踏板跑步機(jī)的總體設(shè)計

踏板跑步機(jī)的總體設(shè)計,踏板,跑步,總體,整體,設(shè)計 目 錄 1 設(shè)計的目的和意義 1 2 電動跑步機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計 2 (1) 跑步踏板 2 (2)底架 2 (3) 扶手 3 (4)電子顯示器的布置 3 (5) 材質(zhì)設(shè)計 4 (6) 色彩設(shè)計 4 (7) 線形設(shè)計 4 3 避震系統(tǒng)的設(shè)計 5 4 保養(yǎng)與使用 5 5 結(jié)束語 6 參考文獻(xiàn)： 7 6 1 設(shè)計的目的和意義 隨著人們生活水平的提高，人們對身體越來越關(guān)愛，更多地進(jìn)行體育鍛煉。健身器材作為進(jìn)行健身活動的重要工具之一，越來越受到人們的喜愛。跑步是最方便、最簡單的有氧健身鍛煉方式，它可以促進(jìn)人體血液循環(huán)，增強(qiáng)心肺功能，發(fā)展肌肉力量，在慢跑時更能消耗人體脂肪;在健身運(yùn)動中，跑步最受人們的喜愛，跑步機(jī)成為人們最受歡迎的健身器材。 跑步機(jī)是家庭及健身房常備的器材，而且是當(dāng)今家庭健身器材中最簡單的一種，是家庭健身器的最佳選擇。 跑步機(jī)，其主要系在扶手架適當(dāng)位置處設(shè)一樞桿，復(fù)使該樞桿向機(jī)體前下方延伸，并使其另端樞結(jié)在跑步框架的適當(dāng)位置處，在跑步框架前端底部設(shè)有一貼地滑輪，因此，當(dāng)跑步框架由后方被舉起遂行折收作業(yè)時，該貼地滑輪將有助于使用者的施力，具有折收省力，撐持穩(wěn)固的特點。世界第一臺跑步機(jī)誕生于1875年，發(fā)明人是美國東部農(nóng)村的一位機(jī)械師這臺機(jī)器其實是一臺便攜式農(nóng)機(jī)設(shè)備。人機(jī)工程學(xué)是本世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它由人體科學(xué)、工程技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、安全科學(xué)和社會科學(xué)等交叉而形成。人機(jī)工程學(xué)研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用，把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計的重要條件和原則，使設(shè)計出的機(jī)器操作簡便、省力、安全、可靠高效、舒適。當(dāng)前，人機(jī)工程學(xué)的研究和應(yīng)用越來越廣泛。電動跑步機(jī)的設(shè)計應(yīng)符合人體的尺寸，這是很容易理解的。但是由于受人的年齡、性別、種族、地區(qū)等因素的影響，人的身材大小各不相同，在對人群進(jìn)行統(tǒng)計性的人體尺寸測量時，各種身材的人頻數(shù)分布狀態(tài)（出現(xiàn)率）用百分位數(shù)表示。在國標(biāo)GB10000 中分別給出了不同年齡段第1、5、10、50、90、95、99 百分位的人體尺寸，在跑步機(jī)設(shè)計中，常用的是18~60 歲年齡組的第5 百分位數(shù)和第95 百分位數(shù)，它考慮了絕大多數(shù)的使用者群體。 按人體尺寸確定相關(guān)結(jié)構(gòu)與空間的尺寸的原則為： （1）容空間尺寸設(shè)計按第95 百分位數(shù)（P95）包容空間是指以人為中心，包容人體（或某部分）的空間。例如：最小作業(yè)空間（區(qū)域）、通道、維修空間、肢體自由活動空間、門、艙口等，對于這類空間，要求其能包容大多數(shù)人，按大身材人設(shè)計，小身材的人當(dāng)然也就包括在內(nèi)。 （2）被包容空間尺寸設(shè)計按第5 百分位數(shù)（P5）被包容空間是指以人為中心，被人體（或某部分）所包容的空間。例如，肢體的可及范圍、椅面高度、搬運(yùn)物的寬度等，對于這類空間，應(yīng)使小身材（P5）能包容其空間，大身材人當(dāng)然也就沒有問題。 （3）最佳工作區(qū)位置尺寸按第50 百分位數(shù)（P50）在包容與被包容關(guān)系中，要求空間適應(yīng)人的極限狀態(tài)，而對于某些頻繁使用的操縱器，則是希望能以最舒適的狀態(tài)來進(jìn)行操作，才不容易疲勞，并達(dá)到準(zhǔn)確和高效。例如，重要的、使用頻繁的或需精細(xì)操作的開關(guān)、旋鈕等控制器的設(shè)置，各類機(jī)械主要操作手柄的設(shè)置等。這時應(yīng)按中等身材人設(shè)計，因第50 百分位附近，人的密度高，可使多數(shù)人處于舒適、高效的作業(yè)狀態(tài)下。 可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸的調(diào)節(jié)范圍為第5 至第95 百分位數(shù)由于人體尺寸的差異，欲使每個工作者能處于一種舒適、準(zhǔn)確、高效的工作狀態(tài)，則應(yīng)將有關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計成為可調(diào)節(jié)的，例如，與控制臺有關(guān)的座高度和腳踏板的高度等，應(yīng)是可調(diào)節(jié)的，其尺寸應(yīng)以P50 為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)展到P5 至 P95。 2 電動跑步機(jī)的人機(jī)工程設(shè)計 最早的跑步機(jī)是沒有動力的普通跑步機(jī)，在這種跑步機(jī)上跑步時，需要用力蹬踏跑步機(jī)來完成運(yùn)動，跑步的姿勢不夠自然，運(yùn)動難以協(xié)調(diào)，效果并不理想。而應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的電動跑步機(jī)，人們在跑步時，感到輕松、自如，運(yùn)動狀態(tài)更貼近自然運(yùn)動狀態(tài)。跑步機(jī)主要由以下部分組成：底架、跑步踏板、立架、扶手、以及電子顯示器。 (1) 跑步踏板 跑步帶是電動跑步機(jī)的一個重要部件，跑步帶的性能好壞直接影響著跑步機(jī)質(zhì)量，影響跑步效果。要求跑步帶抗延展性好，使用壽命長，不易變形。跑步帶的尺寸應(yīng)滿足跑步這一功能的需要，長度方向應(yīng)讓人能輕松邁開步伐，設(shè)計為1300 mm；寬度應(yīng)按照人體尺寸P 95 的肩寬來確定，加上余量，設(shè)計為450 mm。 (2)底架 底架主要由兩邊底管、跑步板和前后軸滾筒組成。底管的長度由跑步帶的長度和馬達(dá)的長度來確定，既1300 +400 = 1700 mm。底管是承擔(dān)人體重量和跑步時動載荷的主要零件，因此必須要有足夠的剛度，保證人體站在跑步帶上不變形，跑步時，不會發(fā)生顫動和振動，產(chǎn)生噪音。跑步帶的下面是跑步板，為了減輕跑步時對人體的沖擊，可在跑步板上裝有緩沖橡膠墊。底架與地面之間采用高密橡膠墊，可減輕震動和噪音。電動跑步機(jī)的底架高度應(yīng)該盡量降低，減少使用者（特別是老年使用者）使用時的危險性；電動跑步機(jī)前面帶有調(diào)節(jié)高度的升降電機(jī)，調(diào)節(jié)整個跑臺的傾斜角度 (3) 扶手 扶手的作用主要有兩個：一是在跑步時，用手扶在上面，防止身體不穩(wěn)定晃動而出現(xiàn)意外；二是不跑步時作雙臂曲撐運(yùn)動,鍛煉上肢肌體。扶手的高度必須與運(yùn)動者的身高相適應(yīng)，扶手太高，作雙臂曲撐運(yùn)動時，感覺不安全；扶手太低，作雙臂曲撐運(yùn)動時必須縮著小腿。因此，扶手的高度一般按P95 的立姿肘高的尺寸進(jìn)行設(shè)計。扶手的最大高度可由下式確定：H=A+B+C=1096+200+25= 1321（取1320）式中：A 為立姿肘高；B 為底架高（包括底架本身高度和距地面高度）；C 為修正量。上面確定的扶手高度是指最大高度。為了使大部分人處于舒服的狀態(tài)下，也可以考慮按P50 的尺寸來設(shè)計，這時扶手的高度應(yīng)為1250 mm，但同時將立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計成為可調(diào)節(jié)式的，調(diào)節(jié)范圍為P5 至 P95。這樣每個人可以按照自己需要的高度來調(diào)節(jié)扶手高度。扶手的形狀設(shè)計：有很多跑步機(jī)的扶手設(shè)計成為直桿式的，在跑步時，用手抓住桿部，由于扶手的高度高于人的肘部，所以臂部必須上舉，會使肩、背及手部肌肉承受靜負(fù)荷，時間長了，導(dǎo)致疲勞；同時手腕處于掌屈、背屈、尺偏等別扭的狀態(tài)時，就會產(chǎn)生腕部酸疼、握力減小，如長時間這樣操作，會引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀。如果設(shè)計成彎曲的形狀，那么跑步時，手抓住彎曲的部分，可以使手臂不必抬得太高，減少了抬臂產(chǎn)生的靜肌負(fù)荷，同時，也讓手腕順直，腕關(guān)節(jié)處于正中的放松狀態(tài)。扶手的材料一般采用圓管或橢圓管，它的大小應(yīng)讓人握著舒適為宜，直徑為30~35mm。扶手上采用發(fā)泡塑料做成的扶手套，可以提高使用者在抓握時的舒適感。 (4)電子顯示器的布置 電子顯示器的功能是包括：跑步速度、跑步時間、跑步距離、心跳數(shù)和能量消耗數(shù)。這些功能都為跑步機(jī)的人性化設(shè)計提供了必要的保障。這些功能的實現(xiàn)部分采用了先進(jìn)的智能傳感器技術(shù)和數(shù)字信息技術(shù)，使該產(chǎn)品的設(shè)計表現(xiàn)出了智能美的技術(shù)要求。使用視覺顯示裝置，在于迅速、方便、準(zhǔn)確地提供視覺信息，因此，電子顯示器的布置應(yīng)根據(jù)人的視覺特點，按最佳觀察方式進(jìn)行，方能提高視覺認(rèn)讀效率和精度。顯示器的位置由在使用該器材時人眼與顯示裝置面板的距離決定。面板與人眼的最適當(dāng)距離為650mm 左右。顯示器與水平面保持25~30 度的傾角，使顯示信息的面板盡可能與使用者的視線垂直，以保證獲得最高的精度。 (5) 材質(zhì)設(shè)計 質(zhì)地美不取決于材質(zhì)本身的高級和貴重，而在于恰與其分的運(yùn)用材料，增加跑步機(jī)的外觀藝術(shù)效果。電動跑步機(jī)各主要部件采用的主要材質(zhì)為：機(jī)身和立架采用普通碳鋼管及鋼板；扶手套采用發(fā)泡塑料；電機(jī)蓋和顯示面板采用工程塑料。主框架采用鋼材使整個結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出樸素、堅固的材質(zhì)特性，使用者有很強(qiáng)的安全感。主框架的鋼材表面作烤漆工藝處理，使其表現(xiàn)肌理光滑而不明亮，給人高雅之感。工程塑料的使用可利用注塑技術(shù)使電機(jī)蓋和顯示面板的復(fù)雜造型得以實現(xiàn)，并表現(xiàn)出光滑、細(xì)膩的材質(zhì)特性。發(fā)泡塑料質(zhì)感柔軟、溫暖，給使用者帶來親切感。 (6) 色彩設(shè)計 色彩不僅能表現(xiàn)產(chǎn)品的外觀，而且更能表現(xiàn)產(chǎn)品的精神。這就要求色彩與產(chǎn)品的功能、環(huán)境場所、使用對象等因素統(tǒng)一起來，在人們的心中產(chǎn)生統(tǒng)一、和諧的感覺。電動跑步機(jī)主色調(diào)采用黑色，體現(xiàn)出產(chǎn)品的厚重塌實和使用者對強(qiáng)健的渴求；同時，因為該器材多在室內(nèi)使用，黑色便于與周圍環(huán)境的色彩進(jìn)行搭配。顯示器面板底色采用深灰色，說明字符用白色，明度對比較強(qiáng)，使字符清晰度高，易辨認(rèn)。面板控制鍵和顯示窗口的四周用淡藍(lán)色裝飾，這樣與深灰色底色保持協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。 (7) 線形設(shè)計 電動跑步機(jī)除了具備物質(zhì)功能外，還應(yīng)該具備裝飾生活環(huán)境，體現(xiàn)生活品位的精神功能。良好的造型可以創(chuàng)造產(chǎn)品的個性，提高品牌的價值，還能激發(fā)使用者的鍛煉熱情。電動跑步機(jī)是一種通過跑步而獲得鍛煉的健身器材，因此在它的造型設(shè)計時，必須充分考慮其造型的動態(tài)特性。扶手和電子顯示器的支撐架采用現(xiàn)代彎管工藝加工出優(yōu)美的流線造型；馬達(dá)蓋是由工程塑料通過現(xiàn)代注塑工藝加工而成，其輪廓生動的曲線型。流線型的應(yīng)用改變了產(chǎn)品呆板、冷硬的造型效果，產(chǎn)生生動活潑富有運(yùn)動趨勢的美感。這種設(shè)計使產(chǎn)品造型和產(chǎn)品功能得到了很好的統(tǒng)一。 3 避震系統(tǒng)的設(shè)計 跑步的“頭等大事”就是要保護(hù)好膝蓋———跑步鞋具有緩沖減震的效果就是這個道理。使用跑步機(jī)比起在戶外路跑最大的好處是：跑步機(jī)它提供了避震效果，大量消除每一步伐的反作用沖擊力，保護(hù)了膝蓋關(guān)節(jié)。跑步機(jī)的避震方式采用具彈性的橡膠墊將跑臺和底座框架墊隔開，使跑臺成懸吊狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生吸收震動的功能而達(dá)到避震的效果。因此避震效果是否可以有效的展現(xiàn)發(fā)揮，完全得看跑步機(jī)的基座結(jié)構(gòu)是否牢靠穩(wěn)固。所以采用了足夠牢固的鋼材規(guī)格，結(jié)構(gòu)撐架以焊熔連接，沒有采用螺栓，在基座結(jié)構(gòu)上再加上橡膠墊和橡膠尾套，使整個基架又對力產(chǎn)生一個緩沖，實現(xiàn)二級緩沖！本設(shè)計中跑步板采用高密度纖維板，本身也提供一部份的吸震功能，但厚度至少需有2.5公分以上，以確保在吸震同時，不因沖擊而龜裂，另外在使用時可在跑步機(jī)的支撐點下，加鋪具有彈性的鋪墊，以增加避震效果。 現(xiàn)在高級跑步機(jī)的最大賣點之一就是避震系統(tǒng)，所以設(shè)計和改進(jìn)跑步機(jī)避震系統(tǒng)首當(dāng)其沖，是設(shè)計思路和技術(shù)攻克的重點。“太空”牌跑步機(jī)減震系統(tǒng)設(shè)計相當(dāng)敏感，站上跑步板，它會自動測出你的體重，根據(jù)數(shù)據(jù)，機(jī)器自動調(diào)整適合你的減震指數(shù)，避免膝蓋受傷。健身器目的是鍛煉身體，好的避震系統(tǒng)是跑步機(jī)的保障，如果沒有對力的多重緩沖，跑步機(jī)就成為了跑步的隱型殺手，在不自覺中會損傷關(guān)節(jié)，而設(shè)計獨(dú)特的避震系統(tǒng)能給鍛煉者帶來草地般舒適感覺，使在跑步機(jī)上的運(yùn)動真正成為一種享受。 4 保養(yǎng)與使用 （1）使用 1.在任何健身俱樂部里進(jìn)行運(yùn)動之前，都要做身體測試，如果你有疾病或者藥物過敏史，還需要有醫(yī)生的證明。安全永遠(yuǎn)是第一位的。 2.穿合適的服裝，尤其是運(yùn)動鞋，一定要選擇一雙舒適、合腳的運(yùn)動鞋。 3.使用跑步機(jī)前要先檢查跑步機(jī)的放置是否穩(wěn)定，臺面是否干燥。 4.在開始運(yùn)動之前雙腳要站在跑步機(jī)兩側(cè)的腳踏部分，并且把緊急制動夾片夾到衣服上。當(dāng)所有都調(diào)試完畢，跑步機(jī)開始轉(zhuǎn)動的時候，再把腳放到跑步機(jī)的臺面上，如果是第一次使用，需要把雙手扶在兩側(cè)的扶柄上。 5.運(yùn)動的時候眼睛要看前方，不要突然扭頭，更不要回頭，否則會讓你失去平衡。 6.如果你的平衡感不好，跑步的時候不要手持重物。 7.不要在跑步機(jī)上倒跑，或者做一些危險動作。 8.結(jié)束訓(xùn)練時要讓自己的心率下降到每分鐘120下以下才可以按停止鍵。 9.下跑步機(jī)的時候一定要等臺面完全停穩(wěn)，很多事故都是在運(yùn)動結(jié)束時發(fā)生的。 （2）跑臺保養(yǎng) 1、減小跑步帶和跑步板之間的摩檫力，保護(hù)跑步板表面的耐磨涂層，延長跑帶、跑板的使用壽命。 2、減少跑步機(jī)的電能消耗。 3、讓用戶在運(yùn)動時更流暢。 潤滑油的選擇使用要求：1、耐高溫。2、黏度高。3、不易揮發(fā)。 使用方法：1、掀開左側(cè)跑步帶，將潤滑油沿跑步帶方向倒在跑步板上，控制用量為 10 ml。2、右側(cè)同左側(cè)一樣操作方法。 3、將跑步機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)在3 KM / H以內(nèi)，人站上去隨著跑步帶一起運(yùn)動，用腳有意識的踏壓跑步帶下涂有潤滑油的區(qū)域，使其在跑步板上散布均勻。 使用頻率：6個月加注1次潤滑油。 5 結(jié)束語 通過這一階段的畢業(yè)設(shè)計，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)?；仡櫞舜萎厴I(yè)設(shè)計，是大學(xué)四年所學(xué)知識很好的總結(jié)。 此次家庭多功能健身器的設(shè)計不僅重溫了過去所學(xué)知識，而且學(xué)到了很多新的內(nèi)容。相信這次畢業(yè)設(shè)計對我今后的工作會有一定的幫助。所以，我很用心的把它完成。在設(shè)計中體味艱辛，在艱辛中體味快樂。 通過本次設(shè)計我可以更加系統(tǒng)的了解多功能健身器方面的知識；能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器功能部件的選型和設(shè)計計算；能夠加強(qiáng)家庭多功能健身器的方法和理論；能夠檢驗自己能否將四年學(xué)習(xí)的理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用；能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和與人合作的能力。 根據(jù)“中國成年人人體尺寸”作為基本依據(jù)，對電動跑步機(jī)的主要部件的一些尺寸、形狀、材質(zhì)和色彩進(jìn)行設(shè)計，使電動跑步機(jī)具有良好的使用性，達(dá)到安全、舒適、健康。 參考文獻(xiàn)： [1] GB/T 12985—91.在產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的通則. 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