随着现代社会工作压力越来越大,生活节奏越来越快,很多人缺少空闲时间来锻炼身体,再加之国务院将全民健身上升为国家战略,因此健身运动和日常生活的融合就十分重要。本文结合自行车这种绿色便捷的交通工具,通过分析现有的健身自行车运动方式和外观结构,从而设计研发出一种新型的健身自行车。确定设计方案后,利用Solid Works软件绘制出该健身自行车的三维造型图,然后利用ANSYS软件进行校核。并通过非线性理论知识,对该课题进行动力学分析,从多方面校核课题的合理性和可行性。最后加工出样机,并将其应用到实际生活中。首先,分析现有的几种健身自行车的运动方式和整体结构,从健身效果、安全性、新颖性和加工难易度等几方面综合考虑,本文采用依靠杠杆原理而设计的起伏装置,利用双脚同时踩动踏板和人体自重来使健身自行车行驶,并达到健身的作用。通过对自行车材料使用情况的调查分析,在满足骑行安全的情况下,从而确定该健身自行车各部位的材料。根据人机工程学和国家自行车标准对健身自行车整体进行结构设计,并用Solid Works软件绘制出三维图,以便论文中的后续研究。其次,分析了自行车在行驶过程中的受力情况,利用ANSYS Workbench软件对健身自行车的车架和起伏装置建立有限元分析模型,并通过添加约束,划分网格等步骤,得出了在实际工况中的静强度分析结果、疲劳云图和模态分析结果。通过分析可以得出该设计能够达到安全标准。再次,根据非线性动力学理论,以车架-减震器为工程背景,抽象出系统的振动模型,并对其运动方程解耦。在Matlab软件里通过对不同参数进行数值仿真,观察系统在不同参数下发生Hopf分岔和环面倍化分岔,并以此转化为混沌态的过程。通过非线性动力学分析可以回避振动对新型健身自行车的影响。最后,按照Solid Works生成的工程图加工出样机,并与平时常见的几种运动方式进行比较,得出该新型健身自行车健身效果良好。该设计实现了普通自行车代步功能和健身自行车健身功能的完美结合,帮助人们增强体质、娱乐身心、改善生活。