家用自動跑步機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計含7張CAD圖,家用,自動,跑步,機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計,cad
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1跑步機(jī)研究背景和意義 1
1.2跑步機(jī)主要類型 1
1.2.1按驅(qū)動動力分類 1
1.2.2按用途分類 2
1.3跑步機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.4跑步機(jī)的發(fā)展前景 4
1.5本課題主要工作內(nèi)容 4
2 總體方案確定 6
2.1設(shè)計參數(shù)的確定 6
2.2家用自動跑步機(jī)設(shè)計功能確定 6
2.3傳動方式確定 6
2.3.1皮帶傳動 6
2.3.2齒輪傳動 7
2.3.3鏈傳動 8
2.3.4蝸輪蝸桿傳動 8
2.4總體結(jié)構(gòu)方案確定 9
3 家用自動跑步機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 11
3.1 電動機(jī)選擇計算 11
3.2傳動系統(tǒng)設(shè)計 12
3.3 帶傳動類型的選擇及其計算 12
3.4帶傳動張緊裝置的選擇 17
4跑步機(jī)外型結(jié)構(gòu)的設(shè)計 18
4.1機(jī)架的設(shè)計 18
4.2支架的設(shè)計 18
4.3機(jī)罩設(shè)計 19
4.4軸的設(shè)計計算 20
4.5跑步板設(shè)計 21
4.6跑步帶設(shè)計 22
4.7跑帶調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計 22
4.8避震系統(tǒng)設(shè)計 23
5 結(jié) 論 24
參考文獻(xiàn) 25
致 謝 27
IV
家用自動跑步機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘 要
跑步機(jī)是多年來國際流行的大眾健身器材，也是當(dāng)今家庭健身器材中廣受歡迎的健身器材之一。
本設(shè)計在調(diào)查跑步機(jī)的背景以及市場上的跑步機(jī)的優(yōu)缺點后完成跑步機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先確定總體結(jié)構(gòu)方案，包括基本功能、構(gòu)造設(shè)計，其次進(jìn)行了傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計和外形結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計包括選擇電動機(jī)的類型及計算參數(shù) 多楔帶帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸選擇、帶傳動張緊裝置選擇。外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括機(jī)架、支架、機(jī)罩的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：跑步機(jī)；自動；家用；結(jié)構(gòu)設(shè)計
Mechanical structure design of household automatic treadmill
Abstract
Treadmill is an international popular fitness equipment for many years. It is also one of the popular fitness equipment in today's family fitness equipment.
In this design, the mechanical structure design of the treadmill is completed after investigating the background of the treadmill and the advantages and disadvantages of the treadmill on the market. First, the overall structural plan is determined, including basic functions and structural designs. Then, the design of the transmission mechanism and the design of the external structure are performed. The design of the transmission mechanism includes the choice of the type of motor and the calculation parameters of the multi-wedge belt pulley structure and size selection, belt drive tensioning device selection. The design of the exterior structure includes the design of the frame, the bracket, and the hood.
Key words: treadmill; automatic; home; structural design
1 緒 論
1.1跑步機(jī)研究背景和意義
跑步機(jī)最初誕生的意義不是為了人類的運動，而是當(dāng)時國外農(nóng)民機(jī)械師為了規(guī)避法律而造出來對動物進(jìn)行勞作的工具，但是到了現(xiàn)今，跑步機(jī)已經(jīng)成為人們依靠的一種健身器材。
隨著社會的不斷發(fā)展，我們對環(huán)境開始造成越來越多的傷害，大自然也在對我們進(jìn)行暴富，北京的霧霾就是一個很好的體現(xiàn)，不是說其他地方?jīng)]有霧霾，只是北京的霧霾已經(jīng)成為了一個典型的代表。環(huán)境的惡化使得我們想保持身體健康越來越困難，畢竟因為室外環(huán)境的惡劣，很多地方已經(jīng)不能夠進(jìn)行我們所需要的鍛煉，于是室內(nèi)的跑步機(jī)應(yīng)時代的需求，人民的心愿而生，給人們帶來一種新的鍛煉方式。
跑步機(jī)不僅應(yīng)用于人們的日常鍛煉中，而且被應(yīng)用于體育運動界，甚至被應(yīng)用于醫(yī)療中，結(jié)合藥物與運動，來幫助一些患者恢復(fù)身體。諸多的作用使得人們愈發(fā)重視跑步機(jī)，同時對跑步機(jī)的需求也在提高，對跑步機(jī)所具備的功能也在增添。由此研發(fā)部門又開始對跑步機(jī)進(jìn)行整合，取各種電子輔助裝備，使得跑步機(jī)的功能不再是單一的運動跑步器材，而是具備多種功能的多功能器材。醫(yī)療和體育用途的跑步機(jī)甚至可以記載顯示使用者的心率等，來實時監(jiān)測跑步者的身體狀況。
1.2跑步機(jī)主要類型
1.2.1按驅(qū)動動力分類
1）機(jī)械跑步機(jī)
機(jī)械跑步機(jī)的動力來源是摩擦力，其實就是依靠人行動時腳板踩踏在跑步帶所產(chǎn)生的摩擦力來帶動機(jī)械跑步機(jī)。人與跑步機(jī)上的跑步帶實現(xiàn)了物體間的相對運動，因為兩個運動方向相反，人在跑步帶上運動，兩個有接觸面，接觸面產(chǎn)生了阻礙人行動的相對運動的摩擦，人在跑步帶上跑步的速度越快，產(chǎn)生的摩擦力就越大，就能給跑步機(jī)帶來更多的動力，可以說機(jī)械跑步機(jī)就是利用人力來作用的無電動設(shè)備的機(jī)械產(chǎn)物。因為動力由人來提供，不可避免的就是人在其上運動的時候會花費比平常運動更多的體力，有研究表明，對比人在室外運動所產(chǎn)生的運動量，大概多了將近30%的路程運動量，但是機(jī)械跑步機(jī)設(shè)計出來后卻并沒有受到很多人的喜歡，很多人都感覺使用機(jī)械跑步機(jī)太過勞累，被許多人拋棄。一般來說，機(jī)械跑步機(jī)的傳送系統(tǒng)由五大部分組成，分別是：固定軸、開關(guān)、固定架、傳送帶以及滾軸。固定軸一般有兩根，分處兩端，連接著一個滾軸，開關(guān)是可調(diào)式的。
2）電動跑步機(jī)
前面所說的機(jī)械跑步機(jī)逐漸被電動裝置的跑步機(jī)所替代，與機(jī)械跑步機(jī)不同的是，它不再依靠人力為動力來源，而是主要依靠電力來推動跑步機(jī)的運動。并且應(yīng)使用者的要求，現(xiàn)代跑步機(jī)上增添了很多電子輔助裝備，讓運動者可以享受不同的跑步樂趣，營造在室外不同的跑步感覺，例如在丘陵地帶跑步的感覺，在上坡地帶跑步的感覺等等。因為技術(shù)的不斷進(jìn)步，甚至很多運動員也選擇了電動跑步機(jī)，在家進(jìn)行訓(xùn)練。電動跑步機(jī)可以依據(jù)每個人不同的需求來調(diào)節(jié)不同的跑步速度，讓人可以更好的享受運動帶來的快感。因為是被動的使人進(jìn)行運動，可以節(jié)省很多體力，消耗更多的人體脂肪以及熱量，廣受運動者的喜愛[1]。
1.2.2按用途分類
1）商用跑步機(jī)
我們經(jīng)常在健身房見到的跑步機(jī)就是商用跑步機(jī)了，大部分健身房都會選擇這種來進(jìn)行設(shè)備添置。商用跑步機(jī)一般被用來從事商業(yè)活動，和家用跑步機(jī)不同的不僅僅是其常用場所，還有內(nèi)在構(gòu)造。一般只有健身房、星級酒店等場所對跑步機(jī)數(shù)量要求較多的地方才會選擇商用跑步機(jī)進(jìn)行使用，這些商用跑步機(jī)的跑帶一般在450-650mm之間，大范圍的跑帶可以適用于更多的人，方便健身房和星級酒店接納不同需求的客戶。商用跑步機(jī)相比較于家用跑步機(jī)，持久性更好，電機(jī)可以連續(xù)待機(jī)更長的時間，驅(qū)動方式選擇了變頻器和交流電機(jī)合力的方式。
圖1.1 ST830AP商用跑步機(jī)
2）家用跑步機(jī)
家用跑步機(jī)是一種家庭安置在家中的室內(nèi)健身器材，具有科學(xué)性、方便性、有效性等優(yōu)點。雖然說家用跑步機(jī)是源于歐美，近年來卻活躍于中國市場，國民經(jīng)濟(jì)的增長使得國民生活條件逐漸提高，很多生活奔入小康并且有條件的人都會在家中置辦一個家用跑步機(jī)。隨著人民大眾健康意識的逐漸提高，對高品質(zhì)生活的逐漸追求，使得人們對跑步機(jī)的要求也越來越高，因此性價比較高且實用有效的家用跑步機(jī)便應(yīng)需求而生，受到大眾的熱捧。
1965年全球第一臺家用的跑步機(jī)在北歐芬蘭唐特力的手里誕生，這臺跑步機(jī)是根據(jù)傳速帶的原理改變而成?，F(xiàn)代意義上真正的家用跑步機(jī)由此出現(xiàn)，歐美等國的人開始逐漸接受在家里就能進(jìn)行的跑步。不過最開始的跑步機(jī)，也只能在上面進(jìn)行快走運動，跑步也略微有點令人感覺不舒服。
圖1.2 全球首臺家用跑步機(jī)
1.3跑步機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1875年一名美國土生土長的機(jī)械師創(chuàng)造出人類有史以來的第一臺跑步機(jī)，動力來源是牲畜，之后經(jīng)過人類的研究發(fā)展最終成為電動。這臺機(jī)器誕生的根本原因1866年通過的那部禁止虐待動物的法律，其中有一條規(guī)定將鞭打動物認(rèn)定為違法的虐待動物行為。
起初的跑步機(jī)是一種“被動式跑步機(jī)”，能源供給者是人，利用人力來推動跑步機(jī)產(chǎn)生運動。 我們所看不見的背后這種運動方式不僅鍛煉效率較低，而且容易給人造成傷害，同比消耗的熱量卻得不到應(yīng)有的鍛煉效果?？赡軐θ嗽斐傻膫τ泻芏?，例如最常見的膝關(guān)節(jié)的加速老化，因此被很多人嫌棄。為了自身的健康著想，機(jī)智的人們決定使用電力代替人力作為動力源，減少對人體的損傷。
隨著全球民眾生活水平的逐漸提高，我們不在滿足于現(xiàn)有的跑步機(jī)，開始對跑步機(jī)有更多的要求，應(yīng)買家需求，商家開始對跑步機(jī)進(jìn)行改造，而跑步機(jī)也由原來單一功能的跑步機(jī)向多功能跑步機(jī)改進(jìn)。
我國的第一臺跑步機(jī)在1996年于匯祥誕生了，此后的日子里各大研發(fā)商一直在追求更高的科技技術(shù)以及更完善的功能。為了滿足人們的不同需求，我們可以看到陸續(xù)出現(xiàn)了多種不同功能的跑步機(jī)產(chǎn)品，例如“可自然長效釋放負(fù)氧離子的跑步機(jī)”、“具有倒走功能的跑步機(jī)”等，可以說在跑步機(jī)市場上萬花齊放了。
2015年具有數(shù)字VR系統(tǒng)的電動跑步機(jī)正式面世。和普通的跑步機(jī)不同的是，VR系統(tǒng)跑步機(jī)在設(shè)備上添置了控制模板以及觸摸屏計算機(jī)系統(tǒng)。運動者可以享受虛擬現(xiàn)實技術(shù)所帶來的高趣味性和互動性運動感受。
2016年具有倒走功能的電動跑步機(jī)正式面世。和常用跑步機(jī)不同的是，倒走跑步機(jī)利用滾筒的差異設(shè)置，使得運動者可以實現(xiàn)倒走運動。最初的跑步機(jī)只有一個運動方向，我們通過對滾筒、導(dǎo)軸、電機(jī)等不同構(gòu)造的不同設(shè)計，使得跑步機(jī)不僅可以正向運動還可以反向運動。
2017年同機(jī)異步康復(fù)跑步機(jī)正式面世。同機(jī)異步康復(fù)跑步機(jī)的特點就是一臺電動跑步機(jī)上存在著左右對稱的兩套運動系統(tǒng)，利用這種不同設(shè)計，使用者不僅可以實現(xiàn)正常的跑步鍛煉，還可以使用跑步機(jī)的新添功能來運動，例如交替、倒走等，鍛煉者可以依據(jù)自己的需求進(jìn)行選擇。
此外，還有很多其他新型的電動跑步機(jī)就不一一列舉了。
1.4跑步機(jī)的發(fā)展前景
我國的國家性質(zhì)決定了我國以人為本的政策，因此大力發(fā)展群眾體育運動來保證國民身心健康很重要。隨著現(xiàn)今我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國民對物質(zhì)生活的要求越來越高了，運動已經(jīng)深入人心，成為大眾所認(rèn)可的一種生活方式。隨著五天工作制的政令頒布，以及對節(jié)假日強(qiáng)行的放假要求，人們逐漸開始擁有更多的休閑時間，導(dǎo)致體育健身器材行業(yè)出現(xiàn)出現(xiàn)一大片的空白市場。各大跑步機(jī)開發(fā)商、生產(chǎn)廠家都在摩拳擦掌，準(zhǔn)備瓜分這一塊利潤巨大的市場蛋糕，不斷對跑步機(jī)進(jìn)行新的研究和開發(fā)，以求能夠滿足不同鍛煉者的不同需求[2]。
1.5本課題主要工作內(nèi)容
本課題先去市場上調(diào)查了現(xiàn)有大部分跑步機(jī)目前存在的優(yōu)缺點，并且完成了總結(jié)，隨后又對家用自動跑步機(jī)的進(jìn)行了內(nèi)在機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計。課題過程中的主要工作如下所示：
（1）總體方案設(shè)計
包括基本功能、構(gòu)造設(shè)計和功能原理的確定。
（2）傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計
包括電動機(jī)類型功率選擇及技術(shù)參數(shù)、傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計步驟及參數(shù)選擇、多楔帶帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸選擇、帶傳動張緊裝置選擇。
（3）外型結(jié)構(gòu)設(shè)計
包括機(jī)架的設(shè)計、支架的設(shè)計、機(jī)罩的設(shè)計。
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2 總體方案確定
2.1設(shè)計參數(shù)的確定
根據(jù)任務(wù)書的設(shè)計及要求，本課題需要完成家用自動跑步機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，并完成CAD圖紙的繪制，設(shè)計參數(shù)圖表2.1所示：
表2.1 跑步機(jī)設(shè)計參數(shù)要求
設(shè)計載重
跑帶寬度
跑帶長度
150KG
500mm
1500
2.2家用自動跑步機(jī)的設(shè)計及確定
跑步機(jī)具有利用電力來帶動人的工作的原理，這樣人處于一種被動的運動，可以減少更多的消耗得到更多的鍛煉效果。雖然在跑步帶上運動的人，方向和跑步帶運動方向相反，即形成相互運動，但是兩者的從動率卻是相同頻率的，使得人在跑道上跑步而方位不變，一直保持原位。
為了調(diào)節(jié)控制跑步機(jī)的速度，驅(qū)動方面此設(shè)計選擇了直流電動機(jī)。
2.3傳動方式確定
機(jī)械傳動在此跑步機(jī)中是非常重要的。所以對傳動的設(shè)計我們需要全面掌握各種傳動方式，并能熟練的應(yīng)用。
常見的幾種機(jī)械傳動方式可以按照傳力方式來將其劃分為摩擦傳動以及嚙合傳動。其中摩擦傳動又可以細(xì)致地劃分為摩擦帶傳動和摩擦輪傳動等，嚙合傳動又可以細(xì)致劃分為齒輪傳動、鏈傳動、渦輪蝸桿傳動等等。如果將機(jī)械傳動按照傳動比又可以將其劃分為變傳動比和定傳動比傳動兩種不同的方式。
2.3.1皮帶傳動
一般皮帶傳動有三大組成，分別是皮帶、主動輪、從動輪。作用原理是張力，利用皮帶和滑輪的接觸面摩擦而產(chǎn)生緊力。當(dāng)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，由摩擦力驅(qū)動從動輪，使驅(qū)動軸的動力傳遞到從動軸上。
根據(jù)用途的不同，皮帶傳動可分為一般工業(yè)傳動帶、汽車傳動帶、農(nóng)機(jī)傳動帶和家用電器傳動帶。根據(jù)截面形狀的不同，將摩擦型帶分為平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓環(huán)帶）等。
圖2.1皮帶傳動
皮帶傳動的優(yōu)勢可以簡述為以下四種：
（1）構(gòu)造較為簡單、方便使用者或者工人維護(hù)。
（2）當(dāng)載重過多時，皮帶會在輪上打滑，可以有效降低零件損壞率。
（3）皮帶具有可緩沖性和彈性，可以使得傳動更加穩(wěn)定，降低噪音。
（4）可以在兩軸中心進(jìn)行較大距離的傳動工作。
2.3.2齒輪傳動
齒輪傳動在傳動中屬于一種比較傳統(tǒng)的傳動方式，其主要構(gòu)造是主動軸以及相互嚙合的兩個齒輪。
圖2.2齒輪傳動
齒輪傳動是生活和工業(yè)中應(yīng)用最多的一種傳動形式，主要有以下四個特點：
（1）結(jié)構(gòu)緊湊、運作效率很高。
（2）制造和安裝的精度要求較高。
（3）可傳動的動力較大。
（4）傳動比一般很穩(wěn)定。
各種齒輪，按其不同形狀可將其劃分圓錐型，以及圓柱型。
圓柱型外形呈圓柱形，在圓柱在牙齒表面的分布，根據(jù)齒和齒輪軸的相對位置，圓柱齒輪分為直齒輪和斜齒輪，即現(xiàn)在的人字齒輪，一般用于外部齒輪，使得圓柱齒輪可以正常傳動，也可以作為內(nèi)部驅(qū)動齒輪，使得齒條正常傳動。錐齒輪也稱為錐齒輪，其齒分布在錐面上。通常在相交的軸之間使用，軸的角度可以是任意的，但最常見的是90度。
2.3.3鏈傳動
鏈傳動一般由兩個結(jié)構(gòu)組成，兩個結(jié)構(gòu)分別為一條閉合的鏈條和兩個具有特殊齒形的的齒輪。最常見的鏈傳動就如自行車車鏈，通過鏈節(jié)與連輪的齒相嚙合從而使得傳動作用發(fā)生，帶動鏈輪。
圖2.3 鏈傳動
鏈傳動的特點有以下四點：
（1）比皮帶傳動精準(zhǔn)。
（2）比齒輪傳動更遠(yuǎn)。
（3）只能進(jìn)行平行傳動。
（4）易發(fā)生鏈條磨損脫鏈現(xiàn)象。
2.3.4蝸輪蝸桿傳動
蝸輪蝸桿傳動一般作用于兩軸交叉成90度的情況下，并且兩軸需要滿足兩條件，一個是彼此間不相交，另一個是彼此間不平行。這種傳動中一般蝸輪是被動件，而蝸桿才是主動件。
圖2.4 渦輪蝸桿傳動
一般來說蝸輪蝸桿傳動有以下六個特點：
（1）傳動功率范圍大，并且結(jié)構(gòu)緊湊。
（2）具有反向自鎖功能，可以有較大的減速化。
（3）獲得的傳動比較大。
（4）工作平穩(wěn)且噪音較小。
（5）傳動效率低，蝸輪一般由有色金屬打造而成。
（6），輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上[3][4]。
考慮到跑步機(jī)設(shè)計不需要太大的傳動比，而且兩軸中心距離較大，最關(guān)鍵需要可以緩沖沖擊和震動，最終選擇帶傳動的方式，因為電機(jī)可以變頻調(diào)速，因此這里傳動方式選擇1級傳動即可。
2.4總體結(jié)構(gòu)方案確定
多功能電動跑步機(jī)主要有五大結(jié)構(gòu)，分別是跑步皮帶、儀表控制盤、電動機(jī)、可調(diào)電源和機(jī)架。框架兩端裝有前后軸，并且由軸承套裝。跑步的皮帶纏繞在滾筒表面，皮帶下裝有支撐跑步板。皮帶調(diào)節(jié)螺栓的兩端分別鏈接著不同的孔板。設(shè)計中在框架上增添了速度傳感器設(shè)備，在電動機(jī)上增添了控制傳感器。
結(jié)構(gòu)方案簡圖如圖2.5所示。
防滑道
跑帶
皮帶輪
皮帶
電機(jī)
圖2.5 結(jié)構(gòu)方案簡圖
3 家用自動跑步機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計
3.1 電動機(jī)選擇計算
3.1.1電機(jī)功率的選擇與確定
此次跑步機(jī)設(shè)計時限重150KG，額定功率定為1.5HP，滾筒直徑計算為42mm，計算出最大轉(zhuǎn)矩為：跑步機(jī)功率就是跑步機(jī)馬達(dá)功率，其功率不僅要滿足自身體重要求，還要保證運行時的平穩(wěn)和小的噪音。跑步機(jī)功率又分為家用和商用的,家用跑步機(jī)的額定功率常見的有:1.0HP、1.25HP、1.5HP、1.75HP、2.0HP、2.5HP、2.75HP、3.0HP超過3.0HP就屬于商用了，其中HP=馬力，1馬力=735W，家用跑步機(jī)的功率一般就在1.5KW-2.5KW之間，正常情況下，根據(jù)運動者的體型體重的不同跑步機(jī)的功率也不同[5]；
此次跑步機(jī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為限重150kg，功率1.5HP。初步確定跑步機(jī)滾筒直徑為42mm，所以最大轉(zhuǎn)矩
其中：Tmax——轉(zhuǎn)矩
F——跑步機(jī)受到的載荷
L——轉(zhuǎn)矩長
其中：n——轉(zhuǎn)速
V——線速度
S——滾筒周長
其中：P——功率
為此我選擇博特的采用編號為SLM2200的交流型電動機(jī)。該電動機(jī)有很多被人認(rèn)可的優(yōu)點，例如調(diào)速很方便、運行平穩(wěn)、產(chǎn)生的噪音較小等。在一般情況下，鍛煉者在跑步機(jī)上跑步不會有任何的不適感，和在平地跑步?jīng)]有太大差別，跑步帶的速度一般較為穩(wěn)定，不會出現(xiàn)什么差錯。
3.1.2電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)
根據(jù)上述計算所選擇的電動機(jī)的型號是SLM2200
該電動機(jī)參數(shù)如下：
電壓為 220V（伏特）
額定功率：2.2
額定轉(zhuǎn)速：2860rpm
3.2傳動系統(tǒng)設(shè)計
一般電動都都選擇了帶傳功進(jìn)行運行，這樣傳動系統(tǒng)才可以提供更加勻速的轉(zhuǎn)動。我們熟知帶傳動是具有撓性件的一種傳動，有很多優(yōu)點，例如可以有效緩和載荷沖擊，過載時及時轉(zhuǎn)變?yōu)樵趲л喩洗蚧瑏頊p少對零件的損壞等。帶傳動在生活中的應(yīng)用范圍更廣，且成本較為低廉，中間結(jié)構(gòu)簡單。
選擇交流型電動機(jī)，傳動功率為P=1120W，轉(zhuǎn)速為n1=3400r/min ，傳動比為i=2.1 。
（1）確定其設(shè)計的功率Pd：
Pd＝KAP 3-1
工作情況系數(shù)為KA。根據(jù)我們?nèi)粘Ｊ褂门懿綑C(jī)的頻率，暫時確定跑步機(jī)一天運行10小時。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表11.5選擇KA=1.2
3.3 帶傳動類型的選擇及其計算
帶傳動類型選擇的很關(guān)鍵，關(guān)系的設(shè)計結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，選取不當(dāng)?shù)脑捒赡軙钩杀境杀对黾?，設(shè)計不好可能會使帶傳動的基本功能實現(xiàn)起來也比較困難。
3.3.1帶傳動類型的選擇
帶傳動在設(shè)備設(shè)計過程中，有著普遍的應(yīng)用，其種類非常多，主要一下幾種：
1、普通V帶
特征：
普通V帶是機(jī)械傳動中應(yīng)用較為廣泛的傳動帶。它的驅(qū)動功率大，結(jié)構(gòu)簡易，價格實惠。皮帶和滑輪是V型槽的表面摩擦，所以它能產(chǎn)生比平面更大的有效圓周力（約3倍）。
普通V帶有兩種類型的包裝V帶和修剪V帶，如下圖3.1所示。
普通V帶的一般型號通常有y，z，a，b，c，d，e和其他型號，V型帶的截面依次增加。
圖3.1 普通V帶型號和截面關(guān)系
2、多楔帶
多楔帶（如下圖3.2所示）具有V帶和平帶兩個的優(yōu)點。具有平帶柔軟韌性好的優(yōu)點，具有V帶結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的優(yōu)點[6]。因此，它有著廣泛的用途和主要的特點：
（1）隨著身體整體的不同，不同的傳遞現(xiàn)象得以消除，并充分發(fā)揮了磁帶的作用；
（2）當(dāng)空間相同時，多楔帶的驅(qū)動功率比普通V帶的驅(qū)動功率高30%；
（3）具有薄體，彈性好，能適應(yīng)小皮帶輪的傳動；
（4）適合高速傳動，皮帶速度可高達(dá)40米/秒，熱量少，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
多楔帶的一般型號有以下5種：PH、PJ、PK、PL、PM。
圖3.2 多楔帶結(jié)構(gòu)圖
3、同步帶
同步帶（如下圖3.3所示）傳動結(jié)合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的多種優(yōu)點。齒帶工作面，與帶輪槽的齒輪傳動，具有抗拉層承受負(fù)載，所以沒有相對滑動帶輪之間，使主、從動輪，可以使非同步傳輸滑。同步帶傳動的速度范圍非常寬，從每分鐘到幾線速度為40米/秒，傳動效率可達(dá)99.5%，傳動比可達(dá)10，輸送功率從幾瓦到幾百瓦[6]。
同步帶廣泛應(yīng)用于各種儀器、計算機(jī)、汽車、工業(yè)縫紉機(jī)、紡織機(jī)械等通用機(jī)械。
同步帶模型是可用的：MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH等上述同步帶的節(jié)距依次增大。
圖3.3 同步帶傳動
綜合上述的對比，我們知道多楔帶適于傳遞功率較大而又要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。因為載荷沿帶寬的分布較均勻，使得帶輪與楔帶的接觸面積較大，從而使得產(chǎn)生的摩擦力較大，最終導(dǎo)致傳動能力更大。由于同步帶的帶體較為輕薄、并且柔性較好，因此可以選擇較小一點的帶輪，比較產(chǎn)生的應(yīng)力不大。此外多楔帶話劇被散熱快、工作平穩(wěn)、伸長以及振動小等優(yōu)點[7]。測試多楔帶可以得到很明顯的結(jié)果，消耗的能量更少，更加綠色節(jié)能，并且因為多楔帶的傳動結(jié)構(gòu)較為緊湊，也可以節(jié)省很多室內(nèi)地方。此外多楔帶使用了自動張力調(diào)整器，其可運作的背面?zhèn)鲃邮沟脵C(jī)器更加安全、可靠，適合需求功率大的高速傳動。
多楔帶傳動相較之其他傳動優(yōu)點太多，被廣為采納使用。
3.3.2帶型號的初步選擇
以下計算過程所用到的表和圖采用機(jī)械工業(yè)出版社出版的由卜炎主編的《 機(jī)械傳動裝置設(shè)計手冊（上冊）》，1999。
根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速n1=3400r/min和設(shè)計功率Pd=1.0KW選擇型號為PJ 型多楔帶。
3.3.3確定帶輪直徑de1、de2（有效直徑）
小帶輪有效直徑：
以下數(shù)據(jù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]選擇
根據(jù)表8-90選demin=20mm，△e=1.2，由表8-91選取de1=33.5mm
小帶輪節(jié)圓直徑：
dp1=de1+2△e=33.5+2×1.2=35.9mm
大帶輪節(jié)圓直徑
dp2=idp1=2.1×35.9=75.39mm
de2=dp2-2△e=75.39-2×1.2=72.99mm
由表8-91，選de2=71mm
3.3.4帶速的確定
按式 3-2
帶的速度 =
在操作中，我們需要注意，當(dāng)帶速增加時，帶動增加了離心力和其應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力循環(huán)次數(shù)會以N倍在單位時間中增加。
帶速減小時，因為P=F×v/100，所以當(dāng)P為相同值時，緊力F增大。
一般來說帶速v的最大速度，為每秒30米，常見速度為每秒5到25米。
因為所求帶速v為每秒6.388米，沒有超過每秒30米的最大范圍，所以實踐的出的數(shù)據(jù)符合要求。
3.3.5初定中心距a0
中心距的大小對帶傳動的影響：
中心距a過大，容易使得載荷發(fā)生變化，從而導(dǎo)致戴顫動引發(fā)掉帶的意外。
中心過小，帶的長度過短，容易加速帶的損壞，原因是一定速度下，應(yīng)力變化次數(shù)過多，導(dǎo)致帶過于疲勞。
當(dāng)傳動比i較大時，包角較小
對于V帶傳動，中心距a一般可取
0.7（+）<< 2(+) 3-3
73.15
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