毕业设计（论文）-家用多功能跑步机的设计.doc

毕业设计家用多功能跑步机的设计学生姓名： 高旭辉 学号： 112012233系 部： 机械工程系 专 业： 机械电子工程 指导教师： 高丽红 二零一五年六月 诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 家用多功能跑步机的设计 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 112012233 学生： 高旭辉 指导教师（含职称）： 高丽红(讲师) 1课题意义及目标 时代不断进步，人们越来越重视身体素质，健身跑步成为当前流行热词，而跑步再也不局限于室外跑步，跑步机正越来越多的进入人们的视野，跑步基的发展有利于全民健身的浪潮。 2主要任务(1) 根据已有的跑步机资料，确定总体的结构方案设计和传动系统。(2) 进行基本结构分析，轴和主要部件的设计计算。(3) 利用人机工程学进行多功能部件设计，并构建三维模型分析。3主要参考资料1 丁玉兰. 人机工程学M.北京：北京理工大学出版社.2 2011-2016年中国家用多功能电动跑步机市场调查及投资决策报告.3 吴宗泽.机械设计手册.机械工业出版社，2009.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1确定总体方案和传动系统3月3日3月23日2轴和主要部件的设计计算3月24日4月13日3根据人机工程进行多功能部件设计4月14日5月4日4三维建模并分析5月5日6月1日5完成毕业论文及答辩工作6月2日6月22日审核人： 年 月 日家用多功能跑步机的设计摘 要：为了保持健康的身体，我们需要进行运动。众所周知，跑步是一种非常简单也是最常见的运动形式之一。它被越来越多的人接受，也被医学界给与很高的评价。随着社会的不断发展和进步，人们已经不仅局限于室外跑步，跑步机已进入人类的生活，是众多健身器材中最常见的一种。以目前的形势来看，跑步机在以后的时间里会持续增长。本次设计的任务有：跑步机总体结构方案、电机类型与参数、对传动系统进行正确的设计计算与校核、跑步带以及跑步版的设计、最主要的是突出了多功能这一主题，使跑步机不再单纯的只是跑步机，还有其他的多功能部件。同时也突出了跑步机中减震系统的重要性。根据专业所学的机械类方面的知识，再结合人机工程学，使得此设计更趋近于科学性。同时，对跑步机的使用和注意事项以及如何保养进行说明。 关键词：家用，多功能，跑步机The Design of the Household Multi-Functional TreadmillAbstract：In order to keep healthy, we need to take exercise. As we all known, running is not only a very simple exercise but also one of the most common form, which is accepted by more and more people. At the same time, the medical profession also thinks highly of running. In recent years, with the increasing development of the society, people have not only confined to the outdoor running. And the treadmill has entered into the life of human being, which is one of the most common health-training equipments. At the current situation, the use of treadmill will continue to grow in the future. The task of the design includes several aspects, such as the overall structure scheme of treadmill, the motor type and parameter, the correct design and calculation for the traditional system, and the design of running belt and running boards. Most importantly, at highlight the theme of multi-function, which makes the treadmill no longer just a simple machine. It also has other multi-functional components. At the same time, it also highlights the importance of the treadmill in the suspension system. According to the professional knowledge of mechanical, combined with the man-machine engineering, the design tends more to be scientific. Meanwhile, the use, instruction and how to maintain it should be written.Keywords: Household, Multi-functional, TreadmillIII目 录1 前言11.1 设计的背景条件11.2 研究的目的及意义11.3 国内外研究进展21.3.1 国外研究进展21.3.2 国内研究进展22 总体结构方案设计与电机的选择42.1 技术参数及要求42.1.1 设计内容42.1.2 技术参数42.2 总体设计的结构方案与选择依据42.2.1 基本功能42.2.2 边界条件的确定42.2.3 方案的选择以及选择依据52.3 构造设计52.4 电机类型与参数选择62.4.1 传动比的计算以及传动比的分配62.4.2 传动比的分配72.4.3 选择电动机的功率72.4.4 计算电动机的转速72.4.5 确定各轴的转速、功率及转矩83 传动系统的设计与轴的设计及校核与键的设计103.1 带传动的设计计算103.2 轴设计计算及校核143.2.1 轴的设计及计算143.2.2 轴的强度计算153.2.3 接下来校核轴（按弯矩合成强度的条件）153.3 轴承的选择以及它的寿命验算173.3.1 轴承的选择依据173.3.2 轴承寿命验算173.4 键的选择与校核203.4.1 键的规格类型以及尺寸203.4.2 关于键的强度校核（电机轴上的键）204 跑步机的跑步带以及跑步板的设计214.1 跑步板的设计214.2 跑步带的设计214.3 跑步带的调整方法：(两个螺栓调整法)224.4 跑台润滑油的添加245 人机学设计与跑步机外型设计255.1 人体的尺寸的百分位数运用原则255.2 多功能跑步机人机工程设计255.3 跑步机外型设计275.3.1 基架设计（焊接结构）275.3.2 上、下支架的设计过程285.3.3 前后罩306 避震系统的设计与多功能部件的设计以及维护316.1 避震系统的设计316.2 多功能部件设计326.2.1 扭腰盘的设计326.2.2 连接结构方面的设计336.2.3 旋转结构方面的设计336.2.4 仰卧起座的设计356.3 跑步机的使用以及维护366.3.1 维护及保养366.3.2 跑步机使用需要注意事项367 总结37参考文献38致谢39太原工业学院毕业设计1 前言1.1 设计的背景条件 跑步机，是当今世界最受欢迎的健身器材之一。它是通过跑步带使锻炼者被动地跑动。由于有辅助设备，锻炼着可以在跑步锻炼的同时能够随时看到自己的跑速、心率、温度、热量、运动时间。方便跑步者随时调整自己的锻炼节奏。但是，随着人们对生活的更高层次的要求与对自身更高期望的要求，人们不在局限于以往只能单纯的跑步。人们要求在跑步的同时，希望同时能锻炼到其他部位，例如：锻炼到腰部、肘部、腹部。所以，多功能跑步机就随之而来了。本次设计的题目就是家用多功能跑步机。1.2 研究的目的及意义随着技术的进步与科技的发展，交通工具的多样化使人们出行的方式和选择更加多样化，网络技术的发展使人累突破了时间、地域与空间的限制，从而使交流更加方便，网上购物，电脑游戏，网上教育给人类带来的便利与方便。但是，任何事物都有两面性，这些东西给人类带来方便的同时，也给人类带来了很多的负面影响。当下四大主要的疾病主要有：心脏病、糖尿病、高血压、脑梗塞。据日本最新的调查报告显示：这四大疾病是导致人类死亡的最大原因。虽然说造成这些疾病的原因是很多的，与个人的生活环境与生活习俗有关系，但不可不说与运动的不足也有极大的关联。随着城市化的快速进程，生活节奏不断的加快，人们锻炼的时间基本上没有了。主要表现为：吃饭叫外卖，出行乘车，购物快递上门。长期下去，各种疾病就随之而来了。“运动有益于健康”这是自古以来就有的说法。大量的资料证明，健身运动能够增强人的体质，锻炼人的身体，提高健康水平。从生理学方面来讲，健身能改善人体的各个系统，有助于人体各个系统的协调发展，使人体的各个器官更有活力，对保持良好的身材有积极的作用，对于女孩子来说效果最好了。跑步是健身中最常见的一种，因为跑步在健身中的花费最小，是健身危险性最小，见效最快的方式。同时，跑步不受年龄，身高，胖瘦等多方面的限制。总之，跑步是当前世界公认的最实惠、最便捷、最安全的健身方式。跑步对心血管系统、呼吸系统、运动系统等有很好的作用。如果长期坚持跑步的话，可以大大的减少心悸，胸闷等现象，有利于心肌的锻炼，心肌增强了，心脏就可以输送更多的血液。大大的减轻了心脏的负担。研究表明，经常参加跑步锻炼的人，有氧代谢能力远远超过那些不锻炼的同龄人。从而有助于呼吸系统的增强，呼吸系统增强的话，就能很有效的抵制各种呼吸类的疾病，例如感冒肺炎等。研究发现，经常跑步的人，能够增强骨质，骨骼会变得很结实。经常跑步的人新陈代谢很好，有利于身体各个部位的协调。同时，经常跑步锻炼，能够使心情经常保持愉快的状态，有利于烦恼、紧张、苦闷等的减少。当然，跑步也不再局限于室外的跑不了，跑步机进入了人们的生活。 1.3 国内外研究进展1.3.1 国外研究进展 当前，跑步机的生产设计主要集中在欧美地区，以美国最为发达。世界上第一台跑步机诞生在美国，因此美国跑步机的起步比其他国家早。美国在世界上拥有很多的知名品牌如：LIFE(力健) ，JOHNSONFITNESS(乔山科技)。这些跑步机外表优美，设计美化，售后服务好，所以得到全世界人名的喜爱与青睐。同时在澳大利亚与加拿大也有很多的名牌，比如加拿大的泰诺健和普拉达，而韩国的TURNI都是非常有名的。这些企业都有一个共同的特点，那就是这些跑步机的结构、功能都是特别好的。但是，并不是说这些跑步机最好了，它也有许多的不足，人性化的方面还有很大的不足，所以需要很大的改进。1.3.2 国内研究进展 国内的跑步机起步比较晚，国内对跑步机的研究是在80年代以后才开始的。在1996年前，在我国的跑步机大都是进口产品。那会跑步机的价格是相当的昂贵。国人整体的经济能力有限，对于跑步机也只能是望着听着，自己是没有能力购买的。在1993年以后，随着世界经济格局的变化以及我国对位贸易开放的不断加大，国外的跑步机企业向我国发展。起初是韩国的企业。山东祥和集团首先在1994年建厂，首创我国生产跑步机的先河，祥和集团自主生产了跑步机的所有部件，并且在随后的1996年的南昌体博会上参展，享有了声誉。祥和跑步机被誉为第一个名族品牌的跑步机。在建厂的第一年产量就达到了8000多台，销出了5000多台，给企业带来了很大的名誉和利润。在以后的岁月里，经过不断的改进与不断的学习，祥和的生产能力与规模不断的扩大，在到2004年这么短的时间里，年产量从7000台变成了100000台，由此可见祥和取得的成果。并且被评为了山东的名牌产品。祥和的先河性为我国提供了经验，带动了整个行业的蓬勃发展。当前，我国国内的跑步机企业主要集中在长江三角洲和珠江三角洲，山东半岛以及闽南地区，大约有50多家企业。跑步机对于我国整体产业结构的调整都有重大的作用。总所周知，拉动经济的三大马车为投资、消费、出口。而跑步机在其中占的比重很大，随着我国经济的不断发展，跑步机越来越多的走进了人们的生活。402 总体结构方案设计与电机的选择2.1 技术参数及要求2.1.1 设计内容跑步机跑步系统的设计；多功能部件的设计。2.1.2 技术参数驱动：4-6匹马力交流电动机；占地大小：面积455-500毫米1550-1650毫米；速度：5-12公里/小时；重量：不大于400斤；符合人机工程学；电机：跑步机可调电机；减震系统的减震效果。2.2 总体设计的结构方案与选择依据2.2.1 基本功能 跑步带是跑步机中做基本的部件，而跑步带的运动方向与锻炼者的跑动方向相反。但是两者的速度要保持一致才能使运动者跑动。1而跑步带进行驱动的是直流电机。而直流电动机中有半导体功率器件，是使用脉冲宽度（PWM）的方式来实现的调速。2.2.2 边界条件的确定 边界条件：环境优雅、无大的噪音、大小得体、节能省电、运动空间以及温度适中。2.2.3 方案的选择以及选择依据1 动力源此跑步机为小型的机械，所以首选直流电动机。2传动系统带传动设计和制造比较简单且容易，同时，带传动适用于非重载的机械中。3制动系统触摸屏。2.3 构造设计图2.1 设计的此跑步机主要由以下构成：机架、电动机、跑步带、可调电源、仪表盘等组成。支架与机架相垂直，前轴和后轴装在机架的两端，前后两滚筒分别装在前后轴上。跑步带张紧绕在前后滚筒上，在跑步带的下面装有跑步版，从而动皮带轮则紧紧装在前滚筒的一端。而电动机可调电源在框架前端，并位于前后罩子中。控制传感器装在电动机上，速度传感器装在紧靠从动轮框架上。能够调节跑步带的螺栓，一端安在电动机外壳孔板，另一端连在焊接于框架前端的孔板上。扶手则安装于支架的顶部，仪表盘安装在支架上。此跑步机采用的传动方式为带传动，传动级为一级。8同时，在支架上安装有扭腰盘、仰卧起座、俯卧撑等多功能部件，以此实现多功能。2.4 电机类型与参数选择跑步机离不开电机，电机是跑步机的动力来源。电机是根据工作载荷的大小、性质、工作机的特性及空间环境所决定的。1234当人在跑步机上运动时，由于运动产生了动力，所以跑步机承载的重量约为人体重的1-2.5倍。而电动机在这样的重载下是可以达到并维持所选择的跑速。在一般的情况下，跑步机一个马力（1马力=736.0w）大致可以提供50-60公斤的承载量，但同时，跑步机的马力与跑步带的大小面积也有直接的关系。如果跑步机的马力越大，那么它跑步带的面积也就可以越大。所以，跑步机的持续马力不大于1.5马力，但不同的人体重不同，如果体重超过了80公斤，则马力应选2.0以上的跑步机。在此次设计中，跑步机标准为100公斤，则跑步机用电动机ZYT42型永磁直流电动机，该型电动机系大功率跑步机中配套的专用驱动元件。特点：转动精度高，当运动者在此跑步机上运动时，该电动机转速丝毫不差，保持同步转速。总之，调节速度是很方便的，而且调速的范围宽广，具有低速的性能（启动转矩大），运行时平稳，无噪音。2.4.1 传动比的计算以及传动比的分配在设计一个有多级传动的装置设备时，传动比的正确分配是非常重要的。要做到以下的原则：尺寸正确、结构合理、成本低、易于修理。所以，应该注意一下几点。各个传动比应在推荐的范围内。传动件之间不可以发生碰撞等现象。如果是两级齿轮传动，那么可以根据下列的式子分配：；2.4.2 传动比的分配根据总的传动比为I=N0/Nw=3.0，所以取多楔带的传动比，n0=4000.0 r/min，那么，跑步带的传动比：2.4.3 选择电动机的功率根据P=Fv，可知，传动筒所需满足的功率传动装置的总效率则：皮带的传动效率：，；滚动轴承的效率：那么，所以，电动机的功率为：所以，2.4.4 计算电动机的转速据查表得：电动机型号ZY1208086 马达的容量：1.5HP 功率：1500W 电压：DC180V 转速：400rpm2.4.5 确定各轴的转速、功率及转矩首先计算电动机的轴：P0=Pr=1670.0W；所以，接下来计算前后轴：对于前轴有：,；所以，.对于后轴有：所以，.所以有表2.1表2.1轴的数据表轴号转速(r/min)功率(Kw)转矩传动比效率传动形式14000.01670.03989.5021600.01503.08971.02.50.95带传动31428.01333.310230.020.9带传动而电动机用永磁直流电动机，电压为380伏特，型号为YT42型。图2.1 电动机特性曲线3 传动系统的设计与轴的设计及校核与键的设计3.1 带传动的设计计算 通过前几章的内容，可知输出功率P=1500w，满载转速n1=4000r/min，从而从动轴的转速则为n2=1600r/min。动力来源为电力三相交流380/220v。速度的误差可以不高于5%。电机为永磁直流电动机，它传递的功率为P=1700w，主动轮的转速n1=3400r/min，把传动比定位i=2.1.选择多楔带的理由如下：多楔带能够传递较大的功率，而且结构紧密，尤其它能用于带轮直径小的传动。计算设计功率Pc：由提供的参考文献，可知：跑步机每天的工作时间不大于10小时，且载荷变动范围小，所以，工作情况系数KA=1.2,那么：设计功率带的选择与尺寸设计： 多楔带的型号根据设计功率Pc=1.84Kw，而小轮的转速n1=3400r/min，所以，选多楔带为PJ型，楔之间的距离为2.35mm，带的高度为4mm。接下来确定带轮的直径de1，de2(为有效直径) 在选择小带轮的直径时，考虑到使用空间这一情况，则基准直径 ,那么定位据上：小带轮的有效直径：根据多楔带直径系表知demin=20mm；所以选取de1=33.5mm；那么小带轮节圆直径；。下一步确定的是从动轮基准直径Dd2；由；取标准直径Dd2=250.0mm；那么大带轮节圆的直径为：；那么大带轮的有效直径为；由标准表，取de2=63.0mm。计算带的传动速度v 首先验算带速而56.681167.5，所以，P2P1.所以，计算轴承的寿命根据P2来算：而温度系数fi=0.85；使用寿命=所以说轴承是适用的。图 3.2 滚筒结构图图3.3 前滚筒图3.4 后滚筒3.4 键的选择与校核 任何一个传动系统都离不开键，键在其中起了至关重要的作用。所以，键的选择是至关重要的。键的选择包括类型选择和尺寸选择。此次设计选用的是普通平键。3.4.1 键的规格类型以及尺寸 这里的尺寸指的是截面尺寸（键宽b*键高h）与长度L表示。键的材料为45号钢。电机上的键：轴的直径分别为54.0mm，41.0mm，选键14.09.0和12.08.0，键的长度分别为4.5cm，7.0cm。3.4.2 关于键的强度校核（电机轴上的键） 根据所学的机械设计中的知识，我们知道，键失效的形式为工作面被压溃。键的工作长度l=L-b=5.0-1.0=4.0cm=40.0mm通过查表知：b(许用挤压力)=100.0Mpa，由所学知识知道，普通平键的连接强度条件为：b= p，而p,而p远小于p，则pp，所以此键安全。4 跑步机的跑步带以及跑步板的设计4.1 跑步板的设计跑步板是由基板以及在基板的上部或者上下两个面的耐磨层（耐磨层是可导电的）构成。导电耐磨层具有以下的特点：跑步机在运行的过程中，导电耐磨层与跑步机之间是存在摩擦的，所以导电耐磨层它的使用寿命是比较高的。其次，在此摩擦的过程中必然会产生静电，它可以把产生的静电通过底座导走，以确保运动者的舒适以及对跑步机也有一定的保护作用。制作基板的材料需具备以下的特点：强度要好，重量不能太大，成本也要合理。因此，基板的材料可使用高密度或者中等密度的纤维板制成。而导电耐磨层呢？它是如何布置在基板上的呢？主要有以下两种办法：可以在基板上喷涂有导电耐磨层的涂料来固话可以在基板上复合上耐磨的金属板，这样的话更牢固。当复合耐磨的金属板如果为复合铜板的材料时，这样就更好了。因为铜板材料更耐磨，效果也就更好了。根据所学的材料力学的知识可知：(当b=l/2时，y取得最大值)。所以，经过查文献知：，； 经计算可得：ymax=1.70mm，取l=60cm=600.0mm，可以算的：ymax=16.5（mm）如果是根据两端固定的方式来计算，那么有：如果按l=60cm，那么ymax=4.2mm。4.2 跑步带的设计跑步带在跑步机中充当着至关重要的作用，而跑步带面积大小是设计者首先考虑的。前后的长度、左右的宽带都要合适。根据人机工程学的知识，长130.0cm宽45.0cm是一个最合适的尺寸。在此基础上，再结合个人的实际情况做增或者减。在理论方面来讲，在同样的大小的马力条件下，如果跑步机跑步带面积越大，并且整台跑步机实际占地面积越小的话，那么应该是最佳的选择。4.3 跑步带的调整方法：(两个螺栓调整法) 在运动的过程中，跑步带难免会有便宜，这时就涉及到跑步带的调整方法。本设计主要介绍两个螺栓调整法。例如：如果跑步带偏左了，那么先把钥匙取下来，再关闭电源。使用扳手（六角螺母）以顺时针的方向旋转跑台左面后侧的滚筒调整螺栓，转四分之一。还有就是以反方向旋转跑台右后侧的滚筒调整螺栓，转四分之一。以上步骤完成后，插上电源与钥匙，先让跑步机运行一会，重复以上的动作，直到跑带在中央，如果跑带偏右，则与上述步骤恰好相反，与上述操作反向操作即可。图4.1 跑带的调整图4.2跑带左偏调整方式图4.3 跑带右偏调整方式接下来，跑带还有张力增加与减少的问题。如果张力不够，要增加张力时，那么先取下钥匙，再拔下电源插头。然后再使用扳手（六角螺母），以顺时针的方向拧跑台后侧的两个滚筒的调整螺栓，转过四分之一。带的张力恰当时，理论上是可以将跑带任意一边偏离跑台3-4度。但是，不可以过度紧张跑带。完成上述操作后，插上电源与钥匙，让跑带运行，直到张力恰当。如果要减小张力，则操作方法与以上增加的方法完全相反。图4.4 跑带张力大小调整方式4.4 跑台润滑油的添加前面说过，跑步带和跑步板之间是有摩擦存在的，而跑步板的表面也有耐磨涂层，那么就会用到润滑油了。润滑油可以减小带与板之间的摩擦，且也能有效的保护耐磨涂层，延长寿命。同时，还能减小整台跑步机的电耗。既然润滑油有如此的作用，那么对它也有一定的要求：跑步机在运转过程中肯定会产生内能，那么首先是具备耐高温的品质，其次黏度要高，最重要的是不易挥发。使用：掀开左右侧跑带，把润滑油沿跑步带的方向倒在跑步板上，但用量在10ml左右。6个月的时间再添加一次。注意：量不可太多，如果过多，那么摩擦力太小会造成跑步带和传动滚筒间的打滑。5 人机学设计与跑步机外型设计在跑步机设计的过程中，人机学是必须考虑在内的。对跑步机的一些尺寸、形状，色彩进行设计，是跑步机更加合理。5.1 人体的尺寸的百分位数运用原则在设计跑步机时，它应该符合人体的尺寸。受人的年龄、性别、体重、身高 等各方面的影响，所以在对人群进行人体尺寸测量时，各类型身材的人（出现率）应用百分数来表示。12根据国标GB10000，在跑步机设计方面，最常用的是18-60岁的第5和95百分位数。因为它考虑到了大多数的使用人。 根据人体的尺寸确定相关的结构与空间的尺寸原则：包容空间（P95）：顾名思义，它是秉承以人为中心的原则，包容人体或者某一部分的空间。例如通道、作业区域、门、船口等。对于这一类型的空间，必须能够包容绝大多数的人。被包容空间（P5）：被包容空间，它是秉承以人为中心的原则，被人所包容的空间。例如：肌体可及范围。最佳工作区位置的尺寸按P50 5.2 多功能跑步机人机工程设计 根据人机工程学设计的跑步机，使运动者舒适、轻松。前面的章节介绍过，跑步机主要由以下组成：支架、跑步带、电动机、电机罩、扶手、电子显示器。 跑带的材料采用PVC+单层胚布材料。长130.0cm；宽度的话则以P95肩宽确定，选定为45.0cm。图5.1 跑步板与跑步带电动机：既然是家用，那么功率可以小点。（2HP以上）底架：底架的构成有：左右两侧的底管，跑步板以及前后轴滚筒。底管长度1300.0+400.0=1700.0mm。在跑步带下有着跑步板，在跑步板上应装有带有缓冲功能的橡胶垫。而在底架与底面之间也装有橡胶垫。扶手： 扶手主要有以下两个作用：运动者在跑步时，手抓扶手可以防止晃动。当不运动时，可以锻炼上体肌肉。但扶手的高度必须合理，过大或者过小都不可以。它的高度，按人机工程学是按P95的立姿时高的尺寸进行设计的。最大高度H=A+B+C=1096.0+200.0+25.0=1320.0（A-立姿时高，B-底架高，C-修正量）。扶手设计成弯曲形状，有以下的好处：在跑步的时候，手抓住它，手臂就不用抬的太高了，减少了抬手臂的静肌负荷。同时，手腕处处于顺直的状态。至于说扶手材料，一般来说是采用圆管道或者椭圆管道。直径约为30.0-35.0mm，最后，扶手上采用的是发泡塑料做成的扶手套。电子显示器： 电子显示器具有以下的功能：计时、计速度、计心率、计温度。实现这些是因为采用了很先进的传感器技术。同时，它还使用了视觉显示装置这一高科技。不难知道，它的位置是由人眼与装置面板间的距离决定的。根据人机工程学，这个最科学、最恰当的距离为65.0cm。而这个显示器与水平面的最合适角度为20.0-40.0.材料的选择与设计： 在跑步机的设计过程中，材料的选择尤为重要。主要部件材质如下：机身及上下立架-普通的碳钢及钢板；扶手手套-发泡的塑料；电机的盖子和显示面板-工程塑料；主框架-钢材。同时，钢材的表面通过了烤漆的工艺，给人以光良而又清新的感觉。发泡塑料质地柔软，可以给锻炼者带来温暖舒适的感觉。5.3 跑步机外型设计5.3.1 基架设计（焊接结构） 在跑步机的设计中，基架设计应秉承系统的稳定性和具有减震性的特点，所以，在此设计中，采用焊接结构，基架的设计是一个依据和基础，因为支架，滚筒等其他部件的设计都是以基架为基础的。所以，对基架的尺寸、形状等进行设计分析。据人机工程学，在此设计中专门还将两边框架进行了加宽，为运动者提供休息。另一方面，从安全角度考虑，万一出现紧急状况，人可以快速脱离危险。图5.2 基架5.3.2 上、下支架的设计过程支架包括上、下支架，采用插拔式。使用空心钢管的材料，采用焊接的方式。支架包括扶手、电子显示器、辅助支架、扭腰盘连接，还有，仰卧起坐则直接焊在辅助杆上。与基架采用螺栓连接的方式连接在一起。支架的底部装有橡胶垫，实现缓冲与保持平衡。图5.3 下支架图5.4 上支架图5.5 总支架5.3.3 前后罩前后罩使用的材料为ABS塑料，在设计时，依然以基架为基准，与基架通过螺钉与基架相连。便于安装、拆卸、维修。图5.6 前罩图5.7 后罩6 避震系统的设计与多功能部件的设计以及维护6.1 避震系统的设计减震是在运动过程中有非常重要作用的，所以，对减震系统的设计也是至关重要的。在跑步机中，通过橡胶垫把跑台和底座框隔开，这样的话，跑台就成了悬呆状态，从而就可以吸收震动从而达到避震的效果。使用的是很牢固的钢材，结构撑架以焊接连接，而未采用螺栓，同时，在基座结构上再加上橡胶垫，实现了二级缓冲的特性。在此设计中，由于跑步板采用的材料为高密度纤维板，所以，它自身也能提供一定的吸震功能。从某方面来说，减震系统的规划决定着跑步机的档次和规格。图5.8 支架减震图5.9 底座减震6.2 多功能部件设计在此设计中，进行了一些多功能部件的设计。有扭腰盘的设计、连接结构的设计、旋转机构设计、仰卧起座架的设计。6.2.1 扭腰盘的设计 材料：ABS塑料和磁铁。特点：抗压高。同时也方便运输。它的表面很光洁，不需要采取任何喷涂方法。重量轻，运算上又可以节省很大的成本。所以说，总体受益将达到40%.同时，它的盘面是突起的，直接反射穴位，既可进行扭腰，又能对脚部进行按摩。在扭腰盘上附有磁铁，具有足疗的作用。腰部进行扭动，身体其他相关部位也随之运动，瘦腿瘦腰。促进血液循环，既能健身，也能满足健美。图6.1 扭腰盘 6.2.2 连接结构方面的设计设计的直径为250.0mm，长杆与支架相连。如果用时则把铁销抽出来，旋转一下放在皮带上，那么，就可以使用了。不用的时候，则插上铁销。 图6.2 连接结构 6.2.3 旋转结构方面的设计 在此设计中，扭腰盘选的是单向推力轴承和深沟球轴承配合的方式。轴承：类型：单向推力球轴承（50000），轴承的代号为51104.参数：轴承的内径为20，外径为35.宽度为10，它的额定动载荷11000，额定静载荷19800.最极限的转速为6700，润滑方式为脂润滑。工作的参数：径向载荷为0，轴向载荷为1000，使用寿命为3000，工作的转速为20，载荷系数为1.1.经计算得：当量动载荷为1100，当量静载荷也为1100，使用寿命为833350.最后，说到深沟球轴承，其实也就起个轴向固定和保持轴位置固定的作用。图6.3 旋转机构图6.4扭腰盘折叠图6.2.4 仰卧起座的设计做仰卧起座会对人有很多的好处。例如：可以促进新陈代谢、可以增加肺部的 运动量从而提升人体免疫力。也可以强化胸部、消除腹部的赘肉。12345图6.5 仰卧起座架6.3 跑步机的使用以及维护6.3.1 维护及保养第一次使用，须加润滑剂涂在跑步带内表面，这样可以减少相互间的摩擦力。 经常用干净的毛巾擦洗灰尘。 选个固定的时间间隔滴润滑油在轴承上。 定期地检查螺钉、螺栓是不是有松动。6.3.2 跑步机使用需要注意事项在使用跑步机前，先做一些肌肉热身运动。 可以跑步时听MP3，效果会更好。 最好穿运动鞋和运动装。 最好过15分钟补充一些水分，但不可过多。 每周不超过四次，饭后一小时再锻炼最好。 运动过程中不闲谈，以免打乱节奏。 运动完不应该立即入浴，先休息30-60分钟后在入。7 总结 本次设计的题目是家用多功能跑步机，顾名思义，它不再秉承传统的单功能特性，通过添加了许多的新设备以及部件，从而达到了多功能这个点。在本次设计中，主要的任务是：跑步机总体结构方案