组合健身器 多功能健身器的设计.docx
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组合健身器 多功能健身器的设计.docx
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组合健身器多功能健身器的设计
本科生毕业设计
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年月
毕业设计任务书
学院专业年级学生姓名
任务下达日期:
年月日
毕业设计日期:
年月日至年月日
毕业设计题目:
多功能健身器的设计
毕业设计专题题目:
毕业设计主要内容和要求:
院长签字:
指导教师签字:
摘要
多功能健身器,本发明的目的在于提供一种可用于大众化的多功能健身器,其通过扭腰盘、单杠、俯卧撑、太空漫步机的结合,实现多用途,多功能的锻炼需求。
关键词:
健身器、钢管、关节轴承
ABSTRACT
Themultifunctionbody-buildingdevice,thepurposeofthisinventionistoprovideakindofpopularmulti.Itiscomposedofwriggledplate,horizontalbar,push-upandspacewalker.Itcanrealizemulti-purpose,multi-functionalexerciseneeds.
Keyword:
multifunctionbody-buildingdevice、
stainlesssteeltube、Jointbearing
1.综述
1.1健身器材的现状
随着人们生活水平的提高和健身运动的普及,各种健身器材已日益广泛地进入具有不同层次消费水准的消费者家中。
康体100近两年来销售出去的逾万台健身器材就是一个明证。
“健康是我们一生的追求,健身不需要任何理由”,2005年以来,一个以著名运动员田亮为品牌形象代言的智能跑步机广告连续在电视上播出,这是中国健身产业的首个影视广告片,可谓业内创新之举。
一个业内首创的广告片本没有什么大不了,但把它与我国健身器材业当前的现实处境联系起来,就多少显出一些标志意味了。
近几年都市人的健康问题越来越受到广泛关注,专业的健身俱乐部和健身器材市场也随之明显活跃起来。
2003年SARS肆虐中国,对中国人全民健康意识有很大的促动。
据中国医药保健品市场研究网调查,在SARS过后200份原疫区消费者的消费行为样本中,85%以上的消费者更崇尚于自身锻炼来提高免疫力,这种倾向促进了整个健身器材行业走向崛起,有人估计我国的健身器材市场有1000亿元的规模。
但事实并不那么让人乐观。
有媒体报道,目前我国大众体育在很多方面远远落后于人,体育人口即常年参加健身运动的人口数尚不足总人口的三分之一,而发达国家体育人口已占人口总数的70%至80%。
我国现在室内体育场所人均占地仅为0.014平方米,室外体育场地人均0.027平方米,均大大低于发达国家水平。
这就解释了为什么一边是巨大的需求潜力,而另一边我国的健身器材市场还处于慢热的尴尬境地。
目前以品牌连锁为主导的美国健身产业年总产值超过300亿美元,而中国健身产业目前市场规模约为人民币100-150亿元,健康器材市场更小,约为40至50亿元。
1.2户外健身器的前景
中国是世界上老年人口最多、老龄化速度最快的国家之一,2004年,老年人口仅占总人口的11%,但到2040年,总数将达到3.97亿,占到总人口的28%,如果没有较高的社会健康水平,将给社会、家庭、和个人生活带来诸多问题。
因此,重视老年人的健身活动,增加他们的体质是一项对各方面都有益处的工作,而户外公共健身器材的推广,不仅为广大居民特别是中老年人提供了就近免费锻炼的机会,同时还为人们生活增添了交友聊天的乐趣。
但是,随之而来层出不穷的器材伤人事件,特别是对弱势人群如老年人和儿童所造成的伤害,使得公众开始关注器材健身锻炼功能之外的其他问题,如器材的安全性,舒适性和灵活性等。
另外随着我国房价的日益增高,土地的需求量越来越大,户外健身器已朝着功能多样化,结构紧凑,安全性高等方向发展。
1.3户外健身器
1.3.1太空漫步机
其结构如下图1.1所示:
图1.1太空漫步机
其锻炼方法为双手握把,两脚分踏于左右踏板上,两脚前后交替自然摆动,进行漫步动作。
锻炼下肢肌肉力量灵活性,促进心脑血管系统及心肺呼吸系统的健康。
由国际健康.网球与运动俱乐部协会(1HRSA)进行的调查发现,从1997年至今,太空漫步机在美国的使用率增加了近200%,目前有700万人在用它锻炼。
其中,男女性的比例为60%;40%。
成年人与老年人对太空漫步机格外喜爱,使用人数中的50%以上为35岁以上者,而55岁以上的使用者的增长率为300%。
1.3.2扭腰盘
扭腰盘结构如下图1.2所示
图1.2扭腰器
锻炼方法为人站在扭腰盘上,扶着把手,通过扭腰盘的往复转动达到锻炼的目的。
增强练习者腰部、腿部和肩部的肌肉耐力,增强肩关节、腰椎、骶椎和踝关节的灵活性和关节肌肉和韧带的柔韧性,增强踝关节、膝关节的肌肉力量,增加关节的稳定性.对肩周炎、腰肌劳损、腰背酸困、髋关节酸痛、下肢活动障碍、肌肉无力及肌肉萎缩等具有很好的预防和康复作用。
2方案设计
目前在各个公共社区中的户外健身器,其结构功能均很单一,占地面积较大。
本设计中考虑诸多因素,将俯卧撑支架、太空漫步机、扭腰盘及单杠等具有四中功能的单一健身器材结合设计在一起,实现功能多样化、结构紧凑、占地面积低的现代需求特点。
其基本结构如下图2.1所示:
扶手
单杠
扭腰盘
太空漫步机
俯卧撑杆
图2.1健身器结构图
该健身器材主体采用外径为89mm壁厚为4.5mm的不锈钢相互焊接而成,单杠及俯卧撑杆采用外径为38mm壁厚为3mm的不锈钢焊接在主体支架上。
空中漫步机与滚针轴承配合安装在主体支架上的固定轴上,扭腰盘与止推轴承配合安装在扭腰盘座上,扭腰扶手焊接在立柱上。
2.1主体支架的设计
主体支架如下图2.2所示:
9
8
7
6
5
4
1
3
2
图2.2支架结构图
主体支架主要由1-立柱2-斜柱3-扭腰盘安装座4-加强杆5-俯卧撑杆6-单杠7-底座纵梁8-太空漫步机安装座9-扶手等组成。
其中立柱、底座横梁、斜柱材料均选取不锈钢管φ89×4.5,单杠、俯卧撑杆材料均选用不锈钢管φ38×3,管与管之间采用焊接的方式进行连接。
太空漫步机安装座与扭腰盘安装座材料选用Q235号钢进行加工而成,其与主体支架采用焊接方式进行连接。
2.2太空慢步机的设计
太空漫步机基本结构如下图2.3所示:
脚踏板
钢管
密封橡胶
关节轴承
图2.3太空漫步机结构
太空漫步机包括关节轴承、密封橡胶盖、钢管及脚踏盘组成。
关节轴承能承受很大的径向载荷及一定的轴向载荷,钢管采用不锈钢管φ38×3,脚踏盘材料采用Q235号钢材,其底部开有长条孔以便排水,开有长槽以便提高脚底的摩擦系数如下图2.4所示。
脚踏板与钢管采用焊接方式进行连接。
图2.4脚踏盘
2.3扭腰盘的设计
扭腰盘结构如下图2.5所示:
轴承安装座
止推关节轴承
脚踏盘
图2.5扭腰盘的结构
扭腰盘包括供其旋转功能的止推关节轴承,提供立足的脚踏盘以及轴承安装座等组成。
脚踏盘与安装座材料选用Q235号钢。
脚踏盘突出来的轴与轴承配合安装在轴承座上实现其能旋转的功能。
由于其垂直于水平面,需要能承受轴向力的止推轴承。
脚踏盘安装座焊接在底座φ89×4.5的不锈钢管上。
3材料的选择
为安全起见,既要实现设备的功能,又要保证设备的强度,既要使设备结构紧凑,又要使设备具有可生产性。
故主体构架选取不锈钢管φ89×4.5和φ38×3。
各轴承安装座及销轴均选用Q235号钢材。
3.1不锈钢管
不锈钢钢管是一种中空的长条圆形钢材,主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。
另外,在折弯、抗扭强度相同时,重量较轻,所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。
也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。
不锈钢管按材质分为普通碳素钢管、优质碳素结构钢管、合金结构管、合金钢管、轴承钢管、不锈钢管以及为节省贵重金属和满足特殊要求的双金属复合管、镀层和涂层管等。
不锈钢管的种类繁多,用途不同,其技术要求各异,生产方法亦有所不同。
当前生产的钢管外径范围0.1—4500mm、壁厚范围0.01~250mm。
为区分其特点,通常按如下的方法对钢管进行分类
3.1.1生产方式
不锈钢管按生产方式分为无缝管和焊管两大类,无缝钢管又可分为热轧管,冷轧管、冷拔管和挤压管等,冷拔、冷轧是钢管的二次加工;焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。
3.1.2断面形状
不锈钢管按横断面形状可分为圆管和异形管。
异形管有矩形管、菱形管、椭圆管、六方管、八方管以及各种断面不对称管等。
异形管广泛地用于各种结构件、工具和机械零部件。
与圆管相比,异形管一般都有较大的惯性矩和截面模数,有较大的抗弯、抗扭能力,可以大大减轻结构重量,节约钢材。
不锈钢管按纵断面形状可分为等断面管和变断面管。
变断面管有锥形管、阶梯形管和周期断面管等。
3.1.3管端形状
不锈钢管根据管端状态可分为光管和车丝管(带螺纹钢管)。
车丝管又可分为普通车丝管(输送水、煤气等低压用管,采用普通圆柱或圆锥管螺纹连接)和特殊螺纹管(石油、地质钻探用管,对于重要的车丝管,采用特殊螺纹连接),对一些特殊用管,为弥补螺纹对管端强度的影响,通常在车丝前先进行管端加厚(内加厚、外加厚或内外加厚)。
3.1.4用途
按用途可分为油井管(套管、油管及钻杆等)、管线管、锅炉管、机械结构管、液压支柱管、气瓶管、地质管、化工用管(高压化肥管、石油裂化管)和船舶用管等。
3.1.5不锈钢管的性能
通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。
不锈钢的发展是因为有其自身的特性,而特性满足了需要。
不锈钢的最重要的特性是耐蚀性能,但是又绝不是仅仅具有耐蚀性能,而且还具有特有的力学性能(屈服强度、抗拉强度、蠕变强度、高温强度、低温强度等)、物理性能(密度、比热容、线膨胀系数、、导热系数、电阻率、磁导率、弹性系数等)、工艺性能(成形性能、焊接性能、切削性能等)以及金相(相组成、组织结构等)等。
3.2Q235号钢
Q235普通碳素结构钢又称作A3板。
Q代表的是这种材质的屈服极限,后面的235,就是指这种材质的屈服值,在235MPa左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小(板厚/直径≤16mm,屈服强度为235MPa;16mm<板厚/直径≤40mm,屈服强度为225MPa;40mm<板厚/直径≤60mm,屈服强度为215MPa;60mm<板厚/直径≤100mm,屈服强度为205MPa;100mm<板厚/直径≤150mm,屈服强度为195MPa;150mm<板厚/直径≤200mm,屈服强度为185MPa)。
由于含碳适中,综合性能较好,强度、塑性和焊接等性能得到较好配合,用途最广泛。
3.2.1Q235钢的分类
通常轧制而成的主要有:
盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢,中厚钢板。
3.2.2Q235钢的用途
(1)、大量应用于建筑及工程结构。
用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等,也大量用作对性能要求
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