摘要:通过运用理论基础深入研究机械工程学的价值，进一步探讨了其在家用家用健身车中的应用情况。本文主要分析了以下几个方面，主要围绕支撑部件、受力部件以及工作部件展开，并且探讨系统之间的关系，阐述了家庭健身车车身结构设计的相关要素。在此基础上，强调了家用健身车显示器控制面板和通用控制器之间人机关系的合理化。

关键词:机械工程学；应用；设计理念；家用健身车

当前社会中，机械工程学可以正确应用于处理系统问题，比如人与机器甚至包括环境工作在内的大系统。而随着社会的发展，我国国民越来月注重身体素质，特别是亚健康问题越来越使得人民重视。为了设计一款满足人民居家必备的运动器材，本文着重研究了运用机械工程学的基本原理，来设计适应人民各种需要的多功能动作的健身自行车。它能够为锻炼者提供良好的人机系统，并使健身车的设计更合乎机械工学的基本原理，因此有必要将各个部件元素的作用和与人体的交互机制研究探讨，为了保障骑车人的安全性，其研究意义深远。尤其是在近年来，随着人们生活水平的提升，追求家庭健康已成为了人类日常生活中最主要的问题，家庭健康也已成为了一种最时髦的现代生活方式。如何给人们创造适应其生理与心理需要的人和车这样的整体系统，具有理论意义以及现实意义。

1家用健身车设计系统

家用健身车的功能是供居家人们在无法去健身房的时候能够居家健身。因此，本文为了充分发挥健身车的功能，将人作为健身车的一个组成部分探究其与健身车部件直接的关系是合理可行的。人们在骑健身车时形成了人与车系统。

1.1健身者与健身车支撑部件的关系

关于健身车的支撑部分主要三组成部分，具体分为车架、鞍部和车把。它是健身车的主要框架和骨架。通过支架可以将身体其他部分固定到适当的地方，与车身大部分使用管道连接(圆管和方管)。通过对健身车人机关系的解析，能够发现车架、鞍部与车把部位间的关联是否合理，直接影响健美人员的锻炼效果。怎样坐在一种感觉更舒服的地方，鞍座有多高才能使人的双手凝视和用力都最方便，以及怎样保持人乘自行车的正常姿态，车把的长度是否合适，都取决于人体特征的设计尺寸。

1.2健身者与健身车动力接受部件的关系

在家用健身车的动力系统中，其受力元件主要为脚踏和曲臂。动力取决于骑自行车的人踩在脚踏上的脚，其下臂运动的能力则是由曲臂的转动所产生的。为了使人类感觉舒服，以机械工程学者们需要研究自行车选手的体格和体力，以及与家用健身车部件间的大小关联，包括磁力控制器的磁力。踏板材质为塑胶或金属，并采用轴联接方式和曲臂相连。而曲柄则为金属材料构成，通过轴连接与主动轮相连。

1.3健身者与健身车工作部件的关系

家用健身车工作部件主要包括以下三部分，分别是磁铁或电磁铁、磁控器以及磁控轮。家用健身车的阻力能够通过调整手动把手拉动与阻力轮之间的距离来调整。在设计家用健身车各组成部分的规格、磁力控制器的磁力和所形成的磁力的大小时，机器工程师更需要注意自行车力量传递工作的持续性，有可能设计出符合健康骑手身体素质的人机系统。

2家用健身车设计结构具体要素分析

除了人为因素外，还有许多机械因素会影响家用健身自行车的性能。为了获得家用健身自行车的最佳效率，必须将人为因素和机械因素视为一个协调人与车的系统。影响健康自行车骑手自行车效率的主要结构因素是健身自行车把手的长度和健身车车身节点以及健身车鞍座等。

2.1健身车手柄长度设计要素

如果家用健身车的曲柄过长，机械工程设计师在设计家用健身车时就必须拉长传动车轮与阻力轮间的距离。采用这种方法，车架应该拉长，以影响正确的骑车姿态，从而让人产生臀部酸痛。但如果曲柄长度，可以按照人的全身尺寸或下肢比例来考虑，可以节省劳动力和舒适度。通常，曲柄的直径为人体身长的3/10，相当于大腿骨身长的1/3左右。中国成年人的平均身高约为1800毫米，因此曲柄长度约为160mm。

2.2车身三节点要素

关于家用健身车的车身节点设计需要同时充分考虑健身者的身材特征和体型条件，在机械工程学上研究的正确的骑乘姿态也需要同时兼顾骑手和健身车的特点，例如在家用健身车的三个节点位置。假设鞍座的节点设为A，在把手的节点设为B，将踏板的节点设为C，在此基础之上，还需要考虑保持骑车的人心率的位置。根据机器工程学中的三点调整法，AB与AC基本等价，但一般AB=(AC-3.3cm)，A点较B点低约五点二cm。

2.3健身车鞍座位置要素

关于家用健身车的鞍座要素，假设鞍座安装得太低，则骑家用健身车时脚会弯曲。通过长期的训练，大腿肌肉一旦不松弛就会感觉很虚弱;骑车时，如果马鞍太高，大腿肌肉太紧，脚太硬了，你的脚极易疲劳。所以骑行时，最正确的应力部位应该是脚掌。设定或校正鞍部高度，最常见的办法就是让手臂胳肢窝的中心接近于鞍部的中心，这样手臂的指尖就能够触到磁控管轮的中心轴了。在将磁控管的磁力确定后，如果要加大循环速比，则鞍部位置将往前移，而循环速比也将下降;鞍部位置向后移，否则就会影响健身车的效果。

3家用健身车在机械工程学中的显示面板人机分析

一方面。关于显示面板的设计应该符合当前室内空间的场地条件，一般来说居家锻炼者的生理和心理的特征较为敏感，所以显示屏要符号他们的需求特点。具体来讲，显示屏应该简约且空间占据小，为了使得人机产生良好的互动体验，要在设计上充分体现现代科技感和操作乐趣。一般来说，居家健身者可以根据显示设备传输的操作数据进行操作和使用，因为显示器材装置市关于人车系统的不可缺少的元素。在具体进行过程中，不可以违背参数和要求操作和使用。

另一方面，由于人的视觉特征和相关身体数据的特殊要求，所以在具体设计中要考虑人机交互的频率，不仅仅包括相关按键，更包括显示屏的细节设计。机械工程师在具体的设计种应该要利用AI技术进行设计，以便更好的采集骑车人的信息。使得人在锻炼过程中能够很好的掌握追踪自己的身体数据和情况，而且还可以了解自己的身体指标变化趋势。该种表示方法也适用于各种功能较多的家庭用或家庭用健身车。家用健身车显示器的产品设计应当坚持如下准则:显示器所在的平面与锻炼者的正常视野应当尽量接近直角，方便于读取，降低偏差;针对锻炼者视野与视觉区域的特殊性，显示装置的布线应当紧密，关键部位应该在显示器之下;而且显示屏和使用者之间的视距最好为660~780mm
4家用健身车在机械工程学中的控制器人机分析

关于家用健身车常用的控制器主要包括以下几个部分:

第一部分是按钮。这种控制装置被广泛使用。

第二部分是旋钮，它通常根据自身功能特点分为三类:

首先是是适合于360°以上的回转使用，它的偏转角并无重要信息含义，而且造型上多使用了圆柱和圆锥;其次是专门应用于转角调节的一类，但一般范围都有限制，不能大于360°，该按钮的偏转角并没有重要的信息含义。形状多是圆筒形或近乎圆柱状的多边形;第三种用来调节360°的工作范围。健身车的磁性控制阀也使用第三种旋钮，有六种齿轮，可以代表各种大小的磁铁。旋钮的尺寸根据在操作过程中所使用的手指和手的各个部位，其孔径的多少也是在保证动作速度和准确率的前提下决定的。为在手动操纵旋钮时不打滑，钮盖上一般装有各种凹凸齿，以提高摩擦力。

而第三部分为机械按键。它由手指的按压控制，外形一般为矩形、圆形、长椭圆形等。而在动作方面，按键又分为机械键、机电键和光电键。按钮的长度，应该按照手指的高低以及手指端的弧度进行设定，以便操作舒适。键盘必须从面板中拿出相应高度。一旦按它太平了，就很不容易感知到定位是否准确。比如，健身自行车的手所持的心率键盘必须从把手拿出相应高度。而键盘间也必须有适当的距离，不然就很易于同一时间按下几个键盘。同样，脚踏的操纵器。一般有二个形式:脚踏板和手伸按键。而脚踏的基本型式则包括直接作用式、摆动式和旋转式(单曲柄和双曲柄)。健身车则采用了双曲臂脚踏，而且可以不断转动，省力省力。唯有用脚掌控制踏板，你方可提高骑行的舒适度与效果。健身自行车的双曲柄踏板可以坐姿运行。在操作过程中，踏板的电阻通常为15N/cm2。当踏板用力等于二百二十九n时，跑腿的最佳转弯角是108°;当脚踏用力等于二百二十七n时，跑腿的最佳弯角就是140°;另外，如果脚踏板表面设计为齿形，以防止脚在施力时滑动。脚踏上还设计有双脚带，可以按照健康坐骑手脚的高低加以调节。

5总结

根据前文的描述，可以进一步了解到机械工程学在家用健身车设计中的具体应用效果。目前来说，健康日益被人民所关注，经济社会的持续发展和民众生存水平的改善，此类器材被应用的场所也越来越广。关于家用健身器材的设计更应该注重民众的需求，能够很好的满足消费者对于器材的需求，抓住大众消费心理，

利用号机械工程学这门学科，不断的为家用健身车甚至是其他类型的健身器材做贡献，使得我国国民素质朝着更好的方向发展，将居家者的心理和生理的需求满足，从而提到健身器材的供给量，在满足大众消费的同时更好的推动我国机械工程学科的发展!

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