多功能家用健身器材docx多功能家用健身器材  多功能家用健身器材 多功能家用健身器材  摘 要 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，健身成为人们日常生活中的重要组成部分。然而，传统的户外健身受限于多种因素，坏天气、户外公共健身器材的减少、工作时间密集等等使得人们无法每天在户外进行必要的锻炼。因此越来越多的人选择室内健身，越来越多的室内健身器材被居民购买。最初的室内健身器材受限于创新的不成熟和家庭经济的问题，大多为小型器材，如：哑铃、弹力球、拉力绳、扭腰盘。虽然价格便宜却有着单一功能健身效果不明显的缺点。随着近些年这一领域的不断创新及人们经济水平的提升，人们更多的开始购买大型功能型的家用健身器材，以求科学健身及满足全身锻炼。但占地空间大、消费资金多又成为不得不考虑的因素。对于一些男性女性都有健身需求的家庭，此问题尤为严重。因家庭中男女体质不一，健身目的不一，需求不一，固所喜爱的家用健身器材也有所区别。为此，该课题提出设计一部家庭多功能健身器，以适应市场，同时满足男性女性不同的健身要求。本文主要利用Triz的方法来分析当前家用健身器材所存在的问题，解决问题的主要矛盾，提出改善问题的可能方案。在此基础上进行创新设计，设计出一款多功能家用健身器材。 关键词：TRIZ，家用，多功能 ，男性女性 注：本设计（论文）题目来源于教师的国家级（或部级、省级、厅级、市级、校级、企业）科研项目，项目编号为： 。 Abstract With the development of the worlds urban economy and the rapid improvement of peoples living standards, the health awareness of urban residents has gradually increased, and fitness has become an important part of peoples daily life. However, the traditional outdoor fitness is limited by many factors, such as bad weather, the reduction of outdoor public fitness equipment, intensive working hours and so on, which make it impossible for people to do necessary exercises outdoors every day. Therefore, more and more people choose indoor fitness, and more and more indoor fitness equipment are purchased by residents. The original indoor fitness equipment is limited by the problems of immature innovation and family economy. Most of them are small equipment, such as dumbbells, elastic balls, tension ropes and waist twisting plates. Although the price is cheap, it has the disadvantage that the fitness effect of single function is not obvious. With the continuous innovation in this field and the improvement of peoples economic level in recent years, more and more people begin to buy large-scale functional household fitness equipment in order to keep fit scientifically and satisfy the whole body exercise. However, large floor space and large consumption funds have become factors that have to be considered. This problem is especially serious for some families where both men and women have fitness needs. Because men and women in the family have different constitutions, different fitness purposes and different needs, their favorite household fitness equipment is also different. To this end, the subject proposes to design a family multi-functional fitness equipment to adapt to the market and meet the different fitness requirements of men and women. This paper mainly uses Triz method to analyze the problems existing in the current household fitness equipment, to solve the main contradictions of the problems, and to propose possible solutions to improve the problems. On this basis, innovative design was carried out to design a multifunctional household fitness equipmen Key words: TRIZ, household, multifunctional, male and female  目录TOC \o 1-3 \h \u 1 绪论 10 1.1 课题背景及目的 10 1.2 题目研究方法 10 2 TRIZ 11 2.1TRIZ概述 11 2.2 问题描述 12 2.2.1问题情景描述 12 2.2.2问题初始情景描述 12 2.2.3系统当前存在的主要问题 12 2.2.4系统主要缺点出现的情境 13 2.2.5初步解决思路 13 2.2.6明确要解决的问题 13 2.2.7对新技术系统的要求 13 2.2.8 技术系统IFR 13 2.3 问题分析 14 2.3.1 组件分析 14 2.3.2 相互作用分析 16 2.3.3 通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题 17 2.4 矛盾问题求解 17 2.4.1 技术矛盾分析与求解 17 2.4.2物理矛盾分析与求解 23 2.5方案评价 24 2.5.1 方案列表说明 24 2.5.2方案评价与决策 25 3 跑步机的整体设计 26 3.1 外形结构设计 26 3.1.1 基架的设计 26 3.1.2机盖设计 26 3.2 电动机类型和参数的选择 27 3.2.1?电动机类型和功率选择? 27 3.2.2?电动机的技术参数选择? 28 3.2.3电动机的保护 29 3.3 传动机构的选择? 29 3.4带和带轮的选择? 30 3.4.1 普通V带的选择 30 3.4.2 V?带带轮的要求? 30 3.5 轴和滚筒的设计 30 3.5.1 轴的结构设计? 30 3.5.2?轴的强度校核? 31 3.5.3?轴承的选择和计算? 32 3.5.4滚筒的结构设计? 33 3.6 跑步板及跑步带设计 33 3.6.1跑步板的设计? 33 3.6.2 跑步带? 34 3.6.3跑步带调整 34 3.7扶手及电子显示器 35 3.7.1扶手 36 3.7.2 电子显示器的设计 36 3.8 避震系统的设计 37 4 史密斯架的整体设计 38 4.1 总体结构 38 4.1.1机架的结构及尺寸设计 38 4.1.2滑轨及杠铃杆的结构及尺寸设计 39 4.1.3底座的结构及尺寸设计 40 4.2创新设计 41 4.2.1多向引体向上杆 41 4.2.2 奥杆转体 42 4.2.3双杠支撑杆 42 5拟划船机运动机构的设计 44 5.1滑轨部分 44 5.2阻力部分 45 6 总结 46 参考文献 47 致谢 48  1 绪论 1.1 课题背景及目的 据调查统计，男性健身以无氧运动为主，有氧运动为辅，运动强度较大，目的多为增肌塑性，其中综合力量健身器成为当代男性最为喜爱的健身器材。而女性健身以有氧运动为主，极少数女性会加入无氧运动，强度强度较小，目的大多为减肥减脂保持身形，其中跑步机成为当代女性最为喜爱的健身器材。当然，当今男女健身者都不单单进行无氧或者有氧运动。如男性在以综合力量健身器材进行无氧运动时会加入跑步这类有氧运动。女性在以跑步机进行有氧运动时，会加入划船动作训练、仰卧起坐这类无氧运动。在男女都有健身需求的家庭中，要满足所有人的健身需求，需购买上述的多种健身器材，不仅需要消费更多的经济，更重要的是在当今这个寸土寸金的时代，住房面积本就节约，健身器材放置家中所占地的面积成为人们不得不考虑的重要因素。因此本课题旨在设计一款服务于男女健身家庭的多功能家用健身器材，不仅满足不同性别人群的健身需求，同时还可以有效的解决占地及经济问题。 1.2 题目研究方法 利用Triz的方法来分析当前家用健身器材所存在的问题，解决问题的主要矛盾，提出改善问题的可能方案。在此基础上进行创新设计，设计出一款多功能家用健身器材。  2 TRIZ 2.1TRIZ概述 TRIZ就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立的，因而阿奇舒勒被尊称为TRIZ理论之父。TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论。 TRIZ有9大组成部分，核心是技术进化原理。按这一原理技术系统一直处于进化之中，解决矛盾是其进化的推动力。TRIZ理论也可大致分为3个组成部分，TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。其中，TRIZ的理论基础对于产品的创新具有重要的指导作用，分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或模式，它们使TRIZ理论能够得以在实际中应用，其中包括矛盾矩阵、物-场分析、ARIZ发明问题解决算法等，而知识数据库则是TRIZ理论解决矛盾的精髓，其中包括矛盾矩阵(39个工程参数和40条发明原理)、76个标准解决方法等等。 学习、研究、应用、推广TRIZ理论可以大大缩短发明创造的进程，提升产品的创新水平。经过半个多世纪的发展，尤其是进入21世纪，TRIZ理论已经成为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。 通用问题求解流程：发现和定义问题、分析问题和解决问题；以之对应的TRIZ应用流程则是：识别问题、解决问题和创新概念生成三个阶段（见图2.1）。 图2.1 TRIZ 创新路线 TRIZ方法和工具 2.2 问题描述 2.2.1问题情景描述 全民健身家庭男性女性有着不同的健身需求，所需要的健身器材也有所区别，同时购买所需健身器材以满足所有人的健身需求，会消费大量金钱，同时也会占据更多的面积。 2.2.2问题初始情景描述 男性健身以无氧运动为主，有氧运动为辅，运动强度较大，目的多为增肌塑性，其中综合力量健身器成为当代男性最为喜爱的健身器材。而女性健身以有氧运动为主，极少数女性会加入无氧运动，强度强度较小，目的大多为减肥减脂保持身形，其中跑步机成为当代女性最为喜爱的健身器材。当然，当今男女健身者都不单单进行无氧或者有氧运动。如男性在以综合力量健身器材进行无氧运动时会加入跑步这类有氧运动。女性在以跑步机进行有氧运动时，会加入划船动作训练、仰卧起坐这类无氧运动。 2.2.3系统当前存在的主要问题 功能少，无法同时满足男女不同的健身需求 占地面积、经济与健身器材数量的矛盾 以上问题，基于TRIZ理论进行问题思考及解决。 2.2.4系统主要缺点出现的情境 男性都有健身需求且住房面积不充足、经济条件一般的家庭。 2.2.5初步解决思路 分别挑选最受男女欢迎的几种健身器材； 选用一种器材作为主体； 将其余几种器材组合为一，同时不缺失原有功能； 在此基础，创新增添新的健身功能； 在具备多种功能的基础上，不增加占地面积，有效减少经济支出； 安装拆卸简单 2.2.6明确要解决的问题 解决现有家用健身器材无法同时适用于男女健身的矛盾，同时不因功能健全而导致家庭占地面积增多。 2.2.7对新技术系统的要求 同时满足男女健身需求，多功能，占地面积小，易装易卸。 2.2.8 技术系统IFR 表2.2 多功能健身器材的FIR求解 IFR流程 求解过程 设计的最总目标是什么？ 将多种运动器材合而为一，使之实现多种不同的功能，满足男女不同的健身需求，同时有效的减少占地面积。 IFR是什么？ 将各种运动器材合而为一，使之实现全部健身功能，满足男女健身需求，不增加占地面积。 达到最终理想解的障碍是什么？ 不同健身器材的机械结构组合。 它为什么成为你的障碍？ 满足男女健身需求的器材有所区别，各器材机械结构复杂，组合为一存在结构矛盾，简一的机械叠加容易导致面积增加。 什么资源可以帮你？ 器材本身 在其他领域中或其他工具可以解决吃问题吗？ 了解各种器材结构半岛，通过结构分析和力学分析，使多种器材组合 2.3 问题分析 2.3.1 组件分析 据调查统计，男性健身以无氧运动为主，有氧运动为辅，运动强度较大，目的多为增肌塑性，其中综合力量健身器成为当代男性最为喜爱的健身器材。而女性健身以有氧运动为主，极少数女性会加入无氧运动，强度强度较小，目的大多为减肥减脂保持身形，其中跑步机成为当代女性最为喜爱的健身器材。当然，当今男女健身者都不单单进行无氧或者有氧运动。如男性在以综合力量健身器材进行无氧运动时会加入跑步这类有氧运动。女性在以跑步机进行有氧运动时，会加入划船动作训练、仰卧起坐这类无氧运动。综合而言，选择设计力量综合训练器+跑步机+划船机的组合器材。同时满足男女不同的健身需求。 多功能健身器材的主要组成部件有：力量综合训练器上体部分、跑步机部分、底座部分、划船机运动部分。 1.力量综合训练器上体部分：这部分选择为史密斯杠铃深蹲架。史密斯架是当今男性家庭健身者最喜欢的健身产品，可以满足杠铃卧推，深蹲起重，同时健身时器械中的杠铃配有限位机构，保证使用安全性，即功能丰富又安全实用。 2.跑步机部分：目前市场上的跑步机结构大致相同，皆是以底部机架为基础，通过前后双轴与整体框架连接在一起，在框架前后两端又分别装有双滚筒，与前后双轴用滚动轴承连接，在前后双滚筒上又饶有跑步带，跑步带与跑步板相接。在跑步板的两侧有两边框，可供踩踏。 3.底座部分：起支撑整个机构的作用，占地所有面积也由它决定。 4.模拟划船机运动部分：划船机是一种模拟划船运动的器材，深受当今女性健身者的喜爱，其中单轨划船机是将柄臂和座轨连在一起，可折叠，轻便、便于收藏，功能单一适合女性锻炼。 技术系统 主要功能 组件 超系统组件 史密斯杠铃深蹲架 各种无氧运动 支撑架 杠铃 杠铃滑动杆 杠铃限位器 双杠支撑架 跑步机 腿部锻炼 机架 跑步机部分 扶手部分 仪表盘 机盖 电动机 人脚 电能 底座支撑部分 支撑作用 辅助作用 支撑底座 人 模拟划船机运动部分 划船运动 柄臂 坐轨 人 2.3.2 相互作用分析 力量综合训练器选择史密斯杠铃深蹲架，其主要作用是提供各种无氧运动如：负重深蹲、卧推杠铃，服务于男性肌肉锻炼。跑步机部分的主要功能是提供有氧运动如：慢快走、定速跑，服务于女性锻炼，同样也适用于男性。底座部分的主要功能是起支撑作用，决定占地面积，同时提供一些辅助功能。模拟划船机运动部分的主要功能是提供模拟划船这一运动方式，服务于女性一定量的无氧运动。 建立功能模型： 表2.3 多功能健身器材的功能分析表 功能载体 功能名称 功能等级 性能水平 评价（成本） 史密斯杠铃深蹲架 深蹲 B N Ac 卧推杠铃 B N Ac 双杠支撑架 Ax E Ac 跑步机部分 跑步 B N Ac 底座支撑部分 支撑底座 B N Ac 划船机运动部分 划船运动 B N Ac 2.3.3 通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题 跑步机本身的结构可以代替一些器材的结构，但同时需要保留其主要功能。所谓多功能并不是简单的器材叠加，要在不影响面积空间的前提下满足多功能，就必须最大化的简化结构，保留功能。 2.4 矛盾问题求解 2.4.1 技术矛盾分析与求解 本系统的技术矛盾来自于各个主要器材组合时的结构矛盾。因此对各个主要器材进行逐个的分析： （1）史密斯杠铃深蹲架：市场上的史密斯杠铃深蹲架由杠铃架、支撑底座两部分组成。通常会配套一个独立的卧推椅，用于平躺支撑。 图2.2杠铃架 图2.3 支撑底座 （2）跑步机：跑步机可分为电机部分和运动部分。其中电机部分又包括机盖、电动机。运动部分又包括机架、跑步带、跑步板、扶手。 图2.4电机部分 图2.5 运动部分 （3）划船机:划船机是模拟划船动作。可分为阻力部分和运动部分。阻力部分可选择空气阻力、水压阻力。运动部分基本由滑动坐垫、滑轨、拉力杆组成。 图2.6划船器 技术矛盾1：组合机械与占地面积的矛盾。若要使组合器械占地面积最小，即应选择一个机械为主体，可以包容其他器械，主体

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