现代健身产品的创新设计实验指导

一、实验目的

1.了解机械创新设计方法在健身产品设计中的应用，加强学生对机械原理知识的理解，开发学生的创新思维。

2.通过自己实际操作各种健身产品，加强对健身产品的认识和分析，培养学生独立思考的能力。

3.激励自己构思出一种健身产品的创新方案，培养自己的创新设计能力，体会创新设计的快乐。

二、实验设备

为了了解健身产品的创新设计及应用情况，可以通过以下途径对健身产品进行观察和操作：

1.生活小区中安装的各种健身产品

2.体育场馆周围安装的各种健身产品

3.健身中心内安装的各种健身产品

4.在各商场内销售的各种健身产品

5.学校操场周围安装的各种健身产品

在观察上述健身产品的基础上，还可以通过网上搜索来获得各种健身产品的实物图片和动态演示，为全面系统地分析各种健身产品的创新方法打下良好的基础。

三、实验方法

组织学生仔细观察生活中常见的各种健身产品的实物，同时查看通过网络搜索获得的健身产品实物图片及动态演示，对健身产品的各种类型及其发展增加感性认识。在认真观察分析的基础上，找出在健身产品的创新发展中所采用的创新方法，以便对所学的创新知识有更加深刻地认识和理解。

1.现场观察常用的健身产品，并进行操作体验

找到如图14-1、图14-3、图14-5所示的健身产品，进行实地观察和操作，了解其健身功能。

如图14-1所示是一种模仿划船操作的健身产品，可以对腿部、腰部、上肢、胸部及背部的肌肉增强有较好的效果。每划一次，其上肢、下肢、腰腹部、背部在操作过程中都会完成一次完整的收缩与伸展，可以达到一个全身肌肉有氧训练的效果。

图14-3所示是椭圆机又称太空漫步机，其最大的特点就是人体运用它锻炼时膝关节不存在着力点。不仅能预防、降低、缓解颈椎病、肩周炎及上背部的疼痛，而且还避免了跑步时所产生的冲击力，可以更好地保护关节，从而具备更好的安全性能。椭圆机能锻炼和刺激坐骨神经的调节，增强腰部肌肉的耐力和力量，针对臀部、大腿、侧腰及小腹部进行的刺激，能够达到塑身的效果。

图14-5所示为坐拉器，使用者通过拉伸操作杆或者蹬腿等动作，从而达到健身效果。其主要功能是增强上肢及肩背肌群力量，改善肩肘关节的柔韧性、灵活性及协调性，对关节酸痛、屈伸功能障碍（如冻结肩，肩周炎）等有较好的康复作用。

图14-1　划船机

图14-2　划船机结构原理

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图14-3　椭圆机

图14-4　椭圆机结构原理

2.分析健身产品的结构原理，并绘制结构简图

图14-1所示的划船机健身产品，其手脚接触部分是一个绕机架运动的摆动杆，可坐部分也是一个绕机架运动的摆动杆，中间有一个连杆连接，属于常见的四杆机构，如图14-2所示。

图14-3所示的椭圆机，是一个典型的曲柄摇杆机构，双脚踩在连杆上似太空漫步，手臂扶在摇杆上伸缩自如，也属于常见的四杆机构，如图14-4所示。

图14-5所示的坐拉器座位固定在平行四边机构构件上，手臂拉动的杠杆铰接在机架上，通过连杆与平行四边形机构进行连接，组成一个创新的多杆机构，如图14-6所示。

图14-5　坐拉器

图14-6　坐拉器结构原理

3.结合机构创新设计原理进行改进创新

以图14-1所示的划船机为例，操作时手臂和脚放置在连架杆上，连架杆仅绕机架转动属简单的运动构件，不能很好地模拟划船运动，锻炼效果一般；四杆机构中的连杆工作时作平面运动（可以分解为平动和转动），因此可以构思将该构件连接到四杆机构的连杆上，形成如图14-7所示的多杆机构。

4.将机构结构具体化成健身产品

通过尺寸分析或运动仿真选取合适的构件尺寸，合理布置手、脚以及臀部的位置，将结构原理转化成一个具体的健身产品，如图14-8所示。

图14-7　改进划船机结构原理

图14-8　改进后的划船机

四、实验内容

1.通过参观和操作一些实际的健身产品，体验创新设计的效果，说明其基本功能，绘出该产品的结构组成草图。

2.根据所学现代产品创新设计的基本知识，通过网络查询及查看各种技术资料，并结合在各种场合中看到的健身创新产品，请你进行改进或提出一种简单实用的健身产品创新设计方案，说明其基本组成及其应有的基本功能。可以分组进行，通过团队协作使每组给出一个创新方案，以便增强自己的创新意识和创新能力。

3.通过该实践环节的训练，分析健身产品创新设计的基本思路，谈谈自己的心得体会。