【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腳 是 以一定的頻率對(duì)踏板進(jìn)行踩踏，左腳踩踏左邊踏板時(shí)，左踏板受到斜向下的壓力，左踏板將會(huì)以一定的圓弧斜向下運(yùn)動(dòng)。由于左右踏板通過(guò)機(jī)構(gòu)連接，左踏板斜向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)左邊連桿產(chǎn)生一個(gè)拉力，左邊連桿拉動(dòng)中間的過(guò)渡桿，然后過(guò)渡桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)右邊連桿，右連桿斜向上帶動(dòng)右邊踏板斜向上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踏步機(jī)的踏步功能。 循環(huán)階梯式踏步機(jī)主要是讓使用者做類(lèi)似于爬樓梯的訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，此類(lèi)踏步機(jī)工作原理的特征主要是在構(gòu)型上擁有若干環(huán)接的階梯，當(dāng)使用者踩踏在踏板上時(shí)，利用重心帶動(dòng)踏板，如此可以讓使用者真正地做爬樓梯的運(yùn)動(dòng)，但是整體構(gòu)型相 對(duì)于其他類(lèi)別要來(lái)的大，因此較不適合在空間不大的家庭使用， 不過(guò)此類(lèi)最大的特色是作爬梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，抬起的一腳會(huì)與踏板分開(kāi)，因此可以真正模擬爬樓梯運(yùn)動(dòng)，此類(lèi)踏步機(jī)可供專業(yè)的健身訓(xùn)練使用，缺點(diǎn)是循環(huán)階梯式踏步機(jī)不同于前述幾款，它是屬于重?fù)舴绞降牟忍み\(yùn)動(dòng)，因此對(duì)于機(jī)械零件會(huì)有輸送帶型、凸輪型等二型。 踏步機(jī)的運(yùn)動(dòng)部位主要著重於使用者的腿部，利用不同的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到踏步、爬梯、走路等不同需求的運(yùn)動(dòng)方式，這些運(yùn)動(dòng)方式皆利用下肢抬起踩下的擺動(dòng)來(lái)完成，兩腳交互動(dòng)作形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)週期，將運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腳踝的運(yùn)動(dòng)軌跡投影到矢狀面上，會(huì) 因不同的運(yùn)動(dòng)而有不同的描繪路徑。 液壓原理的定義：在一定的機(jī)械、電子系統(tǒng)內(nèi)，依靠液體介質(zhì)的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能的輕巧化、科學(xué)化、最大化。液壓機(jī)械裝置一般由動(dòng)力、執(zhí)行、控制和輔助四部分組成。液壓機(jī)械具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局便攜式踏步機(jī)結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 45 頁(yè) 靈活、控制方便等特點(diǎn)，速度、扭矩、功率均可做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，快速性能好，工作平穩(wěn)、噪音小，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)、運(yùn)輸、礦山、建筑、航空等領(lǐng)域。小的液壓裝置，如用于地震救助的訂書(shū)機(jī)大小的混凝土鋼筋切斷儀 、微型機(jī)器人等；大的液壓裝置如運(yùn)載火箭發(fā)射架液壓系統(tǒng)等，都少不了液壓機(jī)械設(shè)備。 踏步機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的扭腰踏 步機(jī)主要由 踏步機(jī)、中間連接架、扭腰機(jī)組成。其中主要的構(gòu)件有 機(jī)械連桿、電子顯示屏、 軸承 、底座、踏板、活塞桿、活塞缸、扭腰 彈簧 等，電子顯示屏計(jì)時(shí)計(jì)數(shù) ,扭腰 機(jī) 同時(shí)也可以提供扭腰 鍛煉要不 的功能，能夠滿足健身者 多功能的要求 。 在踏板上考慮了人體的美學(xué)以及舒適性，設(shè)計(jì)了防滑的裝置 。 踏步機(jī)結(jié)構(gòu)精良，踏步機(jī)底座踏板下面配有兩根油壓桿，可以消除運(yùn)動(dòng)時(shí)膝蓋關(guān)節(jié)的摩擦，并且更加的有益于筋骨的伸展，同時(shí)也具備可以調(diào)整健身者所需要的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，讓健身者在不知不覺(jué)中燃燒脂肪，特別鍛煉腰、腹腿等部位，可以達(dá)到很好的健身作用。 踏步機(jī)還設(shè)計(jì)了變位孔 ， 能 滿足 各種身高不一的健身者 的要求，踏步機(jī)油壓桿的設(shè)計(jì)能夠滿足不同年齡群體的需求，由于有油壓桿可以任意的調(diào)節(jié)腳踏板的緩沖力能夠有效減 小膝蓋的摩擦，能夠讓健身者舒適的達(dá)到鍛煉身體的目的。 踏步機(jī)的基本尺寸設(shè)計(jì) 踏 步機(jī) 在 設(shè)計(jì)過(guò)程中 因?yàn)槭墙o人類(lèi)使用 的貼身舒適健身器材，所以 必須考慮到使用者的感受及舒適，因而在基本尺寸設(shè)計(jì)時(shí)需參照 GB/T 1000088 中國(guó)成年人人體尺 寸。踏步機(jī)設(shè)計(jì)的是站立式的運(yùn)動(dòng)方式，成年人的站立運(yùn)動(dòng)靠大腿肌肉，臀部肌肉。小腿肌肉發(fā)力。因此應(yīng)該考慮到人體徒不的大小情況。 如圖 36所示成年人的人體尺寸。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 36 查取數(shù)據(jù)可得： 身高 H :1754mm 前臂長(zhǎng) L2: 253mm 上臂長(zhǎng) L1: 333mm 大腿長(zhǎng) L3: 496mm 小腿長(zhǎng) L4: 396mm 腳掌長(zhǎng)： 250mm 腳掌寬： 100mm 綜合上述數(shù)據(jù)可以就可以設(shè)計(jì)出踏步機(jī)的大概基本尺寸。 便攜式踏步機(jī)結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) 踏步機(jī)踏板的設(shè)計(jì) 踏步機(jī)踏板是安裝在踏步機(jī)踏桿上的一個(gè)用于人們腳掌踩踏的部件。踏板起著支撐作用以及保護(hù)作用。它必須符合人體腳掌的大小。而且還得能夠承受人體的重量，而不至于破裂。 如圖 37 是踏板的三維圖 圖 37 踏板 三維圖 如圖 所示 ， 踏板為該踏步機(jī) 中人體切身能感受到接觸到 的主要零部件， 因此踏板采用了人體美學(xué)，進(jìn)行了人體舒適感調(diào)查。在 踏步機(jī) 的 兩 邊 各有一 個(gè) 踏板，采用左右踩踏的方式進(jìn)行踏步運(yùn)動(dòng)， 踏步機(jī)踏板主要由橡膠注塑成 ， 在踏板表面 上有 設(shè)計(jì)了 許多防滑的小 突起結(jié)構(gòu) ， 能夠 保證健身者在踏步過(guò)程中， 不會(huì)打滑。 綜合考慮之下，初步選定踏板尺寸長(zhǎng) 250mm,寬 100mm。如圖 38 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 38 踏板尺寸圖 踏步機(jī)踏桿的設(shè)計(jì) 踏步機(jī)踏桿（也叫踏步機(jī)支撐桿）， 是作為支撐整個(gè)人體重量的關(guān)鍵部件 。在支撐人體的同時(shí)，他還有個(gè)作用，那就是塑造完美的臀型，通過(guò)踏桿的角度傾斜，使使用者在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候上下提臀的同時(shí)，能夠以一個(gè)三角的角度關(guān)系，將力集中在臀部，使臀部更加上翹。獲得令人羨慕的好身材。這種角度在設(shè)計(jì)的時(shí)候是結(jié)合踏桿的軸進(jìn)行設(shè)計(jì)，踏桿與軸相連，以一定角度傾斜踏桿支撐部分則是水平放置，在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，會(huì)有一個(gè)外狐線的運(yùn)動(dòng)。 初步擬定角度為 20 度。 如圖 39 是踏步機(jī)踏桿的三維圖 便攜式踏步機(jī)結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 39踏桿三維圖 踏步機(jī)踏桿是作為支撐整個(gè)人體重量的關(guān)鍵部件，強(qiáng)度十分關(guān)鍵，所以在對(duì)踏桿經(jīng)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮到人體的重量以及腳掌大小。作為踏桿的材料選擇，通過(guò)前文對(duì)各種材料的調(diào)查與考核，特選擇金屬材料。在踏板上有定位孔，能和踏板相互配合。 綜上所述，踏步機(jī)踏桿的初步設(shè)計(jì)就成型了。整體選擇由方形鋼和鐵圓管焊接而成。長(zhǎng)度總共為 370mm，方形鋼長(zhǎng)度 330mm，寬度 50mm。鐵圓管直徑 35mm，長(zhǎng)度 100mm。 初 步方案如圖 310 所示： 圖 310踏步機(jī)踏桿尺寸圖 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 45 頁(yè) 通過(guò)上文中對(duì)于人體的尺寸以及重量標(biāo)準(zhǔn)， 那么 當(dāng)體重為 75Kg 的人在踏步機(jī)上踏步 運(yùn)動(dòng) 時(shí) : M=75Kg， G=Mg=750N 單個(gè)踏桿平均所受的力為 375N. 因此 該踏桿強(qiáng)度 符合設(shè)計(jì)的要求，能夠保證健身運(yùn)動(dòng)的順利進(jìn)行。 踏步機(jī) 傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)在市場(chǎng)上的 踏步機(jī) 中，其傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)的 方式五花八門(mén)，百家爭(zhēng)鳴 ，但 是 對(duì)于 絕 大多數(shù) 的 踏步機(jī)而言， 都無(wú)疑 暴露出了 他們其中 的 不足。例如，其中 一部分機(jī)構(gòu)不能提供均勻的阻力，另外一部分機(jī)構(gòu)能夠提供均勻等大的阻力 。并且 在使用的過(guò)程中 還 產(chǎn)生 了比較 令人煩躁 的噪音。因此，踏步機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 創(chuàng)新改良 設(shè)計(jì)成為 了當(dāng)務(wù)之急。 踏步機(jī) 的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)主要用來(lái)連接左右 踏桿 ， 在 人們使用踏步機(jī)進(jìn)行踏步運(yùn)動(dòng)時(shí)，左腳和 右腳以一定的 節(jié)奏 對(duì)踏板進(jìn)行 交互 踩踏 運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 左腳踩踏左邊踏板 的 時(shí) 候 ，左踏板會(huì) 受到斜向下的壓力 。此時(shí)， 左踏板將會(huì)以一定的圓弧斜向下運(yùn)動(dòng)。由于左右踏板 連接在踏桿上面，踏桿 通過(guò) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 連接，左踏板斜向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)左邊 踏桿 產(chǎn)生一個(gè)拉力，左邊 踏桿 拉動(dòng)中間的過(guò)渡桿，然后過(guò) 繩子和滑輪繞 中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)右邊 踏桿 ，右 便踏桿 斜向上帶動(dòng)右邊踏板斜向上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踏步機(jī)的踏步功能。 要實(shí)現(xiàn)踏步機(jī)正常的踏步運(yùn)動(dòng)，能夠提供以下幾類(lèi)方案供選擇： 方案一： 對(duì)踏步機(jī)踏板底下的液壓缸進(jìn)行改進(jìn)，將液壓缸的活塞桿上套上一個(gè)彈簧，當(dāng)左右踏板以不同的頻率踩踏時(shí)，由于踏板底下彈簧的作用，被踩下的踏板能夠瞬間恢復(fù)原樣，從而實(shí)現(xiàn)踏步的功能。 方案二： 通過(guò)對(duì)踏步機(jī)踏板底下的油壓缸進(jìn)行改進(jìn)，用一根油管將左右兩個(gè)液壓缸連同，當(dāng)其中的一個(gè)踏板被踩踏下時(shí)，踏板下面的液壓油缸將液壓油壓至另一只油缸，油缸的活塞桿將會(huì)斜向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)另一邊的踏板產(chǎn)生推力，從而實(shí)現(xiàn)踏步的功能。 方案三： 通過(guò)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)踏步機(jī)運(yùn)動(dòng)的功能。踏步機(jī)左右踏 板通過(guò)鋼絲繩連接，鋼絲繩繞在一個(gè)固定的滑輪上，當(dāng)左邊踏板被踩下時(shí)，左踏板給鋼絲繩一個(gè)拉力，導(dǎo)致左便攜式踏步機(jī)結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 45 頁(yè) 邊鋼絲繩縮短，右邊鋼絲繩伸長(zhǎng)，左邊的拉力傳遞到右邊，對(duì)右邊踏板產(chǎn)生一個(gè)斜向下的拉力，導(dǎo)致右踏板斜向上運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踏步的功能。 方案四： 利用機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)踏步的功能，該連桿機(jī)構(gòu)主要由兩根連桿、一個(gè)連桿架、過(guò)渡桿組成，該機(jī)構(gòu)主要通過(guò)鋼絲繩機(jī)構(gòu)演變而來(lái)，將鋼絲繩機(jī)構(gòu)的定滑輪替換成連桿架、過(guò)渡桿，將其中的鋼絲繩替換成連桿，當(dāng)左右踏板以不同的頻率運(yùn)動(dòng)時(shí)，左右連桿將傳遞拉力，導(dǎo)致另外一邊的踏板以相反方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)踏步 機(jī)踏步功能。 踏步機(jī)連桿機(jī)構(gòu)最優(yōu)方案選擇 : 綜上所述，液壓缸彈簧裝置、液壓缸聯(lián)通機(jī)構(gòu)、滑輪機(jī)構(gòu)、機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)均能實(shí)現(xiàn)踏步機(jī)運(yùn)動(dòng)的功能。但并不一定都能完全滿足踏步機(jī)設(shè)計(jì)的需求，必須綜合考慮其優(yōu)、缺點(diǎn)，選擇其最優(yōu)的方案作為兩踏板之間的連接機(jī)構(gòu) 。 連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析表 綜合 通過(guò)上表的分析半段，以及 兩踏板連接的作用考慮 。第一 ，必須能夠提供均勻阻力，以便減少膝蓋的摩擦。 第二 ，必須具備能夠調(diào)節(jié)踏板踩踏的幅度。 第三，能消除噪音。 從上述兩方面考慮，方案 三 ， 滑輪 機(jī)構(gòu)為最佳方案。 名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 液壓缸彈簧裝置 瞬間彈力、踏板恢復(fù)快 踏板幅度不大、不能提供均勻阻力 液壓缸聯(lián)通機(jī)構(gòu) 能提供均勻阻力 密封性不好，容易失效 滑輪機(jī)構(gòu) 能提供均勻阻力 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 得網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi) 機(jī)械連桿機(jī)構(gòu) 能提供均勻阻力、能消除噪音 機(jī)構(gòu)復(fù)雜 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 45 頁(yè) 本次設(shè)計(jì)了一 種臥式的滑輪機(jī)構(gòu)作為踏步 機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。滑輪的左右 兩端分別用剛繩連接左右踏 板的前端從而使左右踏板構(gòu) 成左下右上、左上右下的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)。使用時(shí)，健身者以 雙腳分別直接踏于兩踏板帶 動(dòng)液壓桿作拉伸、壓縮動(dòng)作， 滑輪置于主座架下面，繩索 左右與支撐踏板的支撐桿 （踏桿）相連。因?yàn)榛喌?繩索左右分別與兩踏板連 接，踏步運(yùn)動(dòng)中左右兩腳的動(dòng)作因而受到了互相牽制。滑輪的繩索在左右滑動(dòng)中會(huì)有稍小的角度，可以提供兩踏板作適度的左右扭轉(zhuǎn)動(dòng)作，使踏步的動(dòng)作從單一的上下踩踏動(dòng)作變化為帶動(dòng)大腿及胯部活動(dòng)下肢的扭擺踏步運(yùn)動(dòng)。從而使令健身者必 須施加更大力量才能驅(qū)動(dòng)液壓桿達(dá)到極限值動(dòng)作。在滑輪與液壓桿的配合下，健身者就可以更多的豐富受到鍛煉的 肌肉群，并且猶如于真實(shí)環(huán)境下鍛煉身體。由此可以得到，臥式踏步機(jī)符合人體的運(yùn)動(dòng)學(xué)，使用后不會(huì)產(chǎn)生不良的反效果。不僅可營(yíng)造出正常運(yùn)動(dòng)環(huán)境，而且使健身者獲得更多的鍛煉目標(biāo)。并且解決了原有芯軸磨損過(guò)快的問(wèn)題，從而達(dá)到本次設(shè)計(jì)的目的。 滑輪機(jī)構(gòu) ： 滑輪是變形杠桿機(jī)械，用途十分很廣。根據(jù)考察，其實(shí)在我國(guó)早在很久以前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的墨家學(xué)派的墨子所著的代表著作《墨經(jīng)》中就有關(guān)于滑輪的記載，這是全世界最早關(guān)于機(jī)關(guān)術(shù)的記 載，是機(jī)械的雛形?；喼苓呌胁郏軌蚶@軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪，由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤(pán)和 跨過(guò)圓盤(pán)的鋼索鎖所組成的?；喯到y(tǒng)包括滑輪、旋鈕及繩索。當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕將滑輪遠(yuǎn)離兩凸耳方向移動(dòng)式同時(shí)會(huì)將繩索拉緊，使得當(dāng)一組液壓與支撐桿機(jī)構(gòu)的踏板支撐桿被踩下時(shí)，會(huì)隨之將外的寧一組液壓與支撐桿機(jī)構(gòu)的踏板支撐便攜式踏步機(jī)結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 45 頁(yè) 桿拉起，如此就可以使倆踏板動(dòng)作行程拉短，當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕將滑輪往靠近倆凸耳方向移動(dòng)時(shí)，繩索會(huì)變松。得當(dāng)