【導(dǎo)讀】踏步機能夠使健身者不斷重復(fù)攀爬樓梯的動作，達(dá)到鍛煉腿部肌肉，臀部肌肉。以及腰部肌肉的效果。析，以及踏步機功能的完善。首先，對踏步機的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計，將扭腰、踏步運。用到一臺踏步機當(dāng)中，使踏步機的功能多樣化。并且運用CAD軟件將踏步機的關(guān)鍵零部。件、結(jié)構(gòu)圖表示出來。綜合分析并且考慮到了材料力學(xué)以及焊接時所產(chǎn)生的問題，使踏步機更加安。同時，增加了踏步機的以下功能：1、由于踏步機運動的單一性。踏步機因為無高度調(diào)節(jié)裝置，小孩或者其他身高問題的人無法得到完美的體驗。計了變位調(diào)節(jié)，以及大人小孩分別制定了扶手增加了可玩性。在使用過程中，機械連接摩擦極易產(chǎn)生噪音。本次設(shè)計左右踏板連接機構(gòu)采用鋼絲繩、滑輪連接，有效的避免了產(chǎn)生噪音污染。

　　

【正文】 第 30 頁 共 45 頁 踏步機踏桿軸的設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，是軸設(shè)計的重要步驟。它與軸上安裝的零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況。軸承的類型與尺寸，抽的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關(guān)?？筛鶕?jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計，必要時可做幾個方案進(jìn)行比較，以便選出最佳設(shè)計方案， 假設(shè) 人重 75Kg,材料為 45 鋼，正火處理，查文獻(xiàn)得硬度 217HBS~170 ，抗拉強度590Mpab ?? ，彎曲疲勞強度 255Mpa1 ?? 。 ? ? 55Mpa1 ?? 。 估計軸的基本尺寸 ????? 180PGITl T軸所受的扭矩， G軸的材料的剪切彈性模量 PI軸截面的極限慣性矩， 4mm 單位長度許用扭轉(zhuǎn)角 ??? 1][? m 由此可以選擇軸的直徑為 20mm 如圖 318 是踏桿軸的三維圖 圖 318 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 共 45 頁 軸直徑為 20mm，角度 70 度。伸出長度為 100mm。 如圖所示 319 圖 319 便攜式踏步機結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計 第 32 頁 共 45 頁 第四章 踏步機的工作過程 循環(huán)階梯式踏步機主要是讓使用者做類似于爬樓梯的訓(xùn)練運動，此類踏步機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，利用重心帶動踏板，如此可以讓使用者真正地做爬樓梯的運動，但是整體構(gòu)型相對于其他類別要來的大，因此較不適合在空間不大的家庭使用， 不過此類最大的特色是作爬梯運動時，抬起的一腳會與踏板分開，因此可以真正模擬爬樓梯運動，此類踏步機可供專業(yè)的健身訓(xùn)練使用，缺點是循環(huán)階梯式踏步機不同于前述幾款，它是屬于重?fù)舴绞降牟忍み\動，因此對于機械零件會有輸送帶型、凸輪型等二型。 當(dāng)人們使用踏 步機進(jìn)行踏步運動時，左右腳以一定的頻率對踏板進(jìn)行踩踏，左腳踩踏左邊踏板時，左踏板受到斜向下的壓力，左踏板將會以一定的圓弧斜向下運動。由于左右踏板通過機構(gòu)連接，左踏板斜向下運動時，對左邊連桿產(chǎn)生一個拉力，左邊連桿拉動中間的過渡桿，然后過渡桿繞中心軸轉(zhuǎn)動，帶動右邊連桿，右連桿斜向上帶動右邊踏板斜向上運動，從而實現(xiàn)踏步機的踏步功能。 踏步機的運動部位主要著重于使用者的腿部，利用不同的機構(gòu)設(shè)計來達(dá)到踏步、爬梯、走路等不同需求的運動方式，這些運動方式皆利用下肢抬起踩下的擺動來完成，兩腳交互動作形成一個運動周期，將運動 過程中腳踝的運動軌跡投影到矢狀面上，會因不同的運動而有不同的描繪路徑。 從而達(dá)到不同需求的踏步運動功能，可以實現(xiàn)不同的踏步計劃。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 33 頁 共 45 頁 第五章 踏步機的焊接工藝 焊接的介紹 焊接： 也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。 焊接通過下列三種途徑達(dá)成接合的目的： 熔焊 —— 加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時可加入熔填物輔助； 壓焊 —— 焊接過程必須對焊件施加壓力 ； 釬焊 —— 采用比母材熔點低的金屬材料做釬料， 利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充間隙，并與母材互相擴散實現(xiàn)鏈接焊件。 T 型梁焊接變形及控制 焊接應(yīng)力和變形主要與焊接熱循環(huán)及拘束度有關(guān)，其分布大小取決于：線膨脹系數(shù)、彈性模量、屈服點、形狀、尺寸和溫度場。溫度場又與導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度及工藝參數(shù)和條件相關(guān)。 焊接變形產(chǎn)生的原因 在構(gòu)件焊接過程中，焊縫中心及周圍母材被加熱到各種不同的溫度，遠(yuǎn)離電弧區(qū)，溫度越低，形成極大溫度梯度的溫度場（電弧區(qū)的溫度達(dá) 1500℃以上，熱影響區(qū)為 450℃左右）。在加熱過程中產(chǎn)生了壓縮塑性應(yīng)變，隨后冷卻到原來溫度過程中，構(gòu)件中便產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，并且構(gòu)件的形狀尺寸發(fā)生了變形。 T 型梁焊接變形解決思路。 （ 1）合理的設(shè)計接頭 T 型梁為主要承載部位，為了保證接頭的強度，接頭設(shè)計為全熔透坡口。為了盡量減少填充金屬且保證 T型接頭的強度，同時要求焊后的變形盡量小布置腹板兩側(cè)焊道數(shù)便攜式踏步機結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計 第 34 頁 共 45 頁 量相同。最終，此 T接頭 采用 K型坡口，接頭設(shè)計要求如圖 51 示。 圖 51 接頭設(shè)計（ K型坡口） （ 2）合理的焊接工藝 嚴(yán)格控制熱輸入，焊前將接頭烘干，并將焊件加熱至要求最低溫度 66℃，且將 焊接過程中最大層間溫度控制為 200℃。由于板厚較大，填充量大，所以 采用埋弧焊（橫焊）。焊接時，按接頭長度分為四段，分段進(jìn)行焊接。并且在施焊過程中，從接頭腹板的兩側(cè)同時焊接，可以防止或減少因先單面焊接而引起的變形。 （ 3）采用剛性固定 從翼緣板一側(cè)施焊，若沒有剛性約束，焊后翼緣板將產(chǎn)生如圖 52所示的變形。因此在焊前將 T型梁的翼緣板焊接于基準(zhǔn)胎架的臨時定位板之上，并在翼緣板的同側(cè)焊上臨時防變形板，可防止或減少焊后翹起變形，如圖 53所示。 焊接前 焊接后 側(cè)視圖 俯視圖 圖 52 焊接變形 圖 53 剛性固定 當(dāng) T型接頭焊接完后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要 求，對腹板的弧度進(jìn)行測量、矯正。構(gòu)件在焊接完華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 35 頁 共 45 頁 畢后產(chǎn)生變形是必然的，矯正可以火焰矯正，也可以機械矯正?；鹧娉C正對焊后構(gòu)件變形的矯正能夠起到明顯的效果。 與理論的聯(lián)系 焊前可根據(jù)變形趨勢和大小，對構(gòu)件進(jìn)行合理的接頭設(shè)計和工藝設(shè)計來控制變形，采用合適的焊接參數(shù)、焊接方向、焊接順序能夠改善變形程度，剛性固定可以抵消部分焊接應(yīng)力。另外可以用熱處理的手段消除和減少焊接應(yīng)力，主要有焊前預(yù)熱和焊后熱處理。 便攜式踏步機結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計 第 36 頁 共 45 頁 第 六 章 設(shè)計總結(jié)與體會 誰的青春不瘋狂 ， 將近 六 個月的 學(xué)習(xí)與設(shè)計 ，煞費苦心，多少個通宵，多少個日夜。畢業(yè)設(shè)計也終于有一片空白到了如今洋洋灑灑幾萬字 。 這是一種成長 ， 在這成長 期間 我遇到了很多的 疑惑與失敗 ，多虧有指導(dǎo)老師 韓老師 、班上同學(xué)對我的 極大 幫助，讓我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識、也有很多的感受，特別是在設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)了自己在專業(yè)方面的不足。 畢業(yè)設(shè)計， 是大學(xué)的中最長的一節(jié)也是最有意義的一節(jié)課 。是我 人生路途上指路明燈般 的一部分。大學(xué)四年 ，在這個畢業(yè)設(shè)計中我是學(xué)到的最多 ，它給我的影響是不能用時間來衡量 。它將會帶領(lǐng)我走向勝利。 機械專業(yè)知識能 力 —— 在機械科技制作中，一個好的作品或思路往往來源于對生活細(xì)微的觀察與敏銳的思考，需要利用所學(xué)的專業(yè)知識理論聯(lián)系實際進(jìn)行吸收、消化、創(chuàng)新和再創(chuàng)造。我們結(jié)合機械原理和機械設(shè)計對鏈輪和齒輪機構(gòu)進(jìn)行組合，創(chuàng)新設(shè)計 — 款踏步機使用踏板同時實現(xiàn)腿部與腰部運動。 創(chuàng)新思維與設(shè)計能力 —— 一 個機械作品是否優(yōu)秀、是否有市場，關(guān)鍵在于創(chuàng)新點。機構(gòu)的設(shè)計是否新穎、巧妙，結(jié)構(gòu)是否簡單、執(zhí)行可靠，產(chǎn)品的使用是否舒適、便利，與市場同類產(chǎn)品相比，是否功能多樣、性價比更高等。我們對主傳動軸創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)腿部和腰部的運動協(xié)調(diào)控制。 動手能力 —— 運用機加工知識（如機械制造基礎(chǔ)、機械制圖、機械設(shè)計、數(shù)控加工等）和現(xiàn)有設(shè)備條件制作出實物模型，將設(shè)計思想變成現(xiàn)實。 AutoCAD 等工程圖的繪制，使用普通機床和數(shù)控機床對一些非標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行加工，如主軸等。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 37 頁 共 45 頁 參考文獻(xiàn) [1] 徐灝 .機械設(shè)計手冊 . 機械工業(yè)出版社， 1991 [2] 機械原理 /孫恒 主編： 高等教育出版社 ， ； [3] 形狀和位置公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南 /汪愷編：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， ； [4] 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) /胡中舉主編 ： 中南大學(xué)出版社 ， ； [5] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 .高等教育出版社 .； [6] 大連理工大學(xué)工程畫教研室 .機械制圖 .高等教育出版社 .； [7] 現(xiàn)代制造技術(shù)基礎(chǔ) /孔祥東 ： 機械工業(yè)出版社 ， ； [8] 機械設(shè)計實用手冊 /《機械設(shè)計實用手冊》編委會：機械工業(yè)出版社， ； [9] Pro/ENGINEER Wildfire 實用教程 梁玲 主編 清華大學(xué)出版社 ,； [10] 材料力學(xué) /劉鴻文主編 高等教育出版社， ； [11] 楊家軍 、 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計 [M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社， 20xx； [12] 機械制圖第六版 /大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編 高等教育出版社， ； [13] 機械創(chuàng)新設(shè)計 /高志 黃純潁 主編 高等教育出版社， ； [14] AutoCAD 20xx 中文版基礎(chǔ)教程 左曉明 編著 機械工業(yè)出版社， 20xx， 03； [15] 廖念釗 .互換性與技術(shù)測量 .中國計量出版社， 1991 [16] 孫玉芹等主編．機械精度設(shè)計基礎(chǔ) [M]．科學(xué)出版社，北京： 20xx， 02； [17] 朱冬梅，胥北瀾 .畫法幾何及 機械制圖 [M].北京：高等教育出版社 20xx， 12； [18] 劉俊 ,畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)與案例分析 ,北京理工大學(xué)出版社， ； 便攜式踏步機結(jié)構(gòu)與加工工藝設(shè)計 第 38 頁 共 45 頁 致 謝 終于做好了畢設(shè)，對此我要對幫助我過我的人由衷的說一句謝謝您，第一個 我要 感謝 的人是 我的 指導(dǎo)老師 韓 老師，他一 絲不茍的 工作 作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣 ，給我起到了指明燈的作用 ；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 ，讓我很快就感受到了畢業(yè)設(shè)計的快樂并融入其中。其次，我要 感謝 同組 同學(xué)對我的幫助和指點 ， 沒有他們的幫助和提供資料 ，沒有他們的鼓勵和加油，這次畢業(yè)設(shè)計就不會如此的順利進(jìn)行。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和計算，無不凝聚著導(dǎo)師的心血和汗水，導(dǎo)師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他們都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 每次 當(dāng)我 遇到不懂得問題時，我都會第一時間記在本子上面，然后等答疑的時候問老師，老師對于我提出來的問題都一一解答，從來都不會因為我的問題稍過簡單加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計該注意的地方， 從課題的選擇到 方案的形成、再到圖紙的完成， 老師都始 終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持 ，他們真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。 多少個日日夜夜，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師 們 的專業(yè)水平外，他們 的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向 韓紅利 老師 致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 這次畢業(yè)設(shè)計能夠最終順利完成， 主要 歸功于各位老師四年間的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握專業(yè)知識，并在畢業(yè) 設(shè)計 中得以體現(xiàn)。也正是你們長期不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)論文最終 順利完成。 最后，我向 華北科技學(xué)院 機電學(xué)院的全體老師們再次表示衷心感謝：謝謝你們，謝謝你們四年的辛勤栽培！ 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 39 頁 共 45 頁