随着全民健身的普及,大量的室外健身设施在公园、小区等地安装。但现有的室外健身设施种类较少、功能单一、互动性欠佳,且大部分的健身设施仅适合单人使用,对于照看孩子的家长而言健身成为一种奢求。针对上述问题,研制一款集健身与亲子娱乐于一体的户外亲子健身器势在必行。此外,室外健身设施的安装场地宽敞,阳光充足,适合太阳能发电技术的使用,在设计中利用太阳能技术符合现今社会绿色环保的理念。本文以实现集健身与亲子娱乐于一体为研究目标,开展了以下四方面的研究:(1)根据亲子健身这一课题要求,提出了三种可行的户外亲子健身器方案,之后利用模糊层次分析法从使用性能、人机性能、经济性能三方面进行全面、系统地比较分析,并确定户外亲子健身器的最优方案。(2)从人机适配角度分析了成年人及未成年人的静态人体尺寸,为户外亲子健身器的上、下肢锻炼机构参数设计提供依据。通过研究国内外亲子健身器的相关文献,设计出采用连杆传动的脚蹬式下肢锻炼机构和以杠杆原理为理论依据的上肢锻炼机构相结合的亲子健身器,并进行了结构参数的设定。利用CATIA软件将亲子健身器与人体模型置于同一矢量环境,分析上、下肢锻炼过程中的运动范围,以评估上、下肢锻炼机构的设计是否符合人机工程学的要求。最后通过模态分析分析了亲子健身器的动态稳定性。(3)通过对上下肢锻炼机构中的关键零部件进行静力学分析与ANSYS仿真,以验证上、下肢锻炼机构的稳定性与耐久性。利用MATLAB软件分析在人体关节角度允许活动范围内儿童座椅能否到达预设高度;利用Adams软件对下肢锻炼机构进行运动学仿真,观察机构运动的稳定性。(4)针对支点调节机构运动同步性问题,设计了一套独立控制系统,并进行了控制系统硬件设计。对亲子健身器进行样机制作和试验,解决样机制作过程中的装配问题。通过上、下肢锻炼试验验证能否通过该装置完成上、下肢锻炼以及能否达到一定的锻炼效果,并通过李克特量化表调查被试者对户外亲子健身器健身舒适性的满意程度。