《家庭健身器材设计问题研究5600字（论文）》

家庭用多动能健身器材设计家庭用多功能健身器材简介 1（一）健身器材的定位以及意义 1（二）健身器材的发展现状 1二、家庭用多功能健身器功能及结构 3（一）功能介绍 3（一）结构设计 3三、外形结构设计 4（一）机架及机盖的设计 4（二）电动机的类型以及保护 4（三）轴和滚筒的设计 6（四）跑步板和跑步带的设计 6（五）本章小节 7总结及感谢 7参考文献 8家庭用多功能健身器材简介（一）健身器材的定位以及意义中国健身器材行业的发展始于20世纪80年代末，随着中国加入WTO和北京申奥的成功，为健身器材行业的发展提供了有利条件和发展机遇，健身队伍的不断扩大为健身器材生产商带来浓厚商机。2006年1-12月，中国体育用品工业企业实现累计工业总产值51,537,399千元，比2005年同期增长24.61%;实现累计产品销售收入49,740,392千元，比2005年同期增长24.2%;实现累计利润总额1,821,317千元，比2005年同期增长18.62%。2007年1-12月，中国体育用品工业企业实现累计工业总产值61,313,721千元，比2006年同期增长19.39%;2008年1-10月，中国体育用品工业企业实现累计工业总产值55,906,766千元，比2007年同期增长16.67%。中国健身器材行业在迅速发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是在国际市场缺乏知名品牌，产品附加值较低，同时，与国际先进水平相比，中国不少生产企业还处在仿制生产阶段，产品研发和技术创新能力不足。在消费领域，与欧美等发达国家相比，健身器材产品在家庭的普及率及用于健身运动的人均消费还很低。因此，中国健身器材工业企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，努力提高产品质量，加强自主研发能力，有关部门应尽快制订出健身器材统一的技术安全标准，加强售后服务。只有这样才能在新形势下立于不败之地。健身器材的发展现状从图片上来看，我国参加锻炼的人数增加速度较为缓慢，大概每年的增长速度为13%左右，这证明我国群众虽然逐渐增强了锻炼的意识，但是实际参与健身运动的情况较少。根据下图1-1来看，到2017年，我国经常参加锻炼的人数为55000万人，而2016年的人数为48520万人，上升的幅度很小，这表明了我国对健身还没有形成一个较强的意识，知道锻炼对身体的意义，但是又由于工作等关系无法科学的安排时间。图1-1国内的健身器材消费市场规模仍然较小。数据显示,我国城镇家庭平均每百户中仅有4套健身器材,普及率尚不足5%。我国健身器材年销售收入不断增长,2014年收入规模首次突破300亿元大关。健身器材收入2011年的265.8亿元增长至2017年的387.9亿元,年均复合增长率6.5%。我国的城镇家庭对于健身器材的消费较小，对于农村家庭健身器材的普及范围更是偏小。农民地区由于经济以及交通的原因在锻炼身体上的消费仍有限制。从图中来看，我国的健身器材仍有较大的发展空间。我国在体育消费水平上对于要求上仍然有一定的距离，这些问题直接反映了我国当前体育市场整体上还处于起步和发展的阶段，近年来家庭健身器的总销售额所有增长，但是增长速度缓慢，同时也预警着家庭健身器械领域市场开拓的潜力巨大。我国家庭影健身器主要问题是有效需求不足，健身器械市场主体不成熟的问题。国内的健身器材仍然有较大的发展空间，需要不断的进行扩张以及探索。图1-2家庭用多功能健身器功能及结构功能介绍对于跑步机的首要功能应该是可以实现跑步运动，通过对调速带的调节实现对跑步速度的调节。跑步是运动的基本功能，多数人在运动时最基本的运动是跑步的功能。由于人们工作繁忙的特点，腰部以及背部的运动量较少，不少人的腰椎存在一些问题。因此家庭用多功能健身器应该满足对于腰部以及背部的锻炼的功能，例如扭腰盘以及扩背器的功能，从而锻炼腰部以及背部，减少因长时间的工作给脊椎带来的损伤。此外，健身器还应该具备锻炼腹部的功能，即仰卧起坐的功能，一些女性想通过仰卧起坐来塑性，家庭多功能用健身器应该满足对此功能的需求。因为家庭健身器材属于比较重的器械，并且占有一定的体积，因此在设计时应该注意健身器的折叠性，减小健身器的空间，方便人们使用。家庭健身器集多功能健身活动于一体。为人们提供方便快捷的健身运动，实现运动多样化。（二）结构设计家庭用多功能健身器为了实现其多动能性，主要由机架、跑步机、电动机、电源、扶手、调速带，仪表盘组成。在机架部分，为了满足仰卧起坐的功能，增加了仰卧起坐的机构，将跑步机的扶手安装在健身器扶手架上。在跑步机的部分，跑步机的底座框架通过轴连接机架底部的两端。前轴与后轴在底座框架的两端，前滚筒与后滚筒分别在前后轴承上，电动机以及可调电源安装在框架的前端。在跑步机的仪表盘旁边设置有电子显示频，可以在一边运动时一边观看新闻等消息。由于国内一些市场上的家庭用多功能健身器主要集中在臂力的锻炼上，缺乏对于将多种运动结合在一体的运动，对于娱乐的功能设计比较忽略。由于多功能健身器所占的空间面积比较大，因此在设计它的功能时要充分考虑到器材的折叠性质.健身器材应该有效的利用空间，减少不必要的体积。在跑步机的选择上，跑步机的类型主要分为两种，第一种是传统的跑步机，它主要靠自身的动力带动跑步机的运动，通过自身的臂力以及脚关节的运动推动跑步机的运动。跑步机的速度由自己来控制。但是传统的跑步机比较耗费体力，并且会对人体造成更加大的伤害。第二种是电动的跑步机，电动的跑步机通过是通过对于传送带的速度运动从而带动人的身体的运动，这种运动方式比较节省体力，能让跑步达到较好的效果，减小对于人体的伤害。家庭用健身器材需要满足多功能的结构。首先是臂力锻炼，在健身器扶手的两端安装上两个拉伸的支架，通过自己的实际情况调节运动的重量。然后是脊椎的锻炼，通过在健身前方设置扭腰盘增加对于腰部的锻炼。对于腿部的锻炼上，健身器应该安装一个踩自行车式的踏板。在不启动电源时能够靠脚步运动增加对于大腿的运动。健身器在仪表盘的旁边可以增加娱乐设备，例如增加小型音响以及电子显示屏，电子显示屏上可以安装播放视频以及音乐等功能。三、外形结构设计（一）基架、机架及机盖的设计基架奠定了整个健身器的结构，在基架的设计上，为保证整个系统处于稳定的状态，减少不稳定性情况的发生，基架需要采取焊接结构。机架以及滚筒都是根据基架的尺寸和形状进行选择以及设计的，在开始设计健身器的时首先需要考虑对于基架的设计，对于基架的样式以及结构还有尺寸进行精确的考量。自己在设计时需要对于市场上的健身器进行一个大致的了解，对于基架的流行设计以及大部分使用的样式进行考量和设计，融入自己的理解以及想法，对于基架的外形进行改进。对于基架的尺寸方面，可以依据人体工学的规律进行选择，大概的跑带的尺寸为45cm×130cm大小面积，给运动的人足够的空间，根据跑带从而确定其他的结构尺寸，要考虑到电机的尺寸，通过传动机构带传动的中心距离，安装电机以及前后滚筒。对于电源要安装PWM调速电源，为传感器预留部分的位置。在设计基架时要注意设计的宽度以及设计在休息时两脚采访的位置。在基架的上方应该延伸两个辅助支架用来设计自行车踩式结构，两个支架通过螺栓相连。机架在设计上可以参照市面上大部分健身器材的设计。机架的设计需要利用钢管进行连接，焊接材料，减少震动。在机架的设计上需要安装扶手供人支撑，仪表盘需要安装额外的支架进行辅助。在保证底座的平衡性，需要在底座安装橡胶垫，从而减少震动。机架的高度确定需要根据使用者的大概身高来确定，机架过高不利于使用者达到更好的健身效果，因此要特别注意机架的高度确定。机盖在设计时需要使用塑料钢材料，通过螺钉与机架相连，在材料的选择上需要选择有一定稳定性的材料，例如刚材料，对于休息时能起到一定的支撑作用。能够减小危害的发生。机盖分为上下机盖，机盖为跑速带以及基板起到了一定的固定的作用。稳定运动的带来的震动。（二）电动机的类型以及保护在选择跑步机的时候，需要根据自己的实际身体运动状况以及相应的马力的电动机进行选择。在家庭使用中，由于家庭人数的确定，需要进行相应大小的确定，马力越大的跑步机，适用的人群就越广泛。但相应的，跑步机价格也就越贵。因此，综合考虑家庭成员的体形情况后，选择合适马力的电机才能达到最大的性价比。当人在跑步时，跑步机或地面受到的冲击力为人体自身重量的1-2.5倍，电动机作为跑步机的动力，不但要满足载重量的要求，还需要保证跑步机跑台以一定速度运转。一般来说，电动机1个马力可以保证60公斤的人在跑步机上面自如运动，另外跑步机跑台的面积越大，所需要的马力也更大。因此，在选择电动机时要综合考虑这两个因素，在确保安全及效率的前提下，专家建议一般家用选择的电动机马力最好在1.5HP以上，而对于体重偏大的人(超过80公斤)，则应该选择2HP以上的电动机。中此跑步机设计标准为100公斤，电动跑步机专用电动机-23-31型永磁直流电动机该型电动机系大功率跑步机中配套的专用驱动元件，经一定的电磁、结构派生处理也可适用于相应的机械装置中作为驱动元件。该电动机显著的特点:具有转速精度高，当人在跑步机上运动时，是一个冲击负载，该机在这种冲击负载作用下一转不差，保持同步转速，如同在平地上一样感觉。表现在调速方便，调速范围宽、低速性能、运行平稳、噪音低、效率高。电动机的保护与控制关系电动机的保护主要有两大类，采用电流检

测型的有热继电器、热磁脱扣的电动机保护用断路器、电子式和固态继电器、带电子式脱扣的电动机保护用断及软启动器:直接检测电压降低或为零时的欠压保护和失压保护。

电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，及保护中有控制，控制中有保护。电动机保护装置电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的。而绕组的还是流经绕组的电流过大引起的。对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类。

保护装置与异步电动机的修调配合为了确保异步电动机的正常运行及对人进行有效护。必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步机时，保护的协调配合更为突出。

异步电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键。直接检测电阻的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方式，但由于需直接埋入电动机绕组里，贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用，从经济性考虑，采用电流检测型更为加热维电器仍是一种价廉、简单、可靠的电利孔保护形式(从实际使用情况看，目前使用量数):对动作性能要求较高及功能要求企或价格品贵的大容量电动机保护，则可采用电子式继电器:对一般要求。则采用带热做脱扣的电动机保护用断路器更为实用。但不管采护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。（三）轴和滚筒的设计在前后轴的设计上需要符合轴的尺寸以及形状，轴的位置与轴的零件的位置需要一致对应，并且应该将轴上的零件安装牢固，从而减少脱落的危险。州的设计上需要进行简化，这样方便进行加工。轴的使用材料是中碳钢35和合金钢20Cr.在本次的健身器的设计上采用的是滚动式轴承，滚动式轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四个部分同时组成，内圈起到旋转的作用，外圈和轴承相互合作，起到一个支撑的作用，滚动能够使保持架保持平衡，保持架使滚动体均匀分布。轴承的类型主要为深沟球轴承，轴承代号为630。轴承的内径为30，轴承的外径是40，轴承的宽度为12，额定动载荷为7480，额定静载荷为4650，极限转速为22000，润滑的方式为脂润滑的方式。在滚筒的设计上，滚筒为圆柱形的零件。对于滚筒的生产要求需要具备加强对于表面要加强硬度，需要对其进行热处理，从而增加其表面硬度。在滚筒成型后需要对其进行喷漆处理，减少对于滚筒的磨损，保护滚筒的表面。主动滚筒的外圈全跳动小于0.33mm，从动滚筒的外圈跳动小于0.25mm.滚筒采用优质的钢管设计，光洁度达到0.8以下。（四）跑步板和跑步带的设计跑步板在设计时需要考虑其耐用性，因为健身器材的功能有多样性，并且提供给家庭使用，增加了产品的使用频率，依尼茨要注意跑步板的使用寿命以及质量。在跑步板的表层富含有一层油脂，在跑步带工作时油脂会减少跑步板与跑步带之间的距离，使跑步板的运转没有阻力。跑步板主要由一定的重量来支撑人的运动。在跑步板进行的安装过程中需要将螺丝安装牢固，使跑步带顺畅的运转，跑步板主要起着支撑的作用。跑步板在设计的时候要考虑到成年男性的重量，因此需要选择较厚的跑步板进行安装。在跑步带的设计上，跑步带需要采用双层布基，双层VC的橡塑结构，让跑步带具有一定的延展性以及优良的性能。在跑步带的底端，需要设计一定的花纹，增加鞋面对于跑步带的摩擦，减少防滑，标准的跑步带