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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 科毕业设计（论文） 题 目 椭圆 机 的 设计 姓 名 专 业 学 号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院 二一六年四月 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 要 家庭用椭圆机应用广泛。现有的健身器一般都采用单一功能，对人体单一部位进行锻炼，而对那些要求全身得到锻炼的适应能力比较 差，直接影响了生产企业的经济效益。为此，该课题提出设计一部家庭用多功能健身器，以适应市场需求。 本文主要对家庭用椭圆机从实际工作需求着手，针对现在产品中存在着规模大功能少等缺点，旨在实现家庭化，多功能化，为本项目市场化、产业化运营奠定了基础。 为此，本文主要进行了如下研究工作： 介绍了家庭用椭圆机的基本特征，指出了家庭用椭圆机的主要内容和难点，综述了家庭用椭圆机研究现状，论证了家庭用椭圆机市场化的必要性和重要意义。 介绍了家庭用椭圆机的构成，工作原理。 通过优化家庭用椭圆机设置方案，合理选材， 合理设计家庭用椭圆机的工作流程及各级传动比的分配，设计开发新一代多功能健身器装置。 该健身器适用于家庭室内使用，价格低，功能多。 关键词： 家庭用，椭圆机，机械运动，踏板 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 of to to on of To of a to on of at of To It of an of of It of By a at of of a of is 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 录 第 1 章 绪论 . 1 身器材的定位，作用，意义及我们健身器材发展现状 . 1 身器材的定位 . 1 身器的作用 . 1 身器的意义 . 2 国健身器发展现状 . 2 庭用多功能健身器简介 . 3 究的目的和意义 . 3 第 2 章 家庭用椭圆机总体设计 . 5 计原则 . 5 机工程设计 . 6 响家庭用椭圆机性能的人体因素 . 7 庭用椭圆机设计结构要素分析 . 8 一车动态特性分析 . 9 庭用椭圆机的构成 . 10 庭用椭圆机方 案设计 . 11 第 3 章 健身器材的现状与发展 . 12 身器材的产生与发展过程 . 12 身器材的产生 . 12 身器材的发展 . 12 庭用椭圆机的特点 . 12 庭用椭圆机的组成 . 13 第 4 章 家庭用椭圆机的设计计算与说明 . 14 庭用椭圆机可行性分析 . 14 庭用椭圆机的原理 . 14 庭用椭圆机各部分的设计说明与计算 . 15 架的设计与计算 . 16 力装置 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 V 的设计及强度校核 . 17 的设计及强度校核 . 18 承的选择及校核 . 22 滑与密封 . 23 动轴承的受力 . 24 板车辅助结构的说明 . 27 章小结 . 28 第 5 章 家庭用椭圆机安装测试说明 . 29 件组安装说明 . 29 板车的测试 . 29 结论 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 32 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 1 第 1 章 绪论 身器材的定位，作用 ，意义及我们健身器材发展现状 身器材的定位 健身器材就是用于身体锻炼的器械，例如哑铃、跑步机等都属于健身器材。依据用途分，它可以分为专业的和非专业的。按照空间分，它可以分为户外的和室内的。 这件设计属于室内健身器材，可以让人足不出户便可得到身体各方位的锻炼。 身器的作用 随着世界城市经济的发展和人民生活水平的迅速提高，城市居民的健康意识逐渐增强，健身也成为人们日常生活中的重要组成部分。然而在日常生活中难免有无法进行户外锻炼的日子。坏天气，应酬太多，工作时间等等都让人们无法每天 在户外进行必要的锻炼。健身器的出现尤其是室内健身器材起到了足不出户也可锻炼身体的作用。无论天气如何恶劣，无论白天黑夜只要拥有一台室内健身器便可以达到锻炼身体的目的。 随着我们国家经济的发展，人们生活水平不断提高，在物质生活得到满足的前提下，人们开始追求更高的生活质量，通过不同的方式使生活变的更加丰富多彩。由于这样或那样的原因， 健身器材越来越受人们所青睐。我们随处可以感受到人们对健身的重视，不管是老年人，中年人还是儿童都会选择一定的方式来健身。选择什么样的健身方式和选择什么样健身器材也是值得人们所考虑的问题。 健身器材起源于 20 世纪 70 年代初的美国和加拿大，它的发明是一个很让人认可的事，将人们的运动由室外转向室内，这是一个创举。 我们不用为每天刮风下雨影响锻炼效果而在意，这样就使得跑步机成为健身器材中最受欢迎的设备 。经过 30 年的工业创新，使的美国及加拿大的产品成为全球健身器材产品的领跑者， 人们意识到了健身器材工业是一个朝阳产业，而且越来越为广大使用者接受。 我国到了 90年代末才出现了一些厂家生产健身器材，这是我国健身器材工业的开始。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 2 现在大多数的健身器材都是固定在某个场所，如健身俱乐部，体育场馆和家庭等。这样的健身器 材虽然能够达到一定的健身目的，但是很难提升人们健身的乐趣。怎样才能让人们既达到了健身的目的，又对健身产生乐趣。一种新型的健身器材 脚踏摆动健身踏板车的产生可以为我们解决这些问题。它的使用场合很广，如在上学的路上，在上班的路上都可以健身，健身变得方便和具有乐趣。在健身的同时可以享受大自然的美丽，给人们在身体上和精神上的享受。 家庭用椭圆机在许多方面优越于现有的运动健身器材，使其更具有市场，会越来越受人所青睐。家庭用椭圆机设计为自拟课题，具有创新的设计，要综合考虑机械运动原理、机械设计学和人因工程学方面的知识 。这次设计对我来说是一次很好的锻炼机会，通过老师的指点，同学的帮助，对课题的内容进行了探索和设计，现将设计过程和内容阐述于下。 身器的意义 社会时代的飞速发展，让人们生活水平迅速提高。然而由于工作量繁多，生活节奏加快，各种由于身体没有得到有效锻炼而衍生出的疾病也在困扰的人们。没有时间去健身房，没有适合的健身场所这些都是身体得不到锻炼的问题根源。如今“健身器”成了时下热议的名词，它的出现让人们不在为身体得不到锻炼而烦恼。只需在家里，可以是睡前一点时间，可以在清晨起床后的一点点时间，用了健身 器身体便会得到足够的锻炼。增强的体质，提高了免疫能力。可以说健身器为现代生活中的人们带来了健康。尤其是对那些工作量大，空闲时间少的上班一族来说更是有很大的好处 国健身器发展现状 一个国家的体育消费水平决定了该国的体育市场的发展程度。世界许多经济发达的国家家庭的体育消费都十分可观。 1994 年，英国家庭体育消费为 130亿美元，意大利为 94 亿美元，西班牙为 81 亿美元，德国为 640 亿马克。 1996年法国家庭体育消费为 462亿法郎，占整个体育消费的 49%。相比之下我国的体育消费就很低了，据国家体育总局公布 的 2001年中国群体体育现状调查报告，我国城乡居民以家庭为单位全年体育消费平均为 中用于购买家庭健身器械平均为 明我国家庭健身器械的市场消费水平很低。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 3 从一个国家的人口总数和家庭所拥有的健身器械的比例来看，其跑步机一年的销量为 300 万台；韩国人口 4600 多万。 2002 年跑步机销量为 100 万台；而中国拥有 13 亿，跑步机一年的销量仅在 20 万台左右，目前跑步机在中国家庭的普及率仅为 1%。虽然近年来，我国对于家庭健身器械的消费有所增长，但相比国外发达国家的家庭拥 有量，还有很大的距离。 从国际视角比较来看我国在体育产值，体育消费水平及体育产业吸纳就业人口比重三个方面，与西方发达国家都存在较大的差距，这些问题直接或间接的反映了当前我国体育市场整体上还处于起步和初级发展阶段，近你那来家庭健身器械的总销售额虽有增长，却非常缓慢，同时也预示着家庭健身器械领域市场开拓的潜力巨大。 我国家庭健身器发展主要存在：有效需求不足，健身器械市场主体不成熟，家庭健身器发展的市场机遇这些问题。 本次设计打破常规，多功能可以满足各种需求，使其具有很高的市场竞争力和存活力，从而在健身器这一领域 中占据重要位置。 庭用多功能健身器简介 这款家庭用多功能健身器是应时下人们对健身器的要求而设计的。它综合了握力器，拉力器，坐蹬训练器，划船器等多种健身器材的功能，可以有效地锻炼您的身体各处。考虑到由于是家庭室内使用，因此在设计之初就想到占地面积这一问题。这款集合了多种健身器功能于一身的新型健身器占地面积并不大，可以再绝大部分室内摆放。按照人体构造设计各个零件，符合人性化要求。 为了满足多功能而且占地面积要小的要求，这款家庭多功能健身器计划初变考虑到增加适当高度来减少占地面积从而满足任何人 在自己室内使用该健身器的愿望。 究的目的和意义 随着全民健身热的兴起，每个家庭的健身意识正在不断提高，不少家庭把健身器械购回家里，进行健身锻炼，以期达到健康身体，陶冶情操和家庭和谐享受的目的。因此，人们也越来越关心市场上各种各样的健身器械，着意进行比较和选择，挑选适合自己的家庭成员健身健美的产品，建立起自己的家庭健身购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 4 俱乐部。其实，人们对自己拥有的健身器械的要求并不很高，总的来说有三点：一是效果明显；二是价格合理；三是外观好，占地小，噪音低。凡具有上述特点的家用健身器材就特别受消费者的欢迎。 近 几年，市场上流行的健身器材种类很多，但流行不一定受欢迎。有的健身器材功能单一，虽价格较低，但一般消费者认为并不划算；另外一些健身器材功能较多，但结构复杂，使用空间大，价格较高，大多数消费者又接受不了。所以真正能进入家庭的产品并不是很多。 此次设计研究的目的就是为了研发出一种与现在市场上出现的健身器械不同的一部健身器。克服功能单一，结构复杂，使用空间大，价格较高的缺点，提高使用效果，价格合理，占地小，噪音低。从而在市场中立于不败之地。 此次研究意义在于为每一户购买健身器的家庭节约资金，用一台机器达到多台机器的 锻炼效果，增强人们的体质，给千家万户带来健康 . 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 5 第 2 章 家庭用椭圆机总体设计 计原则 家庭用椭圆机的设计尺寸是根据人体尺寸来设计的 ,各个部分的定位均参照人体尺寸。人体的主要尺寸 :国标 出身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项主要尺寸数据。 下表是我国成年人人体主要尺寸和坐姿人人体尺寸 (摘自 国成年人人体尺寸 ): 表 2国成年人人体主要尺寸和坐姿人体尺寸 主要尺寸 男 (18 60岁 ) 女 (15 55岁 ) 百分位数 5 50 95 5 50 95 身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659 体重 8 59 75 42 52 66 上臂长 289 313 338 262 284 308 前臂长 216 237 258 193 213 234 大腿长 428 465 505 402 438 476 小腿长 338 369 403 313 344 376 坐姿尺寸 男 (18 60岁 ) 女 (15 55岁 ) 坐高 858 908 958 809 855 901 坐姿颈椎 615 657 701 579 617 657 坐姿眼高 749 798 847 695 739 783 坐姿肩高 557 598 641 518 556 594 坐姿肘高 228 263 298 215 251 284 坐姿大腿 112 130 151 113 130 151 坐姿膝高 456 493 532 424 458 493 小腿加足 383 413 448 342 382 405 坐深 421 457 494 401 433 469 臀膝距 515 554 595 496 529 570 坐姿下肢 921 992 1063 851 912 975 设计要点： 1. 座的形式与尺度及其功用有关 2. 座材的尺度必须参照人体测量学数据确定 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 6 3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担 4. 座材前缘处，大腿与家庭用椭圆机之间压力应尽量减小 5. 腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度 6. 器材垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域 组成 家庭用椭圆机 的功能是供人骑行，就发挥 家庭用椭圆机 的功能作用而言 ，把人看作 家庭用椭圆机 的组成部分是完全合理的。因此，人在骑车时组成了人一车系统，该人一车系统中的人一车界面关系可由图 1 机工程设计 1、人与支撑部件的关系 图 1 支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是 家庭用椭圆机 的构架。支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证 家庭用椭圆机 的整体性，实现 家庭用椭圆机 的功能。从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着性的设计参数。 2、 人与动力接受部件关系 动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。为了使人省力和有舒适感，必须在骑 家庭用椭圆机 人的体格和体力与 家庭用椭圆机 元件的尺寸关系上下功夫， 即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。 3、 人与传动部件关系 传动部件主要是滚珠、 带 条和 带 轮。人的作用力是通过 带 条和 带 轮传动购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 7 而带动后轮转动，从而使 家庭用椭圆机 前移。传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性，且有易操纵的变速机构。保证较高的传动效率，才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率。 4、 人与工作部件关系 工作部件就是车轮，即车圈、轮胎等。绝大部分轮胎是充气的，少数是实心的。车轮一方面把骑车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而向前运动的力；另一方面将骑车人的握力转换为与接 地部分所产生的刹车阻力。在设计 家庭用椭圆机 的各部分尺寸、车闸及变速器等时，应该着眼于骑车人一动力一传动一工作的连贯性，才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把、刹车力适当的车闸，才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象。 响 家庭用椭圆机 性能的人体因素 影响 家庭用椭圆机 性能的人体因素很多，如图 1示。现主要分析下述几点： 1人的体格因素 以身高 H 为基本因素，其他身体的能力与 H 成比例，并有与 手臂、腿、气管等的长度与身高成比例，从而以骨关节为中心所产生的力矩 、步幅等，都取决于 肉、大动脉、骨骼的截面积以及肺泡的表面积等都可看成与 活量、血液量、心脏容量等都可看成与 格对出力性能的影响，从理论上讲，弹跳能力与度能力与 功能力和 实际上因每个人身体素质不同，常有 20以上的偏差。 2人的下肢肌力 家庭用椭圆机 骑行的原动力，主要是骑车人的下肢肌力。人骑车时，骨骼肌肉内部的化学能转换为肌肉收缩的机械能。 家庭用椭圆机 脚蹬的转动就是通过腿肌收缩出力而完成的，一般说腿肌长的人比腿肌短的人有利。肌 肉收缩时产生的力，一般与肌肉的截面积成比例，约为每平方厘米 40通过一定训练的人可提高到 65N 。 3人的输出功率 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 8 人输出的功率随着骑车人的体格、体力、骑车姿势、持续时间和速比等的变化而变化。一般成年男人的最大输出功率约为 力（ ，能持续 10果持续时间长，其值要小得多，持续 大约只有 4人的脚踏速度 家庭用椭圆机 运动是很有节奏的，其节奏常常与人的心脏节律保持一定关系。健康人的心脏跳动为 70 次 一般脚踏以 60r/奏转动较为合适。设计时以这一常用速度来确定相关设计参数。 5人的平衡机能 骑车人本身的平衡机能是影响 家庭用椭圆机 性能的重要因素，如果缺少平衡机能，哪怕是运动性能很好的 家庭用椭圆机 也不能平稳行驶；若人有很好的平衡机能，却可掩盖 家庭用椭圆机 设计上的某些缺陷。 6人的手和握力 影响刹车性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和儿童，手的大小和握力都不相同。据试验，为了长时间施闸而不致使手有疼痛的感觉，希望只用最大握力的 10左右便能得到必要的减速度 。 7 人的疲劳 人体疲劳和疼痛是对骑车出力性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有 家庭用椭圆机 结构因素。疲劳和疼痛一般是由于部分肌肉负担过大，骑车姿势不合适，以及体重对鞍座的体压分体不合适等引起的。此外，影响出力因素还有人的最大摄氧量。 庭用椭圆机 设计结构要素分析 影响 家庭用椭圆机 性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素，如图 1了获得 家庭用椭圆机 较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人一车协调。为此，着重分析与人体相关的结构要素。 1速比 大小 带 轮的齿 数比，与 带 轮直径比相一致，一般控制在 用速比关系可取得骑行时所必要的功率和必要的速度。速比要合适，如果太小，无论人的肌力有多大，由于不能充分提高转速，所以就得不到大的输出功购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 9 率。也由于速比小，在限定的曲柄转速下，得不到必要的骑行速度（后轮转速）。速比过大时，要求的踏力也大，容易使人疲劳。为了保持不疲倦的持续骑行，希望肌肉的负担约为最大肌力的 10% ，按此选择速比和曲柄转速，可得到比较好的效果。 2曲柄长度 传统的 家庭用椭圆机 设计，一般从杠杆原理考虑比较多，对人研究少，认为曲柄越长越有 力。曲柄过长后，为了不使脚蹬碰到前泥板，不得不加大中轴至前轴的距离（前心距）。这样势必加长车架，影响了正确的坐车姿势，使人感到臀部痛。若能按人的身长或下肢长来考虑曲柄长度，则可使人省力和舒适。通常曲柄长度的基准，取人体身长的 1 10 ，也相当于大腿骨长的 1 2 。 3 三接点位置 正确的骑车姿势，是由骑车人和 家庭用椭圆机 三个接点位置决定的，如图1-4(a）中所示的鞍座位置 A 、车把位置 B 、脚蹬位置 C 。按三点调整法， 等，一般 ( 3 ) A 点略低于 约为 5 4 鞍座位置 鞍座装得过低，骑行时双脚始终呈弯曲状态，腿部肌肉得不到放松，时间长了就会感到疲软无力；鞍座装得过高，骑行时腿部的肌肉拉得过紧，脚趾部分用力过多，双脚也容易疲劳。骑车时适当的用力部位是脚掌。设计或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窝部位中心紧靠鞍座中部，使手的中指能触到装配 带 轮的中轴心为宜。人体各部尺寸都有一定的联系，只要腋窝中心至中指的长度确定下来，鞍座高度便可大致确定。 5 车闸 设计时，闸把开挡、力率和闸把力要与人手的大小和握力相适应。灵敏度高的车闸 ，随着闸把上力的增大，刹车力也按比例地增加。如果闸把力到达某一程度不发生刹车作用，继而又骤然生效，说明这种车闸设计不良。在紧急情况下操纵时，理想的施闸力和减速度见表 1 一车动态特性分析 1 动态稳定性 家庭用椭圆机 的稳定是行驶过程中的稳定，是一种动态平衡的稳定性。动购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 10 态稳定性影响到 家庭用椭圆机 骑行中的动作，包括直进稳定性和前后左右方向的稳定性，见图 1-5(a）。显然，稳定性对安全行驶是必不可少的特性。 2力学特性 家庭用椭圆机 行驶在平地上转弯的条件是侧向力（与离心力平衡）与 家庭用椭圆机 总重量（人和车的重量）的合力作用线要通过轮胎与地面的接触点。这当然与骑车人有关，但更重要的是 家庭用椭圆机 的造型要有适合这种力学特征的结构形式。 3 转向特性 家庭用椭圆机 转弯时可能有三种情况： 人体和车身向内倾的角度相等。即骑车人身体的中心线和车子的中心线一致时， 家庭用椭圆机 就可以转弯，即所谓中倾旋转，见图 1-5(b) ；骑车人的倾斜角比车子的倾斜角大时，此时的转弯即所谓内倾旋转，见图（ c）；骑车人的倾斜角比车子的倾斜角小时，此时的转弯即所谓外倾旋转，见图 (d)。 庭用椭圆机的构成 家庭用椭圆机的整体构成由以下几大模块： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 圆机的设计及仿真 11 (1)在行驶中，车身的造型对整个行驶的效率有着很大的影响，因为车 身的造型直接影响到的是行进的阻力。此处设计的水陆家庭用椭圆机的车体造型也已达到最小阻力位佳，通过流体力学，我们可以针对各种造型在水中行进时所受的阻力进行分析，核定最佳造型设计以达到最佳运动效率。 (2)通过机械设计我们可以比较确切的分析各种传动系统的传动关系进而计算出总传动系统的传动效率进行核算。 (4)正常直线行驶时，导向机构应不构成阻力，设计的导向机构应简单便捷为好。 庭用椭圆机方案设计 目前家庭用椭圆机 设计各式各样，这里的设计主要从传动系统方面来结合设计。分析以上性能需求，并根据本设计需要，针对推传动系统的的 设计提出以下方案的特点及创新 : 1. 该方案采取大量三角形结构，从而确保该产品的稳定性及耐用性 到省力的效果。 3. 该产品人性化设计，提高了该产品的实用性。 椭圆机的设计及仿真 12 第 3 章 健身器材的现状与发展 身器材的产生与发展过程 身器材的产生 健身器材起源于 20 世纪 70 年代初的美国和加拿大，它的发明是一个很让人认可的事，将人们的运动由室外转向室内，这是一个 创举。 我们不用为每天刮风下雨影响锻炼效果而在意，这样就使得跑步机成为健身器材中最受欢迎的设备 。经过 30年的工业创新，使的美国及加拿大的产品成为全球健身器材产品的领跑者， 人们意识到了健身器材工业是一个朝阳产业，而且越来越为广大使用者接受。 我国到了 90年代末才出现了一些厂家生产健身器材，这是我国健身器材工业的开始。 身器材的发展 健身器材从当初单一的跑步机、室内自行车等发展到现在的多功能家庭用椭圆机、健身椅等等，容入越来越多的科学技术与科学的健身方法，使得健身越来越有成效。健身器材同时也向室外发展， 我们可以在居民小区里看到一些健身器材，那些健身器材小巧，使用方便，适合大众化的健身需求。作为一种室外健身器材，家庭用椭圆机有它独特的优势，那就是能够移动健身，能够在上班的路上、上学的路上，在公园休闲时体验健身。 庭用椭圆机的特点 家庭用椭圆机具有传统踏板车的小巧，灵活，可以折叠等等特点，正得到越来越多的健身爱好者的喜爱。它又有独特的设计，那就是具有动力装置，使踏板车得到了改进与发展，健身者通过脚踩踏板，使动力通过动力装置传递给车轮，从而使得车子前进。它能够达到时速 20公里，动力装置由棘轮和零件机构组 合而成，由于单一的基本机构往往由于其本身所固有的局限性而无法满足多方面的要求，采用组合机构，既发挥了各基本结构的特长，又避免各机构的局限性，形成一种新的机构系统 . 椭圆机的设计及仿真 13 庭用椭圆机的组成 家庭用椭圆机主要包括以下 5部分的内容： 1. 车架 2. 动力装置 3. 车轮 4. 其他装置 下面就家庭用椭圆机方案的可行性进行分析，对家庭用椭圆机 4个部分的设计进行计算和说明。 椭圆机的设计及仿真 14 第 4 章 家庭用椭圆机的设计计算与说明 庭用椭圆机可行性分析 家庭用椭圆机采用脚踩踏板使踏板摆动，踏板 带动零件棘轮组合件，传递给零件机构，再通过链条把动力传递到车轮，实现整个动力的传递。如踏板车要求时速达到 20公里，那么后轮的线速度为 1。 2 0 / 5 . 5 6 /v r k m h m s （ 后轮的转速（选择直径为 300的轮子） / 2 5 . 5 6 / ( 2 3 . 1 4 0 . 1 5 ) 5 . 9 /n v r r s （ 取踏板的转速 4 0 7 /n r s 动力传递方面，取踏 板车和人的总重量为 80地面的摩檫系数取 后轮传递提供的功率 2。 0 . 1 8 0 1 0 5 . 5 6 0 . 4 4 8P F V m g k w （ 其余各轴所传递的功率分别为 32 / 0 . 9 2 0 . 4 4 8 / 0 . 9 2 0 . 5 5 4P P k w （ 人只要提供 庭用椭圆机的原理 大自然离我们有多远，我们离健康就有多远。身处城市，我们的运动健身空间被压缩。但是空间少了并不意味着放 弃运动健身。我们需要一种运动健身器械，它应满足： 尚且平易近人 让人们使用的时候既能接受，又能具有实用价值。 就需要它老少兼宜安全 并且具有 容易上手使用 的特点 。 椭圆机的设计及仿真 15 并且在此基础上有 一种高效的运动健身效率。 这就是设计 “脚踏摆动家庭用椭圆机 ”的原始动机。 脚踏健身踏板车的动力传递部分由棘轮和零件机构组合而成，通过踏板的来回摆动带动零件棘轮组合件的摆动，再带动零件增速机构，最后通过链传动把动力 传递给后轮，实现后轮驱动。在使用过程中首先需要使用者单脚蹬地，使车子获得一定的速度后将两脚一左一右放在踏板上，轻轻摆动上身，通过重心的移动来踩动踏板。由于棘轮机构存在一定的空程，速度越小空程影响就越明显，所以只有当车子获得一定的初速度后才能踩动踏板，而在静止状态下直接踩动踏板将不能获得理想的效果。运动原理图如图 4 图 4动原理图 椭圆机原理图如下： 动杆联接两回转副，固定 导杆 联接两 移动副 ，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹为长短径不同的椭圆。 按照图中标出的箭头方向，可以看出动力传递的方向，最后通过脚踏把动力传递给后轮，实现后轮驱动。 庭用椭圆机各部分的设计说明与计算 家庭用椭圆机是一个机构的组合体，它由各个功能不同的机构按照一定的组合来共同完成踏板车的功能，现将各部分的功能说明如下 3。 椭圆机的设计及仿真 16 架的设计与计算 车架需要安装轴及零件等几乎全部的零部件，它的尺寸将影响车子的主要重量，设计合理的车架形状能够使得车子变的轻巧，美观等，除此之外，其强度也需要满足它的使用者。在参考有关踏板车的资料后，决定采用类似 T 型截面的铸铁梁结构的材料制成车架，结构简单，通过校核其强度来满足使用要求。椭圆机的设计及仿真 17 铸铁虽然属于脆性材料，不具备好的抗拉强度，但具备较好的塑性，抗压强度较好，在使用过程中车架主要承受抗压，所以在承受压力时不易变形，保证零件传动的稳定。设计时主要考虑其抗压和抗拉强度 是否满足使用要求，此外，为了使踏板车设计更加美观与小巧，对车架的宽度在满足能够安装零件，零件运动过程中不相互干涉后进行缩小，以便使得车子的重量进一步缩小。 车架平面图如图 4 图 4车架结构图 力装置 家庭用椭圆机使用踏板与零件棘轮组合件的配合来完成动力的传递，这也是本次设计过程中最重要的部分之一，这中配合有多种方案可以选择，经过对比后，我选择踏板车左右各有一个踏板配合。
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