1、本科毕业论文（20 届）家用多功能跑步机的设计所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 家用多功能跑步机的设计 1课题意义及目标时代不断进步，人们越来越重视身体素质，健身跑步成为当前流行热词，而跑步再也不局限于室外跑步，跑步机正越来越多的进入人们的视野，跑步基的发展有利于全民健身的浪潮。 2主要任务(1) 根据已有的跑步机资料，确定总体的结构方案设计和传动系统。(2) 进行基本结构分析，轴和主要部件的设计计算。
2、(3) 利用人机工程学进行多功能部件设计，并构建三维模型分析。3主要参考资料1 丁玉兰. 人机工程学M.北京：北京理工大学出版社.2 2011-2016 年中国家用多功能电动跑步机市场调查及投资决策报告.3 吴宗泽.机械设计手册.机械工业出版社，2009.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 确定总体方案和传动系统 3 月 3 日3 月 23 日2 轴和主要部件的设计计算 3 月 24 日4 月 13 日3 根据人机工程进行多功能部件设计 4 月 14 日5 月 4 日4 三维建模并分析 5 月 5 日6 月 1 日5 完成毕业论文及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日审核人： 年
3、月 日I家用多功能跑步机的设计摘 要：为了保持健康的身体，我们需要进行运动。众所周知，跑步是一种非常简单也是最常见的运动形式之一。它被越来越多的人接受，也被医学界给与很高的评价。随着社会的不断发展和进步，人们已经不仅局限于室外跑步，跑步机已进入人类的生活，是众多健身器材中最常见的一种。以目前的形势来看，跑步机在以后的时间里会持续增长。本次设计的任务有：跑步机总体结构方案、电机类型与参数、对传动系统进行正确的设计计算与校核、跑步带以及跑步版的设计、最主要的是突出了多功能这一主题，使跑步机不再单纯的只是跑步机，还有其他的多功能部件。同时也突出了跑步机中减震系统的重要性。根据专业所学的机械类方面的知
4、识，再结合人机工程学，使得此设计更趋近于科学性。同时，对跑步机的使用和注意事项以及如何保养进行说明。 关键词：家用，多功能，跑步机The Design of the Household Multi-Functional TreadmillAbstract：In order to keep healthy, we need to take exercise. As we all known, running is not only a very simple exercise but also one of the most common form, which is accepted by m
5、ore and more people. At the same time, the medical profession also thinks highly of running. In recent years, with the increasing development of the society, people have not only confined to the outdoor running. And the treadmill has entered into the life of human being, which is one of the most com
6、mon health-training equipments. At the current situation, the use of treadmill will continue to grow in the future. The task of the design includes several aspects, such as the overall structure scheme of treadmill, the motor type and parameter, the correct design and calculation for the traditional
7、 system, and the design of running belt and running boards. Most importantly, at highlight the theme of multi-function, which makes the treadmill no longer just a simple machine. It also has other multi-functional components. At the same time, it also highlights the importance of the treadmill in th
8、e suspension system. According to the professional knowledge of mechanical, combined with the man-machine engineering, the design tends more to be scientific. Meanwhile, the use, instruction and how to maintain it should be written.Keywords: Household, Multi-functional, TreadmillII目 录1 前言 .11.1 设计的背
9、景条件 .11.2 研究的目的及意义 .11.3 国内外研究进展 .21.3.1 国外研究进展 .21.3.2 国内研究进展 .22 总体结构方案设计与电机的选择 .42.1 技术参数及要求 .42.1.1 设计内容 .42.1.2 技术参数 .42.2 总体设计的结构方案与选择依据 .42.2.1 基本功能 .42.2.2 边界条件的确定 .42.2.3 方案的选择以及选择依据 .52.3 构造设计 .52.4 电机类型与参数选择 .62.4.1 传动比的计算以及传动比的分配 .62.4.2 传动比的分配 .72.4.3 选择电动机的功率 .72.4.4 计算电动机的转速 .72.4.5 确
10、定各轴的转速、功率及转矩 .83 传动系统的设计与轴的设计及校核与键的设计 .103.1 带传动的设计计算 .103.2 轴设计计算及校核 .143.2.1 轴的设计及计算 .143.2.2 轴的强度计算 .153.2.3 接下来校核轴（按弯矩合成强度的条件） .153.3 轴承的选择以及它的寿命验算 .173.3.1 轴承的选择依据 .17III3.3.2 轴承寿命验算 .173.4 键的选择与校核 .203.4.1 键的规格类型以及尺寸 .203.4.2 关于键的强度校核（电机轴上的键） .204 跑步机的跑步带以及跑步板的设计 .214.1 跑步板的设计 .214.2 跑步带的设计 .2
11、14.3 跑步带的调整方法：(两个螺栓调整法) .224.4 跑台润滑油的添加 .245 人机学设计与跑步机外型设计 .255.1 人体的尺寸的百分位数运用原则 .255.2 多功能跑步机人机工程设计 .255.3 跑步机外型设计 .275.3.1 基架设计（焊接结构） .275.3.2 上、下支架的设计过程 .285.3.3 前后罩 .306 避震系统的设计与多功能部件的设计以及维护 .316.1 避震系统的设计 .316.2 多功能部件设计 .326.2.1 扭腰盘的设计 .326.2.2 连接结构方面的设计 .336.2.3 旋转结构方面的设计 .336.2.4 仰卧起座的设计 .356
12、.3 跑步机的使用以及维护 .366.3.1 维护及保养 .366.3.2 跑步机使用需要注意事项 .367 总结 .37参考文献 .38致谢 .3911 前言1.1 设计的背景条件跑步机，是当今世界最受欢迎的健身器材之一。它是通过跑步带使锻炼者被动地跑动。由于有辅助设备，锻炼着可以在跑步锻炼的同时能够随时看到自己的跑速、心率、温度、热量、运动时间。方便跑步者随时调整自己的锻炼节奏。但是，随着人们对生活的更高层次的要求与对自身更高期望的要求，人们不在局限于以往只能单纯的跑步。人们要求在跑步的同时，希望同时能锻炼到其他部位，例如：锻炼到腰部、肘部、腹部。所以，多功能跑步机就随之而来了。本次设计的
13、题目就是家用多功能跑步机。1.2 研究的目的及意义随着技术的进步与科技的发展，交通工具的多样化使人们出行的方式和选择更加多样化，网络技术的发展使人累突破了时间、地域与空间的限制，从而使交流更加方便，网上购物，电脑游戏，网上教育给人类带来的便利与方便。但是，任何事物都有两面性，这些东西给人类带来方便的同时，也给人类带来了很多的负面影响。当下四大主要的疾病主要有：心脏病、糖尿病、高血压、脑梗塞。据日本最新的调查报告显示：这四大疾病是导致人类死亡的最大原因。虽然说造成这些疾病的原因是很多的，与个人的生活环境与生活习俗有关系，但不可不说与运动的不足也有极大的关联。随着城市化的快速进程，生活节奏不断的加
14、快，人们锻炼的时间基本上没有了。主要表现为：吃饭叫外卖，出行乘车，购物快递上门。长期下去，各种疾病就随之而来了。“运动有益于健康”这是自古以来就有的说法。大量的资料证明，健身运动能够增强人的体质，锻炼人的身体，提高健康水平。从生理学方面来讲，健身能改善人体的各个系统，有助于人体各个系统的协调发展，使人体的各个器官更有活力，对保持良好的身材有积极的作用，对于女孩子来说效果最好了。跑步是健身中最常见的一种，因为跑步在健身中的花费最小，是健身危险性最小，见效最快的方式。同时，跑步不受年龄，身高，胖瘦等多方面的限制。总之，跑步是当前世界公认的最实惠、最便捷、最安全的健身方式。跑步对心血管系统、呼吸系统
15、、运动系统等有很好的作用。如果长期坚持跑步的话，可以大大的减少心悸，胸闷等现象，有2利于心肌的锻炼，心肌增强了，心脏就可以输送更多的血液。大大的减轻了心脏的负担。研究表明，经常参加跑步锻炼的人，有氧代谢能力远远超过那些不锻炼的同龄人。从而有助于呼吸系统的增强，呼吸系统增强的话，就能很有效的抵制各种呼吸类的疾病，例如感冒肺炎等。研究发现，经常跑步的人，能够增强骨质，骨骼会变得很结实。经常跑步的人新陈代谢很好，有利于身体各个部位的协调。同时，经常跑步锻炼，能够使心情经常保持愉快的状态，有利于烦恼、紧张、苦闷等的减少。当然，跑步也不再局限于室外的跑不了，跑步机进入了人们的生活。1.3 国内外研究进展
16、1.3.1 国外研究进展当前，跑步机的生产设计主要集中在欧美地区，以美国最为发达。世界上第一台跑步机诞生在美国，因此美国跑步机的起步比其他国家早。美国在世界上拥有很多的知名品牌如：LIFE(力健) ，JOHNSONFITNESS(乔山科技)。这些跑步机外表优美，设计美化，售后服务好，所以得到全世界人名的喜爱与青睐。同时在澳大利亚与加拿大也有很多的名牌，比如加拿大的泰诺健和普拉达，而韩国的 TURNI 都是非常有名的。这些企业都有一个共同的特点，那就是这些跑步机的结构、功能都是特别好的。但是，并不是说这些跑步机最好了，它也有许多的不足，人性化的方面还有很大的不足，所以需要很大的改进。1.3.2
17、国内研究进展国内的跑步机起步比较晚，国内对跑步机的研究是在 80 年代以后才开始的。在 1996 年前，在我国的跑步机大都是进口产品。那会跑步机的价格是相当的昂贵。国人整体的经济能力有限，对于跑步机也只能是望着听着，自己是没有能力购买的。在 1993 年以后，随着世界经济格局的变化以及我国对位贸易开放的不断加大，国外的跑步机企业向我国发展。起初是韩国的企业。山东祥和集团首先在 1994 年建厂，首创我国生产跑步机的先河，祥和集团自主生产了跑步机的所有部件，并且在随后的 1996 年的南昌体博会上参展，享有了声誉。祥和跑步机被誉为第一个名族品牌的3跑步机。在建厂的第一年产量就达到了 8000 多
18、台，销出了 5000 多台，给企业带来了很大的名誉和利润。在以后的岁月里，经过不断的改进与不断的学习，祥和的生产能力与规模不断的扩大，在到 2004 年这么短的时间里，年产量从 7000 台变成了100000 台，由此可见祥和取得的成果。并且被评为了山东的名牌产品。祥和的先河性为我国提供了经验，带动了整个行业的蓬勃发展。当前，我国国内的跑步机企业主要集中在长江三角洲和珠江三角洲，山东半岛以及闽南地区，大约有 50 多家企业。跑步机对于我国整体产业结构的调整都有重大的作用。总所周知，拉动经济的三大马车为投资、消费、出口。而跑步机在其中占的比重很大，随着我国经济的不断发展，跑步机越来越多的走进了人
19、们的生活。42 总体结构方案设计与电机的选择2.1 技术参数及要求2.1.1 设计内容跑步机跑步系统的设计；多功能部件的设计。2.1.2 技术参数驱动：4-6 匹马力交流电动机；占地大小：面积 455-500 毫米 1550-1650 毫米；速度：5-12 公里/小时；重量：不大于 400 斤；符合人机工程学；电机：跑步机可调电机；减震系统的减震效果。2.2 总体设计的结构方案与选择依据2.2.1 基本功能跑步带是跑步机中做基本的部件，而跑步带的运动方向与锻炼者的跑动方向相反。但是两者的速度要保持一致才能使运动者跑动。 1而跑步带进行驱动的是直流电机。而直流电动机中有半导体功率器件，是使用脉冲宽度（PWM）的方式来实现的调速。2.2.2 边界条件的确定边界条件：环境优雅、无大的噪音、大小得体、节能省电、运动空间以及温度适中。
