坡度可變式跑步機(jī)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p><b>　　坡度可變式跑步機(jī)</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘　要</b&

3、gt;</p><p>　　摘要：在這個(gè)科學(xué)技術(shù)飛快發(fā)展的時(shí)代，各種各樣的健身器材飛快的進(jìn)入了我們的生活中，比如跑步機(jī)，劃船器、健身車、太空漫步機(jī)、健身騎馬機(jī)等等。跑步是大多數(shù)人喜歡的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，但是許多人卻因?yàn)闆]時(shí)間，沒場(chǎng)地，或下雨而苦惱，因此跑步機(jī)就在這個(gè)時(shí)候展現(xiàn)出了其絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。我們平時(shí)戶外跑步時(shí)會(huì)遇到上坡或下坡的路段，因此用戶們也不滿足只在水平的跑步機(jī)上跑步，所以坡度可變式跑步機(jī)的理念就這么產(chǎn)生了。<

4、/p><p>　　人們擁有了這一功能的跑步機(jī)后就可以做到在家里也能體驗(yàn)到一整套的戶外跑步運(yùn)動(dòng)。我們可以根據(jù)自己的需要調(diào)節(jié)不同的坡度來實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)地的運(yùn)動(dòng)模式，而無需為了尋找合適的跑步場(chǎng)地去發(fā)愁，可以天天進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐懿竭\(yùn)動(dòng)，節(jié)省了更多的時(shí)間和精力，使我們擁有每天擁有良好的狀態(tài)去參加工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：跑步機(jī)；調(diào)節(jié)坡度；液壓系統(tǒng)；連桿機(jī)構(gòu)；泄漏。</p><p&g

5、t;<b>　　Abstract</b></p><p>　　ABSTRACT: In this era of fast development of science and technology, all kinds of fitness equipments fast come into our life, for example the treadmill, row implement

6、, stationary bike, the spacewalk machine, fitness ride machine, and so on. Running is a sport which is liked by most people, but they are distressed for no time, no grounds, or rain, therefore the treadmill shows its abs

7、olute advantage at this time. We may usually meet uphill or downhill sections at outdoor running, so users aren't </p><p>　　After the treadmill having the function, people can experience a whole set of o

8、utdoor running at home. We can adjust gradient by our need to realize various sports mode of site , while needn't have to be worry to find suitable running site, can have proper running every day and save more time a

9、nd effort, and make us have good state to work every day. </p><p>　　KEYWORDS: The treadmill; regulate the slope; hydraulic system; link mechanism; and leakage.</p><p><b>　　目　錄</b><

10、;/p><p><b>　　摘　要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　目錄Ⅳ</b></p><p><b>　　緒論IVI</b></p><p><b>　　1總方案設(shè)計(jì)1</

11、b></p><p>　　1.1跑步機(jī)的基本構(gòu)造1</p><p>　　1.1.1跑步機(jī)的運(yùn)行方式1</p><p>　　1.1.2跑步機(jī)內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.2坡度調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)2</p><p>　　1.3功能原理說明2</p><p>　　2液壓系統(tǒng)

12、設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理4</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理4</p><p>　　2.1.2單向閥4</p><p>　　2.1.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　3電動(dòng)機(jī)類型與參數(shù)的選擇7</p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)的類

13、型與功率7</p><p>　　3.2電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)7</p><p>　　4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1.1設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇9</p><p>　　4.1.2多楔帶帶、輪型號(hào)選擇11</p><p>　　4.2連

14、桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)12</p><p>　　5外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.1支架設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.2基架的結(jié)構(gòu)13</p><p>　　5.3跑步帶13</p><p><b>　　6滾筒設(shè)計(jì)

15、15</b></p><p>　　6.1軸承選擇15</p><p>　　6.2滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p><p>　　6.3滾筒要求15</p><p><b>　　7滾筒設(shè)計(jì)16</b></p><p>　　7.1液壓系統(tǒng)的泄漏原因15</p>

16、<p>　　7.2液壓系統(tǒng)維護(hù)15</p><p><b>　　總結(jié)與展望17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　附錄20</b>&l

17、t;/p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　跑步這項(xiàng)全民都能參與的體育運(yùn)動(dòng)從古至今都是最受歡迎的一項(xiàng)健身方法。它可以燃燒人體脂肪，促進(jìn)血液循環(huán)，增強(qiáng)心肺功能，發(fā)展肌肉力量，保持體型健美，調(diào)節(jié)人的心情，全身心地釋放壓力,因此跑步是各種體育運(yùn)動(dòng)中最平凡，最普及，最好的運(yùn)動(dòng)方法。然而，當(dāng)今都市高樓林立，交通擁擠使得很大一部分人失去了跑步的場(chǎng)所，因此跑步機(jī)一躍

18、成為家庭及健身房最為常見的一種健身器材。它操作簡(jiǎn)單，使用人群廣泛，更加不用為天氣、場(chǎng)地而發(fā)愁。</p><p>　　跑步機(jī)作為現(xiàn)今人們的健身的主流器材，其發(fā)展是與現(xiàn)代機(jī)器與技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)的。機(jī)器的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程，在蒸汽機(jī)出現(xiàn)后機(jī)器的進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，具有了完整的形態(tài)。一部機(jī)器的基本組成有原動(dòng)部分，傳動(dòng)部分，執(zhí)行部分，控制系統(tǒng)和潤(rùn)滑、顯示、照明等輔助部分，其中原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分

19、是機(jī)器的基本組成部分。原動(dòng)機(jī)部分是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源。傳動(dòng)部分是把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及參數(shù)。執(zhí)行部分是用來完成機(jī)器預(yù)定功能的?！?】現(xiàn)在的跑步機(jī)結(jié)構(gòu)就是以這種機(jī)器結(jié)構(gòu)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。</p><p>　　現(xiàn)在跑步機(jī)一般不僅僅是單一功能，如仰臥起坐，扭腰等功能都是融入了跑步機(jī)中。這些跑步機(jī)的附加功能不僅僅增強(qiáng)了跑步機(jī)的使用性能，還大大節(jié)省了健身器材對(duì)地方的

20、占用。在每平米房?jī)r(jià)如此之高的今天節(jié)省健身器材的占地空間將會(huì)是廣大的消費(fèi)者在選擇跑步機(jī)功能后的另一大考慮因素。然而我們現(xiàn)在看見的跑步機(jī)功能有些是比較齊全的，但是很少能見到可以調(diào)節(jié)坡度的跑步機(jī)。一般的跑步機(jī)都是呈水平狀態(tài)，只能滿足消費(fèi)者一般的跑步需求，所以對(duì)于想要嘗試跑上、下坡的消費(fèi)者而言就有所欠缺了。坡度可變式跑步機(jī)可以根據(jù)跑步者的要求對(duì)跑步機(jī)腳踏板的角度進(jìn)行人為的調(diào)整，從而滿足消費(fèi)者對(duì)各種跑步場(chǎng)地的需求，節(jié)省了更多的時(shí)間和精力，使我們擁

21、有每天擁有良好的狀態(tài)去參加工作。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對(duì)跑步機(jī)的坡度可調(diào)這一功能，著手于跑步機(jī)的機(jī)械部分的和外觀，并結(jié)合人因工程學(xué)設(shè)計(jì)出一款符合廣大消費(fèi)群眾的跑步機(jī)。跑步機(jī)的坡度變動(dòng)主要是由一個(gè)液壓結(jié)構(gòu)來完成。使用者通過下壓活塞來控制液壓系統(tǒng)的吸油與壓油動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)液壓結(jié)構(gòu)兩端的活塞升高，也可以通過放油閥來降低兩端活塞降低。液壓系統(tǒng)活塞的升高與降低通過一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)化過程變成跑步機(jī)的坡度調(diào)節(jié)過程。本次

22、設(shè)計(jì)一共分為六個(gè)部分：</p><p><b>　?。ㄒ唬┛偡桨冈O(shè)計(jì)</b></p><p>　　這部分主要介紹這次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)與設(shè)計(jì)方案，了解跑步機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，從整體上了解設(shè)計(jì)的本質(zhì)和要求。通過總方案的設(shè)計(jì)，我初步確定了本次設(shè)計(jì)的方向，在翻閱大量的資料后選擇了坡度可變式跑步機(jī)的坡度調(diào)節(jié)采用液壓結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。ǘ┮簤合到y(tǒng)

23、的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)“帕斯卡原理”以及液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)與工作原理【1】的了解，我受到了啟發(fā)，將液壓系統(tǒng)這一原理用于調(diào)節(jié)跑步機(jī)的坡度設(shè)計(jì)中。由于跑步機(jī)的坡度在使用者運(yùn)動(dòng)的時(shí)候是固定的，因此該調(diào)節(jié)系統(tǒng)中必須有調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自鎖功能。坡度的自鎖功能采用單向閥來實(shí)現(xiàn)。通過單向閥單向流通逆向關(guān)閉的特點(diǎn)可以輕松地做到系統(tǒng)的自鎖功能。當(dāng)然，一個(gè)液壓系統(tǒng)必須也要有回路控制閥來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)，這里采用一個(gè)簡(jiǎn)單的圓球

24、結(jié)構(gòu)的放油閥，通過人為的控制來實(shí)現(xiàn)液壓油的回路控制。</p><p><b>　　（三）電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)需要根據(jù)具體情況來選擇合適的型號(hào)。我們?cè)谶x擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候需要考慮其功能能否滿足一般人的使用范圍，既不能因?yàn)闉榱诉x擇耗能小的電動(dòng)機(jī)而使跑步機(jī)滿足不了大部分使用者的需求，也不能選擇大功率的電動(dòng)機(jī)，這樣不僅浪費(fèi)資源，更加提高了跑步機(jī)的生產(chǎn)成

25、本。</p><p>　?。ㄋ模﹤鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是連接跑步機(jī)跑步板與電動(dòng)機(jī)，液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。這部分的設(shè)計(jì)需要通過合理的計(jì)算來確定尺寸，以保證跑步機(jī)的各個(gè)功能能夠正常運(yùn)行。</p><p><b>　　（五）外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　跑步機(jī)的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮人因工程學(xué)【5

26、】的理論，設(shè)計(jì)出一套人性化的跑步機(jī)外型，是跑步者在跑步時(shí)能夠有舒適感。跑步機(jī)的本質(zhì)就是健身用具，而跑步機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理往往會(huì)造成跑步者不但沒達(dá)到健身的目的，反而收到傷害，這是違背了跑步機(jī)設(shè)計(jì)的初衷的，所以跑步機(jī)外型的設(shè)計(jì)是需要認(rèn)真對(duì)待的。</p><p><b>　?。L筒設(shè)計(jì)</b></p><p>　　滾筒中軸承，軸是滾筒設(shè)計(jì)的主要部分，通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程

27、設(shè)計(jì)手冊(cè)【3】來選擇合適的型號(hào)以及裝配方式是該部分的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所在。除此之外，我們還要考慮到滾筒的跳動(dòng)以及光潔度，以保證跑步機(jī)的正常運(yùn)行。</p><p>　　近十幾年來，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都普遍地興起了群眾性的體育運(yùn)動(dòng)鍛煉和健身健美熱潮。健身器材的設(shè)計(jì)符合人的生理、心理特點(diǎn)，在這方面的考慮失誤，可能會(huì)影響人們的健身效果，甚至?xí)绊懭藗兊陌踩⒔】?，反而達(dá)不到健身的目的了。跑步機(jī)作為最為常見且實(shí)用的健身器材越來

28、越受到人們的喜愛，而人因工程學(xué)對(duì)于健身器材的設(shè)計(jì)就顯得尤為關(guān)鍵了。人因工程學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科。它是運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問題研究的學(xué)科。用以設(shè)計(jì)使操作者能發(fā)揮最大效能的機(jī)械、儀器和控制裝置，并研究控制臺(tái)上各個(gè)儀表的最適合的位置。人因工程學(xué)把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要條件和原則，研究人和機(jī)器及環(huán)境的互相作用，以達(dá)到人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)

29、化?！?】【9】</p><p>　　在現(xiàn)在科技發(fā)展迅速的時(shí)代，人們對(duì)于跑步機(jī)的功能上的要求也是日益的提高。雖然現(xiàn)在這類跑步機(jī)在市場(chǎng)的比例并不大，但坡度可變式跑步機(jī)將會(huì)成為跑步機(jī)從單一功能向多功能方面發(fā)展的主要方向。</p><p><b>　　總方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　跑步機(jī)的基本構(gòu)造</b><

30、;/p><p><b>　　跑步機(jī)的運(yùn)行方式</b></p><p>　　跑步機(jī)的跑步機(jī)的主要功能就是提供一條固定的跑步帶，和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來滿足跑步者在一個(gè)地方的運(yùn)動(dòng)。跑步機(jī)通過電機(jī)皮帶對(duì)滾筒的驅(qū)動(dòng)來帶動(dòng)跑步帶，通常使用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　跑步機(jī)內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)</b></p><p

31、>　　跑步機(jī)主要由機(jī)架、跑步帶、基架、電源、及儀表盤和控制盤組成。機(jī)架與基架錘子連接，跑步帶通過滾筒安裝在基架兩端，電動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)架前端。皮帶調(diào)節(jié)螺栓一端連接在電動(dòng)機(jī)外殼的孔板上，另一端連接在焊接于框架前端的孔板上，跑步機(jī)扶手架安裝于支架的頂端，傳動(dòng)方式采用帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)級(jí)為一級(jí)。</p><p>　　圖1-1跑步機(jī)外觀圖</p><p><b>　　坡度調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)<

32、/b></p><p>　　傳統(tǒng)的跑步機(jī)健身器材腳踏板的坡度是固定的，所以要實(shí)現(xiàn)坡度調(diào)節(jié)我們就需要改變腳踏板的坡度。我們可以通過調(diào)節(jié)腳踏板一端的高度來實(shí)現(xiàn)坡度的調(diào)節(jié)如圖（1-2）。</p><p>　　圖1-2跑步機(jī)坡度調(diào)節(jié)</p><p>　　我們可以在腳踏板后端安裝液壓系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)的升降來達(dá)到升高和降低跑步機(jī)一端的高度，從而實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的坡度調(diào)節(jié)。&l

33、t;/p><p><b>　　坡度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　跑步機(jī)的坡度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由兩部分組成：液壓升降系統(tǒng)和連桿機(jī)構(gòu)。液壓升降系統(tǒng)安裝在跑步機(jī)后端，通過連桿和跑步機(jī)連接來轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)形式，從而達(dá)到跑步機(jī)后端的升降。連桿機(jī)構(gòu)采用滑動(dòng)軸承和液壓系統(tǒng)、跑步機(jī)進(jìn)行連接。</p><p>　　液壓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)單向閥來控制活塞的升高，使跑步機(jī)能夠

34、在一個(gè)角度內(nèi)穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)我們進(jìn)行下坡的跑步運(yùn)動(dòng)；通過放油閥來降低活塞的高度，實(shí)現(xiàn)上坡的跑步運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　功能原理</b></p><p>　　現(xiàn)在市場(chǎng)上比較常見的跑步機(jī)有傳統(tǒng)跑步機(jī)和電動(dòng)跑步機(jī)兩種，其中電動(dòng)跑步機(jī)是健身房及家庭最為常見的健身設(shè)備。它通過電機(jī)帶動(dòng)滾筒使跑帶以一定的速度向后運(yùn)動(dòng)和跑步者的運(yùn)動(dòng)方向與腳步移動(dòng)一致，而從外形動(dòng)作上看去與

35、在地面上跑步完全一樣，但是能量消耗卻是大大的減少了，因此跑步者跑起來會(huì)感覺非常舒適。通常跑步者在跑步機(jī)上跑步要比在地面上多跑1/3路程，所以在相同時(shí)間內(nèi)跑步者可以消耗更多的體力來運(yùn)動(dòng)，或者節(jié)省時(shí)間來做其他事情。</p><p>　　然而一般的跑步機(jī)跑步帶的安裝大都呈水平狀態(tài)。這種跑步機(jī)只能模擬跑步者在水平地面的跑步需求。大多數(shù)跑步者往往喜歡進(jìn)行一段時(shí)間的上坡或者下坡跑步，所以一般的跑步機(jī)不能滿足這一的需求。怎么使

36、跑步機(jī)能實(shí)現(xiàn)平掃地，上坡，下坡三種模式之間的轉(zhuǎn)換來滿足跑步者的不同需求？坡度可變式跑步機(jī)通過對(duì)跑步機(jī)后端的高度調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單地來完成上坡，平地，下坡之間的轉(zhuǎn)換來達(dá)到跑步者需要的三種運(yùn)動(dòng)需求。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理</b></p><p><b>

37、;　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　該液壓系統(tǒng)的基本工作原理是“帕斯卡原理”，利用密封缸體內(nèi)的液體壓力通過單向閥壓流向另一個(gè)密封缸體推動(dòng)活塞以實(shí)現(xiàn)高度的變化，吸油管不斷通過單向閥從油箱吸油，重復(fù)進(jìn)行壓油與吸油工作從而不斷升高另一只油箱活塞高度來提高腳踏板的高度?！?】</p><p><b>　　圖2-1液壓系統(tǒng)</b></p>

38、<p><b>　　單向閥</b></p><p>　　單向閥控制流體只能向一個(gè)方向流動(dòng)、反向截止或有控制的反向流動(dòng)。單向閥按其功能分為普通單向閥、液控單向閥、梭閥、雙壓閥和其他閥等。【6】</p><p>　　液壓系統(tǒng)采用普通單向閥，它是控制液壓油只能正向流動(dòng)，不允許反向流動(dòng)的閥，因此又可以稱為逆止閥或止回閥。主要由閥芯、閥體和彈簧等組成。液壓油從P1流入

39、時(shí)，克服彈簧力推動(dòng)閥芯，使通道接通，液壓油從P2流出；當(dāng)液壓油從反向流入時(shí)，液壓油的壓力和彈簧力將閥芯壓緊在閥座上，使液壓油不能通過?！?】</p><p><b>　　圖2-2單向閥</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)中大活塞下壓使液壓油產(chǎn)生壓力關(guān)閉吸油管中的單向閥，液壓油壓向兩端液壓缸。液壓油打開壓油管中的單向閥進(jìn)入大液壓缸，并且完成單向閥反向的逆向截止功能，使

40、大液壓缸中活塞自鎖。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該液壓系統(tǒng)主要由油缸、活塞、單向閥、放油閥等部分組成。在單向閥的特性下，使用者通過對(duì)中間活塞的下壓使油缸內(nèi)的液壓油通過油管打開單向閥進(jìn)入邊上兩只油缸。中間活塞在彈簧的作用下上移，使油缸壓力不斷減小在大氣壓作用下液壓油打開單向閥進(jìn)入中間油缸。如此進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)不斷將液壓油壓入邊上兩

41、只油缸。油缸內(nèi)第一級(jí)活塞在液壓油作用下向上移動(dòng)到達(dá)最大行程后推動(dòng)第二級(jí)活塞上移，當(dāng)使用者打開放油閥后液壓油流回油缸。</p><p>　　圖2-3液壓系統(tǒng)裝備圖</p><p><b>　　液壓缸尺寸計(jì)算</b></p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚δ之比≧10的圓筒稱為薄壁圓筒。液壓缸一般用無縫鋼管做材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，壁厚計(jì)算

42、公式</p><p>　　δ≧PyD/2[σ]</p><p>　　式中 δ——液壓缸壁厚（m）</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑（m）</p><p>　　Py——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的1.25~1.5倍（MPa）</p><p>　　[σ]——缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管[σ]=100~110

43、MPa</p><p>　　工作壓力取20MPa，</p><p>　　則 Py=20*1.25=0.2MPa,</p><p>　　則 δ≧PyD/2[σ]=25*0.08/220=9.1mm，</p><p><b>　　取δ=10mm

44、。</b></p><p><b>　　2、液壓缸有效行程</b></p><p>　　由于跑步機(jī)上下坡度調(diào)節(jié)在0-10°，液壓系統(tǒng)的最大升降高度為≧462.75mm，取463mm。如圖液壓系統(tǒng)CAD結(jié)構(gòu)圖中每級(jí)缸的有效行程取231.5mm。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)類型與參數(shù)的選擇</p><p&g

45、t;<b>　　電動(dòng)機(jī)的類型與功率</b></p><p>　　人在運(yùn)動(dòng)時(shí)跑步機(jī)所承受的重量是體重的0.8~2.5倍，一般人的體重在40~70公斤左右，跑步帶面積一般為45mm×130mm，一般家用跑步機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)馬力要≧1.5馬力以上。</p><p>　　此跑步機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)為100kg，所以應(yīng)該選擇—ZYT42（NEMA）型永磁直流電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速精

46、度高，當(dāng)人在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊不會(huì)影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。在調(diào)速范圍大，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，效率高等特點(diǎn)，符合了現(xiàn)代都市的環(huán)保節(jié)能理念。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　型號(hào) ZYT42/06 電壓220 VDC</p><p>　　功率 2.0 HP 電流

47、不大于9.8A</p><p>　　轉(zhuǎn)速3400±7% 轉(zhuǎn)向 逆時(shí)針</p><p><b>　　絕緣等級(jí) F級(jí)</b></p><p><b>　　圖3-1電動(dòng)機(jī)</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)特性曲線：</b></p>

48、;<p>　　圖3-2電動(dòng)機(jī)特性曲線</p><p><b>　　4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇</b></p><p>　　初選電機(jī)為永磁直流電動(dòng)機(jī)，功率為1.5kw，主動(dòng)輪

49、的轉(zhuǎn)速n1=3400r/min，傳動(dòng)比i=2.1。因?yàn)槎嘈◣нm合傳動(dòng)功率比較大，結(jié)構(gòu)緊湊的情況，適應(yīng)直徑較小的帶輪傳動(dòng)，因此本設(shè)計(jì)選擇該傳動(dòng)。以下計(jì)算數(shù)據(jù)來源：卜炎主編. 機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p><b>　　1、確定功率Pd</b></p><p>　　Pd＝KAP （4-1）<

50、;/p><p>　　KA——工作情況系數(shù)，按一般的跑步機(jī)使用特性，每天工作時(shí)間在10小時(shí)以下，載荷變動(dòng)小，取KA=1.1參見表8-9。</p><p>　　Pd=1.1*1.5=1.65kw</p><p><b>　　2、選擇多楔帶型號(hào)</b></p><p>　　多攜帶型號(hào)由功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1決定。由圖8-21選P

51、J型多楔帶。</p><p>　　3、計(jì)算帶輪有效直徑</p><p>　　由表8-90取demin=20mm，由表8-91可得小帶輪有效直徑de1=29.8mm;</p><p>　　小帶輪節(jié)圓直徑dp1=de1+2△e，由表8-90取△e=1.2，得dp1=32.2mm</p><p>　　大帶輪節(jié)圓直徑dp2=idp1=66.4mm&l

52、t;/p><p>　　de2=dp2-2△e=66.4-2*1.2=64mm</p><p>　　由表8-91取de2=63mm。</p><p><b>　　4、計(jì)算帶速v</b></p><p>　　v=πdp1n1 /（60×1000） m/s （4-2）</p&g

53、t;<p>　　v=3.14*32.2*3400/60*1000=5.73<30m/s,符合要求。</p><p>　　5、初定中心距a02</p><p>　　中心距太大會(huì)因?yàn)檩d荷的變化引起帶的顫動(dòng)而發(fā)生掉帶的問題，而中心距太小使得帶的長(zhǎng)度變小，容易使帶疲勞損壞。當(dāng)傳動(dòng)比較大時(shí)，包角越小。</p><p>　　對(duì)于v帶傳動(dòng)，中心距一般可取<

54、;/p><p>　　2（de1 ＋de2 ）≥a0≥0.7（de1＋de2） （4-3）</p><p>　　67.34﹤a0﹤192.4</p><p>　　初定a0=150mm</p><p>　　6、計(jì)算帶的有效長(zhǎng)度Le </p><p>　　Le0=2a0+∏/2（de

55、1＋de2）+(de2-de1)2/4a0</p><p>　　=2*150+ 151.034+ 1.6854</p><p><b>　　=452.72mm</b></p><p>　　由表8-52，選取Le=450mm</p><p>　　7、確定實(shí)際中心距a</p><p>　　考慮安裝調(diào)整

56、和補(bǔ)償張緊力的需求，需要給中心距留有一定的調(diào)整量。由表8-54，中心距的調(diào)整量△min=5,￡min=8，</p><p>　　a=a0﹢﹙Le- Le0﹚/2</p><p><b>　　=150-1.36</b></p><p><b>　　=148.64mm</b></p><p>　　則a1

57、=153.64mm a2=140.64mm</p><p><b>　　8、計(jì)算小帶輪包角</b></p><p>　　α1 ≈∏-（de2-de1 ）/a</p><p>　　=3.14-0.214</p><p><b>　　=2.926rad</b></p><p&g

58、t;　　9、帶每楔傳遞的額定功率與增量計(jì)算</p><p>　　由帶型，小帶輪有效直徑de1=29.8mm和轉(zhuǎn)速n1=3400r/min查表8-55得p0=0.12kw</p><p>　　由i=2，n1=3400r/min查表8-55得△p0=0.018kw</p><p><b>　　10、計(jì)算帶楔數(shù)</b></p><

59、p>　　由表8-56查得Kα=0.95，KL=0.80</p><p>　　Z=1.65／﹙0.16*0.95*0.80﹚=13.57</p><p>　　由表8-51取Z=12</p><p>　　11、計(jì)算有效圓周率</p><p>　　FT= Pd/v*103</p><p>　　=0.288*103<

60、;/p><p><b>　　=288N</b></p><p><b>　　12、計(jì)算軸上載荷</b></p><p>　　設(shè)計(jì)軸和軸承，要確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力Fr，由Kr=1.57則得</p><p>　　Fr=1.57*288*0.995</p><p><b>

61、;　　=449.9N</b></p><p>　　多楔帶帶、輪型號(hào)選擇</p><p>　　1、多楔帶的帶的選擇</p><p><b>　　圖4-1 多楔帶</b></p><p>　　由以上計(jì)算跑步機(jī)多楔帶選擇12PJ450型</p><p>　　2、多楔帶的帶輪的選擇<

62、/p><p>　　跑步機(jī)的多楔帶的帶輪一般選擇質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)工藝好，鑄造內(nèi)應(yīng)力小，質(zhì)量均勻分布，高轉(zhuǎn)速時(shí)經(jīng)動(dòng)平衡，輪槽工作面要求進(jìn)行精加工表面粗糙度一般選取3.2，其他槽的尺寸與角度要保持一定精度使載荷分布均勻。多楔帶的帶輪的材料一般選用HT150或HT200鑄鐵。</p><p>　　多楔帶帶輪由輪緣、輪輻以及輪轂三個(gè)部分組成。小帶輪D=29.8mm選擇實(shí)心式型號(hào)為P12PJ33.5的帶輪，大

63、帶輪D=64選擇型號(hào)為P12PJ63腹板式帶輪</p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　該連桿機(jī)構(gòu)是由二力桿、跑步板與液壓系統(tǒng)三部分組成。由于液壓系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞后是固定的，因此它們之間的連接采用一般的滑動(dòng)軸連接就可以滿足運(yùn)動(dòng)的需要。二力桿的長(zhǎng)

64、度取476.35mm。</p><p><b>　　5外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　支架設(shè)計(jì)</b></p><p>　　支架的設(shè)計(jì)的材料主要采用空心鋼管（減輕跑步機(jī)重量），部分連接采用焊接保證穩(wěn)定性。支架與基架之間采用螺栓連接。與地面接觸的部分套上橡膠來減少跑步機(jī)的震動(dòng)?？紤]到運(yùn)動(dòng)時(shí)候的安全，跑步機(jī)的

65、需要安裝防滑手柄，這是必不可少的。</p><p><b>　　圖5-1支架</b></p><p><b>　　基架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基架的結(jié)構(gòu)全部采取焊接方式以保持跑步機(jī)在整個(gè)運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性。在支架的尺寸以及所需功能需要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，并且根據(jù)人因工程學(xué)[5]來確定跑步機(jī)的基架的尺寸。為了保證給予人

66、運(yùn)動(dòng)的充足的運(yùn)動(dòng)空間在設(shè)計(jì)中選取跑步帶的面積為45 mm×100 mm。基架的兩邊留有一段固定踏板以方便停止跑步時(shí)安全地落地。跑步機(jī)與主動(dòng)滾筒之間采用固定螺栓連接，從動(dòng)滾筒之間采用的是可調(diào)節(jié)螺栓連接（可以用于跑步帶的調(diào)整）。</p><p><b>　　圖5-2 基架</b></p><p>　　圖5-3 從動(dòng)滾筒安裝</p><p&

67、gt;<b>　　跑步帶</b></p><p>　　跑步帶是雙層粘合結(jié)構(gòu)，傳導(dǎo)性高，防滑性強(qiáng)的特性。跑步機(jī)跑帶設(shè)計(jì)要根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)候的所需要得面積大小來確定。根據(jù)跑步者的運(yùn)動(dòng)需求和基架的尺寸，該設(shè)計(jì)的跑帶尺寸為43cm×100cm。跑步帶的設(shè)計(jì)考慮到了人與跑步機(jī)之間的人因關(guān)系，使跑步者能夠在跑步機(jī)上舒適地運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　6滾筒

68、設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　軸承選擇</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)選用6301型深溝球軸承。軸承內(nèi)徑12mm，外徑37mm，軸承寬度為12mm，額定動(dòng)載荷7580N，額定靜載荷4650N，極限轉(zhuǎn)速為22000r/min，使用壽命30000h，潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑。</p><p><b>　　滾筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

69、計(jì)</b></p><p>　　滾筒軸的設(shè)計(jì)要有準(zhǔn)確的定位，易于裝拆和調(diào)整，牢靠的緊固性能和良好的制造工藝性，并且減少應(yīng)力集中，提高抗疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　滾筒軸只承受彎矩，扭矩為零，因此其材料要求強(qiáng)度高，剛度大，應(yīng)力集中敏感度小，能抗疲勞，加工性能良好，其材料主要用中碳鋼35、45號(hào)鋼、合金鋼20Cr或者40Cr等。該設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼（具有較高的機(jī)械性能）。為防止軸

70、上零件在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候發(fā)生軸向移動(dòng)，在軸的兩端采用圓螺母進(jìn)行固定。</p><p>　　圖6-1 主動(dòng)滾筒</p><p><b>　　滾筒要求</b></p><p>　　為了使跑步者能穩(wěn)定的在跑帶上運(yùn)動(dòng)，跑步機(jī)主動(dòng)滾筒應(yīng)該盡量的減小跳動(dòng)。前滾筒的外圓全跳動(dòng)應(yīng)﹤0.33mm，后滾筒的外圓全跳動(dòng)應(yīng)﹤0.25mm。滾筒為壁厚2.1mm的優(yōu)質(zhì)鋼管，0

71、.8一下的光潔度。</p><p>　　7液壓系統(tǒng)的泄漏分析與維護(hù)</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的泄漏原因</b></p><p>　　在現(xiàn)實(shí)生活中絕對(duì)的防漏設(shè)施是不存在的，幾乎所有的液壓系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后都發(fā)生泄漏現(xiàn)象。泄漏嚴(yán)重的液壓系統(tǒng)將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常運(yùn)動(dòng)，有些甚至造成嚴(yán)重的事故。液壓系統(tǒng)的泄漏可分為兩種：固定密封處和運(yùn)動(dòng)密

72、封處泄漏。從液壓油的泄漏上也可分為外泄漏和內(nèi)泄漏。外泄漏主要是指液壓油從系統(tǒng)泄漏到環(huán)境中，內(nèi)泄漏是指由于高低壓側(cè)的壓力差的存在以及密封件失效等原因，使液壓油在系統(tǒng)內(nèi)部由高壓側(cè)流向低壓側(cè)?！?】</p><p>　　液壓系統(tǒng)泄漏的原因有很多種。設(shè)計(jì)的不合理，密封件選擇不規(guī)范，液壓油與密封件不相容，制造時(shí)候精度不夠，裝備不合理等因素往往是導(dǎo)致泄漏的主要原因。在使用過程中由于機(jī)器的沖擊和振動(dòng)，密封件及配合件互相磨損也會(huì)

73、造成液壓系統(tǒng)的泄漏。個(gè)別由于環(huán)境因素的影響也會(huì)造成系統(tǒng)泄漏，如潮濕環(huán)境下控制閥容易損壞。【7】【8】</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)的維護(hù)</b></p><p>　　泄漏這一問題在液壓系統(tǒng)中是不可能完全解決的，只能用現(xiàn)有的技術(shù)盡量減少泄漏事故的發(fā)生。使用者盡量按照規(guī)范去使用產(chǎn)品來減少人為的損壞。</p><p>　　從影響液壓系統(tǒng)泄漏因

74、素出發(fā)，泄漏的控制措施主要有：</p><p>　?。ㄒ唬p少?zèng)_擊和振動(dòng)，可以使用減震支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動(dòng)；適當(dāng)布置壓力控制閥來保護(hù)系統(tǒng)的所有元件；盡量減少管接頭的使用數(shù)量，管接頭盡量用焊接連接；正確安裝管接頭。【7】</p><p>　?。ǘp少動(dòng)密封件磨損，消除活塞桿和驅(qū)動(dòng)軸密封件上的側(cè)載荷；用防塵圈，防護(hù)罩和橡膠套保護(hù)活塞桿，防止磨料，粉塵等雜質(zhì)進(jìn)入；設(shè)計(jì)選取合適的過

75、濾裝置和便于清洗的油箱防止粉塵累積；活塞桿和軸速度盡可能低?！?】【8】</p><p>　　（三）控制油溫防止密封件變形密封件過早變質(zhì)是由多種因素引起的，一個(gè)重要因素是油溫過高，所以應(yīng)合理設(shè)計(jì)高效液壓系統(tǒng)或設(shè)置冷卻裝置，使油溫保持在65~C以下；另一個(gè)因素是使用的油液與密封材料的相容性問題，應(yīng)按使用說明書或有關(guān)手冊(cè)選用液壓油和密封件的型式和材質(zhì)，以解決相容性問題，延長(zhǎng)密封件的使用壽命?！?】【8】</p&

76、gt;<p><b>　　總結(jié)與展望</b></p><p>　　跑步機(jī)已經(jīng)成為了現(xiàn)代健身器材行業(yè)中較受歡迎的健身器材。在幾個(gè)月的坡度可變式跑步機(jī)的了解與設(shè)計(jì)后，我對(duì)跑步機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及功能有了深入的了解，并翻閱大量的資料，最終完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。從跑步機(jī)的主體到各個(gè)零件，我都是結(jié)合了手中的材料和自己的想法設(shè)計(jì)出來的。這次設(shè)計(jì)使我對(duì)自己這四年來所學(xué)習(xí)的知識(shí)有了更加好理解與鞏固，

77、其中有自己的汗水，有老師和同學(xué)們的幫助，所以從中我不僅僅學(xué)習(xí)到了跑步機(jī)的專業(yè)方面的知識(shí)，更是增加了和周圍人的交流與認(rèn)識(shí)。</p><p>　　跑步機(jī)的設(shè)計(jì)除了結(jié)構(gòu)上需要關(guān)注，還要注意跑步機(jī)各部分的防銹，振動(dòng)，抗磨損，連接方式等。跑步機(jī)中許多地方需要通過焊接處理，容易受到機(jī)械損傷，所以這些地方更加需要注重防銹處理。跑步機(jī)支架四周通過套上橡膠圈來減輕震跑步機(jī)的振動(dòng)，給跑步者一種舒心的感覺，增加跑步機(jī)的美感。跑步機(jī)調(diào)節(jié)

78、坡度部分設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單的通過使用者對(duì)液壓系統(tǒng)的控制來完成的，坡度的大小隨跑步者的需求而定，輕松地做到坡度的控制。</p><p>　　雖然現(xiàn)在坡度可變式跑步機(jī)的這一產(chǎn)品的使用并不廣泛，但我相信這是以后廣大群眾的需求。本次設(shè)計(jì)是對(duì)該類型的跑步機(jī)的一次初步功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)，還有很多部分需要進(jìn)一步的專業(yè)知識(shí)及技術(shù)的改進(jìn)。希望以后有更多的同學(xué)能進(jìn)行這類型的設(shè)計(jì)，不斷完善坡度可變式跑步機(jī)的設(shè)計(jì)理念。</p><

79、;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 趙海、郭愛東.隨車液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)與工作原理及其正確使用[J]. 汽車運(yùn)用, 2010 · 7.P：31</p><p>　　[2]濮良貴主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.第七版.北京：高等教育出版社，2001.P:3-8</p><p>　　[3]吳宗澤主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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