機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方法結(jié)課報告多功能跑步機(jī)

1、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方法結(jié)課報告設(shè)計題目:多功能跑步器學(xué)生姓名：潘峰胡聿怖楊水學(xué) 號：班 級：120314任課教師:xxx2015年9 月 23 日1. 運用機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方法課程所學(xué)的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技法，以及機(jī) 械系統(tǒng)方案設(shè)計、機(jī)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的創(chuàng)新知識，針對某一你 所熟悉的產(chǎn)品、設(shè)備或零件，提出你在上述某一方面的具體的創(chuàng)新與改 進(jìn)措施。2. 設(shè)計課題在主題框架內(nèi)可自行確定，課題可以是機(jī)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計, 外觀設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計等；3. 每個課題可一人一題，也可兩人或三人一題，但需要有較明確的分工;一. 擬定設(shè)計任務(wù)書（設(shè)計原由，設(shè)計技術(shù)條件，設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計對象說明）現(xiàn)在由于快節(jié)奏的生活方式和不良

2、的生活習(xí)慣，致使大多數(shù)人的身體處于亞健康甚至低于亞 健廉的水平，長此以往必將彫響國家的可持續(xù)發(fā)展，為此普及全民運動的理念顯得尤為重要。跑 步是國際流行的有氧健身運動，被醫(yī)學(xué)界和體育界給予高度評價，對于提高使用者的心肺功能、 肌體耐力以及脂肪消耗都具存非常好的效果。此課題的目的就在于運用巧妙而簡單的設(shè)計，來實 現(xiàn)健身的多樣性和便捷性，降低大眾健身運動的門檻，實現(xiàn)足不出八便可健身，使全民都能參與 其中，并感受到其中的樂趣。此新型便攜式跑步機(jī)便是響應(yīng)這一理念而生。二. 功能原理與工作原理分析功能原理：利用與腳接觸的運動部分的往復(fù)運動模擬出跑步的效果。工作原理：通過一定的控制方式，使機(jī)構(gòu)在不同的條件下

3、完成特定的運動方式，最終形成循 環(huán)往復(fù)的運動，以實現(xiàn)對跑步過程的模擬。三. 國內(nèi)外同類產(chǎn)品現(xiàn)狀電動跑步機(jī)主要山機(jī)架、電動機(jī)、可調(diào)電源、跑步皮帶及儀表控制盤組成，其特征在于框架 與支架垂直連接，前軸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示滾筒上，跑步皮帶下裝有支撐跑步板，從動皮帶倫緊裝在前滾筒的一端, 電動機(jī)、可調(diào)電源，安裝在框架的前端,控制傳感器裝在電動機(jī)上，速度傳感器安裝在緊靠在從動 皮帶輪的松架上，皮帶調(diào)節(jié)螺栓一端連接在電動機(jī)外殼的孔板上，另一端連接在焊接于框架詢端 的孔板上，跑步機(jī)扶手架安裝于支架的頂端，儀表控制盤安裝于扶手架上。傳動方式

4、采用帶傳動 機(jī)構(gòu)，傳動級為一級。四. 機(jī)構(gòu)方案評價評價指標(biāo)具體項目機(jī)構(gòu)方案評價123a運動性能1. 運動規(guī)律、軌跡2. 運轉(zhuǎn)速度、運轉(zhuǎn)程度直線往復(fù)型運轉(zhuǎn)程度好直線往復(fù)型運轉(zhuǎn)程度好循環(huán)往復(fù)型運轉(zhuǎn)程度一般bt作性能1. 效率高低2. 使用范圍效率高、適用于直線傳動效率高、適用于直線傳動效率一般、適用于往復(fù)傳動c動力性能1. 承載能力2. 傳力特性3. 振動噪聲傳力平穩(wěn)，正常潤滑下無噪聲傳力平穩(wěn)，正常潤滑下無噪聲承載能力強(qiáng)，傳 力不平穩(wěn)有脈 沖，有較小噪聲d經(jīng)濟(jì)性1. 加工難易2. 維護(hù)方便性3. 能耗人小短齒條加工簡單，維護(hù)方便， 能耗較人長齒條加工較 復(fù)雜，維護(hù)方 便，能耗小加工簡單，維護(hù) 較麻

5、煩，能耗較 人e結(jié)構(gòu)緊湊1. 尺寸2. 匝呆3. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜性尺寸小,較重， 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 不便安放電機(jī)等尺寸小，較輕便 攜，結(jié)構(gòu)簡單， 便于女放其他零件尺寸小,較重， 結(jié)構(gòu)簡單，便于 安放其他零件五. 三種方案的機(jī)構(gòu)（結(jié)構(gòu)）構(gòu)型（要求繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖或示意圖；）結(jié)構(gòu)1 利用短齒條和多齒輪嚙合的方式傳動（圖小為與上齒條嚙合情況），且保證段齒條長 度至少大于兩齒輪中心距，以保證傳動的連續(xù)性，使用短齒條可是生產(chǎn)成木降低，易于批量生產(chǎn)。結(jié)構(gòu)2 利用長齒條與單齒輪嚙合的方式傳動（圖中為與上齒條嚙合情況），齒條可運動超出 主體箱，運動行程由踏板控制。運動過程小齒條始終與齒輪嚙合，且齒條的有效嚙合長度較其

6、運動范圍較短，以免出現(xiàn)超程后卡死的情況。結(jié)構(gòu)3選用鏈輪的傳動方式，利用鏈輪循環(huán)往復(fù)的特點，踏板被下壓后山鏈條帶動運動，踏板升起后由彈簧將其拉回原位，其特點是回程速度快，但是不具規(guī)律性。六. 確定最佳方案并闡述所選方案功能及工作原理由上邊可知，結(jié)構(gòu)2為最優(yōu)結(jié)構(gòu)方式，不僅便于生產(chǎn)制造，還便于攜帶與收藏。h能耗相對 較小，利用率高。同時緊湊的結(jié)構(gòu)也便于電機(jī)與線板等的布置與連接?，F(xiàn)對結(jié)構(gòu)分析如下：此模型包括“固定部分”、“運動部分”和“控制部分”此三大部分組成。固定部分山主體、齒輪、電機(jī)（在建模中為了捉髙效率，電機(jī)及輔助件部分并未進(jìn)行展開設(shè) 計，而只是對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索）等組成，固定于地laiz上，以

7、此來為系統(tǒng)提供穩(wěn)恒的動力輸出； 運動部分為踏板盒，相對固定于主體之上，可實現(xiàn)前后方的玄線運動，構(gòu)成了往復(fù)運動的基礎(chǔ)； 控制部分是指由彈簧連接的仲展與壓縮，來實現(xiàn)雙排齒條與齒輪的嚙合條件的變換，進(jìn)而完成對 往復(fù)運動的調(diào)控，達(dá)到了簡易條件下人工智能的效來。工作原理：先將人的跑步過程抽象，得到如下的兩點假設(shè)。假設(shè)1人在跑步過程中時刻一只腳撐地（麗腳剛落地且后腳即將離地的時刻相對較短，在 此往復(fù)循環(huán)運分析中可忽略）o假設(shè)2彈簧被壓縮過程卜分短暫，不會對速度造成明顯的波動，或產(chǎn)生的波動遠(yuǎn)小于人的 感知?，F(xiàn)對跑步機(jī)運行過程進(jìn)行分析如下，在奔跑中的某一刻左腳剛落下且右腳剛捉起，此時左邊 彈簧被壓縮，齒輪與下

8、齒條脫離r迅速與上齒條嚙合，齒條的運動方向與之前相反，開始隨左腳 向后運動；當(dāng)右腳提起時，彈簧被釋放，使齒輪與上齒條脫離而與下齒條進(jìn)行嚙合，同理右腳的 運動部分方向?qū)⒎聪?。由此實現(xiàn)了所要求的回復(fù)運動。山上述分析可知，僅用彈贊的伸縮性便完成了對運動的控制。從某種意義上來說，用彈贊實 現(xiàn)了 plc的功能，體現(xiàn)了現(xiàn)代創(chuàng)新設(shè)計簡單、便捷、高效的發(fā)展理念。七.結(jié)構(gòu)設(shè)計（另附圖紙）（包括所承擔(dān)工作所起的作用；3d建模的零件名稱, 數(shù)量，將相應(yīng)的圖剪貼在實驗報告中；完成工作所遇到的問題及解決方法）此設(shè)計作品系本人獨立完成。建模零件包括，主體箱、踏板墊、踏板芯、上齒條、下齒條、 齒倫及彈費。對于循環(huán)往復(fù)運動模

9、型的建立是此機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵點，再利用雙齒條變換嚙合后，此問題被迎刃 而解。此外，在仿真中，彈費的畫法也是難點，在搜尋資料后，此問題也一并解決。所建模零件圖如下:齒輪9<0iiiiiiiiiiiiiiu iiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii560齒條（上）齒條（下）踏板墊踏板芯b3008145uulbsqlkebfsbce d：hh&m :dzemoe ave nmlllmeiecs sumcf >heh：iqleamcq：i

10、imr：a*cjiar：如 escid?edaiedfavmmch cd主體裝配體八.本項設(shè)計的創(chuàng)新點結(jié)構(gòu)簡單巧妙，化繁為簡，抓住跑步過程中的唯一變雖雙腳進(jìn)行探索，巧妙的將單 向總線運動進(jìn)行“對稱布置”后實現(xiàn)了往復(fù)的循環(huán)運動，并且驅(qū)動、執(zhí)行、“伺服機(jī)構(gòu)” 一應(yīng)俱 全。尤其是設(shè)計中，利用彈費可以貯存彈性勢能的特點，實現(xiàn)了對了雙排齒條與齒輪嚙合形式的 選擇控制，從某種意義上來說，實現(xiàn)了 plc的功能，體現(xiàn)了現(xiàn)代創(chuàng)新設(shè)計簡單、便捷、高效的發(fā) 展理念。九.本項設(shè)計的應(yīng)用和發(fā)展前景通過生活中的見聞，我深刻的了解到現(xiàn)代人的缺乏運動以及它的危害性，因此此設(shè)計旨在降 低健身運動的客觀條件，享受隨時隨地的健身效

11、呆。即便是陰雨天，或者宗內(nèi)而積較小，依然可 以充分厚受運動健身所帶來的充實和健康。另外，飯后可在低速下進(jìn)行散步，一來加快血液循環(huán), 而來有助于食物的消化。同理也可用于久病臥床后的康復(fù)理療過程，伴隨使用可加快復(fù)原的進(jìn)度。由于結(jié)構(gòu)巧妙，使得其占地面積小，具冇便攜性。材料用量少，制造工藝要求不高，大大的 降低了生產(chǎn)成木，并且實用性高，適用范i韋i廣，這些都是好的產(chǎn)品所具有的客觀因素，在具備了 這些因索z后，可以預(yù)見此新型便捷式的跑步機(jī)必將收大眾的青睞，得到推廣。十.完成此次機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計方法結(jié)課報告的收獲和體會沿著簡約設(shè)計的方向并且結(jié)合自身的觀察，決定了以便攜式的跑步機(jī)作為設(shè)計課題。通過對 跑步過程中

12、人雙腿運動的基木變量的分析，終于發(fā)現(xiàn)這種利用齒輪齒條由單向運動進(jìn)行對稱布置 示向往復(fù)對稱方向運動變化的結(jié)構(gòu)，又利用彈簧伸縮的特點完成了對變換嚙合的控制。用彈簧以 小博大，來作為伺服控制部分，這是作為設(shè)計者得我最得意的部分z了。山于吋間倉促，加上設(shè)計經(jīng)驗的不足，導(dǎo)致了作晶不能被深度的挖掘，因此只進(jìn)行了主體部 分的設(shè)計。即便是只進(jìn)行了主體設(shè)計，也是對設(shè)計過程很苦惱，有時候一個小小的變動，需要重 頭到尾的修改好多個參數(shù)，從零件圖到子裝配體，再到總的裝配體，一個個的尋找，一個個的校 正，實在是很繁瑣，冇時候就是一個很細(xì)微不足道的地方，稍微優(yōu)化一下，就可能導(dǎo)致一場“災(zāi) 難”。單單是從這些我們就可想而知，如果完成一次完整的設(shè)計，是需要耗費多少時間和精力的。通過大學(xué)本科對機(jī)械知識的初步學(xué)習(xí)，使我認(rèn)識到再復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè)備系統(tǒng)，都是由一些最簡 單基本的運動形式復(fù)合而成，因此