一．背景概述
近幾年來，我國健身器材市場一直呈逐年上公升趨勢，隨著全國健身計畫的實施，人民生活水平的提高和消費觀念的轉變等等，對健身器材、特別是家用健身器材、特別是家用健身器材的銷售也都有了極大的促進作用，身器材的市場必然會越來越廣闊。「一二一」工程倡導社群提供一處以上體育健身活動場所，倡導每個家庭擁有一件以上體育健身器材，這就為健身器材市場繪製了巨集偉的藍圖：若以每戶平均有5口人計算，而每個家庭只以擁有一台器材來計算，則單就這一項，全國就需要2億4千萬件！
這簡直可謂天下第一市場。
健身車是家庭健身器材中的領先產品，早年曾出現了供不應求的局面。預計未來幾年內健身車仍將是受歡迎的健身器材。健身車在運動科學領域叫做「功率自行車」，分為直立式、背靠式（也稱為臥式）健身車兩種，可以調整運動時的強度（功率），起到健身的效果，所以人們把它稱為健身車。
屬於典型的模擬戶外運動的有氧健身器材亦被稱為心肺訓練器材。主要是通過身體較長時間，適當強度的運動來促進心血管的運動，加快新陳代謝，增強心臟和肺部功能，從而改善人體的體質。
二．健身車的現狀和發展趨勢
從健身車的阻力調節方式看，目前市場的健身車有普及型的磁控健身車（根據飛輪的構造不同還分為內磁控和外磁控），較高階的電磁控健身車。
1、磁控健身車
磁控健身車是指產生阻力的金屬飛輪外圍（或內圍）有磁鐵挨近，通過人力旋鈕拉線方式，調節磁鐵與金屬飛輪的遠近調節阻力大小來實現不同運動強度的要求，目前此類健身車是入門家庭用健身車的主力軍。
2、電磁控健身車
原理與磁控健身車類似，只是原先人力旋鈕調節更換為拉線馬達控制磁鐵與飛輪的遠近阻力來調節阻力大小，因為馬達的出現，加上電腦程式，電磁控健身車的阻力調節段數可以更細微，而且設定的程式允許在運動過程中自動變換阻力大小，形成模擬類似爬山、山地、間歇等自然環境的程式。以適合較高階使用者。目前此類健身車是高階家用和小型健身會所常用裝置。
三．健身車功能分析
健身車具有普通自行車所不可比擬的優點——可自由發揮自己的騎行速度、掌控騎行時間。通過健身車上配置的電子錶，你可以隨時觀察自己每時每刻的速度、時間、心率值等。利用它進行鍛鍊，不僅能有效提高心肺功能，還有助於**、增強腿部肌肉力度和全面提高身體素質。
目前，先進的健身車已達到電腦化程度。車前螢幕除顯示出各種資料，如訓練者的心率、呼吸頻率、時間、速度、耗能外，還能計算出訓練者的最佳訓練時間、速度及耗費能量，讓你既不用擔心自己因運動量不足而致使**失敗，也不必擔心因運動量過大而造成身體不適。有的健身車上所裝置的彩色螢屏還能顯示出不同的風景畫面，讓你在鍛鍊時如同置身於田野外，頓覺心曠神怡。
功能結構圖
四．現有健身車的主要結構及工作原理
健身車主要組成部分：主架、皮帶輪、電源、磁控裝置、皮帶、電子錶、護罩、扶手等。
1.整機外觀
健身車外觀簡潔柔和,內部結構採用鋼管焊接而成,剛體車架穩固結實,外部罩殼採用各種塑料工藝,色彩多樣化,更能有效的防止汗水進入內部。
2.儀表（電子錶）顯示.
a、轉度(rpm)：一分鐘傳動圓輪盤所轉動的圈數。
b、時間：單位為分和秒，最高可顯示99分鐘。對於一般家用來說1個小時左右的有氧運動已足夠。在一些運動模式下也可以顯示的是倒計時。
c、距離：國內產品基本上是以公里為計量單位。
d、心率：使用者的每分鐘的心跳次數，單位為次/分。
e、卡路里：使用者運動時所消耗的熱量。1克脂肪燃燒可以釋放9卡路里的熱量。
f、程式：可以顯示當前的程式狀況。
g、體脂測試：測試使用者的體內脂肪含量。按「體脂測量」鍵，並根據提示，依次輸入年齡，身高，體重，性別，按開始鍵，雙手握在心率感應器上（測試使用者的身體導電率），即可測量。
3.扶手
健身車的扶手區分在於是立式健身車還是靠背式健身車,立式健身車的扶手在儀錶盤的兩邊,而靠背式的健身車則在坐墊位置的兩邊。
4.車箱體
車箱體的大小決定了運動的軌跡距離和內部平衡飛輪的大小。
5.阻力調節旋紐
阻力調節旋紐只是在物理調節阻力大小的機器上有。構造原理和自行車上的變速器一樣，它通過拉動鋼絲繩調節另一端磁阻鐵離平衡飛輪的距離，以次來調節阻力的大小。阻力調節旋紐暫時分兩種，一種是有檔位的調節，阻力從1-16左右。
一種沒有固定的檔位，可以進行細微的調節。
6.平衡飛輪
平衡飛輪最主要的功能是讓機器的運轉更順暢，產品的順暢程度和飛輪的大小，重量有關。橢圓機的平衡飛輪具有以下特點：飛輪的材質多以熟鐵，其大小，重量決定了在運轉時的慣性，越大越重其慣性越強，但太大了會造成車體內部空間加大，而影響使用效果。
一般平衡飛輪重量在5-8kg左右，太小慣性不足，使用時會有明顯的停頓感。飛輪表面會有凹槽，這樣和傳送皮帶接觸面積更大，不易打滑，一般分5槽和7槽。
7.磁阻鐵
磁阻鐵是控制橢圓機阻力大小的裝置，安裝在平衡飛輪的正前方，靠鋼絲繩或電機驅動調節其和平衡飛輪的距離，由於磁力大小的不同，達到調節阻力的效果。
8.水平調節墊
健身車的水平調節墊有兩種：
①水平墊腳:通過旋轉墊腳螺絲調節高度。
②水平套筒:套筒的側面高度不一,通過旋轉套筒以達到調節水平的目的。
9.腳踏
腳踏材料為工程塑料一體壓制成型.做工精細的會在腳踏下部配有平衡塊,使腳踏一直處在水平的位置上,方便操作。
10.移動輪
健身車的移動輪基本上都設定在前端,也多為兩種方式。
①滾輪式:前端做活動的滑輪.
②滾筒式:前端做可以活動的套筒
11.坐墊,靠背
所有健身車的坐墊靠背都是人造革包裹泡沫海棉縫合而成.好壞主要取決於海綿的密度和縫合做工.
12.曲柄
健身車的曲柄就是連線腳踏位置的槓桿，有考慮到成本左右兩邊的曲柄做成一體的,也有但獨分開安裝。
13.導軌
只有靠背式健身車才有,由於鋁合金的抗氧化性要高,所以多為鋁合金材料.考慮到很多老年人的使用方便,車身採用了無障礙設計。
五．系統分析
（一）支撐系統分析
支撐系統主要有健身車底部兩條條狀支架、座椅和把手組成。相較於整個車身底部接觸地面來講，條狀結構與地面的接觸部分大大降低，因而穩定性也更好，對於地面平整性的要求也更低。倘若整個車身底部與地面接觸，其接觸部分存在部分突起也將使得整個健身車發生搖晃或者傾斜。
此外條狀結構在一定程度上節省材料，降低了生產成本，提高了產品自身的競爭優勢。
（二）控制系統分析
對於磁控健身車調節磁鐵與金屬飛輪的遠近調節阻力大小來實現不同運動強度的要求; 對於電磁控式健身車其操縱原理與磁控健身車類似，只是原先人力旋鈕調節更換為拉線馬達控制磁鐵與飛輪的遠近阻力來調節阻力大小，因為馬達的出現，加上電腦程式，電磁控健身車的阻力調節段數可以更細微，而且設定的程式允許在運動過程中自動變換阻力大小。
（三）操縱系統分析：
主要的操縱系統為車身兩旁的兩個腳踏板，和顯示面板兩側的各種控制按鈕。對於腳踏板
（四）安全系統分析:
對於健身器材來說，其主要功能即為了給人乙個健康的體魄，沒有人會希望在鍛鍊時受傷。故安全措施就顯得非常必要。針對鍛鍊時避免因出汗而發生意外，在健身車的踏板上都布置有粗糙的花紋來提高摩擦力防止腳上打滑。
另外在金屬的把手上都套有一層橡膠材料海綿結構的吸汗套，一方面防止因手上出汗而導致意外發生，另一方面也提高了舒適性。此外座椅的高度可調，既可適應身材較為矮小的人和保護身材較為高大的人。
六．對現有健身車的總體評價及改進
（一）評價
優點：①健身車通過腳踏軸承帶動慣性輪，模擬出騎自行車的感覺，由於是在室內固定位置鍛鍊,從而避免了在室外運動因天氣、環境等不利因素對運動者的身體影響，降低發生運動傷害的可能性,更讓很多不會騎車的朋友體驗到此項運動的樂趣。②健身車通過整合的電子裝置及控制系統還可以方便地記錄運動者運動距離、耗費的時間、消耗的熱量等運動資料，心率測試功能可以準確顯示出運動者當前的心率，更加科學、安全的進行鍛鍊。
不足： ①現有的健身車大都使鍛鍊者通過消耗體力得到鍛鍊效果，但人體消耗掉的能量沒有被利用。②室內健身缺乏趣味性，鍛鍊者不容易堅持下去。
（二）功能改進
為了克服現有健身車的上述缺陷①，即鍛鍊時人體消耗掉的能量沒有被利用的問題，可設計一種發電健身車，可利用鍛鍊時人體消耗的能量。
發電健身車能使鍛鍊者通過消耗體力得到健身效果，同時使人體消耗掉的能量大部分轉換為電能，一舉兩得。公共健身場所，若設定多台這樣的健身車，**的電能會是可觀的。對提倡開源節流、節能環保的當今，發電健身車極有推廣前景。
將現有健身車的飛輪改為發電機，並將上肢運動與下肢運動通過手臂搖動裝置有機的連在一起，實現人體健身與發電兩大功能，設計結構巧秒，能量轉化率高。利用健身過程中產生的旋轉機械能帶動發電系統，產生所需要的電能，通過蓄電池把電能儲存起來，如果發電機功率按150w計算，那麼每天健身一小時，發電量可以供給一盞15w節能路燈工作12小時。
具體實現方案如下：
將健身車的飛輪改成發電機或下述盤式發電機；在軸13的大外圓固套沿軸向磁化的圓圈狀磁體12，磁體12為一整塊磁體或由多塊磁體拼結成；在非磁性絕緣圓盤6的中孔裝入軸承5，緊貼圓盤6的右端麵聯接非磁性導電輪狀盤7，在輪狀盤7的間隔中填充非磁性絕緣材料16，但中孔除外；在非磁性絕緣圓盤10的中孔裝入軸承15，緊貼圓盤10的左端麵聯接非磁性導電輪狀盤11，在輪狀盤11的間隔中填充非磁性絕緣材料16，但中孔除外；圓盤10與圓盤6相同；軸13的左端依次穿過輪狀盤7的中孔、軸承5的中孔，軸13與軸承5配合，且使磁體12的左端麵離開圓盤6的右端麵一間隙；在輪狀盤7的外圓套非磁性導電圓環9，圓環9的外圓與輪狀盤7的外圓大小相同，圓環9的內圓離開磁體12的外圓一間隙；將輪狀盤11從軸13的右端套入，其左端麵緊貼圓環9的右端麵，且離開磁體12的右端麵一間隙，輪狀盤11與輪狀盤7相同；在輪狀盤7、圓環9及輪狀盤11的外圓套非磁性絕緣圓筒8，且與圓盤6聯接；使軸13的右端依次穿過輪狀盤11的中孔、軸承15的中孔，軸13與軸承15配合，且使圓盤10與圓筒8聯接；軸承5、軸承15為滾動軸承或滑動軸承或磁軸承；軸13、磁體12組成轉子；其餘的零件組成定子；所述轉子、定子組成所述盤式發電機；定子固定在車架；在軸13上裝傳動齒盤或齒輪14，且使齒盤或齒輪14的左端離開圓盤10的右端麵。
人登轉大齒盤或齒輪1，通過鏈條或直接使齒盤或齒輪14轉動，從而使所述轉子在定子中轉動，輪狀盤11與輪狀盤7上的輻射導電條切割磁體12的磁力線感應出電勢，轉子轉動越快，得到的感應電勢越高。磁體12左右左右兩端的磁極相反，使輪狀盤11與輪狀盤7上的感應電動勢方向沿徑向相反，導電圓環9將輪狀盤11的邊緣與輪狀盤7的邊緣連通，即使輪狀盤11與輪狀盤7串聯，分別從輪狀盤11的中部導電環，輪狀盤7的中部導電環接導線，就能匯出感應電能，可以儲存到蓄電池中或外供。
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系統的概念 具有特定功能的，相互間具有有機聯絡的許多要素構成的整體。組成框圖 按工具機數量劃分 單工具機加工系統 多工具機加工系統 分類按通用化程度分 通用工具機加工系統 專用工具機加工系統 組合工具機加工系統 混合型工具機加工系統 按自動化程度分 普通工具機加工系統 數控工具機加工系統 自動生產線...
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