一種健身小車的結構設計研究

陳晨

摘 要：本文首選總結歸納了現有的一些小車的特點，并且闡述了國內外的健身小車的發展狀況，然后根據機械原理上的已有的一些機構的運動的原理進行了分析，同時結合本健身小車的實現的功能，得出了小車的主要結構形式，轉向是采用的齒輪的傳動，前進是齒輪齒條的傳動。

關鍵詞：健身；小車；結構設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.217

1 前言

隨著經濟的飛速發展，人們生活節奏不斷加快，休息時間與工作時間對于大部分的都市白領來說，已經沒有了明顯的界限，在這樣的大背景下，越來越多的人患上了職業病：屏幕臉、胃病、鼠標手電腦椎、沙發臀。在這種亞健康的情況下，身體是非常容易出毛病的，然而像一些普通的運動既枯燥又乏味，很難引起人們的興趣。如果發明一件運動器材，既簡易方便又有趣，那肯定會有不錯的效果。健身小車在現有的健身產品中是屬于新興事物，并且提出了新的健身理念，這種健身器材的出現，改變了以往人們健身的的方式，提高了人們生活休閑水平。并且這樣的健身器材操作簡單易行，很容易引起人們的興趣，并且能夠得到很好的推廣。

2 設計靈感

目前自行車騎行運動在人們的生活中流行了起來，同時像一些有趣味性的雙人自行車也在人們的生活中得到了越來越多人的喜好。從這一點出發，本文想設計一個集趣味性和實用性一體的自行車。現在市面上也已經存在一些帶有趣味性的器材，但是都沒得到過很好的普及。首先是操作性上比較復雜，再一個安全性上也存在問題。本課題在借鑒現在市面上已有的一些健身器材的特點，同時為了突出本設計的娛樂性和趣味性，在設計時突破已有的一些健身器材的特點。本課題在設計上，要實現小車的前進和轉向需要兩個人協同作業才能夠實現，因此本課題要設計的是一個雙人式的健身小車。

3 健身小車實現的功能設計

根據現在社會上存在的一些職業病，像頸椎、腰椎最容易出現問題，所以本產品的設計目的要達到鍛煉腰部、頸部、腿和手的目的。像腰部的鍛煉一般就是要能夠扭動，腿和手臂要能夠伸縮，頸部要能夠實現搖動。再設計上還要兼顧一個理念，結構盡量簡便，質量要輕盈。

3.1 轉向功能實現

由于設計的是一個娛樂性的健身小車，那么就要有小車的基本功能，首先小車要有轉向的功能，再結合之前分析的腰部靠扭動來實現鍛煉，所以設計上想能夠靠腰部的扭動來實現小車的轉向。

3.2 前進動力的實現

日常生活中的自行車的動力源自用腳踩踏板，通過鏈傳動實現前進的動力。根據這一理念，我們還是引用這種動力的形式，但是我們想能夠同時用腳和手提供動力。這樣手腳并用的話，就能夠達到同時鍛煉手腳，同時手腳并用的形式，在運動的過程中也會帶動頸部的運動。這樣就可以達到了手、腿、頸部的鍛煉，一種結構三種方式。

4 健身小車結構設計

首先參考現有的自行車的轉向設計如圖1所示，原理是通過手轉動車把實現轉向。車把是固定在車架之上的，車把和車架通過關節軸承連接。

根據之前的設計理念，為了達到鍛煉腰部的目的，小車的轉向是通過腰部的扭動來實現的。人是坐在座椅之上的，那么要實現轉向是通過座椅來帶動車輪實現。因此轉向機構可以設計為齒輪的傳動，座椅下面裝一個大齒輪，車輪豎軸上固定一個小齒輪，這樣就可以通過轉動座椅來實現小車的轉向，如圖2所示。

5 結束語

本文首先是通過已有的自行車的設計出發，通過已有的設計為原型，而后結合自己的設計理念，對健身小車實現的功能進行了設計，對小車主要結構進行了優化。接下來對小車要實現的結構原理圖結合已有的一些機械結構的知識，進行了設計，主要是小車的轉向系統和小車的前進系統的設計。通過原理的分析，小車轉向系統采用的是齒輪傳動，并且對齒輪系統進行了設計計算確定了齒輪的模數m、分度圓直徑和齒寬B。接著對小車的前進系統進行了設計計算，確定了前進系統的原理結構，采用齒條齒輪的傳動，所實現的動作時，用腳推動齒條的運動帶動前軸的齒輪運動從而實現小車的前進，但是鑒于前進的動力不足同時也為了起到鍛煉胳膊的作用，采用手臂拉動鋼絲繩作為輔助的動力，這樣一個傳動的動作就實現了同時鍛煉腿部和胳膊的功能。并且在手臂和腿部結合作業的過程中，還同時起到了鍛煉頸部的作用。

參考文獻：

[1]凱德.精通Pro/ENGINEER中文野火版——基礎入門篇[J].中國青年出版社，2007（03）.

[2]孫靖民.機械優化設計[M].北京：機械工業出版社，1999（05）.

[3]濮良貴，紀名剛.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001（06）.

[4]熊濱生.現代連桿機構設計[J].北京：化學工業出版社，2004.

[5]張曉玲，沈韶華.實用機構設計分析[J].北京：北京航空航天大學出版社，2005.