多功能跑步机的毕业设计论文

多功能跑步机的毕业设

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目录

第一章绪论 (1)

第二章总体方案设计 (2)

2.1基本功能设计 (2)

2.2构造设计 (2)

2.3功能原理的确定和多功能的介绍 (3)

2.4小结 (4)

第三章传动结构及参数设计 (5)

3.1电动机类型功率选择 (5)

3.2电动机技术参数 (6)

3.3传动机构设计步骤及参数选择 (7)

3.4多楔带带轮材料结构和尺寸选择 (10)

3.5带传动的紧装置的选择 (11)

3.6小结 (12)

第四章外型结构和滚筒设计 (13)

4.1机架的设计 (13)

4.2支架的设计 (15)

4.3机罩 (17)

4.4轴的设计和轴承选择 (18)

4.5轴结构的设计 (20)

4.6强度计算 (20)

4.7滚筒要求 (21)

第五章跑步板及跑步带设计 (23)

5.1跑步板 (23)

5.2跑步带 (23)

5.3跑带调整 (24)

5.4跑台润滑油的填加 (25)

5.5小结 (26)

第六章多功能设计 (27)

6.1避震系统的设计 (27)

6.2扭腰盘的设计 (28)

6.3连接结构设计 (29)

6.4旋转结构设计 (30)

6.5仰卧起坐架设计 (31)

6.6小结 (32)

第七章结论与展望 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

第一章绪论

生命在于运动，健康源于运动。跑步是目前非常流行的一种有氧健身运动，它在医学界和体育界享有高度评价，它是保持一个人身心健康最有效、最科学的健身方式。

近年来，健康越来越成为人们关注的焦点，健身器材产业随之蓬勃发展，跑步机的出现，一方面满足了人们在室进行跑步锻炼的需要：另一方面由于省去了蹬伸动作比在陆地上多跑1/3的路程，能量消耗也大于陆地训练。此外户外跑步条件的不断被缩减，城市污染的逐渐严重，汽车尾气排放于大街小巷，使我们生活的环境中越来越缺少鸟语花香和清新空气，又由于运动场地还未普及，我们对于户外跑步的兴趣越来越少。因此家中备置跑步机，或者到健身房锻炼成为了一种时尚。

跑步机，它分为机械式跑步机和电动跑步机。年龄较大的人员可以选择机械型跑步机，它是一种主动式的跑步方式，跑步的快慢由自己掌握，使用者可根据自身状况进行散步、慢跑或快跑。年轻人可以选择电动跑步机，它是一种被动式的跑步方式，根据自身体能首先设定跑步速度，强行训练者按此速度进行跑步。

机械跑步机是依靠跑步者脚与跑步带的摩擦力带动来运行的，简单的说电动跑步机是依靠电机带动跑步带运行。电动跑步机是健身房及家庭较高档的器材，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，如平地跑、上坡跑、丘陵跑、变速跑等，您可根据您的锻炼目的进行选择。

一台多功能跑步机是由跑步机、划船器、卧式健身车、立式健身车、放松机、腰旋器等功能器材组合而成，以功能多、占地少而受到一些人的喜爱。它的锻炼方法同普通跑步机一样，但从健身器所应具备的使用舒服、方便，技术动作准确合理上看，多功能跑步机有一定缺陷。

因此，本次对多功能跑步机进行重新设计，本设计先通过预估后进行强度计算进行校核，通过大量的计算和校核，设计出既牢固、简洁又合理美观的部传动结构和外部基架结构的设计，并对多功能设计的结构也做了一定的设计，尽量弥补一些传统跑步机所存在的缺陷。

第二章总体方案设计

2.1基本功能设计

跑步机的基本功能是构建一条运动的跑带，跑道的运动方向与运动者的跑步方向相反，并且能达到相对速度保持相同，这样能使运动着相对静止的在跑步机上，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，使用脉冲宽度控制方式实现调速。在跑步机的基础上通过增加一些部件来增加其它功能从而达到实现多功能的目的。其基本功能设计包括跑步、仰卧起坐等。

2.2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[1]。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。

图2-1 跑步机外型图

2.3功能原理的确定

表2.1跑步机功能分解

对机器的动力功能，传动功能，执行功能进行功能分解。功能分解的目的是有更多的方案解用来参考，以便找到最优的设计方案。

动力功能???

????气压机液压机内燃机电动机 传动功能???????杆机构传动齿轮齿条传动

链传动带传动 执行功能???跑道跑带

2.4小结

电动跑步机就是构造在电力作用下使电机带动一条跑带运动，使运动者在原地进行跑步锻炼，既提供了跑步运动环境，又节省了空间。本设计在构造设计上主要在单一跑步机的外形基础上通过改变、添加构件等方法来实现实用方便、功能多样化等。

第三章 传动结构及参数设计

3.1电动机类型功率选择

电机是整台机器的动力源，跟心脏对人体的作用一样的重要。电机的种类很多，使用交流电的有三相异步电动机、步进电机、交流伺服电机，使用直流的有永磁无刷直流电机、永磁直流电机、直流伺服电机等。结合机器在跑步时要噪音小、输出稳定、使用时间长等要求，采用步进电机[2]。

步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。且一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积；电机外表面允许的最高温为130度以上，耐高温；步进电机可以超出其额定值围工作。但选择时不应偏离额定值太远等优点。

正是由于步进电动机具有上述一系列优点，在本设计中电动跑步机选择以步进电机作为驱动电机。

此跑步机设计标准为100公斤，则电动跑步机转用电动机—ZYT42型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。

初步确定跑步机滚筒直径为60mm ，所以 最大转矩m L /N 7.143.00.891002

1F T =???=?= 转速2.163011=?==mm

km s v n π次/s kw Tn P 5.19549

602.167.149549=??== 则电动跑步机用电动机—ZYT42（NEMA ）型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），调速围宽，低速性能（启动转矩大），运行平稳，噪音低，效率高。

3.3传动机构设计步骤及参数选择

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。

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=1.5KW，主动轮转速为n1=3400r/min，传动比定为i=2.1，由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，图3-1为多楔带传动示意图：跑步系统由支架，电机，电控系统，带轮，多楔带，滚筒，轴，轴承，跑带，安全防滑道，安全带等部分组成，电控系统控制电机旋转带动带轮转动，通过带传动，实现一级变速。机器开始运行后跑带带动人在其上奔跑。通过两滚筒间距调节预紧跑带。跑带采用防滑带，带两侧设有防滑道，系统设置急停开关，以防止意外发生。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。

多楔带

多楔带轮电机

跑带

防滑道