多功能跑步機的畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)
2024-07-15 07:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 健身的人跑步快，但是重量輕，因此高速時的轉(zhuǎn)矩需求較??；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。目前跑步機使用的驅(qū)動裝置以直流有刷電機為多，優(yōu)點是價格便宜。多楔帶適于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合，特別能適應(yīng)帶輪直徑小的傳動。楔帶與帶輪的接觸面積和摩擦力較大，載荷沿帶寬的分布較均勻，因而傳動能力更大；由于帶體薄而輕、柔性好、結(jié)構(gòu)合理，故工作應(yīng)力小，可在較小的帶輪上工作；多楔帶還具有傳動振動小、散熱快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用伸長小、傳動比大和極限線速度高等特點，因而壽命更長；節(jié)能效果明顯，傳動效率高；傳動緊湊，占據(jù)空間小。此外，多楔帶的背面也能傳動，而且可使用自動張力調(diào)整器，使傳動更加安全、可靠。多楔帶特別適用于結(jié)構(gòu)要求緊湊、傳動功率大的高速傳動。第四章 外型結(jié)構(gòu)和滾筒設(shè)計外形結(jié)構(gòu)是一個產(chǎn)品給人的第一信息，是吸引消費者的第一道展示，而且也是整臺機器的支撐框架，所以外形結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理達到美觀、牢固、輕便。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)?；艿脑O(shè)計是整個設(shè)計的基礎(chǔ)，也是其他設(shè)計的基準。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)有市場上的跑步機的基架結(jié)構(gòu)的流行設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進行自己產(chǎn)品的開發(fā)，少走彎路，緊跟市場，在尺寸的確定方面參考了人體運動工學(xué)推算，45cm寬X130cm長跑帶面積，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，再考慮電機的尺寸，傳動機構(gòu)帶傳動的中心距離，電機的安裝，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[6]。底座外形長度設(shè)計：跑步帶寬450mm，故取滾筒也是500mm，再加上軸的固定孔位，取跑步機的整個傳動系統(tǒng)的寬度為550mm，確定兩側(cè)平臺各取105mm，所以上底座的寬；由第3章求的兩帶輪的中心距，電機的寬，跑步帶長是1300mm，取下底座的前壁寬是25mm，尾部距下滾筒中心距是60mm用于安裝和調(diào)節(jié)下滾筒的裝置，由于電機應(yīng)與前壁有一定間隙，并有一段是為安裝和調(diào)整電動機位置，且這一段的寬度是35mm，用于電動機的安裝。故取上滾筒與前壁的距離，所以上底座長。圖41 基架由圖41基架圖可知，整個基架最有可能出現(xiàn)彎矩現(xiàn)象的地方在上基架中部。以基架一邊承受60kg計算其載荷，由于有一定的沖擊力，取跑步時腳相對于跑步板8m/s,，受力分析如圖42所示。圖42 基架受力圖所以， （41） 彎矩彎矩應(yīng)力 （42）所以可用。由圖41基架圖可知，整個基架最有可能出現(xiàn)斷裂的地方在下基架的尾部。由公式可得 （43）所以可用。支架設(shè)計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，最重要的是實現(xiàn)減震的二級緩沖。圖43，44，為主要支架，上支架和下支架，上支架主要安裝儀表盤和供使用者扶持；下支架用于支撐和安裝基架。圖43 上支架圖44 下支架 圖45為上下支架連接以后的模型，支架用于支撐和安裝基架，安裝仰臥起坐支撐棒和扭腰盤，這部分需要給人舒適和美觀感。圖45 總支架旋轉(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，能起到有效的防護作用。設(shè)計基準為基架，通過螺釘與基架連接，方便安裝和維護維修，圖447為前后罩模型圖示。 圖46 前罩圖47 后蓋 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[7]。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求： 軸與軸上零件應(yīng)具有準確的工作位置——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。軸的材料主要采用中碳鋼35或45鋼和合金鋼20Cr或40Cr等[8]。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。 (1)計算軸上功率P、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩T查手冊得。則 P=Pη==1470W ＝n=3400r/min= T==m （51） (2)計算作用在大帶輪上的力 大帶輪的直徑=71mm 作用在大帶輪上的力： （52） 作用在軸上是力：因為軸固定，所以(3)初步確定軸的最小直徑 先按式初步估計軸的最小直徑。按無特殊要求、重要性一般，選擇軸的材料為45鋼，查按轉(zhuǎn)矩計算軸時的和C值表，取C=110，于是得 = （53）軸的設(shè)計包括兩個方面：結(jié)構(gòu)設(shè)計：使軸具有合理的結(jié)構(gòu)形狀，良好的加工工藝性。強度計算：保證軸在載荷作用下不致斷裂或產(chǎn)生過大的變形。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：軸的端部應(yīng)有45度倒角，以便安裝時對中，防止銳邊劃
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