家用多功能跑步機的設(shè)計含5張CAD圖
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正在緩沖1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%100%91%92%93%94%95%96%97%98%指導(dǎo)老師：XXX報告人：XXXXXX20XXX班家用多更能跑步機設(shè)計 家用多功能跑步機4 總結(jié)5 致謝1 總設(shè)計方案2 相關(guān)零件設(shè)計3 日常維護1 總設(shè)計方案 跑步機的組成是通過控制面板、電動馬達還有一個可調(diào)節(jié)帶一個移動電源和總體框架相結(jié)合。框架和支架互相組合鏈接構(gòu)成跑步機的初步雛形。前后軸都是定位在兩邊，前軸炮和后軸炮都是放在前后輪軸軸承蓋上,底盤電控發(fā)動機上安裝的是傳感器、速度傳感器安裝在底盤上的滑輪和附近進行。跑步機的跑帶的位置上的選擇也要注意，一端連接在電動馬達上，一端連接到跑步機后端的軸承上。同時，在支架上安裝了一個扭轉(zhuǎn)板和一個俯臥撐框架，讓跑步機的能力趨于多種多樣。2.1電動機的選擇對于各種情況的分析考慮之下，我選用的跑步機的負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)是100kg，電機的類型是63SY永磁直流電機，是一種專門運用于健身器材電氣控制的器件。特點是：有針對性，速度精度高，初始轉(zhuǎn)速低，運行穩(wěn)定，噪音低，效率高。選用的直徑較大，功力就比較足，也可以更好的面對不同狀態(tài)。在使用跑步機的時候，選擇精準(zhǔn)的發(fā)動機在滿足驅(qū)動的情況下，一定要考慮到經(jīng)濟實惠電動機特性曲線 跑步機的電機一般選用直流電動機，還是要考慮產(chǎn)品的實惠型。直流電動機價格比較實惠，可以減少成本。電動機的規(guī)格選定還是要考慮全面，要在承載負(fù)荷和跑步機跑道面積的基礎(chǔ)上確定。要確保滿足適用人群的體重范圍，根據(jù)他們可以制作不同規(guī)格的跑步機。跑步機的使用者除了美體大多數(shù)群眾用來減肥，所以要考慮發(fā)動機的可調(diào)控速度的范圍一定要大。要滿足不同速度下的使用者的需求，速度的控制也是一個關(guān)鍵的地方。2.2 傳動機構(gòu)的設(shè)計操作機構(gòu)的類型是帶傳動，它是恒速比和勻速旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的一部分。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，能緩和載荷沖擊運行平穩(wěn)，無噪音，過載時皮帶滑到帶盤上，這樣的話就不會對其余的機構(gòu)造成不必要的危害，同時還會對電機進行有效的保護。復(fù)合三角帶在動力方面選擇永磁直流電動機作為動力源，對于傳送帶的型號可以選擇復(fù)合三角帶，其型號為SPB2310 LW張緊裝置張緊裝置帶的中心距為：當(dāng)傳動中心隨意調(diào)節(jié)時改變皮當(dāng)傳動中心隨意調(diào)節(jié)時改變皮帶輪的包角或控制皮帶的張緊帶輪的包角或控制皮帶的張緊力而壓在皮帶上的隨動輪；當(dāng)力而壓在皮帶上的隨動輪；當(dāng)傳動中心隨意改變時采用導(dǎo)軌傳動中心隨意改變時采用導(dǎo)軌加螺旋。那么，根據(jù)上面的各加螺旋。那么，根據(jù)上面的各項數(shù)據(jù)以及帶輪的實際情況，項數(shù)據(jù)以及帶輪的實際情況，可以將中心距的范圍取在可以將中心距的范圍取在140.52-153.52中，這樣的話中，這樣的話就可以將電動機的位移用調(diào)節(jié)就可以將電動機的位移用調(diào)節(jié)配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件的方法進行，進一步對帶固件的方法進行，進一步對帶進行張緊。進行張緊。2.3 跑步機框架跑步機的支架的材料選擇硬質(zhì)PVC,因為這種材料一個是符合現(xiàn)在的環(huán)保主題。再一個就是由于這種材質(zhì)的特殊形成方式確定了它強度高抗氧化的特點。因為在運動過程中會有很多汗?jié)n濺到機身框架處，高碳鋼或者是輕型鋁型材就會比較容易氧化。支架的安裝方式選擇為拼裝式的軸套安裝，這種方式便于運輸，保護跑步機運輸過程的磕碰也節(jié)省空間。2.4 確定基架 基架的選擇是這臺跑步機的核心之處，首先要保證使用者的安全性所以整個基架必須要焊接完整。避免螺栓連接由于外力促使松動給使用者帶來不必要的傷害。基架接受的外力作用最大，所以選用穩(wěn)定性能好，強度高的硬質(zhì)PVC。在底部一定要鋪設(shè)好橡膠墊，保證防滑減震。2.5 前后軸承 確定滾筒軸承：滾筒軸承的選擇采用的是45#鋼，是最常見的軸材料的選擇。45#鋼的抗彎性能好，易加工。滾筒軸承的強度計算：在運轉(zhuǎn)時要保證在軸承可承受的強度剛度下，避免破壞軸的結(jié)構(gòu)。軸承結(jié)構(gòu) 2.6 減震系統(tǒng) 良好的減震效果是跑步機的一大特色，因此要做好跑步機最先考慮的就是減震系統(tǒng)的技術(shù)問題，這是設(shè)計理念和技術(shù)的核心，有些品牌的跑步機減震系統(tǒng)做的是非常厲害，只要你在跑步機上，它就會由你的的重力，然后借助一些事先設(shè)置好的算法，然后推送給你最適合你的方案，完全實現(xiàn)智能化，從而達到讓你的雙腿免受損傷。一個好的減震系統(tǒng)是跑步機的保證，如果幾次不用力，跑步機就會變成一個隱蔽的跑步機，不知不覺中會損傷關(guān)節(jié)，獨特的減震系統(tǒng)設(shè)計可以給讓運動者覺得舒適。2.7 跑板及跑帶 跑板對于整個跑步機來言是使用者自身體驗最直接的地方，跑板能直接反映出這臺跑步機的性能。跑板在運動時承當(dāng)載體，所以在材料的選擇上尤為苛刻。跑板一般材質(zhì)分為兩層，中間層可選擇優(yōu)質(zhì)的弓形樺木板跑帶的選擇一定要從安全著想，要選用復(fù)合型的橡膠帶。我選用的是鉆石紋跑帶。首先考慮到的是它的防滑性能，這個鉆石紋跑帶在跑步機運轉(zhuǎn)時摩擦力，起到了防滑的效果。2.8 多功能設(shè)計 扭腰盤設(shè)計采用 ABS塑料+磁鐵制成，抗沖擊強度高，密度小，便于運輸，完全可以替代鑄件，表面光潔度好，不用噴涂，可節(jié)省費用3-5元，重量僅是鑄件的1/7，從運費上可節(jié)省6/7，采用此產(chǎn)品綜合成本效益可降低40%。連接結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計直徑為250mm，通過長桿與支架相連，用時把鐵銷把出，旋轉(zhuǎn)放在皮帶上方，即可使用，鍛煉完畢旋轉(zhuǎn)折疊，插上鐵銷，則扭腰盤依附與支架上，可以進行別的項目的鍛煉3 日常維護 在使用跑步機時，要調(diào)試一下跑帶的松緊。一般在出廠前就會給調(diào)試好，但是避免不了長時間使用跑帶變松的情況，這就需要我們來維護調(diào)整。跑帶的調(diào)整是由左右兩個調(diào)整螺栓決定的。太松容易打滑，所以要掌握調(diào)整方法。比如低速運轉(zhuǎn)下，觀察到跑帶右偏這時就要順時針轉(zhuǎn)右邊的螺栓90度或者逆時針轉(zhuǎn)左邊螺栓90度。要微調(diào)多次調(diào)試，知道跑步帶不打滑，跑帶回歸最中央為主。跑步帶的調(diào)整跑步帶的調(diào)整 添加潤滑油添加潤滑油減小摩檫力讓啟動更潤滑，保護跑板涂層，延長跑帶、跑板的使用壽命。減小運動時的噪音，讓用戶有更好的體驗。品質(zhì)要求：1、要有一定的粘度，容易保留在齒輪機體內(nèi)。2要耐發(fā)動機產(chǎn)生的高溫、潤滑油不易揮發(fā)。要每隔幾個月添加一次潤滑油，不要過度添加避免帶傳動機構(gòu)打滑。使用時的注意事項：無論做任何運動前，都要做一下簡單的熱身。使用跑步機時也不例外，切記一開始就調(diào)到最高速開始跑步。上跑步機前做一些簡單的拉伸，然后跑步機調(diào)試到低速運動上慢走預(yù)熱一會，再逐步調(diào)到你適應(yīng)的速度?？?結(jié) 經(jīng)過了半年的努力，畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲。當(dāng)初選課題時，綜合考慮到跑步機的市場和價值性，通過查閱書籍上網(wǎng)參考最后確定了家用多功能跑步機，加上今年1月底疫情的爆發(fā)，戶外運動得到了限制就更堅持了這個課題的研究。通過自己找的資料的參考初步擬定了一個總體框架，然后開始了我的畢業(yè)設(shè)計。首先根據(jù)新舊款跑步機的對比取其精華去其糟粕，優(yōu)化了舊款跑步機的性能。采取電動機驅(qū)動跑步機，擺脫了人力驅(qū)動損傷身體的弊端。首先給跑步機總體外形做了一個初步的擬定，設(shè)計了基本基架和多功能處的安排。THANK YOU
XXXXX
家用多功能跑步機的設(shè)計
目錄
摘要 3
Abstract 3
緒論 4
第一章 總設(shè)計方案 5
1.1基本功能 5
1.2構(gòu)造設(shè)計 6
1.3深入了解跑步機 6
1.4小結(jié) 7
第二章 確定電動機類型和參數(shù) 8
2.1確定類型功率 8
2.2技術(shù)參數(shù) 9
2.3小結(jié) 11
第三章 傳動機構(gòu)設(shè)計 12
3.1設(shè)計步驟及參數(shù)選擇 12
3.2復(fù)合三角帶帶輪參數(shù)的擬定 14
3.3擬定張緊裝置 16
第四章 框架的構(gòu)成 18
4.1確定支架 18
4.2確定基架 19
4.3 前后罩 20
第五章 前后軸承 21
5.1確定滾筒軸承 21
5.2確定軸的結(jié)構(gòu) 22
5.3強度計算 23
5.4軸承要求 24
第六章 擬定減震部分 25
第七章 跑板及跑帶設(shè)計 27
7.1跑板 27
7.2跑帶 27
7.3跑帶調(diào)整 28
7.4添加潤滑油 29
第八章 多功能設(shè)計 30
8.1扭腰盤設(shè)計 30
8.2連接結(jié)構(gòu)設(shè)計 31
8.3旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計 32
8.4仰臥起坐架的設(shè)計 33
8.5小結(jié) 34
第九章 跑步機日常護理 35
9.1跑步機的使用和修復(fù) 35
9.2使用時的注意事項 35
總 結(jié) 36
致 謝 37
參考文獻 38
摘要
跑步機是家中最常見，操作最簡單，最容易得到認(rèn)可的健身器材。目前的跑步機功能太單一，未來的將以高功能高價位掌控。在出售廉價產(chǎn)品的對比下，注重時尚功能性的消費者，理所當(dāng)然認(rèn)定跑步機的價格會是一個高品質(zhì)消費，所以說在目前看來是有一定市場的。
本項目的目標(biāo)是學(xué)習(xí)相關(guān)的三維軟件，在本次設(shè)計中，首先要做的就是對跑步機機進行 Solidworks三維建模，然后將三維建模模型用AUTOCAD繪制成二維平面圖。利用該軟件建立電氣表面的機械零件，完成結(jié)構(gòu)工程。整個系統(tǒng)包括跑帶，跑板，軸承，基架，支架等。不同品牌的設(shè)計、結(jié)構(gòu)、風(fēng)格和傳動機構(gòu)在設(shè)計中，強調(diào)了抗震體系和抗靜電功能的重要性。
由于跑步機的多功能性，使用時要尤其注意安全。在使用一段時間后一定要注意維護，延長跑步機的使用壽命。
關(guān)鍵詞：帶傳動，跑道，傳動機構(gòu)，復(fù)合三角帶選擇。
Abstract
The device is the most common, simplest and most effective fitness equipment at home according to experts, the future market will focus on high quality products. The current treadmill function is too single, the future will be controlled with high function and high price. Under the comparison of selling cheap products, consumers who pay attention to fashion function take it for granted that the price of treadmill will be a high-quality consumption, so it seems that there is a certain market at present.
The goal of this project is to learn the relevant 3D software. In this design, the first thing to do is to carry out SolidWorks 3D modeling for the treadmill, and then draw the 3D modeling model into a 2D plan with AutoCAD. The software is used to build mechanical parts of electrical surface and complete structural engineering. The whole system includes running belt, running plate, bearing, base frame,The design of the different design brands, structures, styles and transmission mechanisms underlines the importance of the antiseismic system and the antistatic function.structure, style and transmission mechanism, the importance of anti-seismic system and anti-static function is emphasized.
Due to the versatility of the treadmill, special attention should be paid to safety when using it. After using for a period of time, we must pay attention to maintenance and extend the service life of the treadmill.
Key words:Belt drive, runway, transmission mechanism, composite V-belt selection.
緒論
跑步在醫(yī)學(xué)界和體育界都是最認(rèn)可的有氧運動，對我們的身體健康和增強免疫力很有成效。現(xiàn)在在人們心中跑步的認(rèn)可度原來越高。
據(jù)調(diào)查戶外長跑是最受公眾歡迎的運動方式，早上在林蔭大道上享受令人陶醉的清新空氣，聽一聽街邊的熙熙攘攘，即感受了生活的美好又能強身健體。但是今年情況有變，突如其來的疫情，阻擋了我們出去鍛煉身體。就算沒有突發(fā)的疫情疫情，快速的生活節(jié)奏和現(xiàn)在人們忙碌的身影，回到家就不想出門的年輕人，跑步機成為眼前最受歡迎的健身設(shè)備。跑步機讓我們足不出戶得到鍛煉，又加上這突如其來的疫情期間，跑步機對于喜歡跑步的人們簡直錦上添花。就算以后疫情過去了，仍然可以享受在家放松就能達到鍛煉的目的。
跑步機，多年來一直是國際健身運動的熱門設(shè)備。因為有許多電子輔助設(shè)備的功能，因此人們可體驗不同環(huán)境下運動，還可以根據(jù)速度不同來調(diào)整跑步等。
第一章 總設(shè)計方案
1.1基本功能
跑步機的原理是在原地構(gòu)造一條跑道，跑道的運動方向和使用者方向相反，但速度要一致，在這個情況下就可以實現(xiàn)跑步機工作。
1.2構(gòu)造設(shè)計
跑步機的組成是通過控制面板、電動馬達還有一個可調(diào)節(jié)帶一個移動電源和總體框架相結(jié)合?？蚣芎椭Ъ芑ハ嘟M合鏈接構(gòu)成跑步機的初步雛形。前后軸都是定位在兩邊，前軸炮和后軸炮都是放在前后輪軸軸承蓋上,底盤電控發(fā)動機上安裝的是傳感器、速度傳感器安裝在底盤上的滑輪和附近進行。跑步機的跑帶的位置上的選擇也要注意，一端連接在電動馬達上，一端連接到跑步機后端的軸承上。同時，在支架上安裝了一個扭轉(zhuǎn)板和一個俯臥撐框架，讓跑步機的能力趨于多種多樣。
經(jīng)過一系列的資料查找，在本次設(shè)計中，決定將多功能跑步機設(shè)計為由電動馬達、可調(diào)電源、機架、跑步機和儀表控制組成?？蚣芘c支架垂直連接，前后軸安裝在機架兩端，前后鼓輪在前后軸上套有軸承，跑步機張緊安裝在前后軸上，跑步機設(shè)有支架，前鼓輪端部牢固安裝有帶電機，另一端與機架焊接的鉆孔板連接，走行機軌道安裝在支架頂部，儀表控制裝置安裝在扶手上。同時在支架上安裝腰部樞軸板和俯臥撐，讓跑步機作用多樣化。
1.3深入了解跑步機
之前的跑步機和現(xiàn)在的在功能上發(fā)生了很多改變，以前舊款跑步機驅(qū)動主要來自人力，經(jīng)由人身體的運動促使跑步機工作。跑步機的速率完全經(jīng)過人體自身的運動速率來掌握。通過這個方法給人的感覺好像會更有效的鍛煉，但實則會給身體帶來損傷，尤其是膝蓋的磨損，會比在平地跑帶給身體更大的傷害。
舊款跑步機運行中，不僅自身重力對身體關(guān)節(jié)膝蓋帶來的負(fù)擔(dān)，而且跑步機本身的作用力會加重對身體的損傷。跑步機帶來的作用力會對膝蓋和一些肌肉造成不同程度的拉傷損壞。長時間使用會讓肌肉疲勞，不僅沒有達到理想的健身效果，還會讓肌肉增大，最常見的就是小腿肌肉發(fā)達。對于膝蓋關(guān)節(jié)的沖擊也是比較大，舊款跑步機不適合那些患有某些體內(nèi)疾病的人，長期使用會使病情惡化，還會加速關(guān)節(jié)的老化。
電動跑步機是一種高質(zhì)量的健身的家庭設(shè)備，相對于舊款跑步機它可以緩沖運動產(chǎn)生的撞擊，保護我們的關(guān)節(jié)避免過度傷害，和舊款相比對身體的保護提高，安全性能也比較大。使用跑步機時，著力點是后腳跟然后傳到腳掌。然后跟隨跑步機的跑道慢慢運動，就像原地跑步一樣，身體要隨著步伐運動起來。這樣就達到了跑帶來的有氧運動。由于跑步機的方向和運動方向不一致，所以一定要調(diào)整好跑步機速度，避免跑步機速度過高自己跟不上噪聲傷害。電動跑步機構(gòu)造出現(xiàn)實跑步的環(huán)境，減輕運動對身體的撞擊，不僅可以減肥，美體，保持健康，同時更大程度上減小運動給關(guān)節(jié)帶來的撞擊。
電動跑步機與舊款跑步機不同，由電動馬達驅(qū)動跑步機?？梢泽w驗不同速度下的運動，在跑步機上的跑和走是被動的，行使?fàn)顟B(tài)下和平常的走路跑步是一樣的，沒有什么區(qū)分。對于消耗的體能相比，在跑步機上跑步和走路都比普通的跑步和步行要少，輕輕松松可以跑五公里。這讓使用者感到不費力就可以達到健身目的，相對于戶外運動，在發(fā)動機的驅(qū)動下確實減少了很多阻力，更省力氣達到更好的鍛煉，讓人們感受到電動跑步機性能上的好處。
1.4小結(jié)
電動跑步機在舊款的基礎(chǔ)上驅(qū)動方式做了很大的改變，讓人們更健康的選擇運動達到健身目的。跑步機可以讓人們在極小的空間內(nèi)輕輕松松達到幾公里的鍛煉量，減肥，美體，保持健康的優(yōu)選健身器材。
第二章 確定電動機類型和參數(shù)
2.1確定類型功率
跑步機功率的選定一定要適宜，不能太大浪費電源，也不能太小，啟動不起來。當(dāng)功率小于負(fù)載功率時，發(fā)動機就會出現(xiàn)運行不起來狀態(tài)損傷帶傳動機構(gòu)的軸承。只能讓人們在跑步機上低速行走。跑步機的功率的選擇可以根據(jù)提供負(fù)載能力，設(shè)定一個承重范圍自主選定電動機。跑步機的功率還可以參考跑帶的面積，選擇帶傳動機構(gòu)大的跑步機就可以相應(yīng)的選擇稍微大的發(fā)動機。我們可以根據(jù)負(fù)載能力和面積相應(yīng)的確定。對比之下跑步機的連續(xù)性能至少為1.5功率，如果你的體重超過80公斤，你就要選擇連續(xù)超過2.0功率的跑步機。
對于各種情況的分析考慮之下，我選用的跑步機的負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)是100kg，電機的類型是63SY永磁直流電機，是一種專門運用于健身器材電氣控制的器件。特點是：有針對性，速度精度高，初始轉(zhuǎn)速低，運行穩(wěn)定，噪音低，效率高。選用的直徑較大，功力就比較足，也可以更好的面對不同狀態(tài)。在使用跑步機的時候，選擇精準(zhǔn)的發(fā)動機在滿足驅(qū)動的情況下，一定要考慮到經(jīng)濟實惠
、
2.2技術(shù)參數(shù)
表2.1技術(shù)參數(shù)的選擇
型號
63SY/06
電壓
240V
功率
2.0W
電流
9A
轉(zhuǎn)速
3200±9%
轉(zhuǎn)向
逆時針
絕緣等級
H級
圖2-1 電動機外型圖
電動機特性曲線：
表2-2 電動機特性曲線圖
2.3小結(jié)
跑步機的電機一般選用直流電動機，還是要考慮產(chǎn)品的實惠型。直流電動機價格比較實惠，可以減少成本。電動機的規(guī)格選定還是要考慮全面，要在承載負(fù)荷和跑步機跑道面積的基礎(chǔ)上確定。要確保滿足適用人群的體重范圍，根據(jù)他們可以制作不同規(guī)格的跑步機。跑步機的使用者除了美體大多數(shù)群眾用來減肥，所以要考慮發(fā)動機的可調(diào)控速度的范圍一定要大。要滿足不同速度下的使用者的需求，速度的控制也是一個關(guān)鍵的地方。
第三章 傳動機構(gòu)設(shè)計
操作機構(gòu)的類型是帶傳動，它是恒速比和勻速旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的一部分。結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，能緩和載荷沖擊運行平穩(wěn)，無噪音，過載時皮帶滑到帶盤上，這樣的話就不會對其余的機構(gòu)造成不必要的危害，同時還會對電機進行有效的保護。
3.1設(shè)計步驟及參數(shù)選擇
表3-1相關(guān)參數(shù)
總體未知指標(biāo)的名稱
數(shù)據(jù)
主動輪轉(zhuǎn)速
速比
傳動功率
運行功率
工作系數(shù)
小帶輪直徑
小帶輪節(jié)圓直徑
大帶輪直徑
大帶輪節(jié)圓直徑
根據(jù)實際情況選擇
帶速
中心距
，
帶長
小帶輪包角
每楔額定功率及其增量
，
帶的楔數(shù)
在動力方面選擇永磁直流電動機作為動力源，對于傳送帶的型號可以選擇復(fù)合三角帶，其型號為SPB2310 LW。
3.1.1力的校核：
作用在軸上的圓周力為
載荷力為
選擇額復(fù)合三角帶見下圖：
圖 3-1 復(fù)合三角帶
3.2復(fù)合三角帶帶輪參數(shù)的擬定
在復(fù)合三角帶的帶輪設(shè)計上，首先在材質(zhì)方面，選用的是鑄鐵，要求密度分布均勻，型號為HT150，同時還要使得質(zhì)量要偏輕，并且在帶輪急速旋轉(zhuǎn)時要保證轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡，這時考慮的材料是鑄鋼，當(dāng)帶輪功率小的時候可以考慮用鑄鋁或者塑料，以節(jié)省成本。槽輪機構(gòu)的表面粗糙度一定要進行非常細(xì)致的加工，最好可以讓加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度達到，這樣就可以極大程度的讓帶得到保護，削弱了摩擦力。在結(jié)構(gòu)方面要保持良好的工藝性，目的是可以讓載荷均勻的分布在槽上，沒有非常大的內(nèi)力。
表3-2帶輪的設(shè)計樣式
帶輪形式
直徑大小
實心式
(d為軸的直徑)
腹板式
輪幅式
小帶輪選取實心式，型號方面選擇SPB2110 LW；大帶輪選擇SPB2310 LW。
表3-2帶輪參數(shù)的設(shè)計
總體未知指標(biāo)的名稱
數(shù)據(jù)
有效直徑的輪槽軸向圓公差值
0.002mm
輪槽表面最大粗糙度
Ra=3.2
槽距
槽角
楔頂圓角最小半徑
槽底圓弧最大半徑
圓球或圓柱直徑
2X公稱值
0.23
2N最大值
1.22
f最小值
1.8
有效線差公稱值
徑向公差
0.25
槽間直徑最大差值
0.16
槽數(shù)
n=12
帶輪寬
29.34mm
3.3擬定張緊裝置
當(dāng)傳動中心隨意調(diào)節(jié)時改變皮帶輪的包角或控制皮帶的張緊力而壓在皮帶上的隨動輪；當(dāng)傳動中心隨意改變時采用導(dǎo)軌加螺旋。
表3-3張緊裝置
帶的中心距為：
那么，根據(jù)上面的各項數(shù)據(jù)以及帶輪的實際情況，可以將中心距的范圍取在140.52---153.52中，這樣的話就可以將電動機的位移用調(diào)節(jié)配用螺母的圓柱形帶螺紋的緊固件的方法進行，進一步對帶進行張緊。
第四章 框架的構(gòu)成
4.1確定支架
跑步機的支架的材料選擇硬質(zhì)PVC,因為這種材料一個是符合現(xiàn)在的環(huán)保主題。再一個就是由于這種材質(zhì)的特殊形成方式確定了它強度高抗氧化的特點。因為在運動過程中會有很多汗?jié)n濺到機身框架處，高碳鋼或者是輕型鋁型材就會比較容易氧化。支架的安裝方式選擇為拼裝式的軸套安裝，這種方式便于運輸，保護跑步機運輸過程的磕碰也節(jié)省空間。連接處螺栓銜接方便使用者拼裝調(diào)整，也方便日后的維護。支架的確定必須滿足跑步機的多功能性，上支架前段安排出控制面板的安裝，上支架中間段要有仰臥起坐支架和腰部轉(zhuǎn)盤，支架底部考慮到防滑耐磨要加一塊橡墊子。目的是減少運動過程中出現(xiàn)的撞擊，同樣也提升腳底柔軟的觸感。
圖 4-1 上支架
圖 4-2 下支架
圖 4-3 總支架
4.2確定基架
基架的選擇是這臺跑步機的核心之處，首先要保證使用者的安全性所以整個基架必須要焊接完整。避免螺栓連接由于外力促使松動給使用者帶來不必要的傷害。基架接受的外力作用最大，所以選用穩(wěn)定性能好，強度高的硬質(zhì)PVC。在底部一定要鋪設(shè)好橡膠墊，保證防滑減震?；艿某叽缡菦Q定跑步機大小的關(guān)鍵，根據(jù)市面上跑步機的大小推算出來了一個最完美的尺寸，長寬比是45：130跑帶面積。這個面積足夠大，可以滿足不同跑步姿勢的人群。由于運動過程中難免會出現(xiàn)勞累或者是跟不上節(jié)奏的時候，所以將兩邊的框架加寬，提供給人休息駐足的空間，最主要的是為了安全起見當(dāng)跑步機發(fā)生故障時可以快速抽身?；苤虚g要根據(jù)尺寸考慮留出電動機，帶傳動機構(gòu)的位置。
圖 4-4 基架
4.3 前后罩
精美的骨架之下一定要有一個華麗的外衣，一個是美觀再就是安全。必須要把帶傳動機構(gòu)和電動機以及核心部件與外界隔離開。前后罩選用的材料是ABS樹脂材料，穩(wěn)定性高防腐蝕性能高，運動過程中產(chǎn)生的熱量比較高這種材料保護性能高。
圖 4-5 前罩
圖 4-6 后蓋
第五章 前后軸承
5.1確定滾筒軸承
表5-1滾筒軸參數(shù)
類型：
6301滾珠軸
內(nèi)徑：
14
外徑：
40
寬度：
14
額定動載荷：
7500
額定靜載荷：
4800
極限轉(zhuǎn)速：
20000
潤滑方式：
脂潤滑
徑向載荷：
410.12
軸向載荷：
0
5.2確定軸的結(jié)構(gòu)
跑步機滾筒軸承一般采用固定心軸，工作時只承受彎矩不承受彎矩，軸向載荷是0。
5.2.1滾筒軸承的要求：
1、 安裝時要滿足精確的定位要求，滾筒軸承的運轉(zhuǎn)時要保留一定的定位空間。
2、 滾筒軸承的零件要保證易于拆裝整合。
3、 滾筒軸承要保持穩(wěn)定緊固不松動，讓滾筒軸承要滿足制造的工藝要求。
4、 延長滾筒軸承的使用壽命，減少載荷集中集中。
5.2.2 軸的材料
滾筒軸承的選擇采用的是45#鋼，是最常見的軸材料的選擇。45#鋼的抗彎性能好，易加工。
滾筒軸承的強度計算：在運轉(zhuǎn)時要保證在軸承可承受的強度剛度下，避免破壞軸的結(jié)構(gòu)。
圖5-1 軸承結(jié)構(gòu)
5.3強度計算
滾筒軸承的心軸工作狀態(tài)下，不受圓周力旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩限制只受軸向徑向載荷產(chǎn)生的彎矩，所以在計算強度時，要保證應(yīng)扭矩的取值時0。
表5-2 強度計算
固定心軸的許用應(yīng)力應(yīng)為
最大彎矩
抗彎截面系數(shù)
強度
45#許用彎應(yīng)力
5.4軸承要求
主動軸承和從動軸承的位置公差要明確，主動軸全跳動要低于0.33mm，從動軸全跳動低于0.25mm。粗糙度要小于0.8。要注意的是軸承的抗氧化和防磨損尤為重要。
圖5-2 前軸承
圖 5-3 后軸承
第六章 擬定減震部分
6.1減震系統(tǒng)的確定
在跑步的過程是，隨著雙腿的快速擺動，勢必會對膝蓋造成一定程度的損傷，這種損傷通常是由自身的重力作用給地面，然后反作用給膝蓋的。如果說能夠在跑步的時候減小地面給膝蓋的反作用力，第一種方法就是有一雙氣墊鞋，因為氣墊具有減震的作用。第二種方法就是在橡膠跑道上運動，但是我們生活中絕大部分道路都不是橡膠的，因此與在戶外道路上跑步相比，使用跑步機最大的優(yōu)點是其供人運動的跑道上是橡膠墊，具有減震效果，極好的降低了每一次大地給雙腿的反作用，保護了雙腿。采用彈性橡膠墊將運行平臺與基架墊分離，使運行平臺處于懸浮狀態(tài)，產(chǎn)生減振作用，達到減震效果，因此能否有效地發(fā)揮減振效果取決于踏面基本結(jié)構(gòu)是固定的，因此，假定鋼規(guī)格有足夠的強度，結(jié)構(gòu)支座采用焊接、熔化連接，不采用螺栓，在這種標(biāo)準(zhǔn)上使用橡膠板和橡膠板角套，這樣的話又會使底板新加入了緩沖力，保證再增加一次緩沖。跑步機的跑步帶用的高密度纖維板，用于沖擊吸收功能，但厚度至少應(yīng)大于2.5cm，以確保優(yōu)秀的減震效果。此外，在跑步機底座下可加彈性墊，增加沖擊阻尼作用。
良好的減震效果是跑步機的一大特色，因此要做好跑步機最先考慮的就是減震系統(tǒng)的技術(shù)問題，這是設(shè)計理念和技術(shù)的核心，有些品牌的跑步機減震系統(tǒng)做的是非常厲害，只要你在跑步機上，它就會由你的的重力，然后借助一些事先設(shè)置好的算法，然后推送給你最適合你的方案，完全實現(xiàn)智能化，從而達到讓你的雙腿免受損傷。一個好的減震系統(tǒng)是跑步機的保證，如果幾次不用力，跑步機就會變成一個隱蔽的跑步機，不知不覺中會損傷關(guān)節(jié)，獨特的減震系統(tǒng)設(shè)計可以給讓運動者覺得舒適。
圖6-1支架減震
圖6-2 底座減震
6.2小結(jié) 減震系統(tǒng)作為一個可以讓運動者更舒適的系統(tǒng)，其設(shè)計也可以根據(jù)體重自動調(diào)節(jié)減震系數(shù)，達到最好目的的減震。
第七章 跑板及跑帶設(shè)計
7.1跑板
跑板對于整個跑步機來言是使用者自身體驗最直接的地方，跑板能直接反映出這臺跑步機的性能。跑板在運動時承當(dāng)載體，所以在材料的選擇上尤為苛刻。跑板一般材質(zhì)分為兩層，中間層可選擇優(yōu)質(zhì)的弓形樺木板，雖然價格高但是性價比高。弓形的樺木板由于特殊的加工工藝，它的抗靜電，彈性，減震性和塑性特別高，最主要的絕緣效果好。上下兩層導(dǎo)電耐磨層可以選擇噴涂硬化形成，這樣不僅加強了跑板的耐磨性，也起到一定程度上的緩沖減震，在經(jīng)濟實惠的基礎(chǔ)上，延長跑板的使用年限。
7.2跑帶
跑帶的選擇一定要從安全著想，要選用復(fù)合型的橡膠帶。我選用的是鉆石紋跑帶。首先考慮到的是它的防滑性能，這個鉆石紋跑帶在跑步機運轉(zhuǎn)時摩擦力，起到了防滑的效果。再就是這個跑帶踩上去比較柔軟，搭配我們選擇的優(yōu)質(zhì)樺木跑板，提高整個跑步機的的質(zhì)感。在確定基架時計算的跑帶的面積是，可以根據(jù)這個數(shù)值上下浮動。
圖 7-1 跑板和跑帶
7.3跑帶調(diào)整
在使用跑步機時，要調(diào)試一下跑帶的松緊。一般在出廠前就會給調(diào)試好，但是避免不了長時間使用跑帶變松的情況，這就需要我們來維護調(diào)整。跑帶的調(diào)整是由左右兩個調(diào)整螺栓決定的。太松容易打滑，所以要掌握調(diào)整方法。
圖7-2 跑帶的調(diào)整
調(diào)整跑帶時可以讓跑步機低速運轉(zhuǎn)，仔細(xì)觀察跑帶的偏移方向。跑帶的調(diào)節(jié)一定要注意方向，調(diào)節(jié)螺栓分左右兩個，要分清調(diào)節(jié)哪一個螺栓朝哪個方向尤為重要，而且每次用調(diào)整時只轉(zhuǎn)90度。比如低速運轉(zhuǎn)下，觀察到跑帶右偏這時就要順時針轉(zhuǎn)右邊的螺栓90度或者逆時針轉(zhuǎn)左邊螺栓90度。要微調(diào)多次調(diào)試，知道跑步帶不打滑，跑帶回歸最中央為主。
圖7-3 跑帶左右偏調(diào)整方式
7.4添加潤滑油
減小摩檫力讓啟動更潤滑，保護跑板涂層，延長跑帶、跑板的使用壽命。減小運動時的噪音，讓用戶有更好的體驗。
品質(zhì)要求：1、要有一定的粘度，容易保留在齒輪機體內(nèi)。2要耐發(fā)動機產(chǎn)生的高溫、潤滑油不易揮發(fā)。要每隔幾個月添加一次潤滑油，不要過度添加避免帶傳動機構(gòu)打滑。
第八章 多功能設(shè)計
8.1扭腰盤設(shè)計
圖 8-1 扭腰盤
【特點】：
①采用 ABS塑料+磁鐵制成，抗沖擊強度高，密度小，便于運輸，完全可以替代鑄件，表面光潔度好，不用噴涂，可節(jié)省費用3-5元，重量僅是鑄件的1/7，從運費上可節(jié)省6/7，采用此產(chǎn)品綜合成本效益可降低40%
盤面突起直指病理反射區(qū)穴位，在扭腰同時進行腳底按摩。
②附有磁鐵，有足療作用。
③身體隨著轉(zhuǎn)盤扭動，使腰部、跨部得到充分鍛煉，瘦腰美腿、保持身材。
④通過磁療，把磁波傳列到人體，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生旋渦狀的二次電流，排除多余脂肪及毒素。
⑤增強血液循環(huán)，健美強身兩不誤。
8.2連接結(jié)構(gòu)設(shè)計
設(shè)計直徑為250mm，通過長桿與支架相連 ，用時把鐵銷把出，旋轉(zhuǎn)放在皮帶上方，即可使用，鍛煉完畢旋轉(zhuǎn)折疊，插上鐵銷，則扭腰盤依附與支架上，可以進行別的項目的鍛煉。
圖8-2 扭腰盤支架
8.3旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計
此扭腰盤選用單向推力軸承和深溝球軸承配合完成對軸轉(zhuǎn)動的的支撐。
單向推力軸承計算：
軸承類型： 單向推力球軸承(50000)，軸承代號： 51104
軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑：20，軸承外徑：35，軸承寬度：10，額定動載荷：11000，額定靜載荷：19800， 極限轉(zhuǎn)速：6700，潤滑方式：脂潤滑
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
計算結(jié)果：當(dāng)量動載荷：1100.00，當(dāng)量靜載荷：1100.00，計算壽命：833350
深溝球軸承只是簡單起個軸向固定和保持軸位置的固定的作用。
圖8-3 扭腰盤旋轉(zhuǎn)機構(gòu)
圖8-4 扭腰盤折疊圖
8.4仰臥起坐架的設(shè)計
根據(jù)美國醫(yī)療協(xié)會報導(dǎo),做仰臥起坐對人體新陳代謝 有絕對的幫助,其可增進肺部運動量因而提升免疫力。此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，與支架焊接在一起，平穩(wěn)堅固、使用簡單，屬于很大眾化的設(shè)計，對強化胸部、腰部大小肌肉，消除腹部贅肉最有效，在鍛煉中與跑步配合，使跑步機不再成為乏味的單一運動器械，而且結(jié)構(gòu)位置絲毫不影響跑步帶鍛煉
圖8-5 仰臥起坐架
8.5小結(jié)
多功能的設(shè)計表現(xiàn)在兩方面，一個是通過程序的設(shè)計，設(shè)計不同的模式使鍛煉者可以進行不同程度的鍛煉，另一個是添加附屬器件，比如此設(shè)計中扭腰盤和仰臥起坐架，但是不是功能越多越好，必須考慮彼此不影響，保證鍛煉的準(zhǔn)確性。
第九章 跑步機日常護理
9.1跑步機的使用和修復(fù)
跑步機到手拼裝完成后，要先低速運轉(zhuǎn)調(diào)試一下。一般帶的松緊出廠前已經(jīng)調(diào)試好，會不會太松但是還是越近越好。正式使用前，給跑步機適當(dāng)?shù)募右稽c潤滑油，進入帶傳動機構(gòu)中，讓各個部件都運轉(zhuǎn)起來提前適應(yīng)工作狀態(tài)。
跑步機在使用過程中，外殼和機身容易濺上汗?jié)n，時間久了不好清理。所以最好使用后就清理方便以后好維護。因為是家用版所以使用時盡量穿搭干凈的鞋子，防止運動濺起的灰塵經(jīng)由跑步帶進入傳動系統(tǒng)，影響軸承的使用年限。
使用跑步時，安全放在第一位。使用一段時間后就要檢查一下連接處的螺栓，防止螺栓松動引發(fā)安全事故。還要檢查跑步帶的松緊，及時調(diào)整。防止太松卷入跑步機造成不必要的傷害。
9.2使用時的注意事項
無論做任何運動前，都要做一下簡單的熱身。使用跑步機時也不例外，切記一開始就調(diào)到最高速開始跑步。上跑步機前做一些簡單的拉伸，然后跑步機調(diào)試到低速運動上慢走預(yù)熱一會，再逐步調(diào)到你適應(yīng)的速度。
其實跑步機上挺枯燥的，所以在運動的時候可以聽歌，可以追劇可以做一些分散注意力的事情。當(dāng)然分散注意力時也要保證自己的安全。跑步機在家的擺放位置盡量避免陽光暴曬，因為外殼選用的畢竟是塑料還是要防止風(fēng)化褪色的。
可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí)一些跑步機花樣玩法，讓整個跑步過程變得有意思，在鍛煉強度度上也做了一些提高。在家鍛煉沒有專門的健身教練，所以不要超負(fù)荷運動。不要讓身體承擔(dān)不了，適度休息，運動適度補充水分，把握運動時間。不要每天都運動，會加速膝蓋關(guān)節(jié)的傷害。健身是一件持之以恒的事情，長時間堅持一定會有一個強健的體魄的。
總 結(jié)
經(jīng)過了半年的努力，畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲。當(dāng)初選課題時，綜合考慮到跑步機的市場和價值性，通過查閱書籍上網(wǎng)參考最后確定了家用多功能跑步機，加上今年1月底疫情的爆發(fā)，戶外運動得到了限制就更堅持了這個課題的研究 。通過自己找的資料的參考初步擬定了一個總體框架，然后開始了我的畢業(yè)設(shè)計。
首先根據(jù)新舊款跑步機的對比取其精華去其糟粕，優(yōu)化了舊款跑步機的性能。采取電動機驅(qū)動跑步機，擺脫了人力驅(qū)動損傷身體的弊端。首先給跑步機總體外形做了一個初步的擬定，設(shè)計了基本基架和多功能處的安排。我給跑步機安裝了一個仰臥起坐的支架和一個腰部扭盤讓跑步機不再單一。在發(fā)動機的選擇上，通過參考各方面的數(shù)據(jù)和市面上跑步機的選擇，最終決定了采用63SY永磁直流電機。這個電動機的安全性能高，并且是專門針對這些健身器材而言的。跑步機的傳動方式為帶傳動，在計算傳動比和皮帶的參數(shù)上耗費了大量的時間，最終選擇型號SPB2310 LW的復(fù)合三角帶。
為了提高跑步機的觸感，在跑步板的跑板選用的優(yōu)樺木，它的減震性和承受載荷的能力都比較強。跑步機的軸承確定都是一點點推算出了最合適的尺寸，軸承選用的是運動器材專門用的滾珠軸承。跑步機在運動時，肯定會產(chǎn)生很大的撞擊，所以說減震部分尤為注意。從各個部件材料的選擇，都選擇緩震性能好的。因為太硬運動產(chǎn)生的沖擊，會一定程度上損傷我們的身體。使用跑步機的目的是強身健體，所以一定要把自身安全放在首位。
最后根據(jù)網(wǎng)上調(diào)查，跑步機賣家淘寶客服的溝通，了解的一些跑步機的使用和維護。跑步機的使用年限，一定和日常維護是分不開的。跑步機最容易出現(xiàn)的問題就是，隨著使用次數(shù)的增加，皮帶會出現(xiàn)過松打滑的現(xiàn)象。所以要掌握維護方法，經(jīng)常觀察，適當(dāng)保養(yǎng)延長跑步機的使用。
致 謝
作為學(xué)生時代的最后一次作業(yè)，我特別珍惜。從選題到查找資料和指導(dǎo)修改上，殷鳳蘭老師一直在我身邊。給我解惑，給我指出不足，給我提出寶貴的意見。就是因為殷鳳蘭老師在教學(xué)態(tài)度上的一絲不茍，我才能嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿蛇@份畢業(yè)設(shè)計。這份畢業(yè)設(shè)計是殷鳳蘭老師滿滿的牽掛，包含了一起為設(shè)計努力的同學(xué)情誼，也充滿了自己的努力。同學(xué)的同窗時間轉(zhuǎn)眼即逝，老師的課堂也再也無法回去?，F(xiàn)在只有滿滿的回憶，很感謝在學(xué)校一起相處幫助我的老師同學(xué)，很感謝一直奉獻的父母，更感謝海院帶給我的成長，這份成長便是一生的財富。
由于今年的特殊性，突如其來的疫情讓我們減少了和海院相處的最后的快樂時光。很感謝在疫情期間老師們的囑咐和關(guān)心，和做開學(xué)準(zhǔn)備老師去宿舍給我們整理物品和消毒，帶給我們健康和安全。
在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，出現(xiàn)了層層困難，一次次的想放棄。但是殷鳳蘭老師在每一次都會出現(xiàn)幫我一起面對。印象最深的一次，在我留言問老師問題，沒過多久就接到了殷鳳蘭老師的電話。電話那頭的老師氣喘吁吁，剛剛忙完手頭的工作，還沒有休息就幫我解惑。真的特別感謝殷鳳蘭老師對于畢業(yè)設(shè)計的付出，老師的一次次建議一次次的訂正，遇到問題給我開導(dǎo)解惑。在整個設(shè)計中殷鳳蘭老師老師總是在我需要的時候出現(xiàn)，給我最大的幫助。
這份畢業(yè)設(shè)計的完成，也就是美好校園生活即將結(jié)束了。感謝海院帶給我的成長，感謝老師們的栽培，感謝父母的養(yǎng)育，感謝一起同窗的同學(xué)，感謝努力的自己。
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