此外，我也走访了很多健身教练和健身爱好者，最后在老师的指导下，经过深思熟虑，终于确定了本次设计的思路：由于目前市场上的健身器材大多为单人多功能健身器材，很多都追求功能齐全，有的产品甚至包括18种功能，导致很多功能闲置，由于设计复杂，经常出现故障，维修困难。随着人们生活水平的提高，民众的健身意识越来越强，高校、社区纷纷开设健身房。但由于目前中国人的消费水平还不足以让每个人都去健身房，虽然健身器材似乎还是有点超出普通人的消费水平，但比起去健身房还是更实惠，更方便。所以未来的产品针对的是大部分白领阶层以及消费能力在以上人群，由于时间限制，去健身房不适合他们的日程安排，他们负担得起。 同时由于我国人口众多，人均住房面积低，导致房价暴涨，现在人们普遍都住商品房，空间有限。因此我在设计的时候就明确了我的设计方向，要求作品结构紧凑，占地面积比较小，安全性能高，满足人们多肌肉锻炼的需求。一方面增加了锻炼的多功能性，另一方面让人们锻炼起来舒适便捷。为此我们对功能进行了优化，删除了一些不常用的功能，以提高设备的使用效率，节省资源，满足人们的健身需求。

我设计了一款多功能单人健身机，虽然它只提供单人健身训练，但是却提供了多种功能。同时根据我的调查，现在人们普遍锻炼的肌肉有：胸大肌、肱二头肌、肱三头肌、腿大肌。我设计的单人多功能健身机可以提供以下四种锻炼：腿部锻炼、腰部锻炼、手部前伸锻炼、站姿手拉杆锻炼。这四种功能融为一体，会让机器整体的协调性更强，看上去特别美观（锻炼机构分别在机器的上方、中部、下方），这样就可以锻炼到多种肌肉，比如：胸大肌、腿大肌、趾长肌、股直肌、肱二头肌、肱三头肌、斜方肌、三角肌、背阔肌等肌肉。1.2设计要求根据健身器材的要求，作品应满足以下要求：1）只能提供单人锻炼，但它是多功能器材； 2）安全可靠，工作平稳、无噪音；3）运动量可调节，每级5kg，操作方便；4）设计合理，解决了市场上健身机械的设计不足，方便生产制造；5）外形美观，采用组装结构，便于包装运输；6）材料选择合理，经济性能好，成本控制在2000元左右。三维效果图[1]图13DEfect1.3整体结构臂部锻炼机构及框架臂部锻炼机构及框架由底座、立柱、支架、手柄、钢丝绳、双导杆、配重块、调节杆组成，框架为整个机构提供了有效的组合平台，臂部锻炼机构通过手柄操作配重块的上下移动，达到锻炼效果。

1.3.2腿部锻炼机构腿部锻炼机构由链传动机构、轴(包括轴承、轴承座)和飞轮组成。腿部的运动通过链传动机构将能量传递并储存给飞轮，飞轮再将储存的能量传递给小链轮，链条带动腿部运动。1.3.3腰部锻炼机构腰部锻炼机构由椅座、曲柄滑块机构、椅座固定架及弹簧组成。通过椅背(即曲柄)的反向转动，带动链条滑块及弹簧(弹簧钩一端固定在框架上，另一端固定在滑块上)移动。弹簧受力后，拉动滑块回到原位。单人多功能健身器材虽然由以上几部分组成，但由于涉及到零件的配合关系及当地的地理环境，在具体的装配过程中可能还会有一些变化。 同时结合市场和健身房里的健身器材，虽然大部分都是单人多功能的，但是有些体育公司为了牟取利润，把器材的强度做得达不到应有的强度要求，所以，一旦器材坏了，会给设备维修带来麻烦，而且器材的使用寿命不高。所以我在设计时非常注重材料的选择，只有注意这方面的问题，才能有效的提高器材的性价比。腿部锻炼机构设计2.1传动方案的选择[2]腿部锻炼机构采用机械传动的形式，有皮带传动和链传动两种可能的方案。2.1.1方案1：皮带传动定义：皮带传动是一种柔性传动，皮带传动的基本部件是带轮和传动带。

当主动带轮旋转时，利用带轮与传动带之间的摩擦和啮合，通过传动带将运动和动力传递给从动带轮。传动原理：利用绷在至少两个轮子上的皮带作为中间挠性件，利用皮带与轮子接触面之间的摩擦力来传递运动和动力。优点：1）过载保护，超载时皮带在带轮上打滑，防止损坏其它零部件。运转平稳，无噪音。4）适用于长距离传动（15m以下）5）制造和安装精度要求低缺点：1）弹性滑动使传动比不稳定2）张力大（与啮合传动相比）对轴的压力大，结构庞大不紧凑。4）打滑使皮带寿命缩短。5）皮带与带轮之间发生摩擦放电，不适用于高温、易燃、易爆场合。 2.1.2方案二：链传动定义：链传动也是一种柔性传动，由链条和链轮组成，通过链轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。工作原理：通过两轮间链条（中间柔性元件）的啮合来传递动力和运动。优点：平均传动比准确，无滑动，结构紧凑，轴上传动效率高η98%，承载能力高P100KW，可远距离传动5~6m，可用于温度较高和环境恶劣的场所，成本低，缺点：瞬时传动比不恒定，传动不平稳，传动过程中有噪音和冲击。对比方案一和方案二，健身器材是室内器材，要求运转平稳，无噪音和冲击，并具有过载保护和缓冲减振功能。

综上所述，初步确定方案二较为合理，即链传动方案。2.2链传动设计计算采用短节距精密滚子链。滚子链常用于传动系统低速级，传递的功率一般在100kW以下，链速不超过15m/s，推荐采用最大传动比i8。根据实际情况，设主动链轮转速n160r/min，传动比为i2，链传动需传递的功率为P1kW。2.2.1选择链轮齿数。取小链轮齿数z119，大链轮齿数z2i?z121938。2.2.2确定计算功率由表9-6得KA1.0，由图9-13得KZ1.35。 对于单排链条，计算功率为PcaKAKZP1.01.351kW1.35kW 2.2.3选择链条型号及节距根据Pca1.35kW 9-11可选用16A-1，由表9-1得链条节距为p25.4mm。 2.2.4计算链节数及中心距。 中心距初步选定 a0 (30~50) p (30~50) 25.4mm 762~1270mm 取 a0 800mm，对应链长为 Lp0 2a0/p[z2-z1/2π] 2p/a0 91.78 取链长 Lp 92 查表 9-7 得中心距计算系数 f1 0.24883，则链传动最大中心距为 af1p[2Lp-z1+z2] 0.24883 25.4[292-19+38)] 802.68800 2.2.5 计算链条速度 v 及确定润滑方式 vn 1z1p/6.4/60 1000m/s 0.5m/s 根据 v 0.5m/s 和链条号 16A-1，查图9-14 可见应采用定期手工润滑。

2.2.6 压紧力Fp的计算有效周向力为Fe1000p/v10001/0.52000N链轮垂直布置时压紧力系数KFP为1.05，则压紧力为FpKFPFe1.0520002100N 2.2.7 链轮的结构小链轮制成整体式，大链轮制成穿孔板式。 2.2.8 链轮的材料链轮齿必须具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮齿的啮合次数较大链轮多，因此影响也较大，因此小链轮应采用较好的材料。从表9-5可知，小链轮采用15号钢，大链轮采用20号钢。 热处理方式为渗碳、淬火、回火，热处理后硬度为50~60 HRC。2.3 轴的设计2.3.1 计算输出轴上的功率、转速和扭矩。若取各传动级效率（包括轴承效率），则 (11) (12) 所以 955000074808N?mm (13)2.3.2 计算作用在轴上的力。传动轴主要受到一对平衡力，即链传动对轴的压紧力和两个轴承对其的支撑力，见下图示意图。确定轴的最小直径。首先按公式（15-2）[2]初步估算轴的最小直径。轴的材料选用45钢，淬火、回火处理。