方面来通过计算得到合适的取值和结构，使之满足要求。在对轴的结构进行设计的时候，需要对轴安装在车架上的位置和个零件之间装配的结构来综合考虑才可以，然后再对轴的强度与刚度这两方面着手计算并且校核。我对设计的轴的材料选择45号碳钢来完成，45号碳钢在经过时效处理之后的材料力学性能各方面都是可以满足健身车的使用要求的。设计的这个轴的尺寸方面已经基本确定了现在对他的强度来进行一下计算看看能否满足要求。轴的强度校合 对轴进行强度的计算时候，有三种方法来检验，分别是切应力的计算分析，弯曲应力的计算分析和安全系数的计算分析。因为采用切应力的方式来计算比较简单，只要对轴的转矩计算结果，就可以了。我这里就对轴的切应力进行一下计算：T=TWT9.55106Pn0.2d3T由此可以得到轴的基本直径d0min39.55106P0.2Tn=C3Pn输出轴的最小直径d1minC3P1n1=1030.4685.92.560=15.34mm 公式(4.37)考虑到轴上有键槽取d1min=20mm输入轴的最小直径d2minC33P2n2=1030.515.92.54.360=21.55mm 公式(4.38)考虑到轴上有键槽取d2min=25mm式中 -轴的扭剪应力（MPa） -轴传动的功率（kW） -轴的转速（r/min） -轴的直径（mm） -轴传递的转矩（N.mm） -轴的抗扭剖面系数，其中实心圆轴WT=d3160.2d3 -许用扭剪应力（MPa），见下表 C-计算常数，取决于轴的材料及受载情况，见下表表4.1常见材料的计算常数轴的材料Q235、20454OCr、35SiMnC15813511810610697122030404052图4.3输入轴结构图图4.4输出轴结构图4.键的校核在健身车保持静止状态的时候，键连接轴时候也会产生失效，主要的失效原因使连接面的压溃原因。根据前人在机械结构设计时候的经验可知，产生压溃的位置最普遍的是在尺寸比较小的位置。其他部位很少会发生压溃，除非收到了超出强度范围外的压力，才可能发生压溃。假设载荷沿工作面均匀分布，则普通平键联接的挤压强度条件为p=4Tdhlp式中 -键的挤压应力（MPa）T-轴传递的转矩（N.mm）-轴的直径（mm） h-键的高度（mm） l-键的工作长度（mm）；A型键l=L-b，B型键l=L b-键的宽度（mm） -键的许用挤压应力（MPa），见下表在健身车运动的时候，键连接轴的主要失效原因就是因为键和工作面之间的磨损过多导致的，为了预防这样的情况发生，一般是采取这样的措施：控制键和接触面之间的压强，可以根据计算公式得出： p=4Tdhlp式中-键的许用压强（MPa），见下表表4.2键校核参数表许用项联接方式轮毂或键轮毂材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击静联接钢（键）1202501001206090铸铁708050603045动联接钢（键）504030键 p=4Tdhl=43.1610425734-8=27.78MPap 键 p=4Tdhl=43.1610430740-8=18.81MPap 键p=4Tdhl=41.4810528750-8=71.91MPap 键 p=4Tdhl=41.4810532834-10=96.35MPap 5.滚动轴承的设计对轴计算完了，就要对轴承的受力进行分析了，滚动轴承的作用是为了固定套圈，让轴在受载荷范围内将各个点的载荷合理的分配，保证整体结构的均匀运动，防止因为某处收到的载荷大，某处的载荷小，发生不均匀受力，影响使用寿命和使用效果。当滚珠滚动的时候，可以使每次每个部位的受力都是一样大小的，不会发生变化。对于轴承的载荷变化的情况，主要由滚动体的圆周速度的快来来影响着。滚动轴承的失效形式及计算准则根据工作情况，滚动轴承失效形式主要有：（1）疲劳破坏 因为载荷在不断的对轴承施加作用力，在轴承的表面会产生一些裂纹，这些裂纹因为载荷的不断作用下，使裂纹不断的扩展，从而产生了疲劳点蚀，就会影响轴承的正常工作了，随意疲劳点蚀也是轴承最主要的失效形状之一。（2）永久变形轴承在进行慢速的转动时候，都是不容易发生疲劳性破坏的，只有在长时间搜到很大的额静载荷或者是冲击载荷的时候，轴承的滚道和小球之间接触时会发生永久性的变形，这样的变形是不可恢复的，从而影响轴承以后的工作性能。决定轴承尺寸时，要针对主要失效形式进行必要的计算轴承的寿命计算：（1）滚动轴承的基本额定寿命正常的轴承在运转的时候，从一开始运转到上文提到的疲劳点蚀产生之前，轴承所经历的工作总时间，就是该轴承的疲劳寿命了。轴承的疲劳寿命和很多因素有关系，比如轴承的制造时候的精度，不同材料之间力学性能的区别之间的差异都可以使轴承的疲劳寿命不一样。而且在材料、制造的效果都一致的情况下，同样的工作使用情况，都可能导致轴承的疲劳寿命是不一样的。所以对轴承的疲劳寿命的标准选择是比较复杂的，不可以因为是同一批生产的轴承，就认定它们的疲劳寿命是一样的。因为在实际使用的时候，情况是多边化而且无法人为控制。所以对轴承的疲劳寿命的标准判断呢，主要是采用以下的方式来判断。在相同的情况在，同一组的轴承，他们的基本额定寿命是以百分之十的轴承发生疲劳点蚀，而百分之九十的轴承没有发生疲劳点蚀时候，他们的工作总时间，来判断为轴承的基本额定寿命。（2）滚动轴承的基本额定载荷 轴承的疲劳寿命和工作时候收到的载荷也是有很大关联的，当载荷变大的时候，轴承的接触应力也会随着变大，那么轴承在发生疲劳点蚀之前，能够经受的应力变化也会逐渐减少，从而降低了疲劳寿命。（3）滚动轴承寿命的计算公式轴承的额定载荷和实际工作时候收到的载荷一样的时候，那么轴承的寿命就是106 r。当轴承在实际工作时候收到的载荷不等于额定载荷的时候，就需要通过有关的计算公式计算结果，才能判断该轴承的寿命是多少了。下面就是有关寿命的计算方法：PL10=常数因为P=C时， L10=1106r，故有PL10=C1 即 式中寿命 L10106r=CP 指数在实际工作情况下计算的时候，一般采用小时作为单位来表示轴承的寿命，用N字母来表示轴承的转速。实际计算时，用小时表示轴承的寿命比较方便。令n代表轴承的转速（r/min）,这样的话它们之间的关系就应该是这样的： L10hh=10660nCP 因为轴承计算出来的理论载荷只能在一般的环境下采用，如果需要轴承在一些高温设备当中使用的时候，那么轴承的载荷就会急剧下降了，这时候就需要用温度系数来对载荷进行分析， 可查表：表3.3温度系数参数表工作温度/0C120125150200250300350温度系数10.950.90.80.70.60.5进行上述修正后，寿命计算公式为 L10hh=10660nftCP如果载荷P和转速n已知，预期轴承寿命已取定，则所选轴承应能承受的额定动载荷C可按下式计算C=Pft60nLh1061根据上面的计算公式就可以确定我设计的健身车应该选用的轴承型号了。6.骑行台的设计骑行台可以使人们在室内做到在户外一样的锻炼，现在的骑行台分为两类，一类式滚动式骑行台，一类式固定式骑行台。由于固定骑行台的锻炼强度较高，不仅能有效的锻炼心肺功能，腿部肌肉的强度及其爆发力等，也可进行基础的有氧运动锻炼，而且因为不必分心去维持车辆平衡，能够更尽全力的专注在踩踏间的训练。所以我选择了固定骑行台。图4.5固定骑行台43本科毕业论文(设计)第5章 健身车安装测试说明5.1齿轮组安装说明在经过一段时间的设计和查阅相关资料后，健身车的理论数据计算完了，然后就是对各部分零件之间的装配要求进行分析了。在对车架上面的安装孔进行钻孔的时候，首先是要测量一次看看车架两边的边缘距离是否符合安装条件，然后在钻孔的时候还要确保位置精度，防止孔位误差太大，导致齿轮安装后不能够互相啮合。按照同样的要求对车架的其他孔位一次钻孔，然后安装相关的零件上去，安装完后要检查一下安装的零件能否正常的运转，没问题后就算是完成了齿轮组的装配了。5.2健身车的测试 安装健身车后，就可以对它进行调试看看能不能正常运行了。再测试的时候，首先让车轮不接触地面，然后转动踏板看看踏板转动的时候内部结构之间是否正常的转动，这时候还得轻轻的转动，防止因为安装时候发生干涉，快速转动就容易使齿轮之间发生恶性磨损，损坏零部件。没有问题后再让车轮接触地面，使用者开始按照正常流程来操作该健身车，并改变不同的变速看看是否有阻力的发生变化。最后再提高速度，让脚踏摆动式健身踏板车达到预定的最高速度，二十公里每小时，确定这样的时速时候齿轮之间有没有发生晃动。最后就算是完成了这款健身车的整体调试了。结论我在这次的毕业设计里面，对一个产品设计的整个流程就经历了一边，把四年大学里面学到的所有知识都运用了起来。一拿到课题，我就开始对健身车的相关设计资料展开了研究分析，对后面的设计打下了好的基础。在我设计这款健身车的结构时候，对齿轮传动部分的设计，是我这次遇到的最大的难点了，因为要对齿轮的啮合作用做分析并且计算，平时的课堂里很少去对机构做专门的计算，所以我计算的时候因为不熟练，感觉到笨手笨脚的，但是在经过多次的计算以后，我就觉得原来计算也没有想象中那么复杂，只要按照固定的公式带入数据计算结果就可以了。然后在绘图的时候也因为平时对绘图软件的使用缺乏锻炼，所以也用的不怎么得心应手，画的比较慢，有的部位还不会画，通过同学的指导，还解决了不会画的部分。总体来说这次毕业设计还是让我信心满满，因为凭自己力量完成了一件对我而言比较有难度的产品设计，完成后心中有满满的成就感，十分快乐。在这里也对我这次毕业设计提供指导的辅导老师还有给我帮助的同学们说上一声谢谢。最后，再感谢我的答辩老师们抽出时间让我答辩，完成本次毕业设计。本科毕业论文(设计)致谢在这次毕业设计即将结束之际，我要感谢我的指导老师以及我的同学，感谢他们曾经给过我的帮助，在我毕业设计遇到困难时，是他们给我指点了迷津，让我能够顺利地完成本次毕业设计。在这次毕业设计中，我设计的内容为家用运动健身器械设计，作为一个新课题，我得到了指导老师很大的帮助，在老师的指点下，我完成了一个新产品的设计，如果没有老师的指导，我想我很难完成此课题。在毕业设计期间，指导老师的指导工作和对同学的关心使我终身难忘。毕业设计的过程也是学习的过程，如果说上课是在学习理论知识的话，那么毕业设计是在学习怎么运用学过的知识指导我们实践，在实践中学习、体会。设计过程中，同学之间的交流也对我的设计有不少帮助，在与同学的交流过程中，能够学到自己还不是很懂的东西，在此，我也要感谢他们给我的帮助，他们使我的毕业设计变的更加完善。我认为这次的毕业设计工作对我个人来说是一次很大的挑战，对我所学的知识，对我的个人能力都是很大的挑战。参考文献1 濮良贵，陈国定，吴立言主编. 机械设计.第九版M. 北京:高等教育出版社, 2013. 2 杨可桢, 程光蕴, 李仲生主编. 机械设计基础M. 北京: 高等教育出版社, 2006. 3 白清顺，孙靖民，梁迎春主编.机械优化设计M.机械工业出版社，2017.4 陈大先. 机械设计手册M. 北京: 化学工业出版社, 20055 黄青红, 张书, 曹亚萍. 浅谈绿色家用多功能健身器的设计J. 中国高新企业, 2013(28):24-25.6罗红萍, 唐新标, 吴明泰. 一种家用环保健身器的设计J. 机械工程与自动化, 2013(3):32-34.7王东峰. 一种家用健身器械结构优化研究.科技风J，2017（3）：167-167.8何秀. 仿生设计在健身器设计中的应用J. 科技信息, 2012(5): 21-22.9 江冬冬, 张舵, 肖云. 家用可折叠多功能健身器的设计J. 科协论坛, 2012(4): 115-11610 C. M. Evertsson. M. Optimal Trajectroy Planning for New Type Parallel Machine Tool J. Electronic Science And Technology, 2003, 32: 1355-1361.11 C. M. Evertsson. R. A Method of Fast Interference Inspection for Parallel Machine ToolJ. Electronic Science And Technology, 2005, 24(2): 199-214.12 .Feng Yang. Dynamic gait stability of treadmill versus overground walking in young adultsJ. Journal of Electromyography and Kinesiology,2016,31:81.附录附录A英文原文Development of a new type of four drive body building car1 IntroductionSince the middle of the 1980s, with the continuous improvement of the quality of life, Chinas fitness equipment industry has begun to develop rapidly. The successful hosting of the Beijing Olympic Games provides favorable conditions for the development of the fitness equipment industry in China. Chinas fitness equipment industry has begun to pay attention to the technical content and innovation of the products. This has led to a general improvement in the quality of the products. But at the same time, foreign fitness equipment enterprises began to target the Chinese market, and entered the Chinese market with the opportunity of Olympic investment, and seized the 1 of Chinas fitness equipment market with their high quality products and positive and feasible marketing plan. In the competition with foreign fitness equipment enterprises, domestic brands have exposed the lack of product R & D, technical innovation ability and technical content. Therefore, it is urgent to increase the scientific and technological innovation of fitness equipment, improve product quality, enhance the capability of independent research and development, make our products integrate with the international market and win a place in the fitness equipment market.Since the middle of the 1980s, with the continuous improvement of the quality of life, Chinas fitness equipment industry has begun to develop rapidly. The successful hosting of the Beijing Olympic Games provides favorable conditions for the development of the fitness equipment industry in China. Chinas fitness equipment industry has begun to pay attention to the technical content and innovation of the products. This has led to a general improvement in the quality of the products. But at the same time, foreign fitness equipment enterprises began to target the Chinese market, and entered the Chinese market with the opportunity of Olympic investment, and seized the 1 of Chinas fitness equipment market with their high quality products and positive and feasible marketing plan. In the competition with foreign fitness equipment enterprises, domestic brands have exposed the lack of product R & D, technical innovation ability and technical content. Therefore, it is urgent to increase the scientific and technological innovation of fitness equipment, improve product quality, enhance the capability of independent research and development, make our products integrate with the international market and win a place in the fitness equipment market.2 wheel drive discrete principle and designThe 4WD car uses a fitness principle respectively to drive the hands and feet, so that each input can not affect the other driving conditions, independent drive shaft rotation, so that the rider can according to personal preferences, exercise to exercise different attitude, realize the stair tread and leopard running, different movement of breaststroke.Figure 1 vertical exercycles Figure 2 horizontal body-building vehicle Figure 3 hand body-building vehicleThe two - hand double - foot drive device mainly uses the transcendental function of the overrunning clutch. The four sets of independent driving devices have replaced the pastThe single drive device of the fitness car drives the driven elements of the resistance system.Overrunning clutch is a special mechanical clutch. In mechanical transmission, it can be automatically combined or separated according to the change of relative speed or direction of rotation of main and driven parts. The driving element can only rotate the driven element from a single direction. If the driver changes the direction (as clockwise to clockwise), the driven element is automatically detached and does not produce any power transfer function.The 4WD car uses a fitness principle respectively to drive the hands and feet, so that each input can not affect the other driving conditions, independent drive shaft rotation, so that the rider can according to personal preferences, exercise to exercise different attitude, realize the stair tread and leopard running, different movement of breaststroke.Figure 1 vertical exercycles Figure 2 horizontal body-building vehicle Figure 3 hand body-building vehicleTwoThe two - hand double - foot drive device mainly uses the transcendental function of the overrunning clutch. The four sets of independent driving devices have replaced the pastThe single drive device of the fitness car drives the driven elements of the resistance system.Overrunning clutch is a special mechanical clutch. In mechanical transmission, it can be automatically combined or separated according to the change of relative speed or direction of rotation of main and driven parts. The driving element can only rotate the driven element from a single direction. If the driver changes the direction (as clockwise to clockwise), the driven element is automatically detached and does not produce any power transfer function.Because both hands and feet can independently drive the body building vehicle, riders can make many kinds of actions that can not be achieved on the ordinary fitness car, such as alternating riding, bionic running and stair climbing, and can ride alternately alternately. This relaxation exercise can make the rider get aerobic (cardiovascular) and anaerobic (strength training).Its most distinctive feature is the function of bionic running. Different from the usual fitness bicycle pedaling alternate feet movement, bionic running function is modeled on the horse, leopard, tiger and other animal when running the limbs pedal posture, feet pedaling vigorously in the hands forward at the same time, vigorously shaken, so that movement full body stretch. This posture can not only maximize the potential of the human body, but also make the muscles and muscles of the arms, legs, lumbar muscles and abdominal muscles evenly balanced, and enable the exercisers to feel the free running mood. In conjunction with the virtual reality scene and the sound system, we can create a free - running state in the natural world.3.The design of 3 composite resistance systemThe resistance system of the fitness car can be divided into two types: contact type and non - contact type according to the contact mode. The contact resistance system uses friction force to control the resistance, not only the noise is relatively large, but also the friction medium wear is serious. Generally, it is only used for the low end fitness car. The non contact resistance system mainly refers to the mode of magnetic resistance. The resistance system is mainly based on the electromagnetic induction principle and the eddy current principle of metal. 3 transforms the kinetic energy into the heat generated by the eddy current inside the metal, resulting in resistance. Because of its advantages of no wear and low noise, the non-contact resistance system is popular in some high-end fitness cars. This four-wheel drive body car also adopts this magnetic control resistance system.Analysis of 3.1 4WD car resistance fitnessFor a general fitness car, in a pedal cycle, the position of the crank can be divided into 4 intervals (Figure 6) 4-6. When riding normally, one side pedaling and driving, and the other side does not produce a driving effect.Among the three factors affecting the resistance size of a four drive car, the level of the basic resistance is determined by the rider. The driving force fluctuation caused by the change of motion mode can be measured by measuring the speed of the flywheel. When the low speed state, the system resistance is reduced, so that the rider can easily start; flywheel speed is high, increasing the resistance of the system, to prevent the occurrence of the phenomenon of ta. The two adjustments do not require high real-time performance. After that, sensors can collect speed and integrate with basic resistance. Finally, output is the method of steering angle.We have to make a real time adjustment for the fluctuation of the periodic tread. The area of the crank is tracked and the resistance is adjusted at the same time. When the crank is located in the II area, we can think that the rider is in the trampling. Accordingly, when the crank is located in the IV area, we can think that the rider is taking a pull. The I area and the III area are over regions. The cam mechanism that rotates synchronously with the crank can adjust the size of the resistance in real time while tracking the position of the crank accurately, such as Figure 7.4. For engineering design 4 fitness car agency.Human engineering is a subject that studies the interaction between people, machinery and their working environment. The subject in its own development process, gradually breaking the boundaries between the various disciplines, and combines the related theories, constantly improve the basic concept, its theoretical system, research methods and technical standards and norms, thus forming a research and applications are extremely comprehensive edge a wide range of subjects 7. Therefore, it has the characteristics of modern emerging disciplines, and has become an indispensable tool for all engineers and technicians. It is also an important means to achieve the goal of industrial design.All human activities are achieved through the motion system of the human skeleton, joints and skeletal muscles. The range of motion, speed, accuracy of manipulation and the ability to exert force are different in different parts of the body. And as far as the same force is concerned, the speed, size and accuracy of different directions are not the same. The speed, size and accuracy will change as the duration changes. The scale of human body, the range of limb movement and the angle of limb movement are determined by human factors engineering, and the size and relative position of all parts of the body building vehicle are determined, so that humans physical strength is most effectively displayed. Therefore, it is necessary to make full use of human engineering design in the design of the fitness vehicle.The design of the treadle crank can refer to the pedal crank structure of the bicycle. As we all know, when a man is riding a bicycle, a treadmill crankA week of exercise, the equivalent of a person in the natural state of a step down a step of 8. The so-called ergonomics, is to make people in the operation of the state of the most close to the natural state. Thus, it can be concluded that the ideal length of the motion diameter of the crank is equal to the walking length of a man in a natural state. Chinese adults in the state of nature walks down is about 300 400mm. Therefore, the range of the length of the crank is in the range ofFrom 150 to 200mm, the intermediate value is 170mm.At the same time, both hands can carry on 360 degrees of rotation. Therefore, the design of the crank length should be carried out in the hand part. The pedal crank according to the step design in the natural state, and at the same time in the hands and feet are imitations of animal movement when running posture, so the length of crank and pedal crank length should be consistent, so as to achieve the imitation of animal running effect, 170mm value. The design of 4.2.3 saddle rodThe two main parameters of the cushion bar are the angle of tilt and the range of adjusting the length.(1) analysis of the angle of tiltThe rider riding fitness sports car, thigh and leg pedal, crank and saddle rod plane position 9 as shown in figure 8. In order to determine the tilt angle of the seat bar, assuming the riders legs straight, the thighs and legs are in the same line under the condition of positive pedal crank in a horizontal position. The minimum of human body shape formwork GB/T provided 15759-95 standard, namely takes the female perineum to minimum = 673mm as the design reference, while the vast majority of riders will be no need to keep your legs straight, will get to the bottom of the pedal crank. At the same time, according to the physiological characteristics of human body, the maximum value of D angle is 90 10, then the location of D is 90 degrees.5.ConclusionIn this paper, the feasibility of the fitness car is verified by the principle and physiological analysis of the new type of four drive body building car. And in accordance with the requirements of human engineering, the overall size planning and mechanism design to mak
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