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摘 要
跑步机是家庭日常生活经常用到的器材，它具有结构简单、可靠性高等优点，已广泛用于各场所和家庭。根据人体工程学而设计的跑步机，符合一般人的健身要求，这样的设计科学合理。
本题目是休闲娱乐类跑步机, 跑步机为主要设计对象，并驾驶，动力由共同提供，并且使用寿命长，容易维修，可在路面长时间行驶，安全性能高的跑步机。
跑步机在现今市场上依旧比较少见，其原因主要在于其市面已有结构设计部分不合理，使用的稳定性不高。至此导致市面上多为跑步机较为少见。此次课题设计，力求设计出优于市面原有的产品，完善跑步机的缺点，真正意义上的让跑步机推广出来。
关键词：跑步机，跑步机，健身，机械设计
Abstract
The treadmill is family often used in daily life of equipment, it has the advantages of simple structure, high reliability, has been widely used in various places and families. The treadmill is designed according to human body engineering, accords with the general fitness requirements, this design is scientific and reasonable.
This topic is entertainment treadmill, running as the main design object, and driving, power is to provide, and long service life, easy to repair, be on the road a long time running, high safety performance.
Running on a treadmill on the market today is still relatively rare, the main reason is that the market has been part of the structural design is unreasonable, the stability is not high. This leads to the market for the treadmill is rare. This topic design, and strive to design better than the market existing products, improve treadmill shortcomings, the true sense of the extended out to the treadmill.
Key Words:,treadmill, treadmills, fitness, mechanical design
目 录
摘 要 2
Abstract 3
目 录 4
第1章 绪论 6
1.1 跑步机市场调查 6
1.1.1 前言 6
1.1.2 跑步机的发展史 6
1.2 种类分析 8
1.3 跑步机的设计分析 8
第2章 人体工程学与跑步机设计 12
2.1 设计原则 12
2.2 人机工程设计设计 13
2.3 影响跑步机性能的人体因素 14
2.4 跑步机设计结构要素分析 16
2.5人一机动态特性分析 17
第3章 总体机械结构设计 18
3.1跑步机的构成 18
3.2 跑步机方案设计 18
3.3 同步带的概述 19
3.3.1同步带介绍 19
3.3.2同步带的特点 20
3.3.3同步带传动的主要失效形式 20
3.3.4 同步带传动的设计准则 22
3.3.5同步带分类 22
3.4 同步带传动计算 23
3.4.1 同步带计算选型 23
3.4.2 同步带的主要参数（结构部分） 26
3.4.3 同步带的设计 28
3.4.4 同步带轮的设计 28
3.5 带传动的张紧装置的选择 29
3.6 轴的设计 31
3.6.1带轮上力的计算 31
3.6.2材料 31
3.6.3计算轴的最小直径 31
3.6.4轴的结构设计 31
3.7 轴的校核 32
3.8 键的校核 32
3.9 轴承的校核 33
结 论 35
参考文献 37
致 谢 38
第1章 绪论
1.1 跑步机市场调查
1.1.1 前言
跑步机的设计涉及到功能、造型、材料、结构、技术、艺术等多方面要素，有深厚的理论基础和广泛的应用实践价值，更是一个国家家具设计水平的最好体现。跑步机不仅仅用于供人休息，除了提供座位之外，还可以挂放衣物和包之类的东西。跑步机是人类坐姿活动不可缺少的家具，根据实用性质的不同，跑步机包括多种形态，而且由于材料、结构等的差别，又可以形成许多不同的形式。
1.1.2 跑步机的发展史
早的古埃及的黄金扶手器材到当前多种多样的坐具，跑步机经历了一个漫长的发展历程，从重象征性、装饰性向重实用性、舒适性发展。发展至当代，虽然各种跑步机在设计风格方面的界限已经不那麽分明，但我们仍可以将其归结为以下几种：即波普及后现代主义风格；简约设计风格；有机现代主义风格：高技术派设计风格。
跑步机的名称始见于唐代，而跑步机的形象则要上溯到汉魏时传入北方的胡床。敦煌285窟壁画就有两人分坐在跑步机上的图象；257窟壁画中有坐方凳和交叉腿长凳的妇女；龙门莲花洞石雕中有坐圆凳妇女。这此图象生动地再现了南北朝时期器材、凳在仕宦贵族家庭中的使用情况。尽管当时的坐具已具备了跑步机、凳子的形状，但因其时没有器材、凳的称谓，人们还习惯称之为“胡床”，在寺庙内，常用于坐禅，故又称禅床。唐代以后，跑步机的使用逐渐增多， 跑步机设计子的名称也被广泛使用，才从床的品类中分离出来。因此，论及器材、凳的起源，必须从汉魏时的胡床谈起。高承《事物纪原》引《风俗通》称：“汉灵帝好胡服，景师作胡床，此盖其始也，今交器材是也”。《后汉书。五行志一》：“汉灵帝好胡服、胡帐、胡床、胡坐、胡饭……，京都贵戚皆竟为之。”这两段记载可证，我国古代跑步机的出现当在汉灵帝时期（168-189年）。胡床在魏晋南北朝至隋唐时期使用较广，有钱、有势人家不仅居室必备，就是出行时还要由侍从扛着胡床跟随左右以备临时休息之用。胡床在当时家具品类中是等级较高的品种，通常只有家中男主人或贵客才有资格享用。在方人雅士中还多有褒词及生动描述。如南朝梁庾肩吾《咏胡床诗》曰：
传名乃外域，入用信中京。
足欹形已正，文斜体自平。
临堂对远客，命旅誓出征。
何如淄馆下，淹流奉盛明。
胡床因其形态特点又有“交床”和“绳床”之称。隋朝称“交床”，是因为隋高祖意在忌“胡”字，器物涉“胡”字者，咸令改之。宋。陶《清异录》云：“胡床施转关以交足，穿绷带以容坐，转缩须臾，重不数斤。相传明皇行幸频多，从臣扈驾，欲息无以寄身，遂创意如此，当时称‘逍遥坐’”。胡床开始并无靠背，形如今天所见的马扎儿。唐代始有靠背。这种逍遥坐很可能就是带靠背的胡床。胡床最早出现于汉代，比唐明皇早几百年，要说为唐明皇创意显然不妥。所以这里所说的创意，应指增加了靠背。胡床在唐宋时期盛行，宋代尤甚，不过宋时称胡床者渐少，而称其为交器材的逐渐增多了。
带靠背的胡床始自唐明皇，还可以从唐代《济渎庙北海坛祭器杂物铭。碑阴》的记载中得到印证，文中记有：“绳床十，内四跑步机”。从这段记载可知在唐代贞元元年已有了跑步机的名称。这里所说的“绳床十，内四跑步机”是指在十件绳床中有四件是可以倚靠的跑步机，显然是为了与另外六件无靠背绳床相区别。可见，跑步机的名称虽已出现，在日常生活中可是常见家具，但它还未完全从床概念中分离出来。在唐代的典籍中，把跑步机称为床的仍很普遍。唐代著名诗人杜甫在《少年行。七绝》中写道：
马上谁家白面郎，临街下马坐人床。
不通姓名粗豪甚，指点银瓶索酒尝。
五代至宋，高型坐具空前普及，跑步机的形式也多起来，出现靠背器材、扶手器材、圈器材等。同时根据尊卑等级的不同，跑步机的形制、质料和功能也有所区别。五代至两宋时期的家具大体保留着唐代遗风，只是高型家具较前更加普及了。高型家具的使用在民间形成时尚，居家必备高型桌器材，这从当时的绘画中可见一斑。如宋代张择端《清明上河图》中的市肆小店，无不陈放各式高型家具。宋代《会昌九老图》中描绘的圈器材也是前代没有品种。在近年发掘的宋代墓葬中还有以石、陶制作的家具模型或在墓室墙壁用砖砌成或雕成各式家具，其中表现墓主夫妇对坐在跑步机上的场面最为普遍。如河南方城出土的石器材残件、河北井径县柿庄七号宋墓墓室砖雕桌器材、柿庄二号墓墓室壁画《对坐图》中的桌器材、洛阳涧西宋墓墓室的砖雕家具等。这说明跑步机等高型坐具不仅在人们日常生活中普遍使用，还被人微言轻殉葬用器。
1.2 种类分析
跑步机价格较为廉价，已然普遍到各家各户，随着“时尚、运动、健康、绿色、环保”理念的深入人心，跑步机类产品的设计、材料、工艺、款式也跟随市场需求，新材料、精加工、巧构思、高品质和高附加值的跑步机精品不断涌现。跑步机不但成为人们的代步交通工具，而且进入运动、休闲、娱乐、时尚领域，并融入更多的科技、文化元素，成为所有家庭的必备用具。跑步机发展，在使用功能上说变化已很少了，现代跑步机的主要发展在于机架的造型行变化，表面的处理如烤漆、商标的变化使其外观更美；对自机上的每一个零件进行精雕细琢的改进，使其更合理、美观；对跑步机的材料上的选用与开发。由此致使跑步机功能上的变化也没有很大的改变。
1.3 跑步机的设计分析
1.3.1设计流程
跑步机是对人们活动起辅助作用的工具，首先必须能够承受人们活动带来的各种力量和冲击。设计师在设计初期就应该考虑到跑步机对外部冲击的承受力，否则就不能充分体现跑步机的实用功能。因此设计师应在充分了解跑步机构造的基础上进行设计，以达到既美观又实用的目的。为实现这个目的构筑了如下的设计流程。
1概念化阶段
概念化阶段是整体设计的理念和宗旨，是保证今后具体设计得以顺利进行的前提条件。对跑步机设计概念化进行设定的过程，涉及跑步机相关的功能性、构造和材料以及形状等问题。对于“某种设计为什么应该采取那样的形状或构造？”“为什么应该用那样的材料生产？”等问题，概念化阶段都要做出总体的说明。设计的概念化要充分反映设计师的理念和价值，发挥他们的创造性，所以它不应是其他人的意见，而应该是设计师自己的想法。
2体化阶段
具体化阶段是按照在概念化阶段设定的设计方案，解决家具的构造、功能和美观问题并创造出其基本形状。在这个阶段要画很多草图、图样，做出模型，还要选择材料，讨论跑步机的构造以及其他一些细节问题等。跑步机设计的具体化阶段就是创造出产品形状的过程，简单地讲就是做出跑步机造型的外观图样，并对其进行论证。
3整体外观阶段
跑步机设计的关键是将重点放在符合整体的外观和核心架构的设计上。产品的外观、跑步机的造型以及稳定的构造应该既反映设计师的精湛设计，又能实现人们对舒适的要求，这就是设计家具的重点。为实现这一目标，我们以在具体化阶段提出的产品外观为基准做出了如下的骨架模型。可以说这是为实现自顶向下的设计方式而做出的基本模型。跑步机设计的关键是将重点放在符合整体的外观和核心架构的设计上。产品的外观、跑步机的造型以及稳定的构造应该既反映设计师的精湛设计，又能实现人们对舒适的要求，这就是设计家具的重点。为实现这一目标，我们以在具体化阶段提出的产品外观为基准做出了如下的骨架模型。可以说这是为实现自顶向下的设计方式而做出的基本模型。
从这个骨架模型中，我们不仅可以看到体现着产品概念的外观，还可以获得产品各种配件位置和连接的信息，如核心架构（Core），倾斜度(Tilt)，底座（Base），扶手（ArmRest）等。这可以由设计师在设计产品并做出草图的同时，从3个角度，即曲面（Surface），曲线（Curve），基准面（DatumPlane）来表现。这种骨架模型是与上面提到的三个阶段中对家具设计的内容相联系的，用于设计师很少接触的筋（Rib），凸台（Boss），体格构造等的设计中。当然这对于没有相关基本知识的设计师来说几乎是不可能的事情，但只要是在内部开发过2个以上模型产品的设计师，都可以亲自完成模型各部分器具设计。
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