阻尼可變式跑步機健身器材設(shè)計【開題報告】_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)論文開題報告</b></p><p>  機械設(shè)計制造及其自動化</p><p>  阻尼可變式跑步機健身器材設(shè)計</p><p>  1 選題的背景與意義</p><p>  跑步是目前國際流行并被醫(yī)學(xué)界和體育界給予高度評價的有氧健身運動,是保持一個人身心健康最有效、最科學(xué)的健身方式,

2、也越來越受到大家喜愛。只是隨著都市的大氣變得污濁,生活節(jié)奏變得緊張,戶外長跑變得不那么流行了,而跑步機則成了時下健身最熱門的健身器械。跑步機不僅可以讓我們免受汽車尾氣之苦,也使我們可以選擇自己方便的時間隨時鍛煉。</p><p>  傳統(tǒng)的機械式跑步機,通過鍛煉者自身臂部、膝部、踝關(guān)節(jié)及相關(guān)肌肉產(chǎn)生向后的推力,推動跑步機產(chǎn)生運動。這類跑步機簡單,耐用,省電。但是腳踏板皮帶旋轉(zhuǎn)所需的力量是固定的,因為對于不同的人群

3、,所需的力量不同,所以達不到鍛煉的要求。電動式跑步機,運動性能不錯,是市場上主流的跑步機,但是價格昂貴,而且耗電量巨大,了達到安全舒適的目的,跑帶越來越寬、越來越長,相應(yīng)占地面積比機械跑要大。</p><p>  對于傳統(tǒng)的機械式跑步機,在前滾輪結(jié)構(gòu)處加入磁流變液阻尼器,可以通過電流來控制所需力量的大小,從而達到各個運動者的要求。設(shè)計這種跑步機的關(guān)鍵在于磁流變液阻尼器的設(shè)計。通過跑步機的設(shè)計,可以了解有關(guān)磁流變液

4、的知識,阻尼器的結(jié)構(gòu)原理,跑步機的結(jié)構(gòu)原理,更好的掌握機械方面的原理知識。并且,通過此設(shè)計,可以更好的理解體育鍛煉的重要性,科學(xué)的健身方式的意義。</p><p>  2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題</p><p>  2.1 研究的基本內(nèi)容</p><p> ?。?)跑步機基本功能</p><p>  跑步機的基本功能就是構(gòu)建一條運動

5、的跑道(跑步帶),跑道的運動方向與運動者的跑動方向相反,但速度必須自動保持一致,這樣就使得運動者能夠在原地進行跑步鍛煉了。實現(xiàn)跑步機的功能,對跑步帶的速度控制:通過磁流變液阻尼器調(diào)節(jié)阻尼大小,得到鍛煉者所需的力大小。 </p><p> ?。?)跑步機的構(gòu)造設(shè)計</p><p>  此跑步機主要由機架、電源、磁流變阻尼器、跑步皮帶、滾筒、軸及控制面板組成,其特征在于框架與支架垂直連接,前軸

6、與后軸分別裝在框架的兩端,前滾筒與后滾筒分別用軸承套裝在前后軸上,跑步皮帶張緊繞裝在前后滾筒上,跑步皮帶下裝有支撐跑步板,從動皮帶輪緊裝在前滾筒的一端,電源安裝在框架的前端,控制傳感器裝在電源上,跑步機扶手架安裝于支架的頂端。傳動方式采用帶傳動機構(gòu),傳動級為一級。</p><p> ?。?)磁流變液的技術(shù)特點</p><p>  磁流變液[9] (magnetorheological fl

7、uids/MRF) 是一種在外加磁場作用下流變特性發(fā)生急劇變化的材料。它在無外場作用下表現(xiàn)為流動良好的液體狀態(tài),然而在強磁場作用下可在短時間(毫秒級) 內(nèi)表觀粘度增加兩個數(shù)量級以上,并呈現(xiàn)類似固體的力學(xué)性質(zhì),其強度由剪切屈服應(yīng)力來表征;而且粘度的變化是連續(xù)、可逆的,即一旦去掉磁場后,又變成可以流動的液體。[11]</p><p> ?。?)磁流變阻尼器[10] [11]的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><

8、;p>  采用回轉(zhuǎn)式磁流變盤式阻尼器。結(jié)構(gòu)簡單,主要有轉(zhuǎn)軸、阻尼結(jié)構(gòu)部分、滾珠軸承、軸承隔磁環(huán)、密封、磁場產(chǎn)生線圈、保護圈等部分組成。當(dāng)然設(shè)計還包括阻尼間隙的確定設(shè)計。</p><p>  主要結(jié)構(gòu)就是采用下面圖所示結(jié)構(gòu):力矩調(diào)控式磁流變力矩伺服裝置</p><p>  圖1 力矩調(diào)控式磁流變力矩伺服裝置</p><p>  1.普通平鍵 2.主軸 3.左軸

9、承 4.左端蓋 5.油封 6.注射孔7.左殼體 8.勵磁線圈 9.右殼體 10.銅圈 11.O型橡膠圈 12.阻尼盤13.阻尼間隙(有效工作的MRF) 14.右端蓋 15.右軸承16.鋁質(zhì)隔磁環(huán)</p><p>  2)磁流變力矩伺服裝置建模、分析</p><p>  圖2 阻尼器的輸出轉(zhuǎn)矩分析</p><p>  轉(zhuǎn)矩公式:t B = a B e

10、</p><p>  T Z =4ptB(r13-r03)/3+phw(r14-r04)/h</p><p>  2.2 擬解決的主要問題</p><p>  首先,測試不同的人跑步時所需的阻尼力大小,選擇合理的磁流變液,通過電流來控制阻尼器的阻尼大小,通過力學(xué)分析,計算不同電流對應(yīng)的阻尼力的大小,從而設(shè)計出合理的阻尼器。 </p><p>

11、;  3 研究的方法與技術(shù)路線</p><p>  3.1 研究的方法</p><p>  通過收集大量國內(nèi)外專利文獻和研發(fā)資料,分析市場上各種跑步機的結(jié)構(gòu)原理和特點,分析當(dāng)前跑步機的技術(shù)特點和產(chǎn)品的優(yōu)缺點,改進局部缺點,提出本課題阻尼可變式跑步機的設(shè)計思路和方案,并畫出三維實體模型。</p><p>  3.2 跑步機系統(tǒng)框圖</p><

12、p>  1.支架 2.3前滾筒、前軸 4.磁流變阻尼器 5、6.后滾筒、后軸 7.控制面板</p><p>  8.跑步皮帶9.電源</p><p>  3.3 技術(shù)路線如下</p><p>  4 研究的總體安排與進度</p><p>  1- 3 周:理解設(shè)計任務(wù),收集資料;完成外文翻譯;完成文獻總數(shù)和開題報告;</p&g

13、t;<p>  4- 7 周:總體結(jié)構(gòu)與主要零件設(shè)計;</p><p>  8 -12周:零件圖紙繪制;</p><p>  13周:完成畢業(yè)設(shè)計說明書,準(zhǔn)備答辯。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  濮良貴主編.機械設(shè)計.第七版.北京:高等教育出版社,2001.</p&

14、gt;<p>  吳宗澤主編.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.第二版.北京:高等教育出版社,1999.</p><p>  孫恒主編.機械原理.第七版.北京:高等教育出版社,2006.</p><p>  王曉光,武永強.考慮人因工程學(xué)的橢圓機設(shè)計.工程圖學(xué)報,2007,1(1)</p><p>  張世平,王向宏,任麗娟等.社區(qū)器械健身.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,2

15、008. </p><p>  A.G.Olabi,A.Grunwald.Design and application of magneto-rheological fluid. Materials and Design 28 (2007) 2658–2664.</p><p>  G. Bossis, S. Lacis, A. Meunier, O. Volkova.Magnetorh

16、eological fluids. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 252 (2002) 224–228.</p><p>  汪建曉, 孟光. 磁流變液裝置及其在機械工程中的應(yīng)用[J]. 機械強度 , 2001,(01) .</p><p>  崔治. 磁流變液裝置研究及其在非球面研拋中的應(yīng)用[D]. 2009.05.</p

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