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1、多功能自动跑步机机械结构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 认为跑步机价格在上千元以上是理所当然的事。种种迹象表明未来，跑步机的需 求还会持续的增长，特别是针对一些新兴功能的跑步机。本文是用通过 SOLIDWORKS 三维软件进行设计的，主要包括自动跑步机的 机械设计、样式设计及功能设计，最后对该多功能跑步机的保养及使用。设计内 容主要包含电机的设计、传动装置的设计、外部框架的设计、滚筒的设计、跑步 带的设计、减
2、震的设计，材料及结构的设计等，本文设计中参考了国内外各品牌 结构和样式，对一些参数进行一些设计、计算及设定，同时还考虑到如何设计才 更为人性化，使得多功能跑步机的性能及作用扩大化。关键词：跑步机机械结构多功能AbstractTreadmills are standing families and gym equipment, and is today the home fitness equipment is the most simple one, is the best choice for family fitness. Experts believe that the future m
3、arket will be high-priced treadmills product oriented. Low-cost product sales are good, the price has been rising in recent years. Focus on lifestyle of consumers believe that the price of a thousand dollars a treadmill than a matter of course. There are indications that the future needs of the trea
4、dmill will continue to grow, especially for some of the new features of the treadmill.This is carried out through a three-dimensional software SOLIDWORKS design, including automatic treadmill mechanical design, style, design and function and design, and finally the multi-function treadmill maintenan
5、ce and use. Design content mainly includes motor design, gear design, exterior design of the framework, drum design, running belt design, shock absorption design, material and structural design, this reference design the structure and the brand at home and abroad style, for some some design paramete
6、rs, calculation and setting, but also consider how to design it more humane, making multi-function treadmill performance and expansion.Keywords： mechanical structure of multifunction Capital market摘要AbstractII引言11跑步机的设计思路21. 1该跑步机要实现的功能21. 2该跑步机的机械设计原理32跑步机传动机械的设计42. 1电机的选择与设计52. 2传动装置的设计73跑步机整体样式的设
7、计83. 1外部框架的设计103.2滚筒的设计113.3跑步带的设计123. 4减震的设计134跑步机的多功能设计144. 1材料的选择与处理144. 2结构的设计与处理155该多功能跑步机的保养及使用165. 1日常维护与保养165.2使用方法165.3注意事项17结束语18致谢19参考文献20引言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
8、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。自动跑步机，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。由于自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
9、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。1跑步机的设计思路1.1该跑步机要实现的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该跑步机的机械设计原理多功能自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
10、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。表1.2-1跑步机的外形图目前市场上比较常见的有传统跑步机和自动
11、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
12、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。自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
13、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。用自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，在自动跑步机上跑、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自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 13 左右的路程，能量消耗也比普 通走、跑为多。另外，由于自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
14、。2 跑步机传动机械的设计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.一般使用跑步机的目的有两种 :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 .相反 的，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。2.1 电机的选择与设计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 0.82.5 倍， 而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
15、。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 机合宜的持续马力应该至少 1.5 马力以上，如果家人的体重有超過 80 公斤，則 应选2.0 持续马力以上的跑步机。此跑步机设计标准为100公斤，则自动跑步机用电动机一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，
16、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，它可以实现无级调速，调速范围宽，低速性能(启动转矩大)，运行平 稳，噪音低，效率高。主要的技术参数如下：型号ZYT42/06,电压220 VDC,功率2.0 HP,电流不大于9.8A,转速3400 7%，转向 逆时针，绝缘等级 F级Ll=28.5，L2=272。表2.2-1跑步机的剖析图2.2传动装置的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。1、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
