多功能跑步機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、題 目 多功能跑步機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 教學(xué)單位目錄摘要及關(guān)鍵詞 錯(cuò). 誤！未定義書簽。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。1 引言 錯(cuò). 誤！未定義書簽。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。1.1 跑步機(jī)使用局限問題 錯(cuò) 誤！未定義書簽。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。1.2 選題目的和意義 1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2 輔助自行車工作原理及功能 2.1 輔助自行車工作原理 2.2 輔助自行車實(shí)際使用功能 2.3 輔助自行車設(shè)計(jì)圖紙3 攀爬功能設(shè)計(jì) 3.1 攀爬功能的機(jī)械原理 3.2 攀爬運(yùn)動(dòng)的功能 3.3 攀爬功能設(shè)計(jì)圖紙 4 .O 型云梯功能設(shè)計(jì) 4.1O 型云梯功能的機(jī)械原

2、理及功能4.2O 型云梯設(shè)計(jì)圖紙 錯(cuò) 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。錯(cuò). 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽 錯(cuò)誤！未定義書簽 .錯(cuò) 誤！未定義書簽廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。5 扭腰盤功能設(shè)計(jì) 5.1 扭腰盤功能原理 參考文獻(xiàn) 錯(cuò). 誤！未定義書簽。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。謝 辭 1.8. 贓熱俁

3、閫歲匱閶鄴鎵騷。多功能跑步機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)摘要摘要： 本設(shè)計(jì)是對(duì)基于電機(jī)動(dòng)力及電子輔助裝置的現(xiàn)代跑步機(jī)的機(jī)械性能的多功能設(shè)計(jì)， 在原有跑 步機(jī)功能基礎(chǔ)之上通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新改進(jìn)以求得更多的運(yùn)動(dòng)功能和運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)， 并基于此前提下通過優(yōu) 化設(shè)計(jì)盡力降低其成本價(jià)格， 并努力縮小其使用及存放空間， 在提高其運(yùn)動(dòng)價(jià)值基礎(chǔ)之上使其體現(xiàn)出更 大的市場價(jià)值，更多的為消費(fèi)者所接受。為未來城市工薪階層健身運(yùn)動(dòng)開辟出一條新的道路。 蠟變黲癟報(bào) 倀鉉錨鈰贅。關(guān)鍵詞 ：跑步機(jī) ; 多功能 ; 機(jī)械1. 引言1.1 跑步機(jī)使用局限問題當(dāng)前跑步機(jī)主流發(fā)展方向即向舒適性，多功能性方向發(fā)展，其電子附屬設(shè)備方面發(fā)展 更新較快，但在其機(jī)

4、械裝置更新方面稍有欠缺，當(dāng)前跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能僅限于跑步等少數(shù) 幾項(xiàng)運(yùn)動(dòng)功能，在當(dāng)下人們生活節(jié)奏越來越快的情況下，利用盡量少的時(shí)間、空間及資金 獲得盡量多的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，拓寬跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)種類非常有必要，而單一的跑步機(jī)本身已經(jīng)占 據(jù)一定的實(shí)際空間，其當(dāng)下市場價(jià)格已經(jīng)不菲，在相當(dāng)高的價(jià)格及空間使用率之下僅能滿 足跑步運(yùn)動(dòng)功能，對(duì)于消費(fèi)者其他運(yùn)動(dòng)需求，譬如上肢運(yùn)動(dòng)則要借助于其他運(yùn)動(dòng)設(shè)施。整 個(gè)空間及消費(fèi)需求就會(huì)大大增加。不利于此一類家用運(yùn)動(dòng)器械的推廣和發(fā)展。 買鯛鴯譖曇膚遙 閆擷凄。1.2 選題目的和意義本次設(shè)計(jì)選擇多功能跑步機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其主要考慮方面是跑步機(jī)依托于機(jī)械裝置的 設(shè)計(jì)獲得更多的運(yùn)動(dòng)功能，拓

5、寬其市場消費(fèi)前景。通過基本的支架，連桿等機(jī)械機(jī)構(gòu)，借 助于當(dāng)下市場跑步機(jī)原型加以改進(jìn)， 使其獲得更多的運(yùn)動(dòng)功能。 增加自行車輔助騎行功能， 垂直攀爬功能和 O型云梯運(yùn)動(dòng)功能，可以在原有空間及少量二次資金的投入情況下體驗(yàn)在 室內(nèi)有限空間下自行車騎行體驗(yàn)、垂直梯子攀爬體驗(yàn)、云梯攀行體驗(yàn)，由原來僅能獲得的 下肢鍛煉轉(zhuǎn)變?yōu)槿硇湾憻挕?綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。通過機(jī)械部分的改進(jìn)，設(shè)計(jì)加入部分桿連接，增加更多運(yùn)動(dòng)功能，其本身不會(huì)大幅增 加其成本，但其運(yùn)動(dòng)效果會(huì)大幅度增強(qiáng)。使得普通消費(fèi)大眾在沒有充足時(shí)間及資金的情況 下在家中或其他有限空間內(nèi)進(jìn)行有效的全面健身。不論是從經(jīng)濟(jì)消費(fèi)方面，即市場前景方 面，還是以人

6、為本，從提高人們的生活質(zhì)量，改善人們的運(yùn)動(dòng)條件方面考慮都具有一定的 實(shí)際意義。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)在當(dāng)下人們生活節(jié)奏越來越快， 特別是生活在城市當(dāng)中的人們， 其工作壓力日益加大， 身體所承受的壓力和破壞也日益增大。增加體育鍛煉，改善身體機(jī)能，成為廣大上班族的 迫切需求， 但有限的生活空間， 有限的自由支配時(shí)間和資金， 導(dǎo)致體育健身變得困難重重。 在這種情況下，占用空間小，運(yùn)動(dòng)效果良好的跑步機(jī)等室內(nèi)運(yùn)動(dòng)健身器械得以長足發(fā)展。 特別是跑步機(jī)，以其占用空間小，模擬跑步運(yùn)動(dòng)功能良好受到消費(fèi)者的青睞并在近十幾年 得到了極大地發(fā)展，由原來的健身房逐步走進(jìn)了千家萬戶。當(dāng)

7、下跑步機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要是 提高其跑步舒適體驗(yàn)，相關(guān)研發(fā)人員在不同跑步模式、跑步過程中下肢受力情況不同從而 導(dǎo)致的不同跑步體驗(yàn)、感受方面大做文章。在增加跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能種類方面卻鮮有涉足 和建樹。通過對(duì)機(jī)械方面的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，增加運(yùn)動(dòng)種類，相信會(huì)在未來跑步機(jī)的發(fā)展中開辟 出新的方向和道路。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。2 輔助自行車工作原理及功能2.1 輔助自行車工作原理當(dāng)前室內(nèi)體育運(yùn)動(dòng)器械當(dāng)眾有模擬自行車騎行健身的體育器材。如圖所示，本設(shè)計(jì)即 集成自行車功能在跑步機(jī)上，使用普通自行車與普通跑步機(jī)相結(jié)合即可達(dá)到專業(yè)運(yùn)動(dòng)設(shè)備 的運(yùn)動(dòng)效果。 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。在普通跑步機(jī)的基礎(chǔ)之上加裝自行車扶手，適當(dāng)加長

8、跑步機(jī)的帶長，一方面便于降低 騎行難度，另一方面增加部分安全措施，保證騎行安全，基本原理圖如下圖所示在普通跑步機(jī)的扶手基礎(chǔ)之上加長，加裝一個(gè)滑槽，對(duì)普通自行車加以改造之后令其車把可以再 滑槽內(nèi)小距離滑動(dòng)， 使其產(chǎn)生小范圍的車速人工變動(dòng)及其微量的角度變動(dòng)， 提高騎行的舒適感及其安全 度，一般認(rèn)為在跑步機(jī)上騎自行車穩(wěn)定性不足， 并且騎行空間有限， 在改進(jìn)型的跑步機(jī)里通過加裝部分 安全裝置以提高其安全性能，在此技術(shù)之上通過稍加訓(xùn)練便可以實(shí)現(xiàn)原地騎行自行車的運(yùn)動(dòng)效果 構(gòu)氽頑 黌碩飩薺齦話騖。2.2 輔助自行車實(shí)際使用功能借助部分輔助設(shè)備，即前文提到的滑槽裝置， 在 PRO/E 圖示中有所交代，提高自

9、行車在跑步機(jī)上運(yùn)行的穩(wěn)定行能。以此為基礎(chǔ)，就可以實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的一機(jī)多用功能，不僅 可以跑步，還可以騎行，在其前部的的顯示器中可以假裝普通視頻顯示軟件，在使用跑步 功能或自行車功能時(shí)播放道路運(yùn)行的模擬軟件，提高跑步體驗(yàn)。具體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方法 在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中暫不涉及?？稍谄渌嚓P(guān)電子視頻設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)當(dāng)中查詢相關(guān)資料。 輒嶧陽 檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。在加裝自行車功能時(shí)，一方面要對(duì)普通跑步機(jī)加以改進(jìn)，另一方面也要對(duì)使用的自行 車進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一方面要降低車把轉(zhuǎn)向的靈活度，避免在有限的跑步機(jī)跑帶范圍內(nèi)在 運(yùn)行過程中沖出機(jī)器，出現(xiàn)安全事故。另一方面調(diào)整車把，一方面要令其能夠接觸到兩側(cè) 的跑步機(jī)滑槽，另一方面要

10、使車把能夠在滑槽內(nèi)輕松滑動(dòng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)小范圍人工調(diào)速 的功能，在自行車車速稍低于或高于跑步機(jī)的速度時(shí)，可以保證自行車的正常運(yùn)行。 堯側(cè)閆 繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。3 攀爬功能設(shè)計(jì)3.1 攀爬功能的機(jī)械原理在當(dāng)下的城市運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，攀巖運(yùn)動(dòng)非常盛行，這類運(yùn)動(dòng)一方面鍛煉人體的全身肌肉， 另一方面可以提高人體的協(xié)調(diào)能力，因在城市當(dāng)中很難體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中的攀巖運(yùn)動(dòng)，室 內(nèi)攀巖運(yùn)動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生，但室內(nèi)攀巖設(shè)備也需要相當(dāng)?shù)脑O(shè)備及保護(hù)措施，其裝備成本也是非 常的高昂，巨大的應(yīng)用場地使得人們只有在專業(yè)的體育運(yùn)動(dòng)場館才能進(jìn)行攀巖活動(dòng)。為突 破這一限制，本次設(shè)計(jì)涉及到此類運(yùn)動(dòng)方式，以下即為其設(shè)計(jì)原理及其使用方式。 識(shí)饒鎂錕 縊

11、灩筧嚌儼淒。首先介紹各部分傳動(dòng)元件：1；跑步帶，此帶為非機(jī)械類常用元件，是與圓齒齒輪相配合使用的元件，模仿體育 運(yùn)動(dòng)器械當(dāng)中的 O型云梯，在此帶狀元件傳動(dòng)當(dāng)中可以模擬 O型云梯的使用過程，可以在 原地進(jìn)行上肢肌肉的鍛煉而不需要占據(jù)太大的空間。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。2：與攀爬帶配合使用的齒輪不采用常規(guī)的漸開線齒輪，而是采用圓齒齒輪與相應(yīng)的 攀爬帶配合。3；通過常規(guī)的漸開線齒輪將跑步機(jī)電機(jī)與攀爬帶進(jìn)行連接，一方面漸開線齒輪具有 較多的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于動(dòng)力傳動(dòng)，另一方面使用常用的標(biāo)準(zhǔn)類元件不僅可以在批量生產(chǎn) 當(dāng)中減低成本，和可以借助其互換優(yōu)勢(shì)在維修過程中降低成本及難度。本次設(shè)計(jì)的涉及設(shè) 備為民用設(shè)

12、備，對(duì)傳動(dòng)的精確度及運(yùn)行環(huán)境要求不高，為進(jìn)一步節(jié)約成本，此處使用標(biāo)準(zhǔn) 直齒漸開線圓柱齒輪，并不采用斜齒圓柱齒輪。 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。4；在 PRO/E原理圖中提到的最大的一個(gè)圓盤狀元件即電機(jī)保護(hù)盒及攀爬齒輪支撐架， 為縮小機(jī)構(gòu)體積，降低生產(chǎn)復(fù)雜程度，節(jié)約成本，本處將兩種功能合并在一個(gè)元件當(dāng)中， 此處電機(jī)保護(hù)盒及攀爬齒輪支撐架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)涉及理論力學(xué)及材料力學(xué)的內(nèi)容，本次設(shè)計(jì) 暫時(shí)不涉及這些領(lǐng)域的內(nèi)容。默認(rèn)支撐架內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢并符合使用要求。 鯊腎鑰詘 褳鉀溈懼統(tǒng)庫。5；支架，這是跑步機(jī)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)里最大的一個(gè)元件，它起到的首要作用既是支撐作用，在跑步機(jī)執(zhí)行攀爬功能時(shí)起到支撐整體及攀爬帶的作

13、用，在其版面上有一個(gè)Y 形的滑槽，在攀爬功能當(dāng)中，使用到的是豎直部分的滑道，將整個(gè)跑步機(jī)的電機(jī)及跑步帶整體結(jié)構(gòu)沿 滑槽整個(gè)豎直拉起，連帶的攀爬傳動(dòng)裝置及攀爬帶也被豎直拉起來，將攀爬帶的底部與 Y 型支架底部的下支撐輪相連接并嚙合，起到定位并導(dǎo)向的作用。在攀爬設(shè)計(jì)功能當(dāng)中有一 些小型的輔助設(shè)計(jì)， 譬如豎直掛起后的鎖緊裝置， 及電路安排等亦不在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中涉及， 其鎖緊裝置要求機(jī)械鎖緊，必須有可靠地安全性能，防止運(yùn)動(dòng)過程中因震動(dòng)導(dǎo)致跑步機(jī)體 的整體滑落，造成人體傷害。電路的設(shè)計(jì)要求一方面要保證安全，不能出現(xiàn)線路的大范圍 密集設(shè)計(jì)，防止因運(yùn)行過程中散熱難造成火災(zāi)，另一方面線路不能影響到跑步機(jī)體的豎直

14、 滑起落下路程。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。6；攀爬帶下支撐輪，在支架當(dāng)中已經(jīng)提及攀爬帶的下支撐輪，此處的支撐輪也是采用圓齒齒輪，用于與攀爬帶的嚙合，起到對(duì)攀爬帶導(dǎo)向及支撐作用。具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到兩個(gè)方面的問題，一方面此輪的大小要合適，要適應(yīng)攀爬過程中人體的攀爬使用寬度，符合 人機(jī)工程學(xué)的要求，另一方面在不使用攀爬功能而僅使用跑步功能時(shí)，不能對(duì)正常跑步的 人體發(fā)生干涉，影響跑步過程。而且次輪的裝卸要方便，便于在攀爬帶立起時(shí)其下端與支 撐輪順利結(jié)合。 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。本次設(shè)計(jì)考慮到攀爬功能的設(shè)計(jì)，因此所設(shè)計(jì)的支撐架的高度比較大，與人體的高度 相結(jié)合再加以考慮，在豎直方向要比普通跑步機(jī)要占用更多的

15、空間，但是在實(shí)際生活當(dāng)中 垂直方向的空間利用率并不高，適當(dāng)增加占用率并不會(huì)造成太大的影響。由于加入了攀爬 功能，對(duì)電機(jī)的功率要求會(huì)更高一些，在必須要考慮的機(jī)械效率等問題之外設(shè)備必須要承 擔(dān)起人的運(yùn)動(dòng)載荷，此外相聯(lián)系的各部分支撐件和傳動(dòng)件也要能夠承受其工作載荷，關(guān)于 元件機(jī)構(gòu)的受力計(jì)算涉及機(jī)械工程材料、理論力學(xué)和材料力學(xué)的內(nèi)容，不涉及本次設(shè)計(jì)的 范圍，可以再其他方面查找相關(guān)資料。 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。4. O 型云梯功能設(shè)計(jì)O 型云梯是一種常見的戶外運(yùn)動(dòng)器械，其結(jié)構(gòu)非常的簡單，有垂直方向的支柱及水 平方向的梯狀支撐構(gòu)成，使用方式即用雙手支撐整個(gè)身體的重量交替依靠云梯橫梁向前攀 行，以此來鍛煉手

16、部肌肉和身體的平衡性，這種運(yùn)動(dòng)器械優(yōu)點(diǎn)頗多，操作簡單，安全系數(shù) 比較高，最重要的是結(jié)構(gòu)簡單，制造成本比較低，是普通大眾健身的優(yōu)先選擇，但是O型云梯也有明顯的缺點(diǎn)，其設(shè)備占用空間比較大，其長度要求要達(dá)到 5 米左右甚至更早長。 在居家生活但中難以實(shí)現(xiàn)其使用價(jià)值。 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。本跑步機(jī)的多功能設(shè)計(jì)涉及到 O型云梯的功能，通過另角度思考，由人動(dòng)梯靜的模式 改變?yōu)槿遂o梯動(dòng)的模式，具體解釋就是通過電機(jī)帶動(dòng)云梯循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，人體整體保持不動(dòng)， 僅手臂運(yùn)動(dòng)，其原理與用跑步機(jī)跑步的原理相近。 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。4.1 O 型云梯的機(jī)械原理及功能首先介紹 O型云梯的各個(gè)構(gòu)成元件，如圖所示：1；O型云梯

17、滑槽，此滑槽與攀爬帶的滑槽構(gòu)成 Y 型，豎直部分用于攀爬功能，支撐架 頂部的水平部分用于 O型云梯功能，但跑步機(jī)整體機(jī)身順滑槽抬起時(shí)，首先到達(dá)頂部的電 機(jī)部分會(huì)沿著水平滑槽滑向右側(cè)， 整個(gè)機(jī)身帶動(dòng)攀爬帶發(fā)生 180 度的旋轉(zhuǎn)，形成機(jī)身在上， 攀爬帶在下的結(jié)構(gòu)，基本形成 O型云梯的結(jié)構(gòu)。其傳動(dòng)原理、方式與攀爬帶原理相同。 諺 辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。2；O型云梯上支撐架，此支撐架為扁圓柱狀橫截面的柱體，附著在支撐架上，可以轉(zhuǎn) 動(dòng)，用于 O型云梯的支撐，通過此支撐架可以共同支撐由運(yùn)動(dòng)人體所產(chǎn)生的載荷，減輕支 架負(fù)擔(dān)，提高安全系數(shù)。在支撐架的頂端安裝有一個(gè)支撐輪，采用的也是圓齒齒輪，用于 與攀爬帶相嚙合

18、，從而起到支撐的作用。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。3；O型云梯上支撐輪，此輪的作用于攀爬帶的下支撐輪功能相同，當(dāng)攀爬帶滑動(dòng)到指 定位置形成 O型云梯功能時(shí)，此支撐輪與攀爬帶相嚙合，起到導(dǎo)向與支撐的作用。這個(gè)支 撐輪的設(shè)計(jì)需求與前面提到的下支撐輪的設(shè)計(jì)需求相同。一方面要便于嚙合，另一方面要 方便拆卸，不妨礙其他使用功能，符合人機(jī)工程學(xué)的要求，不影響鍛煉者的安全與舒適。 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。以上即 O型云梯的各個(gè)部件及功能，將各個(gè)元件安裝至指定位置以后即可執(zhí)行相應(yīng)的 運(yùn)動(dòng)功能。具體使用方法前面有所提及，在這里詳細(xì)講解：將跑步機(jī)機(jī)體 （ 如圖示 ）沿滑槽 升起，此處使用的滑槽為有水平部分的那一個(gè)。日 S

19、f什 tf H1文檔-fari文件a) w?電;/ - 0010、口 ：a（x）強(qiáng)入a箱式a i a a） 超a）窗口 a偲助a） a(E B(p 入分韓Effltwco XA(P E 口 qp e)qpG c君打M-sF3H3a wtw/gx vni nmnoi.m m tmxcjuK ns FRTOXO.WR TU pKToaoijn* m FCTOOK.m FIT FWTOM工BX* TO FWOOH.Mk E FHTOMT_m m tmutjUK m FM0019.WR TU I HCTQKO.KII HIJ FKTOK1JUR MX FXTQO?.IXR FIX j nm.n ?u nmn?_a m moan 皿 nrI fmoo