可折叠电动跑步机设计说明书

第六届MSE三维建模大赛

可折叠跑步机设计说明书

设计者：杨浩凯，陈夕刚，彭卓罡，曾文娟

指导教师：无 机械科学与工程学院

2012年3月

可折叠跑步机设计说明书

设计者：杨浩凯，陈夕刚，彭卓罡，曾文娟

指导教师：无 机械科学与工程学院

作品内容简介

跑步是目前国际流行并被医学界和体育界给予高度评价的有氧健身运动，是保持身心健康最有效、最科学的健身方式，也越来越受到大家喜爱。

如果跑步机上没有标示热量，可以简便公式计算，体重（kg）×时间（h）×速度（km/h）=能量消耗（千卡），练习效果，在跑步机上走或跑，从运作外形上看，几乎与平时在地面上走或跑一样，但从人体实际用力看，它比陆地上走或跑省去了蹬伸动作，正是这一点使健身者感到十分轻松自如，并比在陆地多跑1/3的路程，能量消耗也大于陆地训练。

可跑步机体积较大，针对城市寸土寸金的空间，我们发明了可折叠的跑步机。

1 研制背景及意义

多功能电动跑步机是健身房及家庭较高档的器材，这种跑步机能减轻传统训练对关节的冲击，避免运动受伤，比自然跑步有明显的优势。跑步时后脚跟先着地，顺着跑带方向运动。手脚模仿跑步的动作，前后挥动，从而使全身肌肉得到均衡的锻炼。由于跑带的运动方向与脚步移动的方向一致，韧带部位的扭力就抵消了，跑起来非常舒适。康复者、儿童、老年人也可以保持身体平衡，从而集中精力安心锻炼。如果增加运动量，可以加快舞动手脚的速度。用电动跑步机能消除关节的负载，不但能减肥健身，还有益于受伤后身体的恢复。但现在由于一般家庭很难承担去健身房这种高消费的地方，为了能把跑步机大众化，我设计了这款家用电动跑步机。

家用电动跑步机是一种以普通计算机、跑步机为硬件设备的新型健身器材。其研究的主要内容是利用电动机为主要动力来源，实现人机互动的作用，从而产生亲临真实环境的感受和体验，让运动者既健身又方便。

另外，我们在一般电动跑步机的基础上，增加了折叠的功能，能减少跑步机的体积，来节约空间。

2总体方案设计

2.1、跑步机的基本功能

跑步机的基本功能就是在一条运动的跑道相对于地面原地跑动。跑道的运动方向与运动者的跑动方向相反，但速度必须保持一致，这样可以使得运动者能够相对于原地进行跑步锻炼了。要实现跑步机的功能，对跑步带的驱动与速度控制，通常通过使用直流电动机实现，直流电动机通过可以改变半导体功率的器件来实现调速。

2.2、跑步机的构造设计

家用电动跑步机主要由机架、踏板部分、扶手部分、电动机、可调电源、跑步皮带、折叠机构、可移动部分及仪表控制盘组成。其特征在于框架与支架呈20度科学力学角度连接，前轴与后轴分别装在框架的两端，前滚筒与后滚筒分别与轴承套装配在前后轴上，跑步带恰当张紧绕装在前后滚筒上，跑步带下装有支撑跑步板，从动皮带轮紧装在前滚筒的一端。电动机、可调电源,折叠机构都安装在框架的前端，控制传感器装在电动机上，速度传感器安装在紧靠在从动皮带轮的框架上，使用者能通过跑步机上面的平台进行调速，因为传感器的控制部分安装在跑步机的平台上。皮带调节螺栓安装上跑步机的末端，通过扭旋张紧跑步带，电动机焊接在底架前端的最前轴上，跑步机扶手架安装于平台上，仪表控制盘安装于平台上。传动方式采用带传动机构，传动级为一级。

3电动机的选择

3.1、电动机的类型与功率选择

根据科学书籍有关说明，当人在跑步机上做正常运动时，跑步机所承载的重量是人体重的0.8~2.5倍，这时电动机需要在这样的载重量下，提供满足并维持所选择的速度，让人可以在跑步机上走跑自如的驱动力。通常跑步机一个马力大概可提供50~60公斤的承载重量，但跑步带面积大小也和跑步机马力有相当直接的关系，跑步机的马力越大，可以带动的跑步带面积也越大。

此跑步机设计标准为100公斤，则此家用电动跑步机用电动机—Z3-31型永磁直流电动机作为跑步机中配套的专用驱动元件，经一定的电磁、结构派生处理也可适用于相应的机械装置中作为驱动元件。该电动机显著的特点：具有转速精度高，当人在跑步机上运动时，是一个冲击负载，该机在这种冲击负载作用下一转不差，保持同步转速，如同在平地上一样感觉。表现在调速方便，调速范围宽，低速性能，运行平稳，噪音低，效率高。 3.2、电动机的技术参数选择 根据电动机修理手册得：

型号 Z3-31 电压220 VDC 功率 2.2KW 电流不大于12.5A 转速3000 r/min 转向 逆时针 绝缘等级 B级

跑步机属于健康器材类产品,由于跑步机驱动电机必须满足各种体重的人来使用.一般使用跑步机的目的有两种:健身,减肥瘦身;如果是减肥瘦身的人来使用,因为身体较肥胖,跑不快,因此驱动电机的低速必须转矩大才能使用.相反的,健身的人跑步快,但是重量轻,因此高速时的转矩需求较小;跑步机必须满足家庭成员每一个人都能使用,因此调速范围要宽广,低速转矩要大,才能满足不同重量的人.

4 支架的设计

支架在跑步机中起到支撑其他部件的作用，跑步板展开时，支撑着踏板的前端和扶手部分，跑步板折叠起来时，就支撑着整个跑步机。跑步机的支架一般分成底部支架和上部支架两部分，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。底部支架与地面接触，为了实现二级缓冲，通常会在其上按有橡胶垫和尾套；上部支架是两条斜安装的管，支架还包括扶手，仪表安装，辅助支架等。

支架的设计如下图所示：

5 底座的设计

底座的设计是整个跑步机稳定的保证，全部采用镶嵌式固定。支架，滚筒以及前罩等等，都要靠基架来维持平衡。通过调研，看现有市场上的跑步机的基架结构的流行设计，在此我基础上进行自己产品的开发，紧跟市场，在尺寸的确定方面参考了人体运动工学推算，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，设计了下图的基架，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。

6 仪表盘的设计

仪表盘要实用，并且美观。我们在仪表盘上加了两个槽子，可以放水瓶。在仪表盘的下部，有两个把手，以备不时之需。

7 创新点及应用

我们把折叠这个强大的功能应该到跑步机上来，以减少跑步机在待机时所占的空间大小为目的。我所设计的折叠功能十分简单，但是实用性很强。在成本上节约很多，而且应用方便。

折叠前：

折叠后：

随着人口的增长，人们生活的空间越来越窄，很多人都会为了怎么才能有效地合理利用空间。由此而来，折叠功能受到了广大人们群众的欢迎。随着折叠技术的发展，技术人员将这种技术应用到各行各业，从而解决了很多空间上的难题。我们发明的可折叠跑步机，能节省不少空间。并且，相比一般跑步机，成本也不算高。 跑步机的使用与维护

8 如何使用跑步机

跑步机健身的突出特点是健身不受环境限制，简单易学，男女老少皆宜，对人体肌肉、骨骼以及改善人的心脏血管机能等都有良好的效果。目前，电动跑步机正逐渐受到人们的喜爱，并因其独有的优势已当仁不让地成为市场的主流，电动跑步机的特点是通过电机带动跑带使人以不同的速度被动的跑步或走动，科学性和指导性比较强。 1、在确认安装好跑步机后，才能通电源。

2、将电源线插头插入带有安全接地的电源插座中，电动跑步机的电源线是专用的，若电源线发生损坏，请尽快与厂家联系。

3、跑步机为室内健身器材，请勿室外使用，若阳台使用，务必防雨防暴晒。摆放场所要干净平整，注意防潮，注意勿将跑步机放置厚地毯一类物品上，以免影响跑步机底遮板空气流通。

4、锻炼时不能穿太长，太宽松的衣服，以免衣服挂到跑步机上造成安全事故。建议穿有胶底的跑步鞋或健身鞋锻炼。

5、当你使用跑步机时，请勿站在跑带上启动。启动前，你可以站在跑带两边的修饰护条上，等跑带开始运动之后再在跑带上运动。启动速度不宜过大，不要试图跳上快速运转的跑带上。 6、跑步机在使用时，请勿让小孩和宠物靠近，以免发生意外。未成年人及老人跑步时需有成年人在旁陪护，并佩戴好安全开关夹。

7、跑步机在不使用时，应把电源线插头拔掉收好。 8、速度不宜过快；健身时间不宜过晚。 9、健身后要有适当的放松活动。 10、健身活动不要在饭后进行。

11、妇女在经期、孕期、产后两个月尽量不要进行健身跑。

12、少年儿童跑步机健身最好有成年人进行指导，严格控制运动量，避免过度疲劳，影响发育。

9跑步机的日常维护

1）清洁

定期清除灰尘以保护部件的清洁。一定要清扫跑带两边暴露在外的部分，减少跑带下杂物的堆积。确保运动鞋干净，避免把异物携带进跑带下磨损跑步板和跑带。可用肥皂和清洁布清洗跑带，切勿使用清洁剂，并在每次使用完跑步机后，将把手，跑带上的汗水擦干。 2）润滑油的使用

跑板和跑带之间出厂前已经涂好防静电润滑油。建议普通用户在机器运转100小时后在跑带和跑板间涂一次机器自带的润滑油。

3）跑步带对中调节

为了使跑步机更好的工作，我们油必要将跑带调整到最佳状态。由于我们跑步时经常左右脚的用力不一致，故有时跑带会出现偏离的现象。如果跑带偏向右边，将右边的调节螺栓沿顺时针方向旋转1/2圈，再将左边的调节螺栓沿逆时针旋转1/2圈即可。若跑带偏向左边，反之即可。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5yzx.html