健身器械的创新设计.doc

1、任务书设计题目： 健身器械的创新设计 1 设计的主要任务及目标 1进行市场调查，学习创造技法和设计法学； 2.拟定总体方案，提出产品开发合理模式； 3.运用设计方法基本原理开发日用健身器；2设计的基本要求和内容1.简述产品开发模式的研究现状和发展趋势，论证本设计的必要性、可行性；指出创新点；2.对设计进行总体描述并建立系统框架，并有详细的设计框图和流程图，主要介绍了几种设计方法，并结合这几种方法提出了产品开发的模式； 3.利用创造技法，开发设计健身器（最低4种） 4.设计图纸不少于2.张 5.设计说明书不少于1份，字数不少于10000字；3主要参考文献1赵慧田.发明创造技法M.北京：科学普及出

2、版社，19882邹慧君.机械原理M.北京：高等教育出版社，19993董仲元.设计方法学M.北京：高等教育出版社，1992 4梁桂明.董洁晶.创造学与新产品开发思路及实例M.北京:机械工业出版社，2005 4进度安排毕业设计各阶段名称起 止 日 期1进行调查研究，查阅资料，完成开题报告2014.02.152012.03.082初步拟定总体方案，总体方案论证确定2014.03.92014.04.0123利用创造技法设计健身器2014.04.132014.04.224绘制几种健身器的零件图及装配图2014.04.232014.05.235撰写并编制论文、打印，准备毕业答辩资料2014.05.2520

3、14.06.5健身器械的创新设计摘要：本文对设计学的发展状况进行了介绍，并对德国VDI2222新产品设计模式、三段式设计法、美国R.C.Johnson教授提出的设计模式的介绍，分析、比较几种产品开发设计模式的优缺点。重点介绍了几种创造技法，如功能分析法、反求工程、智力激励法、形态分析法、模块化设计等设计方法，并举了一些实例，阐述如何应用。分析了几种设计类型，结合几种设计方法，提出了产品的合理开发模式，即运用形态分析法和模块化设计方法相结合的开发模式，并以运用设计方法学开发新型健身器为例进行说明。关键词：开发模式，设计方法学，创新方法，形态分析法，模块化设计The innovative desi

4、gn of fitness equipmentAbstract：Based on the development of design are introduced, and the design method, the German VDI2222 tasting new product design patterns, American professor R.C.J ohnson mode of design, analysis and comparison of several product development design pattern. The paper introduce

5、s some create techniques, such as intelligence excitation method, functional analysis method, form, reverse engineering, modular design method, and the design of some examples, expounds how to apply. Several types of design, combined with several design methods, the author puts forward the reasonabl

6、e development pattern, the product that using modularization design method, the method and combining with the development mode, and the development of new machines using design methodology for example.Keywords: Development mode, The design methodology, Innovative methods and form, Modular design met

7、hod 目 录1 前 言12 开发模式的发展状况22.1发展历程22.2 各国设计学发展概况22.3 开发模式的比较33 设计方法53.1 智力激励法53.2 形态分析法63.3 功能分析法93.3.1 功能分类103.3.2 功能分解113.3.3 功能元求解133.3.4 系统原理解133.4 反求工程153.4.1 反求工程的时代背景153.4.2 反求工程的含义153.4.3 反求设计的过程173.5 模块化设计193.5.1 国外模块化发展与研究状况203.5.2 模块化的概念及特点213.5.3 模块化过程特点214 产品的开发设计合理模式构思234.1 各种设计类型的概述234.

8、2 产品系列设计特点234.3 对产品的系列开发设计模式的要求244.4 产品合理模式构思244.4.1 合理模式的几个阶段说明264.4.2 合理模式的特点264.5 实例分析265 常见健身器材及其作用365.1 扭腰按摩器365.1.1 草图说明365.1.2 扭腰器375.2 踏步器385.3 臂力锻炼器395.3.1 弹簧拉力器395.3.2 双向推胸训练器405.3.3 弹簧推力器425.3.4 圆柱螺旋弹簧425.3.5 拉伸弹簧弹性线图435.3.6 弹簧强度计算445.3.7 弹簧刚度计算445.3.8 弹簧的选择455.3.9 选择结果466 扭转盘力的校核487 健身器表

9、面涂料的选择507.1 健身器表面涂料的作用507.2 表面喷漆的选择508 多功能健身器52结 论54参考文献55致 谢561前言近几年，随着国家对全民健身的大力推动，以及广大群众健身意识的普遍提高，健身已经成为了普通民众一种新的生活方式。为纪念北京奥运会成功举办，国务院批准从2009年起，将每年8月8日设置为“全民健身日”。由此可见，全民健身已经被提升到了国家战略的层面，健身能使全体人民增强力量，柔韧性，增加耐力，提高协调，控制身体各部分的能力，旨在全面提高国民体质和健康水平。产品开发模式的研究，从60年代开始至今，研究理论已进入应用阶段。国标工程设计界对美国、瑞士及和德国的研究结果给予了

10、承认，尤其以德国VDI2222（Verein Deutscher Ingenieure 德国工程师协会）新产品设计模式最为典型，主张创造性设计的英美学派对此也作了充分肯定。我国工程设计界长期沿用的是“三段式”设计方法，改革开放后获取了国外关于“设计模式”的研究信息。机械工业部在机械工业新产品研制管理办法中提取了新产品研究与发展的模式，力图改进我国长期沿用的“三段式”设计法。为了更好的研究产品开发的模式，本人查找了一些文献资料、学术论文等，如学术期刊有太原重型机械学院学报、机械设计等,著作有机械创新设计、机械设计方法学等，在学术论文网站查阅有关资料。重点在于收集有关产品开发模式的新思路、新观点，

11、为提出自己的观点开拓思路。查阅资料的同时，对一些产品的设计方法进行了学习，同时理清了自己的设计思路。本次设计的创新点是在以往设计的基础上对常见的健身器如：扭腰器，上肢牵引器，举推器等进行某些部位的优化及改进，使其更加接近锻炼者的身体特点，并能对锻炼中可能出现的某些事故进行有效的避免。2开发模式的发展状况设计方法学是研究产品设计的过程、规律及设计思维和工作方法的一门综合性学科。1962年9月在英国伦敦召开的国际设计方法会议被认为是设计方法学作为一个研究领域的开始。若以这个时间点为界，可将设计方法划分为传统设计方法和现代设计方法。传统设计方法是一种经历了直觉设计、经验设计、半理论半经验设计3个发展

12、阶段，并于20世纪50年代后期形成的至今仍被广泛采用的设计方法。而现代设计方法是具有程式性、创造性、系统性、优化性、综合性以及能与CAD结合等特点的科学方法 。2.1 发展历程 传统设计阶段：设计方法学的发展应从古代人类发明工具开始算起，早在中国的先秦时期就有记录机械设计方法与思想的著作。在工业化时代之前，设计依靠的是直觉和经验。如早期的制陶者根据经验与构思直接操作黏土，做出所需要形状的陶器，并没有事先绘制陶器的形状，经验来自师傅对徒弟的培训及徒弟自身实践的积累。在工业化开始后，设计方法学进入了半理论半经验设计阶段。这一时期的代表有：F.Redtenbacher提出的机械设计基本原则,可认为是

13、最早的机械设计理论基础；AErkens提出了今天意义上的方法学观点；HWSgerbauer的贡献被认为是方法学设计的起点;以及C.Bach、ARiedler、FRStscher、KLaudi en和RFranke等。 现代设计阶段：20世纪60年代初，国际市场竞争日趋激化，为了在市场中占有一席之地，一些工业发达国家大力开展设计理论与方法学研究 。1962年9月，在英国伦敦召开的国际设计方法会议(The Conference on Design Methods)被认为是设计方法学作为一个研究领域的开始。经过德国、英国、美国、日本、苏联等国学者的探索、研究和实践，已形成具有程式性、创造性、系统性、

14、优化性、综合性以及能与CAD结合等特点的科学方法。它与传统设计存在着继承共存突破的关系。2.2各国设计学发展概况 (1)德国概况德国学者F.Kesselring、G.Niemann和J A.Leyer等，是现代设计方法的先行者。之后德国工科大学的教授FHansen、JMuller、WGRodenacker、KRoth、KKoller、RWchtler、GPahl、WBeitz、KEhrlenspiel等人开始了一场全力以赴的方法开发。其中，Rodenacker是世界上第一个被任命为从事设计方法学研究的正教授。Pahl和Beitz的系统化设计方法和Grabowski的泛设计理论(Universa

15、lDesign Theory，UDT)，是德国设计方法学的代表。（2）英国概况英国成立了多个机构组织来促进设计方法学的发展，如组建于1944年的“工业设计委员会”(1972年，更名为“设计委员会”一Design Council)，1966年成立了“设计研究学会” (Design Research Society)，1994年组建了“工程与物理科学研究委员会”(Engineering and Physical Sciences ResearchCouncil)等。英国设计方法发展的转折点是1963年Fialden的报告， 而JC.Jones于1970年出版的设计方法(Design Methods)被认为是英国“设计方法运动”的代表作 。(3)美国概况美国在创造性开发和计算机技术应用方面的工作特别突出：1952年，美国麻省理工学院提供了第一台数控铣床；1963年，ISutherland研制了第一个计算