多功能健身车设计与制作

山东华宇工学院XXXX届本科生毕业设计(论文)目录 21.1研究背景 21.2研究目的及意义 21.2.1研究的目的 21.2.2研究的意义 21.3国内外研究现状 31.3.1国内研究现状 31.3.2国外研究现状 51.3.3综述 61.4研究内容 61.5研究方法及技术路线 71.5.1研究方法 71.5.2技术路线 7 82.1健身车种类分析 82.2.健身车产品现存问题 11 113.1用户人群调研 113.2问卷调查分析 12301993.3用户需求分析 133.3.1确定访谈对象 134.1设计思路 164.2元素提取 164.3效果图渲染和模型制作 174.4产品实物展示 174.5产品展板 17第五章结论 17参考文献 171.1研究背景2021年国家发展改革委体育总局发布《“十四五”时期全民健身设施补短板工程实施方案》《全民健身计划（2021-2025年）》等政策，致力于给国民提供更好的健身环境，不断推动健身行业发展。随着社会经济的快速发展人们生活质量的不断提高，人们的工作和生活节奏也在逐渐加速。快节奏下生活引发的健康等问题也推动着人们更加注重身体健康，运动健身也正在成为一种生活时尚。但传统健身器材存在功能单一，难以满足人们日益增长的多样化、个性化健身需求。为了弥补以上健身产品存在的问题，本文为健身者设计了更加全面、高效锻炼的健身产品，满足现代人的生活需求。1.2研究目的及意义1.2.1研究的目的伴随着我们国家的发展壮大以及生产制造水平的不断提高，人们的生活方式、消费观念更加注重享受与生活品质的提高，更加注重对自身的投资，用户需求更加的多样而细分。目前健身行业缺乏的是多功能健身器材，为了针对这一缺点本产品将设计一个多功能健身车，不仅能够进行有氧训练还能针对特定部位进行无氧训练，弥补了现有健身产品的缺陷并满足更多多样化客户的要求。1.2.2研究的意义（一）理论意义：多功能健身车具有重要理论意义。从运动生理学角度，它的多种训练方式，可以满足不同人群的肌肉增长、脂肪消耗和心肺功能的提高；本项目的研究成果不仅可以丰富运动生理学、运动心理学、康复医学等领域的研究内容，同时可以为提高人们的身体素质，为人们的健康和生活质量的提升提供了有力的支持。（二）实践意义：多功能健身车的多样性可以为现代产品设计带来独特的魅力。有助于打破原本健身车只能做有氧运动单一的观念，让健身车也可以拥有无氧运动模式。有助于丰富健身产品的形态和功能，还可以节省室内空间，有助于提高人对生活方式的健身追求。同时，多功能健身车的多样化特点，也能满足人们对于家居产品多样化需求的追求。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状郭晟在《\t"67:3344/kns8/defaultresult/_blank"面向亲子互动体验的居家健身车产品设计》中指出，在新的发展时期，我国的青年一代正日益成为社会和家庭经济建设的主要力量。来自于工作和生活的各方面的压力，导致他们的健康状况突出，因此，适当地进行体育锻炼是必要的。与此同时，由于时代问题和新时代父母理念的交汇，使得在家庭场景中进行的亲子互动产品市场迅速成长，产品种类也越来越多。但是，目前相关的产品交互模式比较单一，且未能深度协同年轻家长群体的实际需求（如图1.1）。图1.1面下亲子互动居家健身车（来源：互联网资源）连迅，李文慧在《健身车式下肢康复仪结构设计及运动学分析》本项目拟研究一种用于老年人、中风和脊髓损伤病人的下肢功能康复训练器，将踏板式康复驱动器和外骨骼辅助固定器相结合，实现对老年人、脑卒中和脊髓损伤病人下肢运动功能的有效保护，并为其提供充分的安全性保障。利用SolidWorks三维仿真，实现了零件造型，装置装配图及运动模拟（如图1.2）。图1.2下肢康复健身车（来源：互联网资源）张凯琦在《健身车智能化改良设计研究》中提出了根据上述对室内健身车的智能改进设计，改进设计是对原始设计的改进和变化，使得改进后的产品更符合人们的需要。它的实质就是优化、充实和改进原来的事物，它是在已有的东西的基础上进行修正和变化，是对设计目标的过去、现在与将来的使用环境与使用条件等设计因素进行区别分析，最终结果所指向的根本事物是不变的，都是为了使改良后的事物更适合人类需求，所以其本质是一种针对人类潜在需求的设计（如图1.3）。图1.3智能化健身车（来源：互联网资源）金文宇在《基于人机工程学双驱动健身车的研制》中提出了基于人机工程学和机械设计的原理和方法，采用手脚双动力驱动方式，设计出结构简单、新颖的双动力驱动健身车。它包括车体、转向装置和驱动装置三个部分。并联四杆联接转换机构，从机架、转换机构、控制机构三个方面，完成了手、脚的转换。李建余，姜立军,姜立新在《动感单车的侧倾反馈体验设计研究》中提出了能降低用户在转弯过程中的眩晕感外，还提高了用户的临场感、系统的易学性及易用性的观点（如图1.4）。图1.4健身车倾斜反馈体验（来源：互联网资源）1.3.2国外研究现状Rodrigo

Bini

在《Associationsbetweene-biketraveldistanceandchangesinhealth》中提出了使用动感单车进行更多旅行与体重减少幅度更大的关联和舒张压。动感单车有可能帮助那些较贫穷的人健康结果，但可能需要通过其他形式的运动来补充，以确保遵守体育活动指南。Man-Ling

Chang

在《Encouragingobesestudentswithintellectualdisabilitiestoengageinpedalinganexercisebikebyusinganairmousecombinedwithpreferredenvironmentalstimulation》中提出了使用山地自行车是一项有氧体育活动，发展迅速。电动踏板辅助山地自行车的出现虽然并非没有批评者，但它为更多人群提供了享受山地自行车健康益处的潜力。尽管专注于电动自行车使用的研究总体上正在增长，但专门针对eMTB使用的研究有限。需要研究探索骑行eMTB的潜在运动反应，以及经历过和没有经历过eMTB骑行的山地自行车手的信念和看法。1.3.3综述健身车在发展的过程中，不断满足用户新的需求，企业也在不断挖掘需求为健身车提供市场竞争力。目前健身自行车的品种虽多，但市场上缺少的却是将健身车多功能化的产品，家庭健身用品同样也匮乏。通过以上国内外研究现状可知：健身器材发展理论、研究方法、健身车相关产品分析、健身车市场及发展等均可为本设计研究提供参照。多功能健身车是一种很实用的健身器材，它集多种功能于一体，可进行有氧运动锻炼心肺还可以通过无氧训练提升核心爆发力，无论是健身新手还是专业人士都能从中受益。1.4研究内容（1）多功能健身车产品分析：对现有多功能健身产品类型、人机交互及其特征研究，归纳总结相应健身产品设计特点。制造出拥有三个不同训练模式的多功能健身车，使健身车适用于多功能导向的室内健身车产品。调查国内外相关概念产品的调研与分析，为多功能形式体验下的健身车提供设计思路。（2）用户研究需求分析：多功能健身车用户研究需求分析需涵盖不同年龄、职业、健身目标人群。了解其对便捷操作与快速训练模式的期待。同时关注家庭用户对空间适配、收纳便捷性的要求，以及不同用户对多样化设计、外观设计等多方面的个性化需求。（3）多功能健身车设计实践：通过对健身车的用户反馈和市场研究分析调查得知健身车尺寸普遍偏大、能过于单调、不同用户对健身的需求不同，单一配置难以满足所有用户。在设计上改善设备的操作形式，让新用户能够快速上手。在风格上使用采用简易的设计结构，让用户更好的切换训练模式。1.5研究方法及技术路线1.5.1研究方法（一）文献研究法：通过充分挖掘网络资源，借鉴相关文献资料，搜集国内外健身车的研究成果，了解健身车技术的演变过程以及这些技术如何影响使用者的体验和效果。对不同类型的健身车进行比较，分析它们的设计原理、使用效果、优缺点等。为论文的后续提供理论知识。（二）问卷调查法：为全面了解多功能健身车市场需求，通过线上线下结合的方式，面向潜在消费人员、现有的用户及行业从业者，围绕产品认知、使用习惯、购买意愿等展开详细调查，并展开数据分析，为产品优化提供依据。（三）案例分析法：通过对现有产品的分析及线下健身房实地调查等系统地调研大量室内健身产品、多功能健身车装备等相关资料信息，为多功能下的健身车设计要素设计方式探索提供事实数据支撑。

1.5.2技术路线2.1健身车种类分析多功能健身车是一种集多种运动模式于一体的先进健身设备。它突破了传统健身车单一功能的限制，结合了有氧运动、力量训练和受阻训练等多种功能。这类健身车的主要特点包括：多样化运动模式、可调节阻力系统。这些特性使多功能健身车成为家庭和小型健身场所的理想选择，为用户提供全面的健身解决方案。目前现有的健身车有立式健身车、卧式健身车、动感单车等具体如下：立式健身车:立式健身自行车的主要特征是它笔直的骑姿。此款单车不但可模拟每日骑脚踏车的感受，更可全方位训练腿部、腰、背肌肉，并增进平衡及协调能力。与水平式跑步机相比，立式跑步机具有更大的自由度，可让用户在站立或坐中随意转换，因此，更具多样性，也更具挑战性(如图2.1)。图2.1立式健身车（来源：互联网资源）卧式健身车：卧式健身车作为一种专为低冲击运动设计的健身器材，近年来在家庭和专业健身场所中越来越受到欢迎。它的独特设计不仅为用户提供了一种舒适的锻炼方式，还在保护关节的同时实现了高效的全身锻炼。椭圆机：椭圆机作为一种高效的全身有氧训练器材，在多功能健身车家族中占据重要地位。其独特的运动原理和设计特点使其成为一种低冲击、全身性的锻炼方式，特别适合各年龄段人群使用(如图2.2）。图2.2卧式健身车（来源：互联网资源）动感单车：动感单车作为一种高强度有氧运动器材，在多功能健身车领域占据重要地位。其独特的设计和功能特点使其成为追求高效燃脂和全面提升心肺功能的理想选择。动感单车的核心优势在于其高强度间歇性训练特点。通过精心设计的课程和可调节的阻力系统，用户可以在短时间内达到高强度的运动效果。这种训练方式不仅能快速消耗体内储存的脂肪，还特别适合希望在有限时间内获得最大效益的健身爱好者(如图2.3）。图2.3动感单车（来源：互联网资源）本产品的无氧训练应用了划船机模拟真实划船动作，可锻炼背部、手臂、腿部等全身多肌群，有氧与无氧结合，燃脂效果好；卷腹器专注腹部肌群强化，辅助完成卷腹动作，提升核心力量，针对性强。二者均适合室内使用，部分产品支持折叠收纳，节省空间，且操作门槛较低，适合多数健身人群具体如下：椭圆机：工作原理是以模仿人类正常走路或奔跑的概念为基础的。椭圆机采用精密的连接方式，把直线运动转换成平滑的椭圆运动。这一创新的设计，既能最大限度地模拟人类的生理活动规律，又能减少对关节的影响，是一款适合于低冲击力的有氧锻炼设备（如图（2.4）。图2.4椭圆机（来源：互联网资源）划船机是一种模拟划船运动的健身器材，通过拉桨动作带动全身肌肉参与运动，能有效锻炼背部、手臂、腿部及核心肌群，提升心肺功能。其阻力调节灵活，适合不同健身水平人群。按阻力类型分为水阻、风阻、磁阻等，部分高端产品还配备智能系统，可记录运动数据、提供训练课程，是居家健身和健身房的热门选择（如图2.5）。图2.5划船机（来源：互联网资源）健身车高效锻炼与便捷性于一体，具备多种运动模式，可模拟爬坡、竞速等场景，满足不同强度训练需求。健身车的折叠收纳设计可以节省空间，适合居家使用。静音运转不扰他人，部分还配备娱乐功能，让运动告别枯燥，是兼顾实用性与舒适性的家用健身优选。另一方面无氧设备以力量训练为主，可快速增肌、提升爆发力。划船机、卷腹器等大型设备稳定性强，支持多方面训练。健身器材的功能相结合，有氧骑行燃脂同时，搭配划船机、卷腹器等无氧器材增肌塑形，动静结合，一机多用，满足居家多样化健身需求。2.2.健身车产品现存问题普通健身车功能较为单一，通常仅支持基础骑行模式，缺乏多样化运动选择；同时，部分产品存在座椅舒适度差、调节不便，且收纳设计欠佳，占用空间较大，影响居家使用体验。另外，无氧设备存在诸多局限性，大型器械如卧推架、深蹲架体积庞大，占用空间多，对场地要求高；部分设备价格昂贵，维护成本高。此外，操作专业性强，缺乏指导易导致运动损伤，且训练过程相对枯燥，趣味性不足，难以长期坚持，小型设备虽灵活但训练强度有限。多功能健身车通常设计较为紧凑，其占地面积相对较小。即使是一些带有附加功能（如背阔肌训练装置等）的多功能健身车，也会采用合理的结构设计，使得整体空间占用得到优化。例如，一些多功能健身车的可以调整训练模式，在不使用时可以将健身器材调整到最小空间状态，并且它的各个功能模块之间的布局紧凑，不会有过多的冗余空间。

3.1问卷调查分析通过线上及线下发放问卷的形式，发放了《多功能健身车创作》为题的调查问卷，本次调查问卷主要针对平时有运动习惯或对健身感兴趣的群体。问卷内容将围绕健身车购买偏好(如材质选择、运动形式、价格区间)、锻炼频率、购买渠道、品牌认知度以及健身趋势关注度等方面展开（如图3.1）。主旨在了解目标人群的健身行为特征和潜在需求，受访者需具备“健身锻炼的专业人士或强烈的塑体意愿”以确保调研数据的有效性和针对性，最终统计120份有效调查卷，并以此为基础展开问卷分析。图3.1受访者对多功能健身车的初步了解情况(来源:作者自绘)（1）调研对象基本情况从问卷调查数据来看，通过对受访者的性别、年龄统计得知(如图3.2)，此次调研问卷涉及不同年龄段，其中男性填写量占82%，以15岁至30岁为年龄划分占70%。图3.2调研受访者基本情况统计图(来源:作者自绘)(2）消费者需求与偏好从问卷调查数据来看，使用健身车的用户中，每天都使用的仅占30%；每周使用3-5次的用户占比最高，达到54%；每周使用1-2次达10%；偶尔使用的用户占6%。这表明多数用户都是比较喜欢使用多功能健身车的（如图3.3）。图3.3用户对健身车的使用频率(来自:作者自绘)从问卷调查数据来看，大部分用户不了解多功能健身车的的具体功能和使用方式。经过简单的介绍将多功能健身车的特征分为全方位训练、可折叠式设计、精准调节等功能。经过调研62%认同健身车的全方面训练是受用户喜爱的（如图3.4）。图3.4用户对多功能健身车的喜爱程度(来自:作者自绘)调研问卷数据显示，大部分受访者都看重健身效果，对训练模式和训练方向更是有自己的规划，其中76%的受访者在选择无氧设备的同时选择有氧设备。其次是调查人群对有氧设备52%和无氧设备48%的投票结果(如图3.5)。图3.5采访者对健身器材的选择(来自:作者自绘)做了调研问卷数据显示，产品的多样化不仅仅局限于健身设备的种类多样性，产品的造型、设计、材质等都影响着人们的健身产品选择。经过调查有至少35%的人在购买产品时对设计都有明确的筛选标准（如图3.6）。图3.6受访者对选择产品的具体方向(来自:作者自绘)从问卷调查数据来看，受访者都希望未来中健身产品具有更多的个性化设计，90%的人希望将健身产品功能多样化。因此在多功能健身车创作中应加强上述强调的比重(如图3.7)。图3.7受访者对健身产品期许统计图(来自:作者自绘)3.2用户调查分析多功能健身车的用户人群呈现多元化特征。从现在，倾向于选择具备快速启动、交互功能的健身车，以利用短暂间隙高效锻炼；健身爱好者追求专业级训练效果，注重阻力精准调节、运动数据深度分析功能；中老年群体更关注安全性与舒适性，如低强度训练模式、稳定车架及舒适座椅设计；家庭用户看重收纳便捷性与空间适配性，希望健身车可折叠且不占过多空间；康复人群则依赖特定康复训练程序，辅助恢复身体机能；此外，女性用户对外观设计、减脂塑形功能关注度较高，而儿童及青少年偏好趣味化、游戏化的运动模式，以提升锻炼积极性。在多功能健身车的用户需求分析中，健身目标调查是一项关键环节(如表3.1)。表3.1多功能健身车用户人员分析（来源：作者自制）用户群体特征与需求使用场景男性用户因其集多种锻炼模式于一体，可高效锻炼全身肌群，占地小、安全性高，助于达成增肌减脂目标居家、健身房、户外女性用户运动强度温和可控，能针对性塑形瘦腿、瘦腰腹，居家使用私密便捷，还可灵活调节适配不同需求。居家、健身房中老年群体因其运动强度低、安全性高，可调节阻力适配体能，能锻炼心肺与下肢，居家使用方便，无需受天气环境制约。居家、公园儿童及青少年因其趣味互动性强，能在学习之余高效锻炼身体，占地小不占空间，还能通过科学运动助力骨骼发育与体能提升。居家、户外、健身房用户对多功能健身车需求聚焦于功能与实用层面。期望实现多模式锻炼，自由调节阻力和坡度；强调结构稳固、占地小、操作简便，适配家庭场景；同时注重座椅舒适性与运动安全性，满足多样化健身需求。从用户的基本需求、期望需求进行分析如下：（一）基本需求：用户对多功能健身车的基本要求聚焦于功能、体验、质量与安全三大核心维度。功能上，期望集成多种运动模式（如骑行、划船、力量训练）；质量与安全方面，要求车架稳固、部件耐用，具备防滑、紧急制动等安全设计；使用体验上，追求操作简便、座椅舒适可调，同时希望产品运行静音、折叠收纳方便，适配不同家居环境，且价格合理、售后服务完善。（二）期望需求：用户期望多功能健身车具备丰富且实用的功能。设计方面，追求可灵活调节的舒适座椅与把手，以及稳定的车架和可靠刹车；智能体验上，期待能实现智能互联，有语音控制、个性化训练计划定制功能；同时，还希望其集成多媒体娱乐功能，减少运动枯燥感；在使用便利性上，要求结构紧凑易收纳，移动方便，且清洁维护简单，此外，也看重高品质零部件和完善的售后服务用户对多功能健身车寄予多方面期望。功能上，渴望集成更多元化运动模式，如腹部训练、背部训练等；体验上，追求极致舒适，座椅材质亲肤透气、调节灵活，运行噪音近乎无扰；设计上，希望造型简约时尚，折叠后小巧便携，适配各类家居场景。

4.1设计思路多功能健身车以“全方面健身、多维度健康”为设计理念。通过集成式阻力调节系统与可拆卸配件，将有氧骑行、力量训练、多样化运动融为一体，满足不同人群需求。人体工学设计上，可调节装备改变运动形式、流线型记忆棉座椅与灵活车把，确保舒适安全；高强度钢材车架搭配防滑脚踏、紧急制动系统，全方位保障运动安全。折叠式结构配滚轮，兼顾收纳与移动便捷性，打破空间与场景限制。4.2草图方案方案一：为多功能健身车的原型（如图4.1），可实现有氧训练和无氧训练的结合，也可供大部分用户使用，在方案设计中考虑用户的真实需求，以合作或者竞争的方式进行行为互动，触发复合的体验感受。图4.1草图方案一(来自:作者自绘)方案二：为多功能健身车进一步进行了改造将产品的造型简化、功能易化和尺寸微小化。让多功能健身车更加符合用户的需求（如图4.2）。4.3效果图渲染和模型制作经过对选定方案的深入，通过rhino构建和keyshot渲染出来。

第五章结论一，且未能深度协同用户群体的实际需求。行总结：（1）经过研究分析确定了以健身车的多样性为重点的研究方向，挖掘健身车真实需求与应用形式，结合产品趋势进行设计实践开展。（2）通过搜集大量资料归纳总结，对健身车的多样性现状与内涵、用户具体分析。（3）通过对相关产品调研分析，以用户需求为基础，对健身产品类型得出用户对多功能健身车产品的需求与期望。+软件+互动模式等方面开展产品概念设计，输出产品原型与效果。（三）该产品缺少智能化，为此后期将在人机交互的基础上增加智能系统。

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