1、健身器材設計要素的探討摘 要本文介紹了機械現代設計方法的主要特征，現代設計方法的類型，即系統化設計方法，結構模塊化設計方法，基于產品特征知識的設計方法，智能化設計方法, 以及各類設計方法評述及開展趨勢。以劃船健身機為例探討健身器材設計要素。首先介紹了劃船健身機的系統組成即各種健身器材的功能；其次，說明了劃船健身機的設計程序，即系統化設計程序，設計規格表；接著，對劃船健身機進行設想設計，包括健身機構造設計程序，設計限制;然后，進行劃船健身機的運動設計及運動分析；最后，對健身機進行系統設計，重點研究了其具體化設計。關鍵詞：健身器材，設計要素，設計方法Research on Key Design F

2、actors for Fitness ApparatusAbstractThis paper introduces the machinery of modern design the main features of the type of modern design methods, that is, a systematic design methodology, the structure of modular design method, based on the product features of the design knowledge, intelligent design

3、, as well as methods of various types of design and development trend. Fitness rowing machine as an example to explore the design elements of fitness equipment. First introduced the fitness rowing machine system that is the function of a variety of fitness equipment; Secondly, the description of the

4、 rowing machine fitness design process, that is, systematic design procedures, design specifications; Then, on the rowing machine is the concept of fitness design, including health agencies made the design process, design constraints; thenRowing machines for fitness and sporting movement design anal

5、ysis; Finally, the fitness machine system design, focused on their specific design.Key words: Fitness Apparatus, Key Design Factor, Design Method目 錄1 引言1健身器材的國內外形式1健身器材設計要素的現狀12 機械結構的設計方法3現代設計方法類型3系統化設計方法32結構模塊化設計方法4 基于產品特征知識的設計方法52.1.4 智能化設計方法5 各類設計方法評述及開展趨勢53 劃船健身機的簡介6健身機種類及其功能6健身機的運動形式74 設計程序94.1

6、 系統化設計程序94.2 設計規格表95 設想設計12健身機構造設計程序。13設計限制146 運動設計156.1 設計問題的描述156.2 運動設計15運動分析167 健身機系統設計168 結束語17致謝18參考文獻191引言健身器材的國內外形式隨著人們生活水平的提高和健身運動的普及，各種健身器材已日益廣泛地進入具有不同層次消費水準的消費者家中。康體100近兩年來銷售出去的逾萬臺健身器材就是一個明證。“健康是我們一生的追求，健身不需要任何理由，2005年以來，一個以著名運發動田亮為品牌形象代言的智能跑步機廣告連續在電視上播出，這是中國健身產業的首個影視廣告片，可謂業內創新之舉。一個業內首創的廣

7、告片本沒有什么大不了，但把它與我國健身器材業當前的現實處境聯系起來，就多少顯出一些標志意味了。 近幾年都市人的健康問題越來越受到廣泛關注，專業的健身俱樂部和健身器材市場也隨之明顯活潑起來。2003年SARS肆虐中國，對中國人全民健康意識有很大的促動。據中國醫藥保健品市場研究網調查，在SARS過后份原疫區消費者的消費行為樣本中，以上的消費者更崇尚于自身鍛煉來提高免疫力，這種傾向促進了整個健身器材行業走向崛起，有人估計我國的健身器材市場有億元的規模。 但事實并不那么讓人樂觀。有媒體報道，目前我國群眾體育在很多方面遠遠落后于人，體育人口即常年參加健身運動的人口數尚缺乏總人口的三分之一，而興旺國家體育

8、人口已占人口總數的70%至80%。我國現在室內體育場所人均占地僅為0.014平方米，室外體育場地人均0.027平方米，均大大低于興旺國家水平。 這就解釋了為什么一邊是巨大的需求潛力，而另一邊我國的健身器材市場還處于慢熱的為難境地。目前以品牌連鎖為主導的美國健身產業年總產值超過300億美元，而中國健身產業目前市場規模約為人民幣100150億元，健康器材市場更小，約為40至50億元。健身器材設計要素的現狀近年來，隨著人民生活水平的不斷提高，生活質量得到逐漸改善。越來越多居民的生活觀念已由“力求溫飽向“永保健康轉變，以期擁有健康的體魄到達高效學習、工作，實現享受生活并延年益壽。人民健身意識的不斷高漲

9、，促進了我國健身器材產業的飛速開展，我國的健身器材及其零部件，95 %以上實現了國產化，擁有 5 0 %的國際市場占有率。然而，我國健身器材產業根底薄弱，起步較晚，在設計、制造、檢測到銷售和效勞等方面與興旺國家相比仍存在明顯的差距。由于國產健身器材利潤低下，引發致傷致殘事故，產品積壓滯銷等現象積極開展現代化生產企業，前瞻性地開發高技術含量的平安型產品，健全符合國情實際的檢測體系，從而全面提升我國健身器材的平安性能、效勞水平和市場競爭力。市場研究：預計到2021年，全球的健身器材市場將到達到120億美元的市場份額。未來歐洲，亞洲和拉丁美洲將是市場的主要增長點，逐漸富裕的人群將會提高自己對健康生活

10、方式的追求，并將成為健身器材的主要消費者。美國仍舊是世界上最大的單個健身器材消費市場，2007年的銷售額到達50億美元，亞太地區那么是市場增長最快的區域，年增長率到達5.5%，預計歐洲的健身器材市場在2021年將可以到達34億美圓的市場空間。2007年全球的健身器材銷售中，跑步機的銷售額到達24億3千萬美元，橢圓機那么是銷售增長最快的器材，2007年的市場銷售額到達9億6千7百萬美元。在中國，健身器材市場經歷了概念引入、初級競爭、高速開展三個階段后，正逐步成熟起來，但卻難以走出低技術、低價格競爭的陰影。其原因有三點，一是門檻低，市場進入相對容易。二是產品同質化現象嚴重，同業間相互訪造、拓傷了企

11、業產品開發的積極性。三是中國市場差異大，東西南北各地市場參差不齊，同一區級市場中，省、地、市級市場差異十清楚顯，上述因素綜合作用的結果導致中低檔產品泛濫市場。使健身器材市場陷入多塊面、多層次混戰的為難局面。目前，我國生產的室內健身器材產品已大量出口到歐美等興旺國家，并進入主流市場，有的還直接承當了大批量的國際高端產品的對外加工。有資料顯示，國際市場上60%以上的健身器材都貼有“中國制造，但卻很少有中國人自己的名牌。其原因是產品在國際市場上競爭力不高，只能為國外公司大量做加工產品。一方面國內企業生產符合國際標準的健身器材，另一方面，國內消費者卻為國外品牌多掏兩三倍錢。這樣的為難至少說明一點，在國

12、際上叫得響的民族品牌缺失。2機械結構的設計方法科學技術的飛速開展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新換代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，那么顯得力不從心，跟不上時代開展的需要。根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征，可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。系統化設計方法系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由假設干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們

13、以系統理論為根底，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的根底上，制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。制定的機械產品方案設計進程模式，根本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外，我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他興旺國家的系統化設計思想，其中具有代表性的是：(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的根底，從產品開發的宏觀過程出發，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。(2)將產品看作有機體層次上的生命

14、系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個根本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最正確地確定其組成局部(單元)及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段 。由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重

15、點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。它包括一些具有代表性的設計方法：A.設計元素法用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和外表參數)描述“產品解，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。B.圖形建模法研制的“設計分析和引導系統KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接 。C. “構思“設計法將產品的方案設計分成“構思和“設計兩個階段。“構思階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計階段的工作

16、那么是具體實現構思階段的原理解。D. 矩陣設計法在方案設計過程中采用“要求功能邏輯樹(“與或樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求功能邏輯樹建立“要求功能關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。E. 鍵合圖法將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。2結構模塊化設計方法提倡在產品功能分析的根底上，將產品分解成

17、具有某種功能的一個或幾個模塊化的根本結構，通過選擇和組合這些模塊化根本結構組建成不同的產品。這些根本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化根本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、

18、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。2.1.3 基于產品特征知識的設計方法基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。 智能化設計方法智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述 產品的結構。2.1.5 各類設計方法評述及開展趨勢綜上所述，系統化設計方法將

19、設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分，擬定出每一層欲實現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起，使整個設計過程系統化，使設計有規律可循，有方法可依，易于設計過程的計算機輔助實現。通過介紹機械的現代設計方法，我們可以針對劃船健身機為例來說明健身器材設計要素的相關原理。3劃船健身機的簡介健身機種類及其功能健身機種類市面上健身機種類：健美車、健步機、跑步機、美腰機、劃船式健身機等。健美車鍛煉時，像騎自行車一樣，主要用來增加腿部力量，增強心血管功能。健步車主要用以鍛煉腿、腰、腹部肌內及心肺功能。跑步機主要用以鍛煉腿、臀、腰、腹部肌肉及心肺功

20、能美腰機可對腰部、背部作放松按摩。劃船健身機增加手臂力量及動作協調。其系統組成說明如下：(1) 動力系統：健身器之動力來源為人力。經由使用者抓住握把往后拉或往前推，并以腳蹬于腳踏板上，使用者即可將作用力施于健身器上。(2) 傳動系統：健身器之傳動系統依照不同類型而有所差異，連桿式者為杠桿傳動，以手劃桿做為傳動元件：鋼索式者為撓性傳動，以鋼索或繩索作為傳動元件，傳動系統主要的功能為將使用者施于健身器之作用力，經轉換后再傳到阻尼裝置。(3) 執行系統：健身器之執行系統即為阻力裝置，連桿式者為液壓阻尼器；鋼索式者為飛輪系統。執行系統主要經使用者對健身器所做的器械功，一局部轉化成電能提供應計算器，其余

21、的那么變成熱能或其他形式的能量。(4) 操作及控制系統：握把，腳踏板，座位的功能是提供使用者對健身器施加機械功之介面：座位，滾輪與滑軌支撐使用者之重量，并提供使用者身體位置之轉移；機座那么支撐使用者之重量。經過資料收集與整理后，將具有創作特色的健身機性能學矩陣列表。劃船健身機之性能學矩陣如表所示表3.1 劃船健身機之性能學矩陣3.2健身機的運動形式設計健身機之前，應先了解健身機的特性與需求。本節將針對劃船健身機操縱系統與劃船作進行比擬與討論。首先以機械學的觀點分析連桿式與鋼繩式劃船健身機作動模式的差異。如圖3-1示，當劃船運發動握住握把時，可將手劃桿往前推或往后拉，在運動過程中劃船運發動可以對

22、劃船健身機分別施加推力與拉力。使用圖3.1所示的劃船健身既可鍛煉到的肌肉符合肌肉群。相較與連桿式劃船健身機，圖3.2為早期的劃船健身機形式，圖3.2劃船動作在回來階段時，手臂的施力式拉力，主要原因是鋼索與繩索屬于繞性傳動元件，只在受到張力時才有作用。同理可知假設劃船健身機以鋼繩或繩索作為傳動元件，其作用力的情形與圖3.2相似。因此，由以上的討論可得知鋼索式劃船健身機在回來階段并沒有鍛煉到胸大肌，腹直肌，三角肌，三頭肌，腕屈肌，大腿后群肌以及經股前肌等肌肉群。手拉力你握把你手推力你手劃桿你腳踏力你座位你腳踏板你阻尼器你滾輪你座位運動方向你座位運動方向你握把你手拉力你腳踏力你腳踏板你座位你滾輪你鋼

23、索/繩索你滑輪輪你砝碼你負載力你參照表3.1之性能學矩陣得知，座椅的設計分別有1連桿：(2)固定式；3滑軌等三種形式。假設以劃船動作為觀點比擬座椅設計形式的不同，可知在健身機動作時，連桿式的座椅設計會配合運發動的動作而產生的變化。 在基于保護腰椎的前提下，劃船健身機需要設計一個椅背做為支撐背部的功能，劃船動作在進行時背部的擺動范圍很大，因此應以連桿形式設計一個可擺動的椅背。圖3.3所示的健身機即具有可搖動的椅背。4 設計程序本章之目的在于應用工程設計方法之理論，構造健身機的設計程序，并設定合理的設計規格表作為設計要求 系統化設計程序(一) 規劃與弄清設計任務：收集有關設計對象的根本特性與需求，

24、以弄清設計任務并建立設計需求，訂定設計規格表做為解答空間的限定依據及解決方案評估準那么。(二) 設想設計:確認必要的問題，并建立功能構造，針對功能構造中的每個子功能尋求適宜的解答原理，并組合解答原理為設想，最后以工程與經濟的標準，初步評估各子功能解法的可行性，而得到設想方案。(三) 具體化設計：自設計設想開展初步圖樣造型設計，選出最好的圖樣作為技術性與經濟型的的評估并改良缺點，可得到初步的設計圖樣。接著以最正確化理論與造型理論做圖樣的優化與造型選定，針對圖樣做錯誤與本錢效益的檢核，以及制作初步零件的清單與生產文件，可得到定案設計圖樣。四細部設計：做定案設計圖樣的最后細部檢校，完成細部與生產文件

25、，即做全部文件的檢校，得到設計任務的設計圖與文件。4.2 設計規格表以目標樹法來確定健身機的設計目標，其步驟為：(1)列出健身機必須滿足或達成的目標清單。(2)區分各設計的目標之所屬分級，并分成主從分級關系。(3)分出目標的樹狀圖，以顯示分機的關系與相互之間的聯系。健身機的設計目標由平安性，方便性與實用性三方面，在平安性方面，人體在使用健身機產品時應防止腰椎受傷的發生，以及考慮到是否有發生其他危險的可能性；在方便型方面，健身機應該具有適當的坐高度，并以人體動作為基準，設計合理的人機介面，以到達使用上的舒適性；在實用性方面，健身機的設計要盡量符合簡單的原那么，并使制造，組裝與維修更容易完成，并加

26、強運動效果與計算運動量。健身機之目標樹如圖 4.1 所示。圖4.1 健身機之目標樹然而設計工作仍然有許多定量的需求或限制必須滿足，目標數列出所需達成的目標，屬于定性的要求，依據設計的要求那么須將各項需求目標給予定量化。性能規格化可協助設計者訂定可行解法的范圍，且在設計過程后期用以評定設計解法是否確實可行的依據。(4)適合人體動作本研究是依觀察使用者在使用劃船健身機時，將使用者的動作記錄起來，加上各個關節活動角度的資料，建立起人體動作需求。有關人體各部尺寸方面的設計，運用身體各部尺寸與身高比例關系，如圖4.2所示，并以人體計測資料庫，進行人體相關尺寸查詢，最后再應用人體模型來模擬實際動作情況。(

27、5)機構運動范圍內不產生死點在機構與構件之間的傳動過程中，當傳動角為0°或180°時，即死點位置，機械利益為零。假設機構在動作范圍內產生死點，機構在此位置不能運動，如同結構一般，在設計時應盡量避開。(6)適當的坐面高度適宜的座椅面高度應位于坐姿膝窩高39，因此本設計以座椅高度42.5cm為設計目標。(7)構件區域配置合理所謂各構件區域配置合理，即指依照空間限制并且以人體動作范圍為基準，健身機的構件應配置在不會和身體產生干預的區域上。(8)方便的人機介面在利用健身機進行運動健身時，使用者與健身機就構成了一個系統。所謂的人機介面那么是使用者與健身機之相互關系。健身機必須與人體尺

28、寸互相配合，防止使用者以不自然的姿勢使用健身機；再者，讓使用者能方便登上健身機，以及在運動前方便離開健身機等等。(9)構件少本設計包含機架手滑桿坐桿與靠背桿，需要四桿以上的機構。考慮到單一輸入與多個輸出的對應關系，因此本設計的機構采用平面四或六連桿機構(10)容易組裝與拆解在平時不適用產品時，為了減少健身機擱置的空間并與在生產時制造節省組裝時，機構本身應容易組裝與拆解。因此，針對此一需求可利用模組化設計，將互不產生相對運動的零件組合成單元模組，假設零件之間以回轉倒銜接，那么將具有方便插拔功能的插銷作為銜接元件，到達速拆速裝的需求。(11)阻尼器的規格液壓阻尼器具有質量輕與可變向受力的優點，是一

29、般健身機的主要阻力裝置，隨著阻尼器配置位置的不同，影響了阻尼器本身尺寸，使用者施力情形，健身機整體的大小，阻尼器與其它構件干預情形等。(12)計算運動量一般的使用者在意使用健身機時是否到達真正運動效果，運動后總共消耗多少熱量等是多數人關心的問題。本研究討論在使用健身機時阻尼器吸收了多少焦耳的機械能，即使用者對健身機所做的機械功。在一般的情況下，人體從食物所吸收的熱量，大約只有百分之二十五可轉化為從事運動所需的機械功。以物理學能量轉換原理，將機械能轉換恒熱量單位，可知人體在運動時消耗了多少千卡熱量。機械能與熱能的轉換公式如下：×10-4 Kcal5設想設計本章首先說明機構創造設計程序的

30、各個步驟，其次列出連桿式劃船健身機的設計限制，接著依照步驟進行劃船健身機的創新設計，并且進行機械選型的初步評價，造出一些具有實用價值的設想方法，最終將阻尼器配置在健身機機構上。5.1健身機構造設計程序。設想設計主要的目的是決定機構的構造，作為后續具體化設計與細部設計的依據，健身機構造設計程序的流程圖如圖5.1所示。具體步驟如下：(1)理清健身機構造的需求：由健身機的設計規格表確定應滿足的內在與外在的設計限制。(2)列出可用運動鏈：由運動鏈知識選出符合內在設計限制的可用運動鏈。(3)合成一般機構：依照外在設計限制歸納特殊化身為程序，自可用運動鏈合成所有可能的一般化機構。(4)繪制機械簡圖：將所有

31、可能的一般化機構繪成可供選用的機構簡圖，得到完整的健身機圖集。圖5.1 健身機構造設計程序由于健身機運動設計時需有簡圖標示各機構的設計參數，因此，還需進一步繪制成機構簡圖。以劃船健身機為例，首先簡單地畫出人體的劃船動作性能，接著依照區域配置范圍，繪出靠背桿，坐桿與腳踏桿，然后繪出手劃桿與連接桿，再經由以上各桿決定機架的位置，便可完成健身機機構圖集。1-3你1-2你1-1你1-6你1-5你1-4你1-9你1-8你1-7你(5)機構方案的初步評定圖 給出了九個不同構型的劃船健身機機構，其中有九個型為六連桿結構。由于所合成的六連桿機構機型眾多，因此，需要從幾何方面、平安方面、運動與動力等方面，建立具

32、體的評估指標進行初步評價。設計限制在設計限制與外在設計限制如下：內在設計限制：(1)機構為平面四連桿或六連桿機構。(2)包含機架手劃桿坐桿靠背桿。外在設計限制：(1)靠背桿與坐桿相鄰接。(2)手劃桿與機架相鄰接。(3)手劃桿不與靠背桿相鄰接。(4)手劃桿不與腳踏桿相鄰接。(5)靠背桿不與腳踏桿相鄰接。(6)靠背桿與機架相鄰接。6 運動設計本章首先參考設計規格表的運動需求，并描述設計問題應滿住的條件，其次應用機構的尺寸合成理論，推導劃船健身機的尺寸合成方程式，并以電腦程式作為輔助工具，接著將阻尼器配置在劃船健身機機構上，并應用電腦軟件WorkingModle 2D找出阻尼器適合配置的位置;最后針

33、對本設計的結果進行推行機構運動與動力分析，并對各段設計方案進行優選工作。6.1 設計問題的描述參考設計規格表所摘錄出的運動需求，明確輸入與輸出的關系。同時參考設計規格表的動力需求設計運發動施加作用力的情形與手劃桿角位移的目標曲線尺寸合成理論6.2 運動設計本節是以尺寸合成后所得到的結果，選擇阻尼器配置方式，然后設定左用力的條件，以電腦軟件WorkingModel 2D做為輔助設計工具，決定阻尼器的配置與阻尼器的阻尼系數，并且手劃桿角位移曲線。其運動設計的步驟如下：(1)選擇阻尼器配置以本設計1-2型劃船健身機為例，我選擇配置方式，其阻尼器的活塞桿與手劃桿相連接。(2)設定手劃桿的角位移時間的目

34、標曲線依據設計規格表，手劃桿由第一位置至第三位置共回轉50度。我們設定一個拉漿動作共費時一秒，可畫出在拉漿動作時手劃桿的角位移°為曲線的范圍帶。(3)設計作用力條件 我們設定使用者的體重為659.7N臺灣地區18歲至65歲男性勞工的平均體重，在拉漿動作時拉力與腳踏力設定為200N。(4)進行運動模擬經由以上三步驟的條件設定，將符合設計規格的阻尼器加裝于劃船健身機上，應用電腦軟件作為輔助工具進行劃船健身機的運動模擬，以試誤的方法找出阻尼器配置及適合的阻尼系數。運動分析經由6.2節劃船健身機的運動設計后，將機構構件尺寸資料，制成檔案并進行機構的運動分析。以使用者體重為659.7N,手拉力

35、，手推力，腳踏力腳勾力皆為200N作為作用力的條件，以下分別就檢查死點位置工程的討論。依照4.2節設計目標的表達，假設機構在動作范圍內產生死點，機構在此位置不能運動，如同結構一般，在設計時應盡量不開。因此，必須檢查機構的動作過程中是否通過死點位置，以傳動角為0°或180°決定死點位置的發生。6-8型機構在進行模擬時，腳踏桿與連接桿的傳動角為180°，可明顯看出機構正處于死點位置，假設在此型劃船健身機上施加作用力條件，機構并無法順利受到驅動。因此，6-8型機構并不適合運用在本設計上。7 健身機系統設計本章的目的是針對健身機的系統進行設計，首先根據第5章運動設計的結果

36、作進一步的具體化設計，接著運用電腦軟件與綜合加工機進行實體模型的繪圖與制作，最后依照本設計的特性，建立操作說明及考前須知。具體步驟如下：(1)繪出健身機的運動簡圖與運動設計決定的各桿尺寸間的干預，需考慮機構的配置。基于受力平衡與視覺上的美觀，本設計各桿件的配置應力求左右對稱，如圖7.1所示。(b)6-6型劃船健身機(a)6-3型劃船健身機(c)6-9型劃船健身機圖7.1劃船健身機設計的運動簡圖(2)人機界面的設計劃船健身機的人機界面包括手劃桿，握把，坐板，靠背桿，腳踏板，相關此尺寸可參考設計規格表。由于手劃桿的位置在劃船健身機的兩旁，使得運發動不方便進出健身機，因此應該找到適宜的設計方法。8 結束語本設計由劃船健身機與劃船動作出發，依系統化設計程序的架構逐步進行設計的工作，綜合本文的研究設計，將所得的成果所列如下:對現有的劃船健身機進行分類與比擬，引出預防運動傷害的設計方向與解決方法，并建立劃船健身機的功能構造圖與設計黑箱圖。依照工程設計方法的概念，擬定健身機的系統化程序設計，建立健身機的設計規格表。依照機構設計程序進行健身機的創新設計，繪制成圖集以供參考，并根據具體的評價指標選出較佳的方案。根據尺寸