多功能自动跑步机(机械部分设计)

摘要

跑步机是家庭及健身房常备的器材，而且是当今家庭健身器材中最简单的一种，是家庭健身器的最佳选择。专家们相信未来跑步机市场将以高价位产品为主导。低价位产品销售也不错，近几年价格已有上升趋势。注重生活时尚的消费者认为跑步机价格在 1000美元以上是理所当然的事。这些迹象表明，未来跑步机仍会持续增长。
此次设计的任务为学习相关三维软件并使用软件进行电动跑步机机械部分的零件建摸，结构设计，产品的装配，和最后出产品的渲染图，发布产品的宣传海报。设计过程中使用了三维实体软件SOLIDWORKS进行了零件的实体建模，和总体结构的设计。设计包括支架，基架，滚筒，跑步板，跑步带等，设计中参考了国内外各品牌结构和样式，对传动机构进行了精确计算，而且设计中重点突出了减震系统的重要性和跑步板防静电的功能性，设计更为人性化，使跑步者能感受到跑步机的力量。
由于跑步机的特殊性，安全问题更值关注，如何正确使用跑步机，和跑步机的保养同样重要。

关键词：总体结构；传动机构；减震系统；跑步板；跑步机使用；多功能设计

Abstract

The race apparatus is the family and apparatus always on the alert of gymnasium, and the simplest one in the body-building apparatus of the current family, it is the best choice of the family building up body device . The experts believe the race apparatus market will take high price products as the leading factor in the future. Low price products sell too good, price in recent years had the tendency to rise. Pay attention to consumers with fashionable life and think the price of the race apparatus is the natural thing above 1000 U.S. dollars. These signs indicate , the race apparatus will still increase continuously in the future.
Have used the three-dimensional entity software SOLIDWORKS to carry on the entity modeling of the part in the course of designing, design with the ensemble architecture . Design and include the support , the base shelf , the cylinder , run board, is it bring to run, design consult domestic and international every brand structure and design, carry on accurate calculation by organization to transmission, and design stress shock attenuation systematic importance and run the static -proof functionality of the board especially, the design enables persons who run to experience the strength of the race apparatus.
Because of the particularity of the race apparatus, safe problem is worth paying close attention toer, how to use the race apparatus correctly, it is as important as maintenance of the race apparatus.

Key word: Overall structure；Main transfer machinery；Damping system；Run board；Run , machine use；Muti_function design

目   录

绪论 - 1 -
第1章 总体方案设计 - 2 -
1.1. 基本功能 - 2 -
1.2. 构造设计 - 2 -
1.3. 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 -
2.1. 类型功率选择 - 4 -
2.2. 技术参数 - 4 -
小结 - 5 -
第3章 传动机构设计 - 6 -
3.1. 设计步骤及参数选择 - 6 -
3.2. 多楔带带轮结构和尺寸选择 - 9 -
3.3. 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 -
4.1. 基架的设计 - 13 -
4.2. 支架的设计 - 14 -
4.3. 前后罩 - 16 -
小结 - 16 -
第5章 前后滚筒 - 17 -
5.1. 轴承的计算 - 17 -
5.2. 轴结构的设计 - 17 -
5.3. 强度计算 - 18 -
5.4. 滚筒要求 - 19 -
小结 - 20 -
第6章 跑步板及跑步带设计 - 21 -
6.1. 跑步板 - 21 -
6.2. 跑步带 - 21 -
6.3. 跑带调整：两个螺栓调整法 - 21 -
6.4. 跑台润滑油的填加 - 22 -
小结 - 23 -
第7章 避震系统的设计 - 24 -
小结 - 25 -
第8章 多功能设计 - 26 -
8.1. 扭腰盘设计 - 26 -
8.2. 连接结构设计 - 26 -
8.3. 旋转结构设计 - 27 -
8.4. 仰卧起坐架的设计 - 28 -
小结 - 29 -
第9章 使用和维护 - 30 -
9.1. 跑步机的维护与保养 - 30 -
9.2. 如何使用跑步机 - 30 -
小结 - 31 -
致谢 - 32 -
参考文献 - 33 -

1.1. 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（PWM）方式实现调速。
1.2. 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。
1.3. 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。