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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)(論文)題目： 家用自動(dòng)跑步機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 概述 1
1.1跑步機(jī)的發(fā)展 1
1.2跑步機(jī)設(shè)計(jì)趨勢(shì) 1
1.3研發(fā)跑步機(jī)的內(nèi)容與作用 2
2 總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1普通跑步機(jī)基本功能 3
2.2基本結(jié)構(gòu) 3
2.3功能原理的確定 4
3 電動(dòng)機(jī)類型與參數(shù)的選擇 5
3.1功率選擇 5
3.2技術(shù)參數(shù) 5
4 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
4.1參數(shù)選擇 6
4.2多楔帶帶輪的構(gòu)造與尺寸確定 6
4.3帶傳動(dòng)張緊裝置的選取 6
5 外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
5.1基架的設(shè)計(jì) 8
5.2支架的設(shè)計(jì) 8
5.3前后罩 9
6 前后滾筒 10
6.1軸承的計(jì)算 10
6.2軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
6.3強(qiáng)度計(jì)算 10
6.4滾筒要求 11
7 跑步板及跑步帶設(shè)計(jì) 12
7.1跑步板 12
7.2跑步帶 12
7.3跑步帶調(diào)整 12
7.4跑步臺(tái)潤(rùn)滑油的添加 13
8 避震系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
9 多功能設(shè)計(jì) 16
9.1扭腰盤設(shè)計(jì) 16
9.2連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
9.3旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
9.4仰臥起坐架設(shè)計(jì) 18
10 使用和維護(hù) 19
10.1跑步機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng) 19
10.2如何使用跑步機(jī) 19
參考文獻(xiàn) 21
V
摘要
家用自動(dòng)跑步機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
跑步機(jī)自二十一世紀(jì)以來(lái)一直是最熱門的健身器材之一，如果跑步機(jī)能夠在家里使用那就會(huì)更加吸引人，不過(guò)現(xiàn)在很多家用跑步機(jī)的功能都太過(guò)單一，除了具備可以顯示跑步者的心率、熱量、跑步距離、跑步時(shí)間、消耗卡路里的電子輔助裝備以外就沒(méi)有其他亮點(diǎn)了。所以我這次設(shè)計(jì)的家用自動(dòng)跑步機(jī)除了跑步外還可進(jìn)行其他鍛煉。此次設(shè)計(jì)主要包括了電動(dòng)機(jī)的選擇、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、跑步機(jī)外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、跑步板跑步帶的設(shè)計(jì)，另外還有一些多功能的設(shè)計(jì)，如扭腰盤、仰臥起坐架等，讓我們?cè)诩依锊粌H僅跑跑步而已。
關(guān)鍵詞：家用自動(dòng)跑步機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Ⅲ
Abstract
Household automatic running machine mechanical structure design
Abstract
Running machine is one of the most popular fitness equipment, household running machine more diverse, but now is too single, many home treadmill function besides can display a runner's heart rate, heat, running distance, time, burn calories, electronic auxiliary equipment, there is no other bright spot. So this time I design of household automatic treadmill can be carried out in addition to running other exercise. This design mainly includes the choice of the motor and transmission mechanism design, the structure of the running machine appearance design, running board design, there are some multifunctional design, such as twist a waist dish, sit-ups, let's just run at home.
Key words ：household automatic running machine; transmission mechanism ; mechanical structure design
Ⅳ
第1章 概述
1概述
基于跑步機(jī)的多用性、方便性，本課題研究了家用自動(dòng)跑步機(jī)的外形結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)功率的選擇，以及跑步機(jī)的多功能設(shè)計(jì)。
1.1 跑步機(jī)的發(fā)展
目前跑步機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)傾向于家用跑步機(jī)，家用跑步機(jī)具備了多功能跑步機(jī)的鍛煉功能、使用簡(jiǎn)單因此受到很多人的關(guān)注。跑步機(jī)確實(shí)是一款非常方便的運(yùn)動(dòng)器材，不過(guò)目前大部分的跑步機(jī)還不夠輕盈，所以以后的跑步機(jī)在設(shè)計(jì)上會(huì)更加注重讓跑步機(jī)能夠變得輕盈并且盡量不占地。人類發(fā)明的第一臺(tái)跑步機(jī)，以動(dòng)物的勞動(dòng)力作為跑步機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力，所以這些跑步機(jī)需要犧牲大自然動(dòng)物的自由甚至是生命。隨后紐約發(fā)布了一條不準(zhǔn)虐殺動(dòng)物的法律。反對(duì)虐殺動(dòng)物的組織,美國(guó)指責(zé)這些爬樓發(fā)電裝置會(huì)對(duì)動(dòng)物膝蓋造成傷害,給動(dòng)物造成心理壓力。所以有人發(fā)明了跑步機(jī),該跑步機(jī)的傳送帶和地面平行,可以解放動(dòng)物的勞動(dòng)力，使得動(dòng)物可以繼續(xù)像往常一樣自由自在。
它的流行是從一九八零年開(kāi)始到如今，研發(fā)成功的產(chǎn)品有四代了，現(xiàn)在看來(lái)離第五代的出現(xiàn)也不會(huì)久了。第一批設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來(lái)的跑步機(jī)全是機(jī)械式的，將圓柱組合，其中最中間之間加上塑料帶以及跑步板，鍛煉的人帶動(dòng)板子，板子傳遞摩擦給圓柱經(jīng)行滾動(dòng)，這種簡(jiǎn)單的形式形成了第一批跑步機(jī)。相比于初代跑步機(jī)，第二代的設(shè)計(jì)就更為人性化，增添了跑步平臺(tái)的升降功能與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使其動(dòng)力增強(qiáng)，合理植入一定的數(shù)控與傳感裝置，適應(yīng)用戶對(duì)跑步速率、傾斜角度等的要求，讓使用者能享受運(yùn)動(dòng)中的快樂(lè)。更為先進(jìn)的第三代機(jī)械傳感器更為靈敏，能對(duì)使用者腳步頻率及輕重、步幅大小進(jìn)行較好的反饋，在保證運(yùn)動(dòng)器材穩(wěn)定的同時(shí)對(duì)用戶起到保護(hù)作用。第四代的智能化跑步機(jī)上升到了一個(gè)新高度，先進(jìn)的變頻系統(tǒng)使得使用者在變換速度的過(guò)程中更加平緩順滑。
1.2 跑步機(jī)設(shè)計(jì)趨勢(shì)
我們經(jīng)常會(huì)在健身房中看到很多不同種類的跑步機(jī)，近幾年來(lái)跑步機(jī)的價(jià)格不斷上升，銷量也持續(xù)上漲，這些跡象表明，跑步機(jī)會(huì)越來(lái)越受關(guān)注。過(guò)去跑步機(jī)的種類數(shù)不勝數(shù)，不過(guò)最常見(jiàn)的還是平板式跑步機(jī)，因?yàn)樵撆懿綑C(jī)能夠給人一種真實(shí)的在平地上跑步的感覺(jué)，所以在健身房和家庭中使用的都是這類跑步機(jī)，并且上面有一個(gè)電子顯示器可以看到很多健康方面的數(shù)據(jù)，就和現(xiàn)在蘋果手機(jī)上的一款叫健康的軟件一樣。
人們?cè)O(shè)計(jì)的第一代跑步機(jī)叫機(jī)械跑步機(jī)，機(jī)械跑步機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由傳送帶上蓋,在兩端的兩個(gè)實(shí)心軸輸送帶拉進(jìn),有一個(gè)軸輥連接,可調(diào)開(kāi)關(guān)和一個(gè)固定的框架,主要取決于運(yùn)動(dòng)員腳與摩擦傳動(dòng)運(yùn)行和運(yùn)行;機(jī)械跑步機(jī),不方便,所以很費(fèi)力。
第二代跑步機(jī)的名字叫模擬電動(dòng)跑步機(jī)，和上一代比起來(lái)運(yùn)動(dòng)更加自然，有電腦程序、可以通過(guò)電腦控制速度，鍛煉更加方便。數(shù)字化電動(dòng)跑步機(jī)是第三代跑步機(jī)，其扭矩大，動(dòng)力比上一代優(yōu)秀。第四代跑步機(jī)是數(shù)字化變頻跑步機(jī)，應(yīng)運(yùn)而生，比之前幾款跑步機(jī)都要出色，可以說(shuō)是一代比一代完美。
表1.1 各代跑步機(jī)特點(diǎn)
跑步機(jī)
第一代機(jī)械跑步機(jī)
第二代模擬電動(dòng)跑步機(jī)
第三代數(shù)字化電動(dòng)跑步機(jī)
第四代數(shù)字變頻電動(dòng)跑步機(jī)
綜合評(píng)價(jià)
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，不過(guò)會(huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害，并且太費(fèi)力。
該跑步機(jī)系統(tǒng)還不夠全面、不夠完善，并且還不夠普及。
結(jié)構(gòu)優(yōu)秀，初始扭矩大，能耗低，不易發(fā)生故障，適合青年、老人、兒童等。
實(shí)現(xiàn)了跑步機(jī)的數(shù)字化，反應(yīng)速度更加快，深受廣大健身愛(ài)好者喜愛(ài)。
1.3 研發(fā)跑步機(jī)的內(nèi)容與作用
本課題研究了跑步機(jī)的電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外形結(jié)構(gòu)、跑步板、跑步帶、避震系統(tǒng)，另外還做了扭腰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和仰臥起坐的設(shè)計(jì)。跑步機(jī)會(huì)越來(lái)越受歡迎，所以研究跑步機(jī)是時(shí)代的趨勢(shì)。跑步機(jī)既能愉悅身心，又能強(qiáng)身健體，并且操作簡(jiǎn)單，已成為時(shí)下最流行的運(yùn)動(dòng)健身形式之一。有的人會(huì)覺(jué)得跑步機(jī)只要可以跑步就可以了，不需要有其他特別的地方，但是我覺(jué)得跑步機(jī)的研究意義有很多，首先跑步機(jī)的避震系統(tǒng)在整個(gè)跑步過(guò)程中起到重要作用，如果跑步機(jī)的避震系統(tǒng)不完善的話會(huì)對(duì)跑步者的膝蓋造成傷害；其次跑步機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是整個(gè)跑步機(jī)最重要的機(jī)構(gòu)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)可以鞏固我的專業(yè)知識(shí)，讓我在畢業(yè)前得到一次很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)。
21
第2章 總體方案設(shè)計(jì)
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.1 普通跑步機(jī)基本功能
一般跑步機(jī)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶從而使得跑步帶和跑步板開(kāi)始運(yùn)作，然后鍛煉者站在跑步板上，跑步者做的力與跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反從而實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的功能。通過(guò)跑步者的呼吸頻率，會(huì)在跑步機(jī)的顯示屏上顯示出跑步距離、跑步時(shí)間、心率、熱量。跑步機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)行，人們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行跑步或散步，避免在戶外由于不利的因素，如天氣、環(huán)境影響身體的運(yùn)動(dòng),并且減少受傷的可能性。運(yùn)行在相同的比其他常見(jiàn)的有氧運(yùn)動(dòng)如公路自行車、帆船、登山機(jī)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、電能每小時(shí)高百分之四十。目前科學(xué)和安全的運(yùn)動(dòng)對(duì)于健身人群相當(dāng)重要，因此，電動(dòng)跑步機(jī)是一款人體工程學(xué)的大作，是一件高精密度的高科技電子產(chǎn)品。
2.2 基本結(jié)構(gòu)
現(xiàn)如今隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及科技的不斷進(jìn)步，各類領(lǐng)域技術(shù)都在一定程度上得到了提升，對(duì)于制作技術(shù)來(lái)說(shuō)也是如此。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，家用跑步機(jī)終于成功問(wèn)世，由于它具有多項(xiàng)功能，其相關(guān)構(gòu)造也較為復(fù)雜。具體而言，它包括基架跟電動(dòng)機(jī)以及電源等配件，除此之外，跑步帶也扮演了重要角色。支架跟框架的空間結(jié)構(gòu)是相對(duì)垂直的，前后軸也位于框架的兩個(gè)端點(diǎn)位置，然后將皮帶置于滾筒上面，通過(guò)電動(dòng)機(jī)跟電源的共同作用，使得皮帶得以正常運(yùn)作，并且一般情況下，它還安裝有控制面板，對(duì)此能夠?qū)λ俣冗M(jìn)行一定的控制。傳送模式跟皮帶傳輸制度,等級(jí)是一級(jí)。此時(shí)，扭腰盤和仰臥起坐都具有很多綜合性質(zhì)。
圖2.1 家用自動(dòng)跑步機(jī)結(jié)構(gòu)圖
2.3 功能原理的確定
其實(shí)我設(shè)計(jì)這款跑步機(jī)，并不是想要讓它擁有多么強(qiáng)大的功能，因?yàn)檫@不實(shí)際。從名字來(lái)看，家用自動(dòng)跑步機(jī)，既然是家用那它不需要多么強(qiáng)大的功能，多么繁瑣的設(shè)計(jì)。我設(shè)計(jì)的跑步機(jī)叫家用自動(dòng)跑步機(jī)，家用就必須要設(shè)計(jì)的輕盈、方便、使用簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)這款跑步機(jī)前，我做過(guò)一份調(diào)查，關(guān)于人們更喜歡在戶外跑步還是在跑步機(jī)上跑步，得到的結(jié)果是人們更傾向于在戶外跑步。對(duì)于這個(gè)結(jié)果，我想過(guò)放棄這此設(shè)計(jì)，不過(guò)我想了想，我調(diào)查的群體大多都是學(xué)生以及一些大齡的人，我覺(jué)得跑步機(jī)的銷售范圍更多的是一些平時(shí)沒(méi)時(shí)間在戶外跑步的上班族。我設(shè)計(jì)的跑步機(jī)主要由基架、上下支架、電動(dòng)機(jī)、跑步帶、前后罩、跑步板組成，傳動(dòng)方式采用帶傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)在于：制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、具有吸震功能、具有靜音功能、具有過(guò)載保護(hù)的功能。另外還有扭腰盤、仰臥起坐架作為此次設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)，這個(gè)設(shè)計(jì)的功能在于增加家用跑步機(jī)的使用樂(lè)趣，不光光是跑步，還能進(jìn)行其他的運(yùn)動(dòng)，有氧運(yùn)動(dòng)要科學(xué)、合理的分配運(yùn)動(dòng)任務(wù)。
第3章 電動(dòng)機(jī)類型與參數(shù)的選擇
3 電動(dòng)機(jī)類型與參數(shù)的選擇
3.1 功率選擇
本設(shè)計(jì)采用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為ZYT42/06，這一電動(dòng)機(jī)突出的特性為轉(zhuǎn)速精度高、在負(fù)重情況下依然保持精準(zhǔn)、變速范圍寬，即使在低速的情況下，性能依舊穩(wěn)定、噪音低、運(yùn)行效率高。
3.2 技術(shù)參數(shù)
型號(hào) ZYT42/06 電壓220 VDC
功率 2.0 HP 電流不大于9.8A
轉(zhuǎn)速3400±7% 轉(zhuǎn)向 逆時(shí)針
絕緣等級(jí) F級(jí)
圖3.1 電動(dòng)機(jī)外形圖
第4章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1參數(shù)選擇
根據(jù)計(jì)算，對(duì)于跑步機(jī)來(lái)說(shuō)，它由多個(gè)部分組成，其中帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)占據(jù)著至關(guān)重要的地位，為了在結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合中使用這類機(jī)器，通常情況下我們會(huì)選擇12PJ450多楔帶來(lái)作為本次設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
4.2多楔帶帶輪的構(gòu)造與尺寸確定
1、帶輪要求：
輪槽的運(yùn)作面要經(jīng)過(guò)精加工，使其表面粗糙度Ra控制在3.2左右。要確保各槽的角度和尺寸保證在一個(gè)精度范圍內(nèi)，這樣受力比較均勻，不會(huì)損壞帶輪。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
1）實(shí)心式：帶輪基準(zhǔn)直徑小于3d(d為軸的直徑)
2）腹板式：帶輪基準(zhǔn)直徑小于300～350mm
3、確定尺寸：
根據(jù)帶輪基準(zhǔn)直徑選取構(gòu)造形式，再以帶輪的型號(hào)決定輪緣的寬度、帶的根數(shù)確定輪槽的尺寸。
則小帶輪D=33.5選定為實(shí)心式，大帶輪D=63選腹板式。
以跑步機(jī)大帶輪P12PJ63為例確定其結(jié)構(gòu)和尺寸：
在我們進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)細(xì)節(jié)方面給予一定程度的重視，對(duì)于帶輪的規(guī)格來(lái)說(shuō)也是如此。其有效直徑的相關(guān)公差值必須達(dá)到0.002mm，對(duì)表面的粗糙程度也有相應(yīng)的要求。兩個(gè)內(nèi)槽的之間的距離是e=2.34±0.03 然而角度的計(jì)算式是α=40o±0.5o 在最上面的圓形的那個(gè)角的半徑是rb,必須要大于0.2，在底部它的半徑rt不低于0.4，如果是用于檢測(cè)那就是公式db=1.5±0.01,2X默認(rèn)的直徑為0.23，2N不低于1.22，f必須要大于或者是等于1.8，有效的默認(rèn)直徑￡e=1.2垂直平面是0.25，每個(gè)槽之間的最大的距離是0.16。槽數(shù)n的值為12。
帶輪寬=11×2.34+1.8×2
=29.34MM
4.3 帶傳動(dòng)張緊裝置的選取
因跑步機(jī)在工作過(guò)程中跑步帶的松緊十分重要，松緊關(guān)系到跑步機(jī)的舒適性，因此必須采用張緊輪裝置。
本跑步機(jī)中心距是可調(diào)的：
a=a0+(Le- Le0)/2
=150-1.48
=148.52mm
則a1=153.52mm a2=140.52mm
范圍在140.52---153.52之間，滿足要求。
第5章 外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5 外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 基架的設(shè)計(jì)
為了確保程序的平穩(wěn)性與減震程序的可用性，所有基架均使用焊接構(gòu)架?；茉O(shè)計(jì)是所有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是基準(zhǔn)。我們?cè)趯?duì)支架和滾筒進(jìn)行選擇時(shí)，還有ABS塑料罩等，這些都是按照基架本身的尺寸與形狀而采用的設(shè)計(jì)，因此我們要先對(duì)基架進(jìn)行設(shè)計(jì)。大多是通過(guò)調(diào)查，整理出市場(chǎng)上所售賣的跑步機(jī)對(duì)于基架結(jié)構(gòu)采用的設(shè)計(jì)，并且在它的基礎(chǔ)上再進(jìn)行研發(fā)自己的產(chǎn)品，這樣做就會(huì)避免出現(xiàn)一些不必要的錯(cuò)誤，同時(shí)還能實(shí)時(shí)了解市場(chǎng)變化，在尺寸等方面參照了有關(guān)人體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算結(jié)果，跑步帶面積應(yīng)該用1.3米長(zhǎng)，0.45米寬，為了使人能夠進(jìn)行自由的活動(dòng)。還要考慮到電機(jī)的大小，以及傳動(dòng)機(jī)之間的距離，調(diào)整PWM電源以使它能安裝在合理的位置，我們?cè)趯?duì)其設(shè)計(jì)的過(guò)程中還特意為它的兩邊框增加了一定的寬度，使人們?cè)谛菹⒒蛘吲懿綑C(jī)突然出現(xiàn)失靈情況時(shí)，這時(shí)兩腳可以踩放。
圖5.1 基架
5.2 支架的設(shè)計(jì)
支架分為上面和下面兩部分結(jié)構(gòu)，可以利用插入拔出的方式來(lái)安放裝卸以及拆開(kāi)，能夠在包裝時(shí)讓體積不會(huì)太大，使用的是空心鋼管結(jié)構(gòu)，通過(guò)加熱、加壓的方式把工件焊接起來(lái)，確保整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。一般來(lái)講，各種支架的安裝須根據(jù)其作用以及位置要求來(lái)進(jìn)行配置和安裝，這些嚴(yán)格按照要求來(lái)進(jìn)行。使用螺栓將構(gòu)件固定在基礎(chǔ)支架上，日后的拆卸更換更加便捷。在構(gòu)件與基礎(chǔ)之間設(shè)置一層橡膠緩沖墊與保護(hù)裝置，在保證接觸處平衡時(shí)起到結(jié)構(gòu)減震的功能。
圖5.2 上支架
圖5.3 下支架
5.3 前后罩
一定要將旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行隔離，確保其安全性，同時(shí)為加強(qiáng)技術(shù)保護(hù)以及美觀，前后罩采用ABS塑料，這樣既美觀，又有質(zhì)感，且防護(hù)性特別好。整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵的基架，我們可以利用螺釘與其連接上，以便后期各項(xiàng)操作簡(jiǎn)單。
圖5.4 前罩 圖5.5 后罩
第6章 前后滾筒
6 前后滾筒
6.1 軸承的計(jì)算
軸承類型：6301深溝球軸承
軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑：12，軸承外徑：37，軸承寬度：12，額定動(dòng)載荷：7480，額定靜載荷：4650，極限轉(zhuǎn)速：22000， 潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑。
工作參數(shù)：徑向載荷：406.16，軸向載荷：0，使用壽命：30000，工作轉(zhuǎn)速：1819.8，載荷系數(shù)：1.5。
6.2 軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
滾筒軸是只遭受彎矩，不承受扭矩。軸與零件的工作位置應(yīng)當(dāng)保持準(zhǔn)確，為了便于安裝和拆卸，安裝時(shí)需按照安裝要求。另外，為了減少故障發(fā)生的幾率，必須保證零件安裝牢固。本文采用階梯軸，目的是方便拆裝，并且應(yīng)具有導(dǎo)角。
一、軸的材料：
跑步機(jī)中軸常在交變應(yīng)力作用下運(yùn)作，所以要很高的強(qiáng)度、剛度，具有良好的加工性能所以此設(shè)計(jì)采用45#鋼。
二、軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：
1、軸的端部應(yīng)有45度導(dǎo)角，這樣安裝起來(lái)很方便，也不會(huì)應(yīng)為太過(guò)鋒利而在安裝過(guò)程劃破手。
2、軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)遵循如下幾方面： 軸上零件的配置；軸上零件的固定；軸上零件的裝拆；軸的加工工藝性。
三、軸上零件的固定方向：
1、周向固定
2、軸向固定
6.3 強(qiáng)度計(jì)算
最大彎矩M=0.54/2*300=81N.M
抗彎截面系數(shù)W=π×d4/64 =[3.14×(0.012)4/64]=2×10-8
強(qiáng)度=M/W=81/(π×d4/64)=81/2×10-8=40MPa
45鋼能夠承受的最大彎力為102MP
40MP〈102MP
因此能承受足夠的工作強(qiáng)度。
6.4 滾筒要求
主輪的滾筒的外部整體運(yùn)行的程度比零點(diǎn)三三毫米小，由其外部的運(yùn)行比零點(diǎn)二五毫米小。裝備平均使用二點(diǎn)一毫米厚度的良好材料，干凈度在零點(diǎn)八之下。滾筒均有防靜電處理。滾筒外部經(jīng)防銹處理。
圖6.1 前滾筒
圖6.2 后滾筒
第7章 跑步板及跑步帶設(shè)計(jì)
7 跑步板及跑步帶設(shè)計(jì)
7.1 跑步板
家居用的跑步裝置上面的跑步的板子是基礎(chǔ)板子和基礎(chǔ)板子上面的2個(gè)通電抗摩擦的面板組成。導(dǎo)電材料的耐磨層能夠在很高的摩擦力下仍然有較高的使用壽命，而且能夠把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)出，防止靜電對(duì)人體造成傷害。另外也可以減少對(duì)跑步機(jī)的傷害?；宓闹谱鞑牧虾芏?，但主要是由高密度的纖維板做成的。跑步板就是由纖維板作而成的，它的優(yōu)點(diǎn)很多，值得我們大力推廣，如強(qiáng)度高，成本低等，而且還有吸震的性能。混合金屬耐磨板材若是混合銅制板材的時(shí)候結(jié)果更為優(yōu)良，越加經(jīng)得起摩擦。
7.2 跑步帶
跑步帶采用雙層粘合跑步帶，該跑步帶具有高傳導(dǎo)性，防滑性好，運(yùn)動(dòng)時(shí)安全可靠。跑步機(jī)，其實(shí)就是提供一個(gè)跑步的面積，最重要的是跑步帶，因此跑步帶面積的選擇非常重要，不可太大也不可太小，如果跑步帶太大的話就會(huì)增加跑步機(jī)的大小，這樣不符合我設(shè)計(jì)的跑步機(jī)不占地的原則。如果太小的話會(huì)讓跑步者跑步時(shí)施展不開(kāi)。我查了一下資料，根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)工程學(xué)，寬46厘米長(zhǎng)130厘米，是最適宜的面積。然后再根據(jù)情況做加減。有很多工廠制造"加碼"跑步機(jī)，該跑步機(jī)的跑臺(tái)比一般的寬，左右踏條增大，以營(yíng)造物超所值的感覺(jué)，讓消費(fèi)者以為賺了便宜，但其跑步帶面積其實(shí)并沒(méi)增加，只是一種視覺(jué)誤差。所以在動(dòng)力相等的條件下，應(yīng)將跑步帶面積提高又不占地面，這是我設(shè)計(jì)跑步機(jī)遵循的原則，也是我認(rèn)為的最佳設(shè)計(jì)。
7.3 跑步帶調(diào)整：兩個(gè)螺栓調(diào)整法
圖7.1 跑步帶調(diào)整
使用跑步機(jī)時(shí)，如若出現(xiàn)跑步帶偏移的情況，應(yīng)冷靜應(yīng)對(duì)，首先拔出啟動(dòng)鑰匙，待確認(rèn)安全后拔下電源，然后向?qū)I(yè)人士尋求幫助。我們可以這樣進(jìn)行操作，選擇適合的工具順著時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的方向來(lái)加固跑步臺(tái)后面左邊的螺母，之后反方向?qū)⒂疫叺?螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的四分之一。不可將跑步帶過(guò)度鎖緊。做完以上事情以后，才能讓機(jī)器通電并插入鑰匙，接下來(lái)啟動(dòng)跑步機(jī)觀察運(yùn)轉(zhuǎn)情況。重復(fù)以上操作，直到跑步帶位置準(zhǔn)確。
圖7.2 跑步帶左右偏調(diào)整方式
如果要增加跑步帶的張緊力，可以重復(fù)以上操作，先將跑步機(jī)電源切斷。然后用板手，旋轉(zhuǎn)跑步臺(tái)后側(cè)的兩個(gè)滾筒調(diào)整螺栓使其四分之一轉(zhuǎn)到。如果跑步帶張緊力適中的話，可以把跑步帶的任意一邊轉(zhuǎn)移跑步臺(tái)至4度左右。同樣不可以過(guò)度鎖緊跑步帶。做完這些后，打開(kāi)跑步機(jī)，讓跑步帶試運(yùn)轉(zhuǎn)幾分種。重復(fù)以上動(dòng)作，直到跑步帶張緊力適合為止。
圖 7.3 跑步帶張力大小調(diào)整方式
7.4 跑步臺(tái)潤(rùn)滑油的添加
一、添加潤(rùn)滑油的益處：
1、增強(qiáng)跑步機(jī)運(yùn)行的流暢性。
2、對(duì)跑步機(jī)的零件起到保護(hù)作用。
二、品質(zhì)要求：
1、耐高溫。
2、黏度高。
3、不易揮發(fā)。
三、使用方法：
1、打開(kāi)跑步機(jī)附帶的專用潤(rùn)滑油，倒在量杯中，控制在5-10 ml之間，將其倒在左側(cè)跑步板上。
2、右側(cè)如上。
3、將跑步機(jī)的速度調(diào)至1擋，讓跑步板緩慢運(yùn)動(dòng)，使?jié)櫥蜕⒉骄鶆颉?
第8章 避震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8 避震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
眾所周知跑步對(duì)于膝蓋的損傷特別大，如果跑步時(shí)不做好緩震工作，時(shí)間一久膝蓋就會(huì)受到磨損。跑步時(shí)穿著專門的運(yùn)動(dòng)跑鞋可以減緩沖擊，達(dá)到減震的目的。跑步機(jī)的避震系統(tǒng)就是這一原理。比起在平地上跑步使用跑步機(jī)跑步能更好的減輕跑步對(duì)膝蓋的損傷，跑步機(jī)提供的避震系統(tǒng)可以消除每一步伐帶來(lái)的反作用沖擊力，這樣就保護(hù)膝蓋關(guān)節(jié)。逼真效果的好壞也與跑步機(jī)的基座結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)固有很大關(guān)系。我設(shè)計(jì)的跑步機(jī)，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋結(jié)構(gòu)，在其的墊腳下面下有橡膠做成的墊子，可以盡量減小其的振動(dòng)。此次設(shè)計(jì)中運(yùn)用高密度纖維跑步板，如此一來(lái)考慮到它要一定的吸震作用，所以在厚度方面達(dá)到二十六厘米以上，確保其在減震的時(shí)候不至于在較高的沖擊之下發(fā)生破裂。
目前市面上的一般跑步機(jī)以及高檔跑步機(jī)的最大賣點(diǎn)之一就是避震系統(tǒng)，所以說(shuō)設(shè)計(jì)跑步機(jī)的避震系統(tǒng)是重中之重，如果一款跑步機(jī)想要得到不錯(cuò)的銷量，它的避震系統(tǒng)必須要好，不管是普通跑步機(jī)還是家用自動(dòng)跑步機(jī)都是這樣。有一款跑步機(jī)對(duì)于避震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)用心，當(dāng)你站上跑步板時(shí)，他會(huì)測(cè)出你的身高體重，并且根據(jù)這份數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整一個(gè)適合你的減震指數(shù)，避免膝蓋關(guān)節(jié)受傷。同樣是鍛煉，沒(méi)有人會(huì)希望對(duì)自己的身體造成影響，跑步應(yīng)該是一件快樂(lè)的事情，它可以增加我們的肺活量，讓我們每天看起來(lái)都是精神抖擻，所以不能把原本快樂(lè)的事情變得那么的不愉快，好的避震系統(tǒng)可以讓跑步機(jī)被人愛(ài)不釋手。
圖8.1支架減震
第9章 多功能設(shè)計(jì)
9 多功能設(shè)計(jì)
9.1 扭腰盤設(shè)計(jì)
圖9.1 扭腰盤
特點(diǎn)：
1、由于使用了塑料和磁鐵制作而成，它抗沖擊能力強(qiáng)，密度小，有利于長(zhǎng)途運(yùn)輸，甚至可以取代鑄件，外表光潔度好，可將裝飾噴涂的費(fèi)用節(jié)省下來(lái)，比鑄件的重量輕七分之六，運(yùn)費(fèi)也可減少七分之六的支出，使用它綜合成本也可降低五分之二。
2、盤面突出指向患病反射區(qū)的穴位，同時(shí)要一邊扭腰一邊按摩足底。
3、為了增加該裝置的保健作用，增加了磁鐵。
4、軀體也會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，讓腰和跨都能強(qiáng)健起來(lái)，塑造良好的形體。
5、經(jīng)過(guò)磁療，將波傳輸入體內(nèi)，細(xì)胞就能產(chǎn)生二次電流，清去過(guò)多的脂肪和有毒物質(zhì)。
9.2 連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
支撐構(gòu)造如下圖所示，長(zhǎng)為兩百五十毫米，通過(guò)長(zhǎng)桿同支架的接觸，可以開(kāi)始扭腰程序的時(shí)候拉掉鐵銷，旋轉(zhuǎn)把它放在皮帶頂部，就可拿來(lái)使用，程序結(jié)束后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)折疊，安裝鐵銷，就按腰盤靠于支架上，開(kāi)始進(jìn)行另外項(xiàng)目的開(kāi)始程序。
圖9.2 連接結(jié)構(gòu)
9.3 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
此扭腰盤選用單向推力球軸承和深溝球軸承配合完成對(duì)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的的支撐。
單向推力軸承計(jì)算：
軸承類型： 單向推力球軸承(50000)，軸承代號(hào)： 51104
軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑：20，軸承外徑：35，軸承寬度：10，額定動(dòng)載荷：11000，額定靜載荷：19800， 極限轉(zhuǎn)速：6700，潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑
工作參數(shù)：徑向載荷：0，軸向載荷：1000，使用壽命：3000，工作轉(zhuǎn)速：20，載荷系數(shù)：1.1
計(jì)算結(jié)果：當(dāng)量動(dòng)載荷：1100.00，當(dāng)量靜載荷：1100.00，計(jì)算壽命：833350
深溝球中心承載的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的重心軸與維護(hù)軸方位穩(wěn)固的作用。
圖9.3 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)
9.4 仰臥起坐架設(shè)計(jì)
仰臥起坐是一種簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)鍛煉方式，長(zhǎng)期鍛煉可以減少腹部贅肉，還可以練出讓人家羨慕的腹肌。該仰臥起坐架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與跑步機(jī)支架焊接在一起，非常牢固且平穩(wěn)，表面有一層保護(hù)棉，能保證鍛煉者在進(jìn)行仰臥起坐訓(xùn)練時(shí)的舒適性。該設(shè)計(jì)可以讓跑步機(jī)不再單調(diào)乏味，跑步健身兩不誤。
圖9.4 仰臥起坐架
第10章 使用和維護(hù)
10 使用和維護(hù)
10.1 跑步機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)
1、合理的使用跑步機(jī)對(duì)于一臺(tái)跑步機(jī)的壽命影響非常大，因此我建議大家第一次使用前在跑步帶的表面抹上一定的潤(rùn)滑油，他的目的是減輕電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，如果一臺(tái)跑步機(jī)的電動(dòng)機(jī)壞了，那會(huì)很麻煩。
2、跑步機(jī)使用完后一定要立即切斷電源，一面造成不必要的損失。
3、時(shí)間久了之后，跑步機(jī)的各個(gè)部位肯定會(huì)出現(xiàn)一些灰塵，所以最好經(jīng)常用干抹布將跑步機(jī)部件上的灰塵擦拭干凈。
4、每周在軸承上滴一到兩滴潤(rùn)滑油，使得軸承更好的工作。
5、為了避免造成危險(xiǎn)的發(fā)生請(qǐng)每個(gè)月查看跑步機(jī)的螺釘、螺栓等等是否有松動(dòng)的情況，如果有，應(yīng)及時(shí)擰緊。
10.2 如何使用跑步機(jī)
1、 跑步雖然是熱身運(yùn)動(dòng)，不過(guò)切記一開(kāi)始在跑步機(jī)上就進(jìn)行快速跑。在使用前跑步機(jī)前，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)淖鲆恍?zhǔn)備活動(dòng)，放松一下腳踝、壓一下腿。開(kāi)始跑步時(shí)，先將速度調(diào)慢一些，進(jìn)行一些慢走的訓(xùn)練，之后再慢慢將速度網(wǎng)上提高。
2、跑步是如果覺(jué)得枯燥的話，我建議可以一邊跑步一邊用手機(jī)聽(tīng)一些節(jié)奏感比較強(qiáng)的歌曲，這樣可以使跑步變得更加有趣。另外，可以將跑步機(jī)放置在客廳可以看到電視的地方，這樣就可以一邊跑步一邊看電視，跑步的效率會(huì)提高，不過(guò)這么做的前提是保證安全。
3、其他注意細(xì)節(jié)：
（1）不管進(jìn)行什么鍛煉都要穿著運(yùn)動(dòng)鞋，不可穿拖鞋或光腳跑步。
（2）跑步是有氧運(yùn)動(dòng)，跑完步半小時(shí)應(yīng)喝一些水補(bǔ)充碳水化合物，但不可以喝太多。
（3）即使在很熟練運(yùn)用跑步機(jī)的情況下也不要倒著走。
（4）飯后不可以立即進(jìn)行跑步訓(xùn)練。
（5）根據(jù)自己自身的情況制定練習(xí)計(jì)劃，并非跑得大汗淋漓就一定好，訓(xùn)練強(qiáng)度不宜過(guò)大。
（6）使用跑步機(jī)練習(xí)能夠減脂，增強(qiáng)肺活量，但是這也并非一天兩天就有成效的，我建議大家配合其他戶外有氧的運(yùn)動(dòng)，這樣會(huì)事半功倍。另外要注意平時(shí)的飲食，減少油膩食品的攝入，吸煙的朋友要減少吸煙量。
（7）跑步時(shí)不要和別人閑談，跑步應(yīng)注意呼吸，閑談會(huì)影響跑步的質(zhì)量，鍛煉效果大打折扣。
（8）不要對(duì)自己開(kāi)玩笑，自己的能力自己最清楚，不要超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)。
（9）跑完步出了汗不能立即洗澡，我建議運(yùn)動(dòng)后半小時(shí)后補(bǔ)充適當(dāng)水分后再?zèng)_溫水澡。
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