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X X 大 學(xué)
X X UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）
題目： 跑步機設(shè)計（機械部分）
學(xué) 院： 工學(xué)院
姓 名： XXX
學(xué) 號：
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
年 級：
指導(dǎo)教師：XXX 職 稱：副教授
年 五 月
2
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目錄
摘要 I
Abstract II
第一章.緒論 1
1.1 跑步機的研究背景和優(yōu)越性 1
1.2 跑步機發(fā)展史和原始跑機的危害 1
1.3 現(xiàn)代跑步機的主要種類 2
1.4跑步機的設(shè)計內(nèi)容與方法 2
第 2 章 總體方案設(shè)計 2
2.1 跑步機的基本功能 2
2.2 跑步機的構(gòu)造設(shè)計 3
第3章 電動滾筒類型與參數(shù)選擇 4
3.1電動滾筒的結(jié)構(gòu)簡介 4
3.2電動滾筒類型功率及技術(shù)參數(shù)選擇 4
3.2.1滾筒的型號及標(biāo)準(zhǔn) 4
3.2.2滾筒的功率及技術(shù)參數(shù) 5
3.3電動滾筒的安裝及保護(hù) 6
第4章 外型結(jié)構(gòu)的設(shè)計 7
4.1基礎(chǔ)框架的設(shè)計 7
4.2支架的設(shè)計 7
4.3前后罩的設(shè)計 8
4.3.1前罩 8
4.3.2后罩 8
4.4跑板蓋的設(shè)計 8
第5章 后滾筒的確定 9
5.1 軸承的選定 9
5.2軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 10
5.2.3軸材料的選定 10
5.2.4軸的結(jié)構(gòu)草圖 10
5.3軸的強度計算 11
5.4 滾筒要求 15
第6章 跑步板及跑步帶的設(shè)計 15
6.1跑步板 15
6.2跑步帶的設(shè)計 16
6.3 跑步帶調(diào)整： 16
6.4跑步臺潤滑油的加注 17
第7章 跑步機滑輪系統(tǒng) 18
7.1 車輪的選用啟發(fā) 18
7.2車輪的固定裝置 19
第8章 跑步機的避震系統(tǒng) 19
第9章 使用和維護(hù) 20
9.1如何使用 20
9.2跑步機的保養(yǎng) 21
結(jié)論 22
參考文獻(xiàn) 23
致謝 26
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摘要
跑步機是家庭及健身房常備的器材，而且是當(dāng)今家庭健身器材中最簡單的一種，是家庭健身器的最佳選擇。專家們相信未來跑步機市場將以高價位產(chǎn)品為主導(dǎo)。低價位產(chǎn)品銷售也不錯，近幾年價格已有上升趨勢。注重生活時尚的消費者認(rèn)為跑步機價格在 1000美元以上是理所當(dāng)然的事。這些跡象表明，未來跑步機仍會持續(xù)增長。此次設(shè)計的任務(wù)為學(xué)習(xí)相關(guān)AutoCAD并使用軟件進(jìn)行電動跑步機機械部分的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品的裝配.設(shè)計包括支架，基架，滾筒，跑步板，跑步帶等，設(shè)計中參考了國內(nèi)外各品牌結(jié)構(gòu)和樣式，對傳動機構(gòu)進(jìn)行了精確計算，而且設(shè)計中重點突出了減震系統(tǒng)的重要性和跑步板防靜電的功能性，設(shè)計更為人性化，使跑步者能感受到跑步機的力量。由于跑步機的特殊性，安全問題更值關(guān)注，如何正確使用跑步機，和跑步機的保養(yǎng)同樣重要。
關(guān)鍵詞： 減震系統(tǒng)；跑步板；跑步機
Abstract
The race apparatus is the family and apparatus always on the alert of gymnasium, and the family building up body device . The experts believe the race apparatus market will take high price products as the leading factor in the future. Low price products sell too good, price in recent years had the tendency to rise. Pay attention to consumers with fashionable life and think the price of the race apparatus is the natural thing above 1000 U.S. dollars. These signs indicate , the race apparatus will still increase continuously in the future.Have used the ordinaryentity software Autocad to carry on the entity modeling of the part in the course of designing, design with the ensemble architecture . Design and include the support , the base shelf , the cylinder , run board, is it bring to run, design consult domestic and international every brand structure and design, carry on accurate calculation by organization to transmission, and design stress shock attenuation systematic importance and run the static -proof functionality of the board especially, the design enables persons who run to experience the strength of the race apparatus.Because of the particularity of the race apparatus, safe problem is worth paying close attention toer, how to use the race apparatus correctly, it is as important as maintenance of the race apparatus.
Key word: Damping system；Run board； Run machine
27
第一章.緒論
1.1 跑步機的研究背景和優(yōu)越性
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，是保持身心健康最有效、最科學(xué)的健身方式，也越來越受到大家喜愛。跑步之所以是人們鍛煉身體，預(yù)防疾病，使自己健美的法寶，那是因為跑步可以改善骨骼、心臟、心肌、腸胃等器官的功能。但由于環(huán)境和工作條件的限制，人們往往很難進(jìn)行戶外跑步活動，所以跑步機就成了上班族健身者的首選。
跑步機功能優(yōu)越，運動時跑步機的電子表幫助你記下時速、時間、心率、熱量、節(jié)拍、距離等指標(biāo)，使運動中隨時掌握自己身體情況并進(jìn)行調(diào)整，并且雖然從運作外形上看在跑步機上走或跑，幾乎與平時在地面上走或跑一樣，但從人體實際用力看，它卻比在陸地上走或跑省去了蹬伸動作，正是這一點使健身者感到十分輕松自如，并比在陸地多跑1/3的路程，能量消耗也大于陸地訓(xùn)練，從而使身體達(dá)到最佳鍛煉效果。
1.2 跑步機的發(fā)展史和原始跑機的危害
世界第一臺類似跑步機的機械誕生于1875年，發(fā)明人是美國東部農(nóng)村的一位機械師。這臺機器其實是一臺便攜式農(nóng)機設(shè)備，以牲畜作為動力來源。不過畜生不喜歡原地轉(zhuǎn)圈，為了解決動力來源這個困難，就用鞭子抽打動物使其爬樓梯，再利用動物的體重來產(chǎn)生動力。但1866年，紐約州通過了美國第一部禁止虐待動物的法律，用鞭子打牲口被視為非法行為。于是有人發(fā)明了水平跑步機，其傳送帶和地面平行，動物走在上面就像平時散步一樣自然。這也就為后來的跑步機出現(xiàn)提供了雛形。
據(jù)運動醫(yī)學(xué)專家稱：一般性跑步，每跑一千米，每只腳就得撞擊地面約1000次左右，腳踝部、膝部和臀部都受到震蕩，容易導(dǎo)致肌肉扭傷或韌帶拉傷，而在機械跑步機上跑步，人體除受自身重量產(chǎn)生的震蕩外，腳踝部、膝部和臀部，特別是肌腱，還要承擔(dān)額外向后的扭力來確保跑帶向后運動，這種額外的扭力就是產(chǎn)生運動傷害的根源。由于扭力過度集中在韌帶、關(guān)節(jié)等幾個關(guān)鍵受力部位，更容易使受力部位肌腱組織產(chǎn)生慢性疲勞，從而打破這部分組織的局部平衡、損傷其健康。把運動變成一種損傷是大部分運動者運動失敗的主要原因。越來越多的傳統(tǒng)跑步機使用者，發(fā)現(xiàn)自己越是認(rèn)真鍛煉，腿部越跑越粗、而關(guān)節(jié)部位越練越?jīng)]有力氣就司空見怪了。 雖然機械原始跑步機的危害大，但隨科技進(jìn)步選擇好的電動跑步機可以克服以上缺陷。
1.3 現(xiàn)代跑步機的主要種類
一、電動跑步機以馬達(dá)帶動跑帶轉(zhuǎn)動。從而使跑步者被動性地作出跑步動作，跑步感覺真實自然，速度快慢可調(diào)，高檔機型還配置電腦預(yù)設(shè)各種跑步程式，電動可調(diào)坡度，以便在跑步機上的跑步感覺接近真正的實地跑步。
二、機械跑步機為主動性跑步，跑步的真實感不夠強烈，速度快慢是由跑步者本人控制，由于是主動控制，易令跑步疲勞及產(chǎn)生惰性，但好處是價格便宜。
三、多功能跑步機的主要功能，可分為跑步運動、劃船運動、仰臥起坐運動、扭腰運動、按摩運動。它的寬泛的用途，為人們提供了從頸、肩、上臂、前臂、腰、腹、臀、大腿、小腿等全身運動需求設(shè)備。從而擴大了跑步機的用途并且從根本上協(xié)調(diào)的人的各部分組織的鍛煉情況，以便達(dá)到更加全面的鍛煉效果。但多功能跑步機的設(shè)計要求及剛度、價格等也相應(yīng)有一定幅度的提高。
1.4跑步機的設(shè)計內(nèi)容與方法
跑步機的設(shè)計內(nèi)容，主要涵蓋從零件到整機的裝配設(shè)計，及各個零件的公差規(guī)格選定與校核，可以借鑒網(wǎng)上資源和利用身邊的實物參照，進(jìn)行發(fā)散思維，再通過查閱相關(guān)
文獻(xiàn)充分合理的完成整個設(shè)計內(nèi)容。
第 2 章 總體方案設(shè)計
2.1 跑步機的基本功能
跑步機的基本功能就是在一條運動的跑道（跑步帶）相對于地面原地跑動。跑道的運動方向與運動者的跑動方向相反，但速度必須保持一致，這樣可以使得運動者能夠相對于原地進(jìn)行跑步鍛煉了。
2.2 跑步機的構(gòu)造設(shè)計
電動跑步機主要由機架、踏板部分、扶手部分、電動滾筒、跑步帶、及儀表控制盤組成。其特征在于框架與支架呈20度科學(xué)力學(xué)角度連接，后軸裝在框架的兩端，后滾筒與軸承套裝配在后軸上，前電動滾筒直接與底座通過緊固件連接，跑步帶恰當(dāng)張緊繞裝在前后滾筒上，跑步帶下裝有支撐跑步板，跑步帶緊裝在前滾筒的一端。電動機安裝在框架的前端，控制傳感器裝在電動滾筒上，速度傳感器安裝在緊靠在電動滾筒的框架上，使用者能通過跑步機上面的平臺進(jìn)行調(diào)速，因為傳感器的控制部分安裝在跑步機的平臺上。皮帶調(diào)節(jié)螺栓安裝上跑步機的末端，通過扭旋張緊跑步帶，跑步機扶手架安裝于底座上，儀表控制盤安裝于扶手架上。在底架的底端還裝有滾動機構(gòu)，方便跑步
機的移動。
圖 2-1 跑步機外觀圖
第3章 電動滾筒類型與參數(shù)選擇
圖3-1電動滾筒外形
3.1電動滾筒的結(jié)構(gòu)簡介
電動滾筒是將電動機及減速裝置作為一個整體置于滾筒體內(nèi)部，所以電動滾筒結(jié)構(gòu)最主要的部件就是電動機和減速裝置這兩大部分。此外，電動滾筒中尚有用來支撐輸送帶并驅(qū)動其運動的滾筒體，用來支撐電動滾筒本身的前后軸、支座，以及聯(lián)接滾筒體與前后軸的端蓋、壓蓋、軸承、密封圈等零部件。若要求緊急停車，可選用有制動器的電動滾筒?？傊?，由于電動滾筒具有結(jié)構(gòu)緊湊，效率高、耗能少、噪聲低、壽命長、運行平穩(wěn)、可靠、密封性好，占用場地少、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點，所以此次設(shè)計選用電動滾筒作為驅(qū)動元件帶動跑步帶以一定的速度循環(huán)運動，以滿足運動者鍛煉身體需要。
3.2電動滾筒類型功率及技術(shù)參數(shù)選擇
3.2.1滾筒的型號及標(biāo)準(zhǔn)
電動滾筒型號的表示方法
1995年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7330-94公布實施，統(tǒng)一了電動滾筒型號、規(guī)格的表示方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電動滾筒的型號由七項內(nèi)容組成，結(jié)構(gòu)型式如下：
從組成電動滾筒的八項內(nèi)容看，前四項是產(chǎn)品的品種代號，后四項是電動滾筒的基本參數(shù)。
電動滾筒的八個標(biāo)準(zhǔn)
自80年代中先后制定了八項電動滾筒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其具體內(nèi)容是：
?、?JB3684-84??????風(fēng)冷式電動滾筒基本參數(shù)與尺寸；
⑵?JB3684.1-84??????風(fēng)冷式電動滾筒技術(shù)條件；
⑶?JB3369-84????????油冷式隔爆電動滾筒基本參數(shù)與尺寸；
?、?ZBJ81002-87??????油冷式隔爆電動滾筒技術(shù)條件；
?、?JB4256.1-86???????YD油冷式電動滾筒基本參數(shù)與尺寸；
⑹?JB4256.2-86???????YD油冷式電動滾筒技術(shù)條件；
?、?JB4256.3-86???????YD油冷式電動滾筒試驗方法；
⑻?JB/ZQ8013-88??????電動滾筒產(chǎn)品質(zhì)量分等。
這八個標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的電動滾筒的尺寸參數(shù)和技術(shù)要求，提高了電動滾筒的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
3.2.2滾筒的功率及技術(shù)參數(shù)
選用電動滾筒參數(shù)一般在下列參數(shù)范圍內(nèi)選用：
① 功率（ KW ） 0.55 、 0.75 、 1.1 、 1.5 、 2.2 、 3.0 、 4.0 、 5.5 、 7.5 、 11 、 15 、 18.5 、 22 、 30 、 37 、 45 、 55 、 75 、 90 、 110 、 132
?、?滾筒直徑（ mm ）： 70、 75 、 90 、 110 、 132、 174 、 200 、 216 、 250 、 320 、 400 、 500 、 630 、 800 、 1000 、 1250;
③滾筒帶寬（ mm ） ： 400 、 500 、 650 、 800 、 1000 、 1200 、 1400 、 1600;
?、?膠帶速度（ m/s ）： 0.04 、 0.05 、 0.08 、 0.1 、 0.125 、 0.16 、 0.2 、 0.25 、 0.32 、 0.4 、 0.55 、 0.63 、 0.8 、 1.0 、 1.25 、 1.6 、 2.0 、 2.5 、 3.15 、 4.0;
根據(jù)科學(xué)書籍有關(guān)說明，當(dāng)人在跑步機上做正常運動時，跑步機所承載的重量是人體重的0.5-8倍，這時電動滾筒需要在這樣的載重量下，提供滿足并維持所選擇的速度，讓人可以在跑步機上走跑自如的驅(qū)動力。通常跑步機一個馬力大概可提供50-60公斤的承載重量，但跑步帶面積大小也和跑步機馬力有相當(dāng)直接的關(guān)系，跑步機的馬力越大，可以帶動的跑步帶面積也越大。
此跑步機設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100公斤，跑步帶面積50cm寬X143cm，而馬力與功率的換算關(guān)系（1hp=746w），100公斤約需兩馬力帶動，故而功率據(jù)表選為1.5kw
綜上對滾筒選擇如下：
型號：YDZ 1.5-1.2-70×500 標(biāo)準(zhǔn)：JB：JB4256.3-86?
功率（ KW ）：1.5? 滾筒直徑（ mm ）：70
滾筒帶寬（ mm ） ：500 膠帶速度（ m/s ）：0.4
3.3電動滾筒的安裝及保護(hù)
安裝時應(yīng)注意的問題
⑴?滾筒體的旋轉(zhuǎn)中心線應(yīng)與帶式輸送機的軸線垂直。
⑵?支座的緊固螺釘要旋緊，并有防松墊圈。相對膠帶拉緊的方向應(yīng)裝支頂螺栓，防止支座后退。經(jīng)常檢測螺釘，不得松動。
⑶?電動滾筒的引出線從接線盒出來應(yīng)用金屬軟管或其他方式保護(hù)，軟管在機架上要固定。
加潤滑油保護(hù)的注意事項
電動滾筒都不允許在無冷卻和無潤滑的情況下運行。除最初使用時按要求加油外，還應(yīng)該經(jīng)常檢測滾筒中冷卻油的數(shù)量和品質(zhì)。發(fā)現(xiàn)油量不足時應(yīng)及時補充。發(fā)現(xiàn)油的品質(zhì)下降或達(dá)到換油的期限時，應(yīng)及時更換新油。
第4章 外型結(jié)構(gòu)的設(shè)計
4.1基礎(chǔ)框架的設(shè)計
為了保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和減震系統(tǒng)的有效性，基架全部采用焊接結(jié)構(gòu)。基架的設(shè)計是整個設(shè)計的基礎(chǔ)，也是其他設(shè)計的基準(zhǔn)。支架，滾筒的選擇，以及前后ABS塑料罩等等，都是依據(jù)基架的尺寸和形狀設(shè)計的，所以設(shè)計開始首先考慮基架的設(shè)計，進(jìn)行樣式，結(jié)構(gòu)，還有尺寸的確定。在尺寸的確定方面參考了人體運動工學(xué)推算，選定50cm寬X143cm跑帶面積，以此保證給人以足夠的運動面積，為主要數(shù)據(jù)展開對基架的設(shè)計，再考慮電動滾筒的尺寸，確定前后滾筒的中心距離，電動滾筒的安裝，前后滾筒的位置，以及傳感器安裝位置的預(yù)留等等，設(shè)計了上圖的基架，在設(shè)計中特意將兩邊框設(shè)計了足夠的寬度，以此為鍛煉過程中短暫的休息提供兩腳踩放的位置，另外也為萬一跑步機失靈發(fā)生意外，人可快速兩腳分開脫離旋轉(zhuǎn)的跑帶，提供足夠的安全踩放位置。
圖 4-1 基礎(chǔ)框架的設(shè)計圖紙
4.2支架的設(shè)計
支架在跑步機中起到支撐其他部件的作用，支撐著踏板的前端和扶手部分，跑步板卸下時，就支撐著整個跑步機。跑步機的支架一般分成底部支架和上部支架兩部
分，通過插拔的形式安裝和拆卸，目的是包裝時節(jié)省空間，材料采用空心鋼管，連接為焊接，保證穩(wěn)定性。底部支架與地面接觸，為了實現(xiàn)二級緩沖，通常會在其上按有橡膠墊和尾套；上部支架是兩條斜安裝的管，支架還包括扶手，儀表安裝，輔助支架等。圖 4-1 支架外形圖
4.3前后罩的設(shè)計
4.3.1前罩
旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)必須與執(zhí)行機構(gòu)隔離，保證安全性，同時為了技術(shù)保護(hù)和美觀，前罩使用ABS塑料，美觀，有質(zhì)感，能起到有效的防護(hù)作用。設(shè)計基準(zhǔn)為基架，通過螺釘與基架連接，方便安裝和維護(hù)維修。
4.3.2后罩
為了配合運動時，產(chǎn)生的跑步帶偏移調(diào)整的需要，在末端設(shè)計了調(diào)整螺栓結(jié)構(gòu)，而緊固這一機構(gòu)必須通過螺栓配合連接，為此在后罩中保留了兩個供連接使用的螺栓孔，。同時為了技術(shù)保護(hù)和美觀，后罩使用ABS塑料，美觀，有質(zhì)感，能起到有效的防護(hù)作用。設(shè)計基準(zhǔn)為基架，通過螺栓與基架連接，方便安裝和維護(hù)維修。
4.4跑板蓋的設(shè)計
跑板暴露于外面容易受到污染和侵蝕，為了更好的保護(hù)跑步板，和增加外觀結(jié)構(gòu)的勻稱性，必須把跑步板置于跑步機座內(nèi)部，這時選定防護(hù)裝置顯得尤為重要，故跑步蓋的設(shè)想由此而來。
圖 4-2跑步蓋的設(shè)計尺寸
第5章 后滾筒的確定
5.1 軸承的選定
本方案采用的是滾動軸承，它是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成，與滑動軸承相比，具有摩擦阻力小、起動靈敏、效率高、功率消耗少、潤滑簡便、易于交換等優(yōu)點，所以獲得廣泛的應(yīng)用 。它的缺點是抗沖擊能力較差，高速時出現(xiàn)噪聲，工作壽命也不及液體摩擦的滑動軸承。
軸承類型：深溝球軸承，軸承代號：61806
軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑：30，軸承外徑：42，軸承寬度：13，額定動載荷：7480N額定靜載荷：4650 N 潤滑方式：脂潤滑。
工作參數(shù)：徑向載荷：406.16，軸向載荷：0N
壽命計算公式：
由手冊查得，=19500N，球軸承=3，將有關(guān)數(shù)字代入公式
故得使用壽命：124550h。
5.2軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計
5.2.1軸的分類 根據(jù)軸的承載情況可分為轉(zhuǎn)軸、心軸、和傳動軸三類。滾筒軸屬于固定心軸，
5.2.2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計遇到的主要問題
軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件。
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。其主要要求是：
1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆；
2）軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；
3）各零件要牢固而可靠地相對固定；
4）改善受力狀況，減小應(yīng)力集中和提高疲勞強度。
5）對軸與其他零件（如滑動軸承、移動齒輪）間有相對滑動的表面應(yīng)有耐磨性的要求
5.2.3軸材料的選定
軸常在交變應(yīng)力的作用下工作，其材料的要求是：強度高、剛度好、應(yīng)力集中的敏感度小，抗疲勞，加工性能好，有的軸表面要求也較高。
軸的材料可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵，主要采用中碳鋼35或45鋼和合金鋼20Cr或40Cr等。
最常用的是45鋼，它具有較高的綜合機械性能。
此設(shè)計采用45鋼，并采用調(diào)質(zhì)處理。
5.2.4軸的結(jié)構(gòu)草圖
心軸只固定于基座之上，故該軸可視作簡支梁。至于結(jié)構(gòu)的設(shè)計參照《機械設(shè)計》，提供的方法，可以從上面選定的軸承和基礎(chǔ)框架的尺寸入手，得到軸的各部分尺寸，并按軸的布置繪制如下簡圖：
圖5-1軸的結(jié)構(gòu)簡圖
5.3軸的強度計算
軸的強度計算方法主要有三種方法：許用切應(yīng)力計算；許用彎曲應(yīng)力計算；安全系數(shù)校核計算；跑步機的后軸是心軸，沒有受到外轉(zhuǎn)矩作用，而此處已經(jīng)先知道作用力的大小和作用點位置、軸承跨距、各段軸頸等參數(shù)。為此選用許用彎曲應(yīng)力計算更為方便簡單。具體的計算步驟如下：
軸固定在基礎(chǔ)框架上，后滾筒通過軸承與軸過盈配合，跑步帶依帶在滾筒上
圖5-2跑步帶與后軸聯(lián)接外觀圖
跑步帶可以把它看似多重細(xì)平帶的重合而成，而對于每一平帶又可進(jìn)行受力分析，在完成了每一平帶的受力后，把它視為平鋪在滾筒上的均布載荷，平帶的計算有：
以v表示帶速，m/s；p表示名義傳動功率，kw；則有效拉力
F=F1－F2=1000P/v 代入數(shù)據(jù) F=1000×1.5/12×3600=450N
圖5-3后軸受力簡圖
將后軸簡化成簡支梁并作出受力如上圖
圖5-4垂直面剪力圖
解算過程：由梁的平衡方程，求的支反力為
FRA=FRB=112.5 其中均布載荷的合成力：
F= q×L(q是載荷集度、 L是均布載荷長度)
q=450N/mm L=500mm
F=0.45KN/mm×500mm=225N
在梁的AB，BC，CD三段內(nèi)，剪力和剪矩都不能由同一個方程來表示，應(yīng)分為三段考慮。
在AB段內(nèi)，
Fs(x)=112.5 (0≤x<70mm)
M(x)=112.5x (0≤x<70mm)
在BC段內(nèi)，
Fs(x)=Fa-qx=112.5－0.45x (70≤x<500)
M(x)=Fa(0.07+x)－1/2qx2÷1000=－0.05×0.45×x2÷1000＋112.5x÷1000＋7.875
當(dāng) x=250時，可以得出此處的數(shù)據(jù)為拋物線的頂點，即危險截面所在處 經(jīng)計算
此時M=22Nmm
在CD段內(nèi)，
由于軸對稱特性據(jù)《材料力學(xué)》知識，只需作與AB段相反的運算過程
圖5-5 垂直面彎矩圖
作出上述彎矩剪力圖后，可以很快的看出危險截面的位置，再帶入應(yīng)力強度校核公式
進(jìn)行強度校核。
δmax=Mmax/W W稱為抗彎截面系數(shù)。它與截面的幾何形狀有關(guān)，單位為m3。
此處截面是半徑為d的圓形，則
W=Iz/d/2=d4/64/d/2=d3/32
求出最大彎曲正應(yīng)力后，彎曲的強度條件為
δmax=Mmax/W ≤[δ] 根據(jù)45號鋼查閱《機械工程材料》知[δ] =600MPa
只要最大正應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。
代入數(shù)據(jù)計算：
δmax=Mmax/W =22×32×10/81≈8.9MPa<<[δ]=600MPa
強度和工藝性能符合要求，軸的強度校核和軸徑大小已經(jīng)完成了。
5.4 滾筒要求
電動滾筒的外圓全跳動小于0.33mm，后滾筒的外圓全跳動小于0.25mm。滾筒采用2mm壁厚的優(yōu)質(zhì)30鋼管，光潔度達(dá)到0.8以下。滾筒有防靜電處理。滾筒外部經(jīng)防銹處理。
滾筒要求做動平衡調(diào)節(jié)、動平衡精度高，噪音低。
第6章 跑步板及跑步帶的設(shè)計
6.1跑步板
跑步板是種高密度纖維板,共分三層,兩邊的兩層密度非常高,耐磨性非常好,中間的一層比較軟,可以增加跑板的彈性。一般跑步機采用的是普通的纖維板,質(zhì)地粗糙,彈性和耐磨性都不好。電動跑步機的跑步板，它由基板以及覆蓋在基板上或上下兩個表面的導(dǎo)電耐磨層構(gòu)成。導(dǎo)電耐磨層既可長期承受跑步帶的摩擦，使用壽命高；又可隨時將摩擦產(chǎn)生的靜電荷通過底座導(dǎo)出，避免靜電對人體的不舒感和對跑步機造成的損害。基板由高密度或中密度纖維板制作，也可由其它材料制作。使用高密度或中密度纖維板時，強度較高、重量較輕，成本較低，效果較好，本身也提供一部份的吸震功能，導(dǎo)電耐磨層可以在基板上噴涂導(dǎo)電耐磨涂料固化制成，也可以在基板上復(fù)合耐磨金屬板制成。導(dǎo)電耐磨涂料層工藝較簡單，成本也較低。復(fù)合耐磨金屬板則更牢固。復(fù)合耐磨金屬板為復(fù)合銅板時效果更好，更耐磨。
跑步機的跑板寬度一般為46cm以上,長度為127cm以上,這主要是因為:正常成年男的肩寬為40cm左右,加上跑步時的擺臂動作,為了使使用者能較舒適的運動,跑步區(qū)域應(yīng)不低于46cm:而正常成年使用者在運動時步幅為120cm左右,為了能較舒適的運動,跑板長度至少為120 cm以上。這里設(shè)計時采用的面積是50×120c㎡。
6.2跑步帶的設(shè)計
跑帶要求雙層粘合，具有高傳導(dǎo)性，防滑性。跑帶分為不同的規(guī)格，有厚一點的4.4mm的，也有3.1mm，2.2mm和1.6mm等等。材料的選用基本上跑步機都是一樣的，其實都是由最上面的PVC（橡膠）、底下是經(jīng)緯紗、中間用的是用酚醛聚酯絲連接而成的。厚一點的跑帶他的導(dǎo)靜電性能和跑起來的舒適性來說，是最好的。此處跑帶的厚度是2.2mm的。能達(dá)到跑步機行業(yè)跑帶的標(biāo)準(zhǔn)。
跑步機，其實就是提供一個跑步的面積，所以絕對要在乎跑步帶面積的大小，
左右寬度及前后長度都要夠，否則無法自然邁開步伐，跑起來彎扭不順暢，更容
易跌倒。理論上來說，在相同的馬力條件下，如果跑步所能提供的跑步帶面積越大，且整臺實際的占地面積越小，應(yīng)是較佳的設(shè)計。根據(jù)人體運動工學(xué)推算，50cm寬X130cm長，應(yīng)是一個合宜的參考面積，故此次設(shè)計依據(jù)這一原理選擇如上尺寸。
再有跑步機跑帶是用的磨砂表面，可以增加在運動時的摩擦力，好讓在運動的過程中不容易摔跤?？偟膩碚f，跑步機的跑帶會影響運動感覺，選擇的時候一定要選擇適合自己腳感的。
6.3 跑步帶調(diào)整：兩個螺栓調(diào)整法
如果跑帶偏向左邊，先取出鑰匙，拔下電源插頭。使用六角螺母扳手，以順時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺左后側(cè)的滾筒調(diào)整螺栓四分之一轉(zhuǎn)，還有以反時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺右后側(cè)的滾筒調(diào)整螺栓四分之一轉(zhuǎn)。勿過度鎖緊跑帶。完成后，插入跑步機的電源插頭與鑰匙，讓跑帶運轉(zhuǎn)幾分鐘。重復(fù)本段動作，直到跑帶位在中央位置。
如果跑帶偏向右邊，先取出鑰匙，拔下電源插頭。使用六角螺母扳手，以反時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺左后側(cè)的滾筒調(diào)整螺栓四分之一轉(zhuǎn)，還有以順時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺右后側(cè)的滾筒調(diào)整螺栓四分之一轉(zhuǎn)。勿過度鎖緊跑帶。完成后，插入跑步機的電源插頭與鑰匙，讓跑帶運轉(zhuǎn)幾分鐘。重復(fù)本段動作，直到跑帶位在中央位置。
要增加跑帶的張力時，先取出鑰匙，拔下電源插頭。使用六角螺母板手，以順時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺后側(cè)的兩個滾筒調(diào)整螺栓各四分之一轉(zhuǎn)。跑帶張力適當(dāng)時，應(yīng)該可以將跑帶的任何一邊移離跑臺3-4"。不能過度鎖緊跑帶。完成后，插入跑步機的電源插頭與鑰匙，讓跑帶運轉(zhuǎn)幾分種。重復(fù)本段動作，直到跑帶張力適當(dāng)為止。
要減少跑帶的張力時，先取出鑰匙，拔下電源插頭。使用六角螺母扳手，以反時針方向旋轉(zhuǎn)跑臺后側(cè)的兩個滾筒調(diào)整螺栓各四分之一轉(zhuǎn)。跑帶張力適當(dāng)時，應(yīng)該可以將跑帶的任何一邊移離跑臺3-4"。不能過度鎖緊跑帶。完成后，插入跑步機的電源插頭與鑰匙，讓跑帶運轉(zhuǎn)幾分鐘。重復(fù)本段動作，直到跑帶張力適當(dāng)為止。
6.4跑步臺潤滑油的加注
跑步板和跑步帶的設(shè)計，不光要提供一個寬敞舒適的跑步平臺，還得考慮它們之間的摩擦問題，還有摩擦產(chǎn)生的靜電問題，盡量通過細(xì)節(jié)的設(shè)計，提供一個真正的健康的鍛煉平臺。在跑臺上添加潤滑油有以下好處：
1、 減小跑步帶和跑步板之間的摩檫力，保護(hù)跑步板表面的耐磨涂層，延長跑帶、跑板的使用壽命。
2、減少跑步機的電能消耗。
3、讓用戶在運動時更流暢。
同時為了達(dá)到滿意契合大眾需要的品質(zhì)要求對潤滑油做了如下選擇規(guī)定：
1、耐高溫。
2、黏度高。
3、不易揮發(fā)。
具體的使用方法：
1、掀開左側(cè)跑步帶，將潤滑油沿跑步帶方向倒在跑步板上，控制用量為 10 ml。
2、右側(cè)同左側(cè)一樣操作方法。
3、 將跑步機通電運轉(zhuǎn)在2km/ h以內(nèi)，人站上去隨著跑步帶一起運動，用腳有意識的踏壓跑步帶下涂有潤滑油的區(qū)域，使其在跑步板上散布均勻。
使用頻率：
6個月加注1次潤滑油
注意事項：
不可過量使用，防止摩檫力太小后跑步帶和傳動滾筒之間打滑影響正常使用。
第7章 跑步機滑輪系統(tǒng)
圖7-1車輪
7.1 車輪的選用啟發(fā)
車輪系統(tǒng)的設(shè)計，是跑步機的必需，通過車輪系統(tǒng)可以簡便地移動跑步機。 車輪系統(tǒng)由車輪和緊固裝置兩部分組成。
在車輪選用方面我主要借鑒了汽車的車輪設(shè)計，但相對于汽車的車輪來說簡便很多，而且其制作過程也很簡單，適用于絕大多數(shù)的跑步機。
車輪是跑步機的重要部件，汽車與地面之間的所有相互作用力和力矩都是通過車輪傳遞，因此車輪對跑步機的多種性能有重要的影響。由于車輪是回旋體，所以要求尺寸精度高，平衡度好，支撐輪胎的輪輞外形(包括輪廓、尺寸、形狀)正確，而且具有一定的剛度和彈性，耐疲勞，重量輕，經(jīng)歷適用。
汽車車輪，它主要包括輪胎、輪體和壓圈，輪胎的踏面帶有斜度，輪體的端部內(nèi)側(cè)帶有向外傾斜的輪緣角。適應(yīng)現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的公共車輪無差速驅(qū)動的輪軸系統(tǒng)，使輪軸的驅(qū)動裝置變得簡單，利于降低制作成本。
汽車車輪由車輪和輪箍構(gòu)成，在使用中通常會發(fā)現(xiàn)或發(fā)生各種不同類型的失效，主要反映在磨耗、疲勞裂紋、剝離、掉塊、崩塊、崩箍等。其中剝離尤為凸顯，但本論文是針對比較簡單的車輪設(shè)計，因此就不需要那么復(fù)雜，不需要太多深究，主要利用橡膠材料，把車輪做成類似圓柱形就可以運作。
7.2車輪的固定裝置
車輪的緊固件也采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓等緊固件，為了使車輪可靠的安裝在機體上，需額外添加一個聯(lián)接輪與機體的中間機構(gòu)，它叫作緊固裝置。
輪通過銷固定在掄架上，而輪架又通過鐵板的通孔用螺栓將掄架與機體相固連。
第8章 跑步機的避震系統(tǒng)
跑步時最重要的就是要保護(hù)好膝蓋———跑步鞋具有緩沖減震的效果就
是這個道理。使用跑步機比起在戶外路跑最大的好處是：跑步機它提供了避震效
果，大量消除每一步伐的反作用沖擊力，保護(hù)了膝蓋關(guān)節(jié)。跑步機的避震方式采
用具彈性的橡膠墊將跑臺和底座框架墊隔開，使跑臺成懸吊狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生吸收
震動的功能而達(dá)到避震的效果。因此避震效果是否可以有效的展現(xiàn)發(fā)揮，完全得
看跑步機的基座結(jié)構(gòu)是否牢靠穩(wěn)固。所以采用了足夠牢固的鋼材規(guī)格，結(jié)構(gòu)撐架
以焊熔連接，沒有采用螺栓，在基座結(jié)構(gòu)上再加上橡膠墊和橡膠尾套，使整個基
架又對力產(chǎn)生一個緩沖，實現(xiàn)二級緩沖！本設(shè)計中跑步板采用高密度纖維板，本
身也提供一部份的吸震功能，但厚度至少需有2.5公分以上，以確保在吸震同時，
不因沖擊而龜裂，另外在使用時可在跑步機的支撐點下，加鋪具有彈性的鋪墊，
以增加避震效果。 本跑步機墊材質(zhì)是橡膠，厚度是10mm，能更好的起到減震和消除噪音的作用。健身器目的是鍛煉身體，好的避震系統(tǒng)是跑步機的保障，如果沒有對力的多重緩沖，跑步機就成為了跑步的隱型殺手，在不自覺中會損傷關(guān)節(jié)，而設(shè)計獨特的避震系統(tǒng)能給鍛煉者帶來草地般舒適感覺，使在跑步機上的運動真正成為一種享受。
第9章 使用和維護(hù)
9.1如何使用
跑步機作為一種運動器材，就其如何應(yīng)用需要注意有以下十二點：
1、 在確認(rèn)安裝好跑步機后，才能通電源。
2、 將電源線插頭插入帶有安全接地的電源插座中，電動跑步機的電源線是專用的，若電源線發(fā)生損壞，請盡快與廠家聯(lián)系。
3、 跑步機為室內(nèi)健身器材，請勿室外使用，若陽臺使用，務(wù)必防雨防暴曬。擺放場所要干凈平整，注意防潮，注意勿將跑步機放置厚地毯一類物品上，以免影響跑步機底遮板空氣流通。
4、 鍛煉時不能穿太長，太寬松的衣服，以免衣服掛到跑步機上造成安全事故。建議穿有膠底的跑步鞋或健身鞋鍛煉。
5、當(dāng)你使用跑步機時，請勿站在跑帶上啟動。啟動前，你可以站在跑帶兩邊的修飾護(hù)條上，等跑帶開始運動之后再在跑帶上運動。啟動速度不宜過大，不要試圖跳上快速運轉(zhuǎn)的跑帶上。
6、 跑步機在使用時，請勿讓小孩和寵物靠近，以免發(fā)生意外。未成年人及老人跑步時需有成年人在旁陪護(hù)，并佩戴好安全開關(guān)夾。
7、 跑步機在不使用時，應(yīng)把電源線插頭拔掉收好。
8、 速度不宜過快；健身時間不宜過晚。
9、健身后要有適當(dāng)?shù)姆潘苫顒印?
10、健身活動不要在飯后進(jìn)行。
11、婦女在經(jīng)期、孕期、產(chǎn)后兩個月盡量不要進(jìn)行健身跑。
12、少年兒童跑步機健身最好有成年人進(jìn)行指導(dǎo)，嚴(yán)格控制運動量，避免過度疲勞，影響發(fā)育。
9.2跑步機的保養(yǎng)
1、定期清潔機身，以及機身下方的灰塵。建議用棉質(zhì)軟布輕輕搽拭。不要使用酸性清潔劑。
2、定期檢查跑帶和跑板之間是否有異物；例如香口膠，小生物等。如果發(fā)現(xiàn)異物，應(yīng)當(dāng)立即清除。建議在跑步機下面，鋪上專用的運動地墊；一方面可以消除跑步時的噪音、保護(hù)地板，另一方面可以有效防止灰塵及異物進(jìn)入電機箱或跑帶和跑板之間。
3、定期檢查跑帶的松緊，以及是否有跑偏現(xiàn)象。
4、定期檢查跑步機的緊急制動功能，確保安全有效。
5、定期在跑帶和跑板之間，涂抹硅油，確保跑帶順滑運轉(zhuǎn)。
結(jié)論
跑步機就是構(gòu)造一條運動的跑帶，使運動者在原地進(jìn)行跑步鍛煉。跑步機
屬于健康器材類產(chǎn)品,使用跑步機可以健身,減肥瘦身;如果是減肥瘦身的人來使用,因為身體較肥胖,跑不快,因此驅(qū)動電機的低速必須轉(zhuǎn)矩大才能使用.相反的,健身的人跑步快,但是重量輕,因此高速時的轉(zhuǎn)矩需求較小。跑步機必須滿足家庭成員每一個人都能使用,因此調(diào)速范圍要寬廣,低速轉(zhuǎn)矩要大,才能滿足不同重量的人.跑步機使用的
驅(qū)動裝置為適于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合，特別的選用了電動滾筒裝置。
同時對滾筒又提出了新的要求，如對滾筒做外部做防銹處理等等，這可以使?jié)L筒平衡調(diào)節(jié)、動平衡精度高，噪音低，跑步板和跑步帶不光要提供一個寬敞舒適的跑步平臺，還得考慮之間的摩擦問題，還有摩擦產(chǎn)生的靜電問題，可以對跑臺填加潤滑油，用螺栓調(diào)整跑帶這些方法進(jìn)行處理，盡可能為使用者提供一個真正的健康的鍛煉平臺。還有就是為了跑步機能簡便而自由的移動，特意為它設(shè)計了車輪系統(tǒng)。至于減震系統(tǒng)，可以借助支架減震、跑臺減震來解決，材料用橡膠。
參考文獻(xiàn)
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附錄
零件名
數(shù)量
材料
軸
1
45鋼
支架
1
40鋼
底座
1
鑄鋼
輪架
1
35鋼
框架
1
灰口鑄鐵
滾筒
1
35鋼
外購表： 零件表：
購件名
數(shù)量
扶手架
1
儀表盤
1
底座套
2
滑輪
2
電動滾筒
1
跑步帶
1
跑步板
1
前罩
1
后罩
1
跑步蓋
2
標(biāo)準(zhǔn)件表：
標(biāo)準(zhǔn)件名
型號
數(shù)量
型號
數(shù)量
型號
數(shù)量
銷
GB/t 117-2000 10×60
1
螺栓
GB/T5782 -2000 M10×50
4
GB/T5782 -2000 M12×60
6
GB/T5782 -2000 M30×130
4
螺釘
GB/T67 M10×50
4
GB/T67 M10×60
4
墊圈
GB/T 97.2-200210
4
GB/T 97.2-2002 12
6
GB/T 97.2-2002 30
4
軸承
GCr15SiMn
1
螺母
GB/T6170-2000M10
4
GB/T6170-2000M12
6
GB/T6170-2000M130
4
致謝
在接受XXX老師的任務(wù)書之后，一直得到老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。他嚴(yán)
肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。
從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支
持。老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點
撥、熱忱鼓勵。老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不
僅授我以文，而且教我做人，對老師的感激之言語表達(dá)的。 在此，我還要感謝在一起畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至設(shè)計的順利完成。 在畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有師長、同學(xué)、朋友們諸多的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!