【正文】 ，該機(jī)在這種 沖擊負(fù)載作用下一轉(zhuǎn)不差，保持同步 轉(zhuǎn)速 ，如同在平地上一 樣感覺。 表現(xiàn)在調(diào)速方便（可無 級(jí)調(diào)速） ， 調(diào) 速范圍寬，低速性能（啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大），運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，效率高。 . 技術(shù)參數(shù) 型號(hào) ZYT42/06 電壓 220 VDC 功率 HP 電流不大于 轉(zhuǎn)速 3400177。 7% 轉(zhuǎn)向 逆 時(shí)針 絕緣等級(jí) F 級(jí) 圖 21 電動(dòng)機(jī)外型圖 L1= L2=272 5 電動(dòng)機(jī)特性曲線： 表 21 電動(dòng)機(jī)特性曲線 小結(jié) 跑步機(jī)屬于健康器材類產(chǎn)品 ,由于跑步機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須滿足各種體重的人來使用 .一般使用跑步機(jī)的目的有兩種 :健身 ,減肥瘦身 。如果是減肥瘦身的人來使用 ,因?yàn)樯眢w較肥胖 ,跑不快 ,因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(shí)的轉(zhuǎn)矩需求較小 。跑步機(jī)必須滿足家庭成員每一個(gè)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 . 目前跑步機(jī)使用的驅(qū)動(dòng)裝置以直流有刷電機(jī)為多 ,優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜 6 第 3章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作機(jī)構(gòu)類型選擇帶 傳動(dòng) ,屬于定傳動(dòng)比勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉 能緩和載荷沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)，無噪聲，過載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而可防止其他零件的損壞，具有過載保護(hù)作用 . 設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)選擇 初始條件：選擇電機(jī)為專門為跑步機(jī)生產(chǎn)的永磁直流電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)功率 P=，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為 n1=3400r/min 傳動(dòng)比定為 i= 由于 多楔帶適于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，特別能適應(yīng)帶輪直徑小的傳動(dòng)，所以擇之。以下計(jì)算過程所用到的表和圖來源： 卜炎主編 . 機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，1999 確定設(shè)計(jì)功率 Pd Pd＝ KAP （ 31） KA—— 工作情況系數(shù)，根據(jù)跑步機(jī)使用的特性，選擇每天工作時(shí)間〈 10 小時(shí)，載荷變動(dòng)小。 KA= 見表 89 Pd=*= 帶型號(hào)的選擇 對(duì)于多楔帶的型號(hào)可根據(jù)設(shè)計(jì)功率 Pd= 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=3400r/min 由圖8— 21 選取 ,選 PJ型多楔帶。 確定帶輪直徑 de de2（有效直徑） 小帶輪有效直徑： 由表 890demin=20mm,由表 891 選 de1= 大帶輪有效直徑 : 小帶輪節(jié)圓直徑 dp1=de1+2△ e=+2*=36mm 由表 890，△ e= 大帶輪節(jié)圓直徑 dp2=idp1=2*=67mm de2=dp22△ e=672*= 由表 891，選 de2=63mm 計(jì)算帶速 v 7 v=π dp1n1 /（ 60 1000） m/s （ 32） 注意： v↑ — →離心力、離心應(yīng)力↑ — → FQ↓ — →單位時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N↑ v↓ — → P=F v/100 可知， P一定時(shí)， F↑ — →張緊力↑ 一般 v在 5～ 25 m/s，最大 30 m/s，在 8～ 15 m/s 較好 V=∏ *36*3400/60*1000=30m/s,合適 初定中心距 a0 中心距的大小對(duì)帶傳動(dòng)的影響： a↑ — →結(jié)構(gòu)大 — →由于載荷變化引起帶的顫動(dòng) — →掉帶 a↓ — →帶的長(zhǎng)度↓ — →在一定速度下，單 位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力變化次數(shù) N 愈多，會(huì)加速帶的疲勞損壞； — →當(dāng)傳動(dòng)比 i較大時(shí)，包角↓ 對(duì)于 V 帶傳動(dòng)，中心距 a一般可取 2（ de1 ＋ de2 ）≥ a0≥ （ de1＋ de2） （ 33） 〈 a0〈 193 初定 a0=150mm 確定帶的有效長(zhǎng)度 Le Le0=2a0+∏ /2（ de1＋ de2） +(de2de1)2/4a0 =2*150++ = 由表 852，選 Le=450mm 計(jì)算實(shí)際中心距 a 中心距的變動(dòng)范圍 考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償張緊力的需要（如膠帶伸長(zhǎng)而松弛后的張緊），尚需給中心距留有一定的調(diào)整余量。由表 854 知中心距的調(diào)整量為△ min=5,￡ min=8. a=a0+(Le Le0)/2 = = 則 a1= a2= 8 計(jì)算小帶輪包角 α 1 ≈∏ （ de2de1 ） /a = = 帶每楔所傳遞的額定功率及其增量 由帶型， de1=， n1=3400r/min 按表 855用插值法計(jì)算的 p0= 由 i=2, n1=3400r/min,有表 855 用插值法計(jì)算得 △ p0= 計(jì)算帶的楔數(shù) 由表 856 用插值法計(jì)算 Kα =， KL= Z=（ **） = 由表 851 選取 Z=12 11，有效圓周力 FT= Pd/v*103 =*103 =260N 12．作用在軸上的載荷 為設(shè)計(jì)軸和軸承，需確定帶傳動(dòng)作在軸上的力 Fr 得 Kr= 則 Fr=*260* = 多楔帶帶的選擇 9 圖 31 多楔帶 根據(jù)計(jì)算 跑步機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇 12PJ450 多楔帶 . 多楔帶帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸選擇 要求 質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡 ；輪槽工作面要精細(xì)加工（表面粗糙度一般為 ），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。 材料 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號(hào)為 HT150 或 HT200；轉(zhuǎn)速較高時(shí)宜采用鑄鋼（或用鋼板沖壓后焊接而成）；小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 帶輪由輪緣，輪輻和輪轂三部分組成 1）實(shí)心式：帶輪基準(zhǔn)直徑小于 3d(d 為軸的直徑 )時(shí) 2）腹板式：帶輪基準(zhǔn)直徑小于 300～ 350mm 時(shí) 10 3）輪幅式：帶輪基準(zhǔn)直徑大于 300～ 350mm 時(shí) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)帶的型號(hào)及根數(shù)確定輪緣寬度，根據(jù)帶的型號(hào)確定輪槽尺寸 則小帶輪 D= 選取實(shí)心式，大帶輪 D=63 選取腹 板式 小帶輪隨電機(jī)一起購買。規(guī)格： 以跑步機(jī)大帶輪 P12PJ63 為例確定其結(jié)構(gòu)和尺寸： 要求帶輪每毫米有效直徑的輪槽軸向圓跳動(dòng)公差值為 Ra 的最大允許值為 。槽距 e=177。 槽角 α =40o177。 楔頂圓角半徑 rb,最小值為 ，槽底圓弧半徑 rt最大值為 ，檢驗(yàn)用圓球或圓柱直徑 db=177。 ,2X公稱值為 ， 2N 最大值 ， f最小值為 ，有效線差公稱值￡ e= 徑向跳動(dòng)公差 ，槽間直徑差值最大 。 n槽數(shù)為 12。 。 帶輪寬 =11*+*2 = 11 . 帶傳動(dòng)的張緊裝置的選擇 傳動(dòng)中心不可變時(shí)，采用張緊輪 傳動(dòng)中心可調(diào)時(shí)，采用滑軌 +螺旋或者浮動(dòng)軸。 . 表 31張緊裝置 本跑步機(jī)中心距是可調(diào)的： a=a0+(Le Le0)/2 = = 則 a1= a2= 范圍在 之間， 則通過螺栓的前后移動(dòng)來調(diào)節(jié)電機(jī)的前后移動(dòng)，從而 12 實(shí)現(xiàn)帶的調(diào)緊和放松。 小結(jié) 多楔帶適于 傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，特別能適應(yīng)帶輪直徑小的傳動(dòng) 。 13 第 4章 外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 基架的設(shè)計(jì) 為了保證整個(gè)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)?；艿脑O(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是其他設(shè)計(jì)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(jì)的，所以設(shè)計(jì)開始首先考慮基架的設(shè)計(jì)，進(jìn)行 樣式，結(jié)構(gòu)，還有尺寸的確定。主要是通過調(diào)研，看現(xiàn)有市場(chǎng)上的跑步機(jī)的基架結(jié)構(gòu)的流行設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自己產(chǎn)品的開發(fā)， 少走彎路，緊跟市場(chǎng)，在尺寸的確定方面參考了 人 體運(yùn)動(dòng) 工 學(xué) 推算， 45cm 寬 X130cm 跑帶面積 ，以此保證給人以足夠的運(yùn)動(dòng)面積，為主要數(shù)據(jù)展開對(duì)基架的設(shè)計(jì)，再考慮電機(jī)的尺寸，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)的中心距離，電機(jī)的安裝，前后滾筒的位置， PWM 調(diào)速電源的安裝位置，以及傳感器安裝位置的預(yù)留 等等，設(shè)計(jì)了上圖的基架，在設(shè)計(jì)中特意將兩邊框設(shè)計(jì)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(jī)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 41 基架 14 . 支架的設(shè)計(jì) 支架設(shè)計(jì)分為上下兩部分通過插拔的形 式安裝和拆卸，目的是包裝時(shí)節(jié)省空間，材料采用空心鋼管，連接為焊接，保證穩(wěn)定性。支架包括扶手，儀表安裝 輔助支架，扭腰盤連接處等，仰臥起坐架直接焊接于輔助連桿上。與基架的連接采用螺栓連接，方便位置的調(diào)整和拆裝。底部安有橡膠墊和尾套，保證平衡，最重要的是實(shí)現(xiàn)減震的二級(jí)緩沖。 圖 42 上支架 15 圖 43 下支架 圖 44 總支架 16 . 前后罩 旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須與執(zhí)行機(jī)構(gòu)隔離，保證安全性 ，同時(shí)為了技術(shù)保護(hù)和美觀，前后罩使用 ABS塑料，美觀，有質(zhì)感，能起到有效的防護(hù)作用。設(shè)計(jì)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。 圖 45 前罩 圖 46 后蓋 小結(jié) 整個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)用美國(guó) SOLIDWORKS公司的 SOLIDWORKS進(jìn)行三維的實(shí)體設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化和設(shè)計(jì)化，可以把工作的精力都放在設(shè)計(jì)上而不是 復(fù)雜的制圖上。 17 第 5章 前后滾筒 . 軸承的計(jì)算 軸承類型：深溝球軸承，軸承代號(hào)： 6301 軸承參數(shù)：軸承內(nèi)徑： 12，軸承外徑： 37，軸承寬度： 12，額定動(dòng)載荷： 7480，額定靜載荷： 4650，極限轉(zhuǎn)速： 22021， 潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑。 工作參數(shù)：徑向載荷： ，軸向載荷： 0，使用壽命： 30000，工作轉(zhuǎn)速： ，載荷系數(shù)： 。 計(jì)算結(jié)果： 當(dāng)量動(dòng)載荷： 當(dāng)量靜載荷： 計(jì)算壽命： 16950 . 軸 結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì) 滾筒軸屬于固定 心軸 —— 只承受彎矩 M≠ 0；不承受扭矩 T=0； 軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 軸與軸上零件應(yīng)具有準(zhǔn)確的工作位置 —— 定位要求 軸上零件應(yīng)易于裝拆和調(diào)整 —— 安裝調(diào)整要求 軸上零件的固定應(yīng)牢固可靠 —— 緊固要求 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性 —— 工藝要求 應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中 —— 提高疲勞強(qiáng)度的要求 軸的各部分結(jié)構(gòu)名稱 制造安裝要求 —— 為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯軸。 —— 為使軸上零件易于安裝，軸端和各軸段的端部應(yīng)有導(dǎo)角 —— 軸的形狀和尺寸 力求簡(jiǎn)單，以便于加工 —— 軸上磨削的軸段有砂輪越程槽； 需車制螺紋的軸段，應(yīng)有推刀槽； 軸的材料 軸常在交變應(yīng)力的作用下工作，其材料的要求是：強(qiáng)度高、剛度好、應(yīng)力集中的敏感 18 度小，抗疲勞，加工性能好，有的軸表面要求也較高。 軸的材料主要采用中碳鋼 35 或 45 鋼和合金鋼 20Cr 或 40Cr等。 最常用的是 45鋼（含碳量０ .45％），它具有較高的綜合機(jī)械性能。 此設(shè)計(jì)采用 45鋼。 軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面： ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：使軸具有合