多功能跑步机设计—毕业设计(论文)

多功能跑步机设计—毕业设计(论文)内容摘要：

转动机构。 带传动具有结构简单，成本低廉 能缓和载荷冲击，运行平稳，无噪声，过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏，具有过载保护作用 . 设计步骤及参数选择 初始条件：选择电机为专门为跑步机生产的永磁直流电动机，传动功率 P=，主动轮转速为 n1=3400r/min 传动比定为 i= 由于 多楔带适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，特别能适应带轮直径小的传动，所以择之。 以下计算过程所用到的表和图来源： 卜炎主编 . 机械传动装置设计手册（上册），机械工业出版社，1999 确定设计功率 Pd Pd＝ KAP （ 31） KA—— 工作情况系数，根据跑步机使用的特性，选择每天工作时间〈 10 小时，载荷变动小。 KA= 见表 89 Pd=*= 带型号的选择 对于多楔带的型号可根据设计功率 Pd= 和小带轮转速 n1=3400r/min 由图8— 21 选取 ,选 PJ型多楔带。 确定带轮直径 de de2（有效直径） 小带轮有效直径： 由表 890demin=20mm,由表 891 选 de1= 大带轮有效直径 : 小带轮节圆直径 dp1=de1+2△ e=+2*=36mm 由表 890，△ e= 大带轮节圆直径 dp2=idp1=2*=67mm de2=dp22△ e=672*= 由表 891，选 de2=63mm 计算带速 v 7 v=π dp1n1 /（ 60 1000） m/s （ 32） 注意： v↑ — →离心力、离心应力↑ — → FQ↓ — →单位时间内的应力循环次数 N↑ v↓ — → P=F v/100 可知， P一定时， F↑ — →张紧力↑ 一般 v在 5～ 25 m/s，最大 30 m/s，在 8～ 15 m/s 较好 V=∏ *36*3400/60*1000=30m/s,合适 初定中心距 a0 中心距的大小对带传动的影响： a↑ — →结构大 — →由于载荷变化引起带的颤动 — →掉带 a↓ — →带的长度↓ — →在一定速度下，单位时间内带的应 力变化次数 N 愈多，会加速带的疲劳损坏； — →当传动比 i较大时，包角↓ 对于 V 带传动，中心距 a一般可取 2（ de1 ＋ de2 ）≥ a0≥ （ de1＋ de2） （ 33） 〈 a0〈 193 初定 a0=150mm 确定带的有效长度 Le Le0=2a0+∏ /2（ de1＋ de2） +(de2de1)2/4a0 =2*150++ = 由表 852，选 Le=450mm 计算实际中心距 a 中心距的变 动范围 考虑安装调整和补偿张紧力的需要（如胶带伸长而松弛后的张紧），尚需给中心距留有一定的调整余量。 由表 854 知中心距的调整量为△ min=5,￡ min=8. a=a0+(Le Le0)/2 = = 则 a1= a2= 计算小带轮包角 8 α 1 ≈∏ （ de2de1 ） /a = = 带每楔所传递的额定功率及其增量 由带型， de1=， n1=3400r/min 按表 855用插值法计算的 p0= 由 i=2, n1=3400r/min,有表 855 用插值法计算得 △ p0= 计算带的楔数 由表 856 用插值法计算 Kα =， KL= Z=（ **） = 由表 851 选取 Z=12 11，有效圆周力 FT= Pd/v*103 =*103 =260N 12．作用在轴上的载荷 为设计轴和轴承，需确定带传动作在轴上的力 Fr 得 Kr= 则 Fr=*260* = 多楔带带的选择 9 图 31 多楔带 根据计算 跑步机传动机构选择 12PJ450 多楔带 . 多楔带带轮结构和尺寸选择 要求 质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分均匀，转速高时要经过动平衡 ；轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般为 ），以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 HT150 或 HT200；转速较高时宜采用铸钢（或用钢板冲压后焊接而成）；小功率时可用铸铝或塑料。 结构 设计 带轮由轮缘，轮辐和轮毂三部分组成 1）实心式：带轮基准直径小于 3d(d 为轴的直径 )时 2）腹板式：带轮基准直径小于 300～ 350mm 时 3）轮幅式：带轮基准直径大于 300～ 350mm 时 10 带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，并根据带的型号及根数确定轮缘宽度，根据带的型号确定轮槽尺寸 则小带轮 D= 选取实心式，大带轮 D=63 选取腹板式 小带轮随 电机一起购买。 规格： 以跑步机大带轮 P12PJ63 为例确定其结构和尺寸： 要求带轮每毫米有效直径的轮槽轴向圆跳动公差值为 Ra 的最大允许值为。 槽距 e=177。 槽角 α =40o177。 楔顶圆角半径 rb,最小值为 ，槽底圆弧半径 rt最大值为 ，检验用圆球或圆柱直径 db=177。 ,2X公称值为 ， 2N 最大值 ， f最小值为 ，有效线差公称值￡ e= 径向跳动公差 ，槽间直径差值最大。 n槽数为 12。 带轮宽 =11*+*2 = 11 . 带传动的张紧装置的选择 传动中心不可变时，采用张紧轮 传动中心可调时，采用滑轨 +螺旋或者浮动轴。 . 表 31张紧装置 本跑步机中心距是可调的： a=a0+(Le Le0)/2 = = 则 a1= a2= 范围在 之间，则通过螺栓的前后移动来调节电机的前 后移动，从而实现带的调紧和放松。 12 小结 多楔带适于传递功率较大而又要求结构紧凑的场合，特别能适应带轮直径小的传动。 13 第 4章 外型结构设计 . 基架的设计 为了保证整个系统的稳定性和减震系统的有效性，基架全部采用焊接结构。 基架的设计是整个设计的基础，也是其他设计的基准。 支架，滚筒的选择，以及前后 ABS塑料罩等等，都是依据基架的尺寸和形状设计的，所以设计开始首先考虑基架的设计，进行样式，结构，还有尺寸的确定。 主要是通过调研，看现有市场上的跑步机的基架结构的流行设计，在此基础上进行自己产品 的开发，少走弯路，紧跟市场，在尺寸的确定方面参考了 人 体运动 工 学 推算， 45cm 宽 X130cm 跑带面积 ，以此保证给人以足够的运动面积，为主要数据展开对基架的设计，再考虑电机的尺寸，传动机构带传动的中心距离，电机的安装，前后滚筒的位置， PWM 调速电源的安装位置，以及传感器安装位置的预留等等，设计了上图的基架，在设计中特意将两边框设计了足够的宽度，以此为锻炼过程中短暂的休息提供两脚踩放的位置，另外也为万一跑步机失灵发生意外，人可快速两脚分开脱离旋转的跑带，提供足够的安全踩放位置。 图 41 基架 14 . 支架的设计 支架设计分为上下两部分通过插拔的形式安装和拆卸，目的是包装时节省空间，材料采用空心钢管，连接为焊接，保证稳定性。 支架包括扶手，仪表安装 辅助支架，扭腰盘连接处等，仰卧起坐架直接焊接于辅助连杆上。 与基架的连接采用螺栓连接，方便位置的调整和拆装。 底部安有橡胶垫和尾套，保证平衡，最重要的是实现减震的二级缓冲。 图 42 上支架 15 图 43 下支架 图 44 总支架 . 前后罩 旋转传动机构必须与执行机 构隔离，保证安全性，同时为了技术保护和美观，前 16 后罩使用 ABS塑料，美观，有质感，能起到有效的防护作用。 设计基准为基架，通过螺钉与基架连接，方便安装和维护维修。 图 45 前罩 图 46 后盖 小结 整个结构的设计用美国 SOLIDWORKS公司的 SOLIDWORKS进行三维的实体设计，使设计简单化和设计化，可以把工作的精力都放在设计上而不是复杂的制图上。 第 5章 前后滚筒 . 轴承的计算 17 轴承类型：深沟球轴承，轴承代号： 6301 轴承参数：轴承内径： 12，轴承外 径： 37，轴承宽度。