河北省科技支撑计划项目申请书
项 目 名 称 ：家用多功能健身器材
承 担 单 位：河北科技师范学院
协 作 单 位 ：
项目 负责人 ：刘振 刘桂林 梁健
归口管理部门：
申请计划年度：20xx年
起 止 年 月 ：2014.05-2017.05
填 报 日 期 ：2014-5-1
河北省科学技术厅制
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第二篇：毕业论文-家庭多功能健身器
家庭多功能健身器
作 者 姓 名 专 业 指导教师姓名 专业技术职务
张松波 机械设计制造及其自动化 张玉伟
目 录
摘 要 ……………………………………………………………1
第一章 家庭用多功能健身器简介 ………………………………3
1.1健身器材的定位，作用，意义及我们健身器材发展现状………3
1.1.1健身器材的定位…………………………………………………3
1.1.2健身器的作用……………………………………………………3
1.1.3健身器的意义……………………………………………………3
1.1.4我国健身器发展现状……………………………………………3
1.2家庭用多功能健身器简介…………………………………………4
1.3研究的目的及意义…………………………………………………4
第二章 家庭多功能健身器结构…………………………………4
2.1结构简述……………………………………………………………5
第三章 工作能力分析计算…………………………………………5
3.1齿轮设计及强度校核………………………………………………5
3.2键的设计及强度校核………………………………………………6
3.3轴的设计及强度校核………………………………………………7
3.4轴承的选择及校核…………………………………………………9
3.5润滑与密封…………………………………………………………11
3.6本章小结……………………………………………………………12
第4章 总结和感谢??????????????????13 参考资料???????????????????????15
山东轻工业学院200 届本科生毕业设计（论文）
摘 要
家庭多功能健身器应用广泛。现有的健身器一般都采用单一功能，对人体单一部位进行锻炼，而对那些要求全身得到锻炼的适应能力比较差，直接影响了生产企业的经济效益。为此，该课题提出设计一部家庭用多功能健身器，以适应市场需求。
本文主要对家庭多功能健身器从实际工作需求着手，针对现在产品中存在着规模大功能少等缺点，旨在实现家庭化，多功能化，为本项目市场化、产业化运营奠定了基础。
为此，本文主要进行了如下研究工作：
介绍了家庭多功能健身器的基本特征，指出了家庭多功能健身器的主要内容和难点，综述了家庭多功能健身器研究现状，论证了家庭多功能健身器市场化的必要性和重要意义。
介绍了家庭多功能健身器的构成，工作原理。
通过优化家庭多功能健身器设置方案，合理选材，合理设计家庭多功能健身器的工作流程及各级传动比的分配，设计开发新一代多功能健身器装置。
该健身器适用于家庭室内使用，价格低，功能多。
关键词：
家庭用 多功能健身器 机械运动
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ABSTRACT
Family are widely used multi-functional fitness device。Fitness existing devices are generally single function，a single site on the human body to exercise，and for those who require full-body exercise has been relatively poor ability to adapt to a direct impact on the economic benefits of the production enterprises。To this end, the design of the subject of a multi-purpose family fitness, and to adapt tomarket demand。
In this paper, multi-functional fitness device on the family work needs to proceed from reality, for now there are products that small-scale features, such as major shortcomings, aimed at achieving family, and multi-functional and market-based projects and industrialization of the basis operators
In this paper, the main research work carried out as follows:
Introduced the multi-functional fitness family's basic characteristics, pointing out that multi-functional fitness family's main content and difficulty, an overview of multi-functional fitness device family research, demonstration of a family of multi-functional fitness market need and importance.
Introduced the multi-functional fitness family's composition, the working principle. By optimizing multi-purpose family fitness program is set, a reasonable selection and
rational design of multi-functional fitness family's work processes and the allocation of the transmission ratio at all levels, the design of the development of a new generation of multi-functional fitness device.
The fitness room is suitable for family use, low cost, multi-functional。搜索
Key words：Home ；Multi-functional fitness device ；Mechanical movement
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第一章 家庭用多功能健身器设计简介
1.1健身器材的定位，作用，意义及我们健身器材发展现状
1.1.1健身器材的定位
健身器材就是用于身体锻炼的器械，例如哑铃、跑步机等都属于健身器材。依据用途分，它可以分为专业的和非专业的。按照空间分，它可以分为户外的和室内的。
这件设计属于室内健身器材，可以让人足不出户便可得到身体各方位的锻炼。
1.1.2健身器的作用
随着世界城市经济的发展和人民生活水平的迅速提高，城市居民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有无法进行户外锻炼的日子。坏天气，应酬太多，工作时间等等都让人们无法每天在户外进行必要的锻炼。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。无论天气如何恶劣，无论白天黑夜只要拥有一台室内健身器便可以达到锻炼身体的目的。
1.1.3健身器的意义
社会时代的飞速发展，让人们生活水平迅速提高。然而由于工作量繁多，生活节奏加快，各种由于身体没有得到有效锻炼而衍生出的疾病也在困扰的人们。没有时间去健身房，没有适合的健身场所这些都是身体得不到锻炼的问题根源。如今“健身器”成了时下热议的名词，它的出现让人们不在为身体得不到锻炼而烦恼。只需在家里，可以是睡前一点时间，可以在清晨起床后的一点点时间，用了健身器身体便会得到足够的锻炼。增强的体质，提高了免疫能力。可以说健身器为现代生活中的人们带来了健康。尤其是对那些工作量大，空闲时间少的上班一族来说更是有很大的好处
1.1.4我国健身器发展现状
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。19xx年，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。19xx年法国家庭体育消费为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《20xx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，表明我国家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。20xx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。
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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。
本次设计打破常规，多功能可以满足各种需求，使其具有很高的市场竞争力和存活力，从而在健身器这一领域中占据重要位置。
1.2家庭用多功能健身器简介
这款家庭用多功能健身器是应时下人们对健身器的要求而设计的。它综合了握力器，拉力器，坐蹬训练器，划船器等多种健身器材的功能，可以有效地锻炼您的身体各处。考虑到由于是家庭室内使用，因此在设计之初就想到占地面积这一问题。这款集合了多种健身器功能于一身的新型健身器占地面积并不大，可以再绝大部分室内摆放。按照人体构造设计各个零件，符合人性化要求。
为了满足多功能而且占地面积要小的要求，这款家庭多功能健身器计划初变考虑到增加适当高度来减少占地面积从而满足任何人在自己室内使用该健身器的愿望。
1.3研究的目的和意义
随着全民健身热的兴起，每个家庭的健身意识正在不断提高，不少家庭把健身器械购回家里，进行健身锻炼，以期达到健康身体，陶冶情操和家庭和谐享受的目的。因此，人们也越来越关心市场上各种各样的健身器械，着意进行比较和选择，挑选适合自己的家庭成员健身健美的产品，建立起自己的家庭健身俱乐部。其实，人们对自己拥有的健身器械的要求并不很高，总的来说有三点：一是效果明显；二是价格合理；三是外观好，占地小，噪音低。凡具有上述特点的家用健身器材就特别受消费者的欢迎。
近几年，市场上流行的健身器材种类很多，但流行不一定受欢迎。有的健身器材功能单一，虽价格较低，但一般消费者认为并不划算；另外一些健身器材功能较多，但结构复杂，使用空间大，价格较高，大多数消费者又接受不了。所以真正能进入家庭的产品并不是很多。
此次设计研究的目的就是为了研发出一种与现在市场上出现的健身器械不同的一部健身器。克服功能单一，结构复杂，使用空间大，价格较高的缺点，提高使用效果，价格合理，占地小，噪音低。从而在市场中立于不败之地。
此次研究意义在于为每一户购买健身器的家庭节约资金，用一台机器达到多台机器的锻炼效果，增强人们的体质，给千家万户带来健康
第二章 家庭多功能健身器结构
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2.1结构简述
该健身器是一款多功能组合健身器，属于保健器械。该健身器由划船器，脚蹬器，一组引体向上杆，拉力器，臂力杆组成。主要由长方形钢铁底座，可伸缩圆柱形钢管，棉质座位组成，适合高矮不同的训练者进行各种耐力锻炼。该器械功能多，占地面积小，噪音低，使用安全，是一种理想的健身器械。
第三章 工作能力分析计算
3.1齿轮设计及强度校核
齿轮之间传动比为7.46，所以定小齿轮Z1＝15，则大齿轮的齿数
Z2＝d2cos?/z2=110
精度取7级。
１、齿面接触疲劳强度校核
采用软齿面，小齿轮40cr 调质，齿面硬度为270HBS，大齿轮用45号钢调质齿面硬度为245HBS。
因?Hlim1?700MPa，?Hlim2?540MPa
SH1=1.1， SH2=1.1
[?H1]?
[?H2]??Hlim1SH1?700?636MPa1.1， 540?491MPa1.1， ?Hlim2SH2?
因：?Flim1?240MPa，?Flim2?180MPa， SF=1.3
[?F1]?
[?F2]??Flim1SF??240?185MPa1.3 180?138MPa1.3 ?Flim2SF
2、按齿面接触强度设计
设齿轮按7级精度制造。取载荷系数K=1.3，齿宽系数?d?0.8
小齿轮上的转矩：
T＝9550P/ n=9550×2.099/255.6=78.4Nm
确定中心距
a?(u?1)(3352KT1)[?H]?au
山东轻工业学院200 届本科生毕业设计（论文） u=i=7.33
?335?1.3?78.4a?(7.33?1)??190.53 ??500?1?7.332
模数 m?d1cos?390.5?cos7.8??3.51 取法向模数m＝3.5 z1110
确定中心矩a=m(z1+z2)/2=3.5×（110+15）/2＝218.75mm 齿宽b=?dd1?0.8?52.5?42mm
b1 =45mm, b2 =43mm
3、验算弯曲强度
齿形系数YF1=2.57，YF2=2.18
按式（11-8）轮齿弯曲强度 ?F12KT1*YF12*1.5*1.134*105*2.57???122.7KN?[?F1]pbm2z160*2.52*1.9
?F2?122.7*2.18/2.57?104.9KN?[?F2]p
满足强度要求。
3.2键的设计及强度校核
1.对于小带轮的键，选用半圆头平键C8?55，GB1096－79
多功能健身器上的键都为静联接，材料为钢，则许用挤压应力?p 取100 ,由参考文献[1] P103 公式6－1 2T?103
??p ?p?kld????
2?2.2?103
?p??0.816?100 3.5?55?28
强度符合
2大带轮上键校核
选用半圆头平键C8?36，GB1096－79
2?78?103
?p??17.33?100 5?50?36
强度符合
3.小齿轮上键校核
选用半圆头平键C8 45，GB1096－79
4.大齿轮上键校核
选用半圆头平键C10?50，GB1096－79
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2?542.22?103
?p??12.33?100 5?50?34
强度符合
3.3轴的设计及强度校核
按弯扭合成应力校核轴的强度
设计轴的尺寸由参考文献[1] 公式15－2 d?A0p n
由 参考文献[1] 表15－3取110 d1?2.12?23.1mm
255.6
图3.1 齿轮受力分析图
1. 齿轮的力分析计算：
圆周力Ft =
2TI2?78??2971N d152.5
Ft?tan?n2971?tan20?
径向力Fr = ??1092.1N cos?cos7?52`34``
轴向力 Fa?Ft?tan??2971?tan7?52`34``?471.5N
2. 对H面上各力分析
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F0H(L1?L2)?FNH1L2?FtL3
Ft(L3?L2)?FNH2L3?F0HL1
FNH1 =322N
FNH2=4970N
3. 对V面上各个力分析
FNV1?
＝
Ft?L3?L2??F0VL2 L22971?700?480?650?4568N 45
FNV2?
＝F0V(L2?L1)?FtL1 L2490?695?2971?50?295N 650
以下图组为轴受力分析图：
图5.2 轴受力总图
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图5.3 轴H面受力及力矩图
图5.4 V面受力及力矩分析图
图5.5 扭矩图
4. 当量弯矩：
由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面A处当量弯矩最大，是轴的危险截面。进行校核时，只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度
MV2?FtL3?2971?45?133.7N
MH2?FtL3?2971?45?133.7N
合成弯矩：
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M1?MH?MV1 ?.72?133.72
?189.5N?m
当转矩T=300000N?mm；取??0.6得：
当量弯矩：
由参考文献[1] 公式15－5
?ca?M2??TW2????1?
2Me2?M2?(??TIII)2
?.52?(0.3?55.7)2
?456.8N?m
由参考文献[1] 公式15－14
W?0.1d2
?ca＝0.12
轴强度足够。
3.4轴承的选择及校核
要据设计的尺寸轴承初选72005 GB/T292－94，对于球轴承： Fr1?FNV1?FNV122 ＝ 322.22?4568.2?4579N
Fr2?47902?2952?4799N
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图5.6 轴承受力分析图
对于7000C型轴承，按参考文献[1] 表13－7计算轴承的派生轴向力： Fd?eFr
Fa2971??0.172 C010500e为参考文献[1] 表13－5的判断系数。 e?
Fd1?e?Fr1?4579?0.17?778.43N
Fd2?e?Fr2?4977?0.17?815.83N
Fa?Fd1?2971?778.43?815.83
所以轴承1被挤压，轴承2被放松。
Fd1?2971?815.83?2155.17N
Fd2?815.83N
Fa12155.17??0.47?e Fr24579
Fa2815.17??0.17?e Fr24799
对轴承1X1＝0.44 Y1＝1.12
对轴承2X2?1 Y2?0
由参考文献[1] 公式13－19
p?fp?X?Fr?Y?Fa?
p1?1.5??0.44?4579?1.12?2155.17??6645.8N
p2?1.5?479?9719.58N
p1?p2
按轴承2受力大小分析并验算轴承寿命：
轴承预计寿命 Lh0?23360h
由参考文献[1] 公式13－21 10?c??? Lh? ??60n?p2?
36??10500?10???30020h?Lh0 ??60?255.6?7198.5??6
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轴承寿命符合要求。
3.5润滑与密封
1、齿轮的润滑：采用定时加油润滑，由于齿轮间的啮合不能浸在油液中，所以只能人工的定时给相互啮合的齿轮加油。
2、轴承的润滑：滑动轴承与轴固定在一起，在法兰盘里滚动，通过法兰上部的油标向滑动轴承里加油，轴承内侧加毡圈油封，防止油液流出。轴承外侧加透盖，起固定和密封的作用。
3、润滑油的选择:齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。
4、搅拌桶与搅拌轴配合挡面环，防止面粉尘进入法兰盘中，同时也是对毡圈油封密封作用的再次加强。
3.6本章小结
本章首先研究了家庭多功能健身器传动系统的方式，然后对家庭多功能健身器的传动系统进行了设计，校核，最后分析了各部分润滑与密封的特点。
第4章 总结和感谢 通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是大学四年所学知识很好的总结。
此次家庭多功能健身器的设计不仅重温了过去所学知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。
奥运会的成功举办更是带火了体育及其周边产业。健身器的设计随着科学技术的发展和经济竞争的日趋激烈正发生着根本性的变革。体育消费关系到国家体育地位，可以体现国家综合国力水平，提高国家的全民体育水平。
通过本次设计我可以更加系统的了解多功能健身器方面的知识；能够加强家庭多功能健身器结构设计能够加强家庭多功能健身器功能部件的选型和设计计算；能够加强家庭多功能健身器的方法和理论；能够检验自己能否将四年学习的理论知识转化为实际应用；能够培养自己自学和与人合作的能力。
最后，我要感谢我的指导老师张玉伟老师，他对我的毕业设计提供了极大的帮助，在得知我以前没接触过Proe的事情后讲自己的Proe教程书主动借给我，这让我很感
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动，在张玉伟老师的大力帮助下，我的毕业设计才得以顺利完成。同样我也要衷心的感谢教育过和指导过我的各位老师，感谢给予我帮助的朋友们，谨献上我最真挚的祝福。
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参考文献：
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