人的運動能力和競技表現(xiàn)主要取決于心血管、呼吸系統(tǒng)和骨骼肌系統(tǒng)的功能，心肺耐力水平是維

持健康和體質(zhì)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上提高靈敏素質(zhì)、柔韌素質(zhì)、平衡素質(zhì)、力量素質(zhì)、速度素質(zhì)和耐力

素質(zhì)，使身體素質(zhì)得到全面提高。 

       運動負荷是以身體練習為基本手段對有機體施加的訓練刺激。機體對這種刺激所做出的反應(yīng)表現(xiàn)

在生理和心理兩個方面，通常所說的運動負荷是生理負荷，即機體在生理方面所承受的訓練刺激。運

動負荷越大，刺激強度則越大，所引起的機體反應(yīng)也相應(yīng)越大，各項生理指標的變化也越明顯。當運

動負荷刺激施教于人體時，人體各器官系統(tǒng)將發(fā)生一系列反應(yīng)。這種反應(yīng)特征主要表現(xiàn)為耐受、疲勞、

恢復(fù)、超量恢復(fù)和消退等機能變化。

       應(yīng)激性和適應(yīng)性是生物體具有的基本特征。長期系統(tǒng)的運動訓練使機體各器官系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)

構(gòu)、生理機能以及生物化學等方面將發(fā)生一系列的適應(yīng)性改變。

       運動訓練的就是通過反復(fù)的身體練習給予機體各器官系統(tǒng)一系列的生理負荷刺激，使人體在形態(tài)

結(jié)構(gòu)、生理功能和生物生化等方面發(fā)生一系列積極的適應(yīng)性變化，從而提高運動能力，這一良好的適

應(yīng)性變化就稱為訓練效果。 

       運動健身就是利用人體對運動負荷的反應(yīng)（適應(yīng)性和應(yīng)激性）以獲得提高體能的效果。用來進行

運動健身的健身器材需要具備相應(yīng)功能，以下進行相關(guān)介紹

        1、促進心肺功能及人體體能的提高

       人體在運動時參與的器官非常多，受到神經(jīng)系統(tǒng)的控制，和運動相關(guān)的系統(tǒng)被調(diào)動，而同時與運

動不相關(guān)的系統(tǒng)功能受到抑制；從另一方面講，被調(diào)動的系統(tǒng)功能得到鍛煉提高，而其他的系統(tǒng)則被

動的受到調(diào)節(jié)。例如，肌肉參與運動，肌肉的能量代謝和物質(zhì)代謝等都得到鍛煉，而人體一些消化器

官則處于被抑制狀態(tài)，消化功能在運動時處于“休眠”。

       根據(jù)人體運動時的機體生物化學變化，能量物質(zhì)在不同強度的運動中有不同的代謝方式，參與代

謝的氧氣在此過程中扮演重要的角色。由于受到呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)功能的限制，機體供氧能力存在

極限，當心肺功能達到最高水平時的吸氧量稱為最大攝氧量（VO2 Max）。根據(jù)不同運動強度中體內(nèi)

對氧氣的需求量和供應(yīng)量的關(guān)系，可以將對應(yīng)的運動強度進行區(qū)分，有氧運動是需氧量等于吸氧量時

對應(yīng)的運動強度；無氧運動是指需氧量大于最大攝氧量時對應(yīng)的運動強度。由于機體的生化反應(yīng)不能

即時掌握，因此在運動強度的掌握上目前采用與攝氧量有相關(guān)性的心率范圍來進行區(qū)分（見圖1），通

用所說的有氧運動主要指對提高有氧運動能力有效的運動強度，對應(yīng)的心率范圍為最大心率的65-80%。

       根據(jù)健身器材的分類，有氧運動器材是針對性提高人體有氧運動能力（心肺功能）方面的健身工

具。首先在有氧運動器材的運動方式方面，跑步（極速短跑不屬于有氧運動強度）、自行車運動、登

臺階、劃船等運動項目對于人體有氧運動能力的要求是主要方面。其次，有氧運動器材在速度、負荷

等功能設(shè)計上主要對應(yīng)合理的運動強度，這也是衡量產(chǎn)品基本功能的首要標準。

        2、提高肌肉力量和增加肌肉體積

       肌力和肌肉耐力是“健康體適能”的重要組成部分，研究表明從事規(guī)律的負重練習對增強體質(zhì)具

有十分重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：將有助于提高或維持骨密度，避免骨質(zhì)疏松的發(fā)生；

改善神經(jīng)對肌肉的控制能力，促進肌肉發(fā)達，維持肌肉質(zhì)量；優(yōu)化身體成分，促進瘦體重增加；強化

軟組織（如肌腱）的強度，對于老年人群來說，還可以緩減腰背疼痛和行動遲緩等；改善自我意識，

強化自我信心，并增強完成日常工作的能力。所以20 世紀 90 年代以后，ACSM（American College

of Sports Medicine，美國運動醫(yī)學會）倡導均衡發(fā)展“健康體適能”，建議除了提高心肺耐力以外，

還要重視肌肉力量的提高。

       力量訓練器材就是在這一人類自身的需求下從杠鈴啞鈴向更加豐富、更加科學的方向發(fā)展的。與

有氧運動器材共同成為提高體能的兩大工具。

        3、運動項目的動作結(jié)構(gòu)模擬和優(yōu)化

       當古代人類研究出健身器材的初始產(chǎn)品的時候，認識到加強一種運動方式的鍛煉能提高對應(yīng)的運

動能力是他們的依據(jù)，這就是運動訓練的適應(yīng)性。人體系統(tǒng)在受到不斷重復(fù)的壓力或刺激（如力量訓

練）時，人體系統(tǒng)（肌肉）會做出適應(yīng)性的改變，這種改變包括在結(jié)構(gòu)（肌纖維增粗）和功能（肌肉

協(xié)調(diào)情況）兩方面。這種改變可以使原來的負荷或刺激對機體影響越來越小，而且使機體越來越能承

受較大的刺激。并且，適應(yīng)性改變對所受刺激的針對性非常強。合適的訓練強度、循序漸進的超負荷

訓練是力量訓練的關(guān)鍵因素。

       健身器材.家用健身器材發(fā)展到現(xiàn)在，從產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)到用戶使用都離不開這個基礎(chǔ)。現(xiàn)代運動

科學在此理論的指導下，不斷將更多的運動形式實現(xiàn)了專業(yè)訓練化，豐富了鍛煉的內(nèi)容，將身體鍛

煉的方式極大地進行了細化。針對提高體能的有氧訓練器材從最初的跑步機，又增加了更多的成員，

包括健身車、臺階機、劃水機、橢圓機等，無氧運動器材從最初的啞鈴、杠鈴發(fā)展到現(xiàn)在針對局部

肌肉進行訓練的器材一應(yīng)俱全，甚至同一身體部位（肌肉）對應(yīng)有多種訓練方式和器材。

      健身器材的功能要求總的說來可以歸結(jié)為促進心肺功能及人體體能的提高或者提高肌肉力量和增

加肌肉體積，而更多的器材功能和未來的器材劃分在動作結(jié)構(gòu)的模擬和優(yōu)化方面更顯突出。