人的運(yùn)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(yùn)動負(fù)荷是以身體練習(xí)為基本手段對有機(jī)體施加的訓(xùn)練刺激。機(jī)體對這種刺激所做出的反應(yīng)表現(xiàn)在生理和心理兩個(gè)方面，通常所說的運(yùn)動負(fù)荷是生理負(fù)荷，即機(jī)體在生理方面所承受的訓(xùn)練刺激。運(yùn)動負(fù)荷越大，刺激強(qiáng)度則越大，所引起的機(jī)體反應(yīng)也相應(yīng)越大，各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化也越明顯。當(dāng)運(yùn)動負(fù)荷刺激施教于人體時(shí)，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(jī)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(yùn)動訓(xùn)練使機(jī)體各器官系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能以及生物化學(xué)等方面將發(fā)生一系列的適應(yīng)性改變。運(yùn)動訓(xùn)練的就是通過反復(fù)的身體練習(xí)給予機(jī)體各器官系統(tǒng)一系列的生理負(fù)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(yùn)動能力，這一良好的適應(yīng)性變化就稱為訓(xùn)練效果。
運(yùn)動健身就是利用人體對運(yùn)動負(fù)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(jìn)行運(yùn)動健身的健身器材需要具備相應(yīng)功能，以下進(jìn)行相關(guān)介紹
1、促進(jìn)心肺功能及人體體能的提高
人體在運(yùn)動時(shí)參與的器官非常多，受到神經(jīng)系統(tǒng)的控制，和運(yùn)動相關(guān)的系統(tǒng)被調(diào)動，而同時(shí)與運(yùn)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(yùn)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(yùn)動時(shí)處于“休眠”。
根據(jù)人體運(yùn)動時(shí)的機(jī)體生物化學(xué)變化，能量物質(zhì)在不同強(qiáng)度的運(yùn)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(jī)體供氧能力存在極限，當(dāng)心肺功能達(dá)到最高水平時(shí)的吸氧量稱為最大攝氧量（VO2 Max）。根據(jù)不同運(yùn)動強(qiáng)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(yùn)動強(qiáng)度進(jìn)行區(qū)分，有氧運(yùn)動是需氧量等于吸氧量時(shí)對應(yīng)的運(yùn)動強(qiáng)度；無氧運(yùn)動是指需氧量大于最大攝氧量時(shí)對應(yīng)的運(yùn)動強(qiáng)度。由于機(jī)體的生化反應(yīng)不能即時(shí)掌握，因此在運(yùn)動強(qiáng)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(jìn)行區(qū)分，通用所說的有氧運(yùn)動主要指對提高有氧運(yùn)動能力有效的運(yùn)動強(qiáng)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(yùn)動器材是針對性提高人體有氧運(yùn)動能力（心肺功能）方面的健身工具。首先在有氧運(yùn)動器材的運(yùn)動方式方面，跑步（極速短跑不屬于有氧運(yùn)動強(qiáng)度）、自行車運(yùn)動、登臺階、劃船等運(yùn)動項(xiàng)目對于人體有氧運(yùn)動能力的要求是主要方面。其次，有氧運(yùn)動器材在速度、負(fù)荷等功能設(shè)計(jì)上主要對應(yīng)合理的運(yùn)動強(qiáng)度，這也是衡量產(chǎn)品基本功能的首要標(biāo)準(zhǔn)。
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(fù)重練習(xí)對增強(qiáng)體質(zhì)具有十分重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(jìn)肌肉發(fā)達(dá)，維持肌肉質(zhì)量；優(yōu)化身體成分，促進(jìn)瘦體重增加；強(qiáng)化軟組織（如肌腱）的強(qiáng)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(qiáng)化自我信心，并增強(qiáng)完成日常工作的能力。所以20 世紀(jì) 90 年代以后，ACSM（American Collegeof Sports Medicine，美國運(yùn)動醫(yī)學(xué)會）倡導(dǎo)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(xùn)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(xué)的方向發(fā)展的。與有氧運(yùn)動器材共同成為提高體能的兩大工具。
3、運(yùn)動項(xiàng)目的動作結(jié)構(gòu)模擬和優(yōu)化
當(dāng)古代人類研究出健身器材的初始產(chǎn)品的時(shí)候，認(rèn)識到加強(qiáng)一種運(yùn)動方式的鍛煉能提高對應(yīng)的運(yùn)動能力是他們的依據(jù)，這就是運(yùn)動訓(xùn)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(xùn)練）時(shí)，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(fù)荷或刺激對機(jī)體影響越來越小，而且使機(jī)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(qiáng)。合適的訓(xùn)練強(qiáng)度、循序漸進(jìn)的超負(fù)荷訓(xùn)練是力量訓(xùn)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(jì)生產(chǎn)到用戶使用都離不開這個(gè)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代運(yùn)動科學(xué)在此理論的指導(dǎo)下，不斷將更多的運(yùn)動形式實(shí)現(xiàn)了專業(yè)訓(xùn)練化，豐富了鍛煉的內(nèi)容，將身體鍛煉的方式極大地進(jìn)行了細(xì)化。針對提高體能的有氧訓(xùn)練器材從最初的跑步機(jī)，又增加了更多的成員，包括健身車、臺階機(jī)、劃水機(jī)、橢圓機(jī)等，無氧運(yùn)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(jìn)行訓(xùn)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(xùn)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(jìn)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。