陈晨

摘 要：本文首选总结归纳了现有的一些小车的特点，并且阐述了国内外的健身小车的发展状况，然后根据机械原理上的已有的一些机构的运动的原理进行了分析，同时结合本健身小车的实现的功能，得出了小车的主要结构形式，转向是采用的齿轮的传动，前进是齿轮齿条的传动。

关键词：健身；小车；结构设计

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

1 前言

随着经济的飞速发展，人们生活节奏不断加快，休息时间与工作时间对于大部分的都市白领来说，已经没有了明显的界限，在这样的大背景下，越来越多的人患上了职业病：屏幕脸、胃病、鼠标手电脑椎、沙发臀。在这种亚健康的情况下，身体是非常容易出毛病的，然而像一些普通的运动既枯燥又乏味，很难引起人们的兴趣。如果发明一件运动器材，既简易方便又有趣，那肯定会有不错的效果。健身小车在现有的健身产品中是属于新兴事物，并且提出了新的健身理念，这种健身器材的出现，改变了以往人们健身的的方式，提高了人们生活休闲水平。并且这样的健身器材操作简单易行，很容易引起人们的兴趣，并且能够得到很好的推广。

2 设计灵感

目前自行车骑行运动在人们的生活中流行了起来，同时像一些有趣味性的双人自行车也在人们的生活中得到了越来越多人的喜好。从这一点出发，本文想设计一个集趣味性和实用性一体的自行车。现在市面上也已经存在一些带有趣味性的器材，但是都没得到过很好的普及。首先是操作性上比较复杂，再一个安全性上也存在问题。本课题在借鉴现在市面上已有的一些健身器材的特点，同时为了突出本设计的娱乐性和趣味性，在设计时突破已有的一些健身器材的特点。本课题在设计上，要实现小车的前进和转向需要两个人协同作业才能够实现，因此本课题要设计的是一个双人式的健身小车。

3 健身小车实现的功能设计

根据现在社会上存在的一些职业病，像颈椎、腰椎最容易出现问题，所以本产品的设计目的要达到锻炼腰部、颈部、腿和手的目的。像腰部的锻炼一般就是要能够扭动，腿和手臂要能够伸缩，颈部要能够实现摇动。再设计上还要兼顾一个理念，结构尽量简便，质量要轻盈。

3.1 转向功能实现

由于设计的是一个娱乐性的健身小车，那么就要有小车的基本功能，首先小车要有转向的功能，再结合之前分析的腰部靠扭动来实现锻炼，所以设计上想能够靠腰部的扭动来实现小车的转向。

3.2 前进动力的实现

日常生活中的自行车的动力源自用脚踩踏板，通过链传动实现前进的动力。根据这一理念，我们还是引用这种动力的形式，但是我们想能够同时用脚和手提供动力。这样手脚并用的话，就能够达到同时锻炼手脚，同时手脚并用的形式，在运动的过程中也会带动颈部的运动。这样就可以达到了手、腿、颈部的锻炼，一种结构三种方式。

4 健身小车结构设计

首先参考现有的自行车的转向设计如图1所示，原理是通过手转动车把实现转向。车把是固定在车架之上的，车把和车架通过关节轴承连接。

根据之前的设计理念，为了达到锻炼腰部的目的，小车的转向是通过腰部的扭动来实现的。人是坐在座椅之上的，那么要实现转向是通过座椅来带动车轮实现。因此转向机构可以设计为齿轮的传动，座椅下面装一个大齿轮，车轮竖轴上固定一个小齿轮，这样就可以通过转动座椅来实现小车的转向，如图2所示。

5 结束语

本文首先是通过已有的自行车的设计出发，通过已有的设计为原型，而后结合自己的设计理念，对健身小车实现的功能进行了设计，对小车主要结构进行了优化。接下来对小车要实现的结构原理图结合已有的一些机械结构的知识，进行了设计，主要是小车的转向系统和小车的前进系统的设计。通过原理的分析，小车转向系统采用的是齿轮传动，并且对齿轮系统进行了设计计算确定了齿轮的模数m、分度圆直径和齿宽B。接着对小车的前进系统进行了设计计算，确定了前进系统的原理结构，采用齿条齿轮的传动，所实现的动作时，用脚推动齿条的运动带动前轴的齿轮运动从而实现小车的前进，但是鉴于前进的动力不足同时也为了起到锻炼胳膊的作用，采用手臂拉动钢丝绳作为辅助的动力，这样一个传动的动作就实现了同时锻炼腿部和胳膊的功能。并且在手臂和腿部结合作业的过程中，还同时起到了锻炼颈部的作用。

参考文献：

[1]凯德.精通Pro/ENGINEER中文野火版——基础入门篇[J].中国青年出版社，2007（03）.

[2]孙靖民.机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，1999（05）.

[3]濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001（06）.

[4]熊滨生.现代连杆机构设计[J].北京：化学工业出版社，2004.

[5]张晓玲，沈韶华.实用机构设计分析[J].北京：北京航空航天大学出版社，2005.