多功能跑步机的设计

I 目 录 绪论 . - 1 - 第 1章 总体方案设计 . - 2 - 基本功能 . - 2 - 构造设计 . - 2 - 功能原理的确定 . - 3 - 小结 . - 3 - 第 2章 电动机类型与参数的选择 . - 4 - 类型功率选择 . - 4 - 技术参数 . - 4 - 小结 . - 5 - 第 3章 传动机构设计 . - 6 - 设计步骤及参数选择 . - 6 - 多楔带带轮结构和尺寸选择 . - 9 - 带传动的张紧装置的选择 . - 11 - 小结 . - 12 - 第 4章 外型结构设计 . - 13 - 基架的设计 . - 13 - 支架的设计 . - 14 - 前后罩 . - 15 - 小结 . - 16 - 第 5章 前后滚筒 . - 16 - 轴承的计算 . - 16 - 轴结构的设计 . - 17 - 强度计算 . - 18 - 滚筒要求 . - 19 - 小结 . - 20 - 第 6章 跑步板及跑步带设计 . - 20 - 跑步板 . - 20 - 跑步带 . - 21 - 跑带调整：两个螺栓调整法 . - 21 - 跑台润滑油的填加 . - 22 - 小结 . - 23 - 第 7章 避震系统的设计 . - 23 - 小结 . - 24 - 第 8章 多功能设计 . - 25 - 扭腰盘设计 . - 25 - 连接结构设计 . - 26 - 旋转结构设计 . - 27 - 仰卧起坐架的设计 . - 28 - 小结 . - 29 - 第 9章 使用和维护 . - 30 - 跑步机的维护与保养 . - 30 - 如何使用跑步机 . - 30 - 小结 . - 31 - 致谢 . - 32 - 参考文献 . - 33 - - 1 - 绪论 跑步是目前国际流行并被医学界和体育界给予高度评价的有氧健身运动，是保持一个人身心健康最有效、最科学的健身方式，也越来越受到大家喜爱。 户外长跑曾经是大众最喜闻乐见的运动形式，沿着林荫道呼吸着早晨清新的空气，听着枝头的鸟鸣，既能愉悦身心，又可锻炼体魄。只是随着都市的大气变得污浊，生活节奏变得紧张，户外长跑变得不那么流行了，而跑步机则成了时下健身最热门的健身器械。跑步机不仅可以让我们免受汽 车尾气之苦，也使我们可以选择自己方便的时间随时锻炼。 电动跑步机，又名电动跑台，是多年来国际流行的大众健身器材，通过电机带动跑带使人以不同的速度被动地跑步或走动。由于电动跑步机上的电子辅助装备功能非常多，锻炼者可体验不同的跑步环境，如平地跑、上坡跑、丘陵跑、变速跑等，个人可以根据自己的锻炼目的进行锻炼。跑步机在健身者运动时能显示出跑步时的速度、时间、心率、热量、节拍、距离等指标，使健身者能够随时根据自身的身体状况调节训练强度。 跑步机双面宽厚的跑带带给您草地般舒适感觉，马力强劲的电机带给您澎湃恒久的动力，灵 敏的控制器配合芯片使您在跑步过程中随心所欲，坚固的钢架以及防爆冲装置使您的安全尽在掌握。电跑使您在繁忙的工作之余仍然可以尽享运动的乐趣 . - 2 - 第 1章 总体方案设计 基本功能 跑步机的基本功能就是构建一条运动的跑道（跑步带），跑道的运动方向与运动者的跑动方向相反，但速度必须自动保持一致，这样就使得运动者能够在原地进行跑步锻炼了。实现跑步机的功能，对跑步带的驱动与速度控制：通常使用直流电动机驱动，直流电动机通过半导体功率器件，使用脉冲宽度控制（ 式实现调速。 构造设计 多功能电动跑步机主 要由机架、电动机、可调电源、跑步皮带及仪表控制盘组成，其特征在于框架与支架垂直连接，前轴与后轴分别装在框架的两端，前滚筒与后滚筒分别用轴承套装在前后轴上，跑步皮带张紧绕装在前后滚筒上，跑步皮带下装有支撑跑步板，从动皮带轮紧装在前滚筒的一端，电动机、可调电源 ,安装在框架的前端，控制传感器装在电动机上，速度传感器安装在紧靠在从动皮带轮的框架上，皮带调节螺栓一端连接在电动机外壳的孔板上，另一端连接在焊接于框架前端的孔板上，跑步机扶手架安装于支架的顶端，仪表控制盘安装于扶手架上。传动方式采用带传动机构，传动级为一级 。同时在支架上安有扭腰盘和伏地挺身架使机器实现其多功能性。 - 3 - 功能原理的确定 目前市场上比较常见的有传统跑步机和电动跑步机两种。传统跑步机，俗称“被动式跑步机”。 是我国上世纪 80年代从国外引进健身观念时、为适应当时国情而开发的具有“中国特色”的过渡产物。它的动力来源是使用者通过自身臂部、膝部、踝关节的活动，推动跑步机而产生的运动。速度由运动者自己控制。这种运动方式，表面上看起来似乎能消耗更多的能量，但其造成的运动伤害也要比在大自然中跑步高出数倍。 据北医三院运动医学专家林 共周博士解释：在马路上跑步，每跑 1000 米，每只脚就得撞击地面约 1000 次左右。而在传统跑步机上跑步，人体除自身重量产生的震荡外，脚踝、膝部和臀部的肌肉，特别是肌腱，还要额外承担向后的扭力来确保跑带向后运动。由于扭力过度集中在韧带、关节等几个关键受力部位，更容易使受力部位肌腱组织产生慢性疲劳，造成损伤。很多传统跑步机使用者，发现自己越是认真锻炼，腿部就越跑越粗，关节也越练越没有力气。 传统跑步机并不适合患有脊椎软骨突出、膝关节炎、踝关节扭伤、骨肌腱炎、以及足底筋膜炎的人，因为长期的跑步可能会加重慢性扭伤 的情形或加 速膝关节的老化。 电动跑步机是健身房及家庭较高档的器材， 这种跑步机能减轻传统训练对关节的冲击，避免运动受伤，比自然跑步有明显的优势。跑步时后脚跟先着地，顺着跑带方向运动。手脚模仿跑步的动作，前后挥动，从而使全身肌肉得到均衡的锻炼。由于跑带的运动方向与脚步移动的方向一致，韧带部位的扭力就抵消了，跑起来非常舒适。康复者、儿童、老年人也可以保持身体平衡，从而集中精力安心锻炼。如果增加运动量，可以加快舞动手脚的速度。用电动跑步机能消除关节的负载，不但能减肥健身，还有益于受伤后身体的恢复。 它通过电机带动跑 带使人以不同的速度被动地跑步或走动。由于被动地形成跑和走，从动作外形上看，几乎与普通在地面上跑或走一样，但从人体用力上看，在电动跑步机上跑、走比普通跑、走省去了一个蹬伸动作。正是这一点使每一个在电动跑步机上走跑的人感到十分轻松自如，可使人比普通跑步多跑 1 3 左右的路程，能量消耗也比普通走、跑为多。另外，由于电动跑步机上的电子辅助装备功能非常多，可体验不同的跑步环境 。 小结 电动跑步机就是构造一条运动的跑带，使运动者在原地进行跑步锻炼。 - 4 - 第 2章 电动机类型与参数的选择 类型功率选择 当人 在跑步 机 上跑步或走路 时 ，跑步 机 所承 载 的重量是 人体 重的 马 力就是在 这样的载 重量下， 还 能 满足并维持 所 选择 的速度， 让人 可以在跑步 机 上走跑自如的 驱动 力。通常跑步 机 一 个马 力大概可提供 5060公斤的承 载 重量，但跑步 带面积 大小也和跑步 机马 力有 相当 直接的 关系 ，跑步 机 的 马 力越大，可以 带动 的跑步 带面 积 也越大，所以 衡量 效率及安全性 后 ，一般 建议 ，家用跑步 机 合宜的 持续( 力 应该 至少 力以上，如 果 家人的 体 重有超過 80 公斤，則 力以上的跑步 机 。 此跑步机设计标准为 100公斤 ，则电动跑步机用电动机 永磁直流电动机 该型电动机系大功率跑步机中配套的专用驱动元件，经一定的电磁、结构派生处理也可适用于相应的机械装置中作为驱动元件。该电动机显著的特点： 具有转速精度高，当人在跑步机上运动时，是一个冲击负载，该机在这种冲击负载作用下一转不差，保持同步转速，如同在平地上一样感觉。 表现在调速方便（可无级调速） ， 调 速范围宽，低速性能（启动转矩大），运行平稳，噪音低，效率高。 技术参数 型号 6 电压 220 率 P 电流不大于 速 3400 7% 转向 逆时针 绝缘等级 图 2电动机外型图 72 - 5 - 电动机特性曲线： 表 2电动机特性曲线 小结 跑步机属于健康器材类产品 ,由于跑步机驱动电机必须满足各种体重的人来使用 健身 ,减肥瘦身 ;如果是减肥瘦身的人来使用 ,因为身体较肥胖 ,跑不快 ,因此驱动电机的低 速必须转矩大才能使用 健身的人跑步快 ,但是重量轻 ,因此高速时的转矩需求较小 ;跑步机必须满足家庭成员每一个人都能使用 ,因此调速范围要宽广 ,低速转矩要大 ,才能满足不同重量的人 . 目前跑步机使用的驱动装置以直流有刷电机为多 ,优点是价格便宜 - 6 - 第 3章 传动机构设计 工作机构类型选择带传动 ,属于定传动比匀速转动机构。带传动具有结构简单，成本低廉 能缓和载荷冲击，运行平稳，无噪声，过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏，具有过载保护作用 设计步骤及参数选择 初始条件：选择电机为专门 为跑步机生产的永磁直流电动机，传动功率 P=动轮转速为 400r/动比定为 i=于 多楔带适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，特别能适应带轮直径小的传动，所以择之。以下计算过程所用到的表和图来源： 卜炎主编 . 机械传动装置设计手册（上册），机械工业出版社，1999 1、确定设计功率 d （ 3 工作情况系数，根据跑步机使用的特性，选择每天工作时间 10 小时，载荷变动小。 表 8d=、带型号的选择 对于多楔带的型号可根据设计功率 小带轮转速 400r/图8 21选取 ,选 3、确定带轮直径 效直径） 小带轮有效直径： 由表 80表 8带轮有效直径 : 小带轮节圆直径 e=*6表 8 e=带轮节圆直径 *7mm e=67表 8 3、计算带速 v - 7 - v= （ 60 1000） m/s （ 3 注意： v 离心力、离心应力 单位时间内的应力循环次数 N v P=F v/100可知， P 一定时， F 张紧力 一般 25 m/s，最大 30 m/s，在 8 15 m/V= *36*3400/60*1000=0m/s,合适 5、初定中心距 心距的大小对带传动的影响： a 结构大 由于载荷变化引起带的颤动 掉带 a 带的长度 在一定速度下，单位时间内带的应力变化次数 N 愈多，会加速带的疲劳损坏； 当传动比 角 对于 心距 2（ （ 3 193 初定 50、确定带的有效长度 /2（ +(*150+表 8 50、计算实际中心距 a 中心距的变动范围 考虑安装调整和补偿张紧力的需要（如胶带伸长而松弛后的张紧），尚需给中心距留有一定的调整余量。由表 8, . a=2 = 、计算小带轮包角 - 8 - 1 -（ /a =、带每楔所传递的额定功率及其增量 由带型， 400r/ i=2, 400r/表 8 0、计算带的楔数 由表 8 = =表 8=12 11，有效圆周力 Pd/v*103 =03 =260N 12作用在轴上的载荷 为设计轴和轴承，需确定带传动作在轴上的力 60*楔带带的选择 - 9 - 图 3多楔带 根据计算 跑步机传动机构选择 12多楔带 带轮结构和尺寸选择 要求 质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分均匀，转速高时要经过动平衡 ；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为 以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。 结构 设计 带轮由轮缘，轮辐和轮毂三部分组成 1）实心式：带轮基准直径小于 3d(时 2）腹板式：带轮基准直径小于 300 350 3）轮幅式：带轮基准直径大于 300 350 - 10 - 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，并根据带的型号及根数确定轮缘宽度，根据带的型号确定轮槽尺寸 则小带轮 D=带轮 D=63 选取腹板式 小带轮随电机一起购买。规格： 跑步机大带轮 例确定其结构和尺寸： 要求带轮每毫米有效直径的轮槽轴向圆跳动公差值为 最大允许值为 距 e=槽角 =40o 楔顶圆角半径 小值 为 底圆弧半径 验用圆球或圆柱直径 2N 最大值 效线差公称值 e=间直径差值最大 2。 带轮宽 =11* =- 11 - 带传动的张紧装置的选择 传动中心不可变时，采用张紧轮 传动中心可调时，采用滑轨 +螺旋或者浮动轴。 表 3本跑步机中心距是可调的： a=2 = 围在 间，则通过螺栓的前后移动来调节电机的前后移动，从而实现带的调紧和放松。 - 12 - 小结 多楔带适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，特别能适应带轮直径小的传动。 - 13 - 第 4章 外型结构设计 基架的设计 为了保证整个系统的稳定性和减震系统的有效性，基架全部采用焊接结构。基架的设计是整个设计的基础，也是其 他设计的基准。支架，滚筒的选择，以及前后 是依据基架的尺寸和形状设计的，所以设计开始首先考虑基架的设计，进行样式，结构，还有尺寸的确定。主要是通过调研，看现有市场上的跑步机的基架结构的流行设计，在此基础上进行自己产品的开发，少走弯路，紧跟市场，在尺寸的确定方面参考了 人 体运动 工 学 推算， 45 带面积 ，以此保证给人以足够的运动面积，为主要数据展开对基架的设计，再考虑电机的尺寸，传动机构带传动的中心距离，电机的安装，前后滚筒的位置， 及传感器安装位置的预 留等等，设计了上图的基架，在设计中特意将两边框设计了足够的宽度，以此为锻炼过程中短暂的休息提供两脚踩放的位置，另外也为万一跑步机失灵发生意外，人可快速两脚分开脱离旋转的跑带，提供足够的安全踩放位置。 图 4基架 - 14 - 支架的设计 支架设计分为上下两部分通过插拔的形式安装和拆卸，目的是包装时节省空间，材料采用空心钢管，连接为焊接，保证稳定性。支架包括扶手，仪表安装 辅助支架，扭腰盘连接处等，仰卧起坐架直接焊接于辅助连杆上。与基架的连接采用螺栓连接，方便位置的调整和拆装。底部安有橡 胶垫和尾套，保证平衡，最重要的是实现减震的二级缓冲。 图 4上支架 - 15 - 图 4 下支架 图 4总支架 前后罩 旋转传动机构必须与执行机构隔离，保证安全性，同时为了技术保护和美观，前 - 16 - 后罩使用 观，有质感，能起到有效的防护作用。设计基准为基架，通过螺钉与基架连接，方便安装和维护维修。 图 4前罩 图 4后盖 小结 整个结构的设计用美国 行三维的实体设计，使设计简单化和设计化，可以把工作的精力都放在设计上而不是复杂的制图上。 第 5章 前后滚筒 轴承的计算 - 17 - 轴承类型：深沟球轴承，轴承代号： 6301 轴承参数：轴承内径： 12，轴承外径： 37，轴承宽度： 12，额定动载荷： 7480，额定静载荷： 4650，极限转速： 22000， 润滑方式：脂润滑。 工作参数：径向载荷： 向载荷： 0，使用寿命： 30000，工作转速： 荷系数： 计算结果： 当量动载荷： 量静载荷： 算寿命： 16950 轴结构的设计 滚筒轴属于固定心轴 只承受弯矩 M 0；不承受扭矩 T=0；轴的毛坯一般用圆钢或锻件。 结构设计应满足的基本要求 1、 轴与轴上零件应具有准确的工作位置 定位要求 2、 轴上零件应易于装拆和调整 安装调整要求 3、 轴上零件的固定应牢固可靠 紧固要求 4、 轴应具有良好的制造工艺性 工艺要求 5、 应尽量减少应力集中 提高疲劳强度的要求 轴的各部分结构名称制造安装要求 为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯轴。 为使轴上零件易于安装，轴端和各轴段的端部应有导角 轴的形状和尺寸力求简单，以便于加工 轴上磨削的轴段有砂轮越程槽；需车制螺纹的轴段，应有推刀槽； 轴的材料 轴常在交变应力的作用下工作，其材料的要求是：强度高、刚度好、应力集中的敏感度小，抗疲劳，加工性能好，有的轴表面要求也较高。 轴的材料主要采用中碳钢 35或 45钢和合金钢 200 最常用的是 45#钢（含碳量 ，它具有较高的综合机械性能。 此设计采用 45#钢。 - 18 - 轴的设计包括两个方面： * 结构设计：使轴具有合理的结构形状，良好的加工工艺性。 * 强度计算：保证轴在载荷作用下不致断 裂或产生过大的变形。 轴的结构设计 * 轴的端部应有 45度倒角，以便安装时对中，防止锐边划手。 轴的结构设计主要根据以下几个方面： 轴上零件的配置；轴上零件的固定；轴上零件的装拆；轴的加工工艺性。 轴上零件的固定可分为两个方向： 周向固定：传递扭矩和运动。采用过盈配合（轴承内圈）、 轴向 固定： 防止零件在运转时产生轴向移动。采用圆螺母 图 5 滚筒结构 强度计算 由于心轴工作时只承受弯矩而不承受扭矩，所以在应用上式时，应取 T=0。由于是固定心轴，考虑启动，停止等影响，弯矩在轴截面上所 引起的应力可视为脉动循环变应力。所以 固定心轴的许用应力应为 。 最大弯矩 M=*300=弯截面系数 W= *4 =2*10强度 =M/W=81/( *4)=81/2*100料采用 45号调质钢许用弯应力为 102 40 102 则通过设计能承受足够的工作强度。 - 19 - 滚筒要求 主动滚筒的外圆全跳动小于 动滚筒的外圆全跳动小于 筒均采用 ，光洁度达到 下。滚筒均有防静电处理。滚筒外部经防锈处理。 图 5前滚筒 - 20 - 图 5后滚筒 小结 滚筒要求做 动平衡 调节 、 动平衡精度高， 噪音低 。 图 5滚筒的动平衡调节 第 6章 跑步板及跑步带设计 跑步板 电动跑步机的跑步板，它由基板以及覆盖在基板上或上下两个表面的导电耐磨层构成。导电耐磨层既可长期承受跑步带的摩擦，使用寿命高；又可随时将摩擦产生的静电 荷通过底座导出，避免静电对人体的不舒感和对跑步机造成的损害。基板由高密度 - 21 - 或中密度纤维板制作，也可由其它材料制作。使用高密度或中密度纤维板时，强度较高、重量较轻，成本较低，效果较好， 本身也提供一部份的吸震功能， 导电耐磨层可以在基板上喷涂导电耐磨涂料固化制成，也可以在基板上复合耐磨金属板制成。导电耐磨涂料层工艺较简单，成本也较低。复合耐磨金属板则更牢固。复合耐磨金属板为复合铜板时效果更好，更耐磨。 跑步带 跑带要求双层粘合跑带，具有高传导性， 跑步带国际防滑型，运动时安全可靠 跑步 机 ， 其实 就是 提供 一 个 跑步 的 面 积 ， 所以 绝对 要在乎跑步 带 面 积 的大小，左右 宽 度及前 后长 度都要 够 ， 否则无 法自然 迈开 步伐，跑起來 弯 扭不 顺畅 ，更容易跌倒。根据 人 体运动 工 学 推算， 45 ， 应 是一 个 合宜的 参 考面 积 ，然 后 再依 个人的 实际条 件做 增减 。有不少 厂商 生 产 加 码 跑步 机 ，跑台加 宽 ，左右踏 条 增大，以营 造物超所值得 虚 胖假象，但最重要的跑步 带 面 积并没 增加；所以 焦点 要放在跑步 带面 积 上。 理论 上來 说 ，在相同的 马力条件 下，如果跑步 机 所能提供的跑步 带 面 积 越大，且整台 实际 的 占 地面 积 越小， 应 是 较佳 的 设计 。 跑带调整 ： 两个 螺栓 调 整法 图 6带的调整 如果跑 带 偏向左 边 ，先取出 钥匙 ，拔下 电 源 插头 。使用六角 螺母扳 手，以 顺时针方向旋 转 跑台左 后侧 的滾筒 调 整螺栓四分之一 转 ， 还 有以反 时针 方向旋 转 跑台右 后侧的滾筒 调 整螺栓四分之一 转 。勿 过 度 锁紧 跑 带 。完成 后 ，插入跑步 机 的 电 源插 头与钥匙 ， 让 跑 带运转几 分 钟 。重 复 本段 动 作，直到跑帶位在中央位置。 如果跑 带 偏向右 边 ，先取出 钥匙 ，拔下 电 源插 头 。使用六角螺 母扳 手，以反 时针方向旋 转 跑台左 后侧 的滾筒 调整 螺栓四分之一 转 ， 还 有以 顺时针 方向旋 转 跑台右 后侧的滾筒 调 整螺栓四分之一 转 。勿 过 度 锁紧 跑 带 。完成 后 ，插入跑步 机 的 电源 插 头与钥匙， 让 跑 带运转几分钟 。重 复 本段 动 作，直到跑 带 位在中央位置。 - 22 - 图 6带左右偏调整方式 要增加跑 带 的 张 力 时 ，先取出 钥匙 ，拔下 电源 插 头 。使用六角螺 母 板手，以 顺时针 方向旋 转 跑台 后侧 的 两个 滾筒 调整 螺栓各四分之一 转 。跑 带张 力 适当时 ， 应该 可以将 跑 带 的任何一 边 移 离 跑台 3 不能过 度 锁紧 跑 带 。完成 后 ，插入跑步 机 的 电源插 头与钥匙 ， 让 跑 带运转几 分 种 。 重复 本段 动 作，直到跑 带张 力 适当为止 。 要 减 少跑 带 的 张 力 时 ，先取出 钥匙 ，拔下 电源插头 。使用六角螺 母扳 手，以反 时针 方向旋 转 跑台 后侧 的 两个 滾筒 调整 螺栓各四分之一 转 。跑帶 张 力 适当时 ， 应该 可以将 跑 带 的任何一 边 移 离 跑台 3 不能过 度 锁紧 跑 带 。完成 后 ，插入跑步 机 的電源插 头与钥匙 ， 让 跑 带运转几 分 钟 。重 复 本段 动 作，直到跑 带张 力 适当为 止。 图 6带张力大小调整方式 跑台润滑油的填加 1、减小跑步带和跑步板之间的摩檫力，保护跑步板表面的耐磨涂层，延长跑带、跑板的使用寿命。 2、减少跑步机的电能消耗。 3、让用户在运动时更流畅。 品质要求 ： 1、耐高温。 2、黏度高。 3、不易挥发。 使用方法： - 23 - 1、掀开左侧跑步带，将润滑油沿跑步带方向倒在跑步板上，控 制用量为 10 2、右侧同左侧一样操作方法。 3、将跑步机通电运转在 3 站上去随着跑步带一起运动，用脚有意识的踏压跑步带下涂有润滑油的区域，使其在跑步板上散布均匀。 使用频率： 6个月加注 1次润滑油 注意事项： 不可过量使用，防止摩檫力太小后跑步带和传动滚筒之间打滑影响正常使用。 图 6步板和跑步带 小结 跑步板和跑步带的设计是设计的重点，不光要提供一个宽敞舒适的跑步平台，还得考虑之间的摩擦问题，还有摩擦产生的静电问题，尽量通过细节的设计，提供一个 真正的健康的锻炼平台。 第 7章 避震系统的设计 跑步的 “头等大事 ”就是要保护好膝盖 跑步鞋具有缓冲减震的效果就是这个道理。使用跑步 机 比起在 户 外路跑最大的好 处 是：跑步 机 它提供了避震效果，大量消除每一步伐的反作用 冲击 力，保 护 了膝 盖关节 。跑步 机 的避震方式 采用 具 弹 性的橡胶垫将 跑台和底座框架 垫 隔 开 ，使跑台成 悬 吊 状态 ， 进 而 产 生吸收 震动 的功能而 达 到避震的效果。因此避震效果是否可以有效的展 现发挥 ，完全得看跑步 机 的基座結 构 是否牢靠 稳 固。 所以采 用 了 足 够牢固 的 钢材规 格， 结构撑 架以焊熔 连接，没有采 用螺栓 ，在基座结构上再加上橡胶垫 和橡胶尾套，使整个基架又对力产生一个缓冲，实现二级 - 24 - 缓冲！本设计中跑步板采用高密度纤维板 ，本身也提供一部份的吸震功能，但厚度至少需有 分以上，以 确 保在吸震同時，不因 冲击 而 龟裂 ，另外 在使用时 可在跑步机 的支 撑点 下，加 铺 具 有弹 性的 铺垫 ，以增加避 震 效果。 现在高级跑步机的最大卖点之一就是避震系统，所以设计和改进跑步机避震系统首当其冲，是设计思路和技术攻克的重点。 “ 太空 ” 牌跑步机 减震系统 设计相当 敏感，站上跑步板，它会自动测出你的体重，根据数据，机器自动调整适合你的减震指数，避免膝盖受伤。 健身器目的是锻炼身体，好 的避震系统是跑步机的保障，如果没有对力的多重缓冲，跑步机就成为了跑步的隐型杀手，在不自觉中会损伤关节，而设计独特的 避震系统 能给锻炼者 带来草地般舒适感觉，使在跑步机上的运动真正成为一种享受。 图 7图 7座减震 小结 减震系统的设计 ， 是电动跑步机的必需，减震系统的设计和考虑程度决定着所设 - 25 - 计跑步机的档次。高档跑步机可以根据体重自动调节减震系数。 第 8章 多功能设计 扭腰盘设计 - 26 - 图 8腰盘 【特点】： 采用 磁铁制成， 抗冲击强度高，密度小，便于运输，完全可以替代铸件，表面光洁度好，不用喷涂，可节省费用 3，重量仅是铸件的 1/7，从运费上可节省 6/7，采用此产品综合成本效益可降低 40% 盘面突起直指病理反射区穴位，在扭腰同时进行脚底按摩。 附有磁铁，有足疗作用。 身体随着转盘扭动，使腰部、跨部得到充分锻炼，瘦腰美腿、保持身材。 通过磁疗，把磁波传列到人体，在细胞内发生旋涡状的二次电流，排除多余脂肪及毒素。 增强血液循环，健美强身两不误。 连接结构设计 设计直径为 250过长杆与支架 相连 ，用时把铁销把出，旋转放在皮带上方，即可使用，锻炼完毕旋转折叠，插上铁销，则扭腰盘依附与支架上，可以进行别的项目的锻炼。 - 27 - 图 8扭腰盘支架 旋转结构设计 此扭腰盘选用单向推力轴承和深沟球轴承配合完成对轴转动的的支撑。 单向推力轴承计算： 轴承类型： 单向推力球轴承 (50000)，轴承代号： 51104 轴承参数：轴承内径： 20，轴承外径： 35，轴承宽度： 10，额定动载荷： 11000，额定静载荷： 19800， 极限转速： 6700，润滑方式：脂润滑 工作参数 ：径向载荷： 0，轴向载荷： 1000，使用寿命： 3000，工作转速： 20，载荷系数： 算结果：当量动载荷： 量静载荷： 算寿命： 833350 深沟球轴承只是简单起个轴向固定和保持轴位置的固定的作用。 图 8腰盘旋转机构 - 28 - 图 8腰盘折叠图 仰卧起坐架的设计 根据美国医疗协会报导 ,做仰卧起坐对人体新陈代谢 有绝对的帮助 ,其可增进肺部运动量因而提升免疫力。 此设计结构简单，与支架焊接在一起， 平稳坚固、使用 简单 ，属于很大众化的设计，对 强化胸部、腰部大小肌肉 ， 消除腹部赘肉最有效 ，在锻炼中与跑步配合，使跑步机不再成为乏味的单一运动器械，而且结构位置丝毫不影响跑步带锻炼。 */ - 29 - 图 8仰卧起坐架 小结 多功能的设计表现在两方面，一个是通过程序的设计，设计不同的模式使锻炼者可以进行不同程度的锻炼，另一个是添加附属器件，比如此设计中扭腰盘和仰卧起坐架，但是不是功能越多越好，必须考虑彼此不影响，保证锻炼的准确性。 - 30 - 第 9章 使用和维护 跑步机的维护与保养 1、在您第一次或定期使用 本电动跑步机时，请用润滑剂涂在跑步带的内表面，以减少相互间的磨擦阻力，减轻电动机的负荷。 2、经常在跑步机的各部位用干净的抹布清洁，除灰尘，以维护各零件正常运转的性能。 3、定期地使用一滴或二滴润滑油在辊轴轴承上，以保证轴承较好的滚动性能。 4、定期地检查跑步机的各个螺钉、螺栓及螺帽，若有松动，请立即用工具锁紧固定。 如何使用跑步机 1 在练习跑步机之前，准备活动比较简单，主要做一些腿部肌肉、关节的准备活动就可以了，比如侧压腿、活动脚腕等。 2 如果想要跑步机练习变得活跃、丰富起来，可以将跑步机放 置在电视机前，一边看自己喜欢的电视节目一边练习，或在练习时一边听自己喜欢的音乐一边练习也可以，但大部分的注意力一定要放在跑步机上还可以让家人配合，在练习时经常给自己大声地鼓励，这样可以很好地活跃练习时的气氛。 3其他注意细节： （）即使在家中练习跑步机，也要穿运动装和运动鞋进行练习，不要光脚练习。 （）在练习的过程中，最好每分钟就补充一定的水分，但不可太多。 （）不要在跑步机上进行倒走练习。 （）训练次数每周不要超过四次，在饭后一个小时进行为好。 （）训练强度不宜过大，不一定非要练得大汗淋淋，这样的效果并不见得就好，患有心脏疾病或高血压的朋友更不宜大运动量使用跑步机，室内空气要保持畅通，空调不宜开得过低。 （）如果是为了减脂而练习跑步机，可在练习期间配合腹部力量训练，如仰卧起坐等。 （）练习跑步机不是一两天就能看见练习效果的，要配合其他的户外有氧锻炼，在平时要注意减少高油脂食物的摄入量，吸烟的朋友要在练习期间减少吸烟的次数。 - 31 - （ 9）不要闲谈。破坏了运动节律 ,使动作质量数量难以保证 ,锻炼效果大大折扣。 （ 10）不要乱 开玩笑。超负荷锻炼 ,必须全神贯注 ,全力以赴 ,乱开玩笑会转移运动者的注意力或因发笑泄气 ,破坏运动节奏。 （ 11）不要立即入浴。应提倡运动后休息 30 60分钟 ,适当补充水份后 ,再以温水冲淋 ,时间不要过长。 小结 跑步机是由电机带动，则跑步者须与跑带节奏保持一致，在跑步时出现意外，要迅速的使跑步带停下来，所以在跑步机设计时要尽多的考虑安全问题。 - 32 - 致谢 漫长的设计接近了尾声，从开始的迷茫到现在的任务的完成。走过弯路，想过放弃，最后还是坚持下来了。由于跑步机资料的缺少，开始的工作举步唯 艰，只能是漫长的调研和上网查询。但是涉及到专利技术的保护，收获甚微，只好无数次的猜想和论证，走了很多弯路，感受到了什么叫万事开头难，甚至觉的凭自己所掌握的知识完不成跑步机的设计，只好开始了漫无目的的收集资料。 在收集资料的过程中，只要是对自己有帮助的就收藏起来，一幅图，一句话都不放过，发现一点点有帮助的知识点，欣喜半天，慢慢坚定了自己要完成设计任务的信心，终于在一幅图上发现了自己想要的东西，很快的很多工作可以展开了思路，在主要数据反复计算完成后，确定了自己的方案。接下来任务就是三维零件实体建模了，在软件的选 择上，选了美国 软件的特点就是上手快，而且在很多公司都要求会 为此软件便宜但功能还比较强大，在很多公司的设计采购里是首选，容易实现其普遍性和正版化。在设计中学习软件，进度很快，因为心理明白要设计的是什么需要怎么去设计，相应的去学习软件对应的功能，就明白了软件的某功能可以干什么，能完成什么。在零件的建模中，慢慢的自己很多模糊的东西都明显化，和矛盾化，需要自己去明确的数据去论证，更严重的是核心的东西也有可能是错 误的，但值的高兴的是， 自己从设计中学到了很多东西，四年学习了很多，可又似很模糊，现在从一个产品开发设计的角度去学习，很多东西恍然，欣喜自己找到了以后深造的方向，可以在毕业后能继续本专业的学习。 建模过程占据了设计的大部分时间和经历，有些零件反反复复很多次，在无法完成的情况下，只好再去各大商场去调研，有了前面的工作，接下来的调研显的收获很大，使自己越来越专注于自己的设计，感觉每个数据，每个零件特征的绘制都流淌着自己的血。 随着时间的一天天过去，自己的成绩也明朗化，终于整个结构完成了，进行 了零件的装配，按照任务书的进度，设计也慢慢接 近了尾声，在过程中，指导老师罗春阳做了整体把握，对细节问题给予了莫大的帮助，使设计更精益求精，对设计中没有注意到的问题给予了指出。在此工作完成之时，忠心谢过！ 虽然设计任务完成了，但还有很多需要改进的方面，我的努力只能说是此新课题的一个开始，希望在以后的设计中能被更多的同学去进行大胆和新思路的创新，逐步完善这个课题，吸收和借鉴国外和国内先进和时尚的理念，设计开发我们自己特色的产品。 随着人们健身意识的不断提高， 健身器械的需求越来越大，希望老师能把此课题作为健身器械系列课题一直做下去，做为开始的我无比荣幸！ - 33 - 参考文献 1 王三明主编 京：机械工业出版社， 2005 2 邹慧君主编 北京 1999 3 申永胜主编 北京 1999 4 张伟社主编 西北工业大学出版社， 2001 5 邹慧君主编 高等教育出版社， 1998 6 赵松年主编 2000 7 杨家军主编 华中理工大学出版社， 2000 8 张春林主编 机械工业 出版社， 1999 9 机械设计手册编委会 . 机械设计手册新版 2， 3卷 , 机械 工业出版社 ， 2004 10 卜炎主编 册），机械 工业出版社 。 1999