踏板跑步機的總體設計,踏板,跑步,總體,整體,設計 目 錄 1 設計的目的和意義 1 2 電動跑步機的人機工程設計 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) 材質設計 4 (6) 色彩設計 4 (7) 線形設計 4 3 避震系統(tǒng)的設計 5 4 保養(yǎng)與使用 5 5 結束語 6 參考文獻： 7 6 1 設計的目的和意義 隨著人們生活水平的提高，人們對身體越來越關愛，更多地進行體育鍛煉。健身器材作為進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，它可以促進人體血液循環(huán)，增強心肺功能，發(fā)展肌肉力量，在慢跑時更能消耗人體脂肪;在健身運動中，跑步最受人們的喜愛，跑步機成為人們最受歡迎的健身器材。 跑步機是家庭及健身房常備的器材，而且是當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，其主要系在扶手架適當位置處設一樞桿，復使該樞桿向機體前下方延伸，并使其另端樞結在跑步框架的適當位置處，在跑步框架前端底部設有一貼地滑輪，因此，當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。世界第一臺跑步機誕生于1875年，發(fā)明人是美國東部農村的一位機械師這臺機器其實是一臺便攜式農機設備。人機工程學是本世紀 50 年代發(fā)展起來的一門新興學科，它由人體科學、工程技術、環(huán)境科學、安全科學和社會科學等交叉而形成。人機工程學研究人和機器及環(huán)境的相互作用，把人的因素作為產品設計的重要條件和原則，使設計出的機器操作簡便、省力、安全、可靠高效、舒適。當前，人機工程學的研究和應用越來越廣泛。電動跑步機的設計應符合人體的尺寸，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，在對人群進行統(tǒng)計性的人體尺寸測量時，各種身材的人頻數分布狀態(tài)（出現率）用百分位數表示。在國標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，在跑步機設計中，常用的是18~60 歲年齡組的第5 百分位數和第95 百分位數，它考慮了絕大多數的使用者群體。 按人體尺寸確定相關結構與空間的尺寸的原則為： （1）容空間尺寸設計按第95 百分位數（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人，按大身材人設計，小身材的人當然也就包括在內。 （2）被包容空間尺寸設計按第5 百分位數（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、搬運物的寬度等，對于這類空間，應使小身材（P5）能包容其空間，大身材人當然也就沒有問題。 （3）最佳工作區(qū)位置尺寸按第50 百分位數（P50）在包容與被包容關系中，要求空間適應人的極限狀態(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)來進行操作，才不容易疲勞，并達到準確和高效。例如，重要的、使用頻繁的或需精細操作的開關、旋鈕等控制器的設置，各類機械主要操作手柄的設置等。這時應按中等身材人設計，因第50 百分位附近，人的密度高，可使多數人處于舒適、高效的作業(yè)狀態(tài)下。 可調節(jié)結構尺寸的調節(jié)范圍為第5 至第95 百分位數由于人體尺寸的差異，欲使每個工作者能處于一種舒適、準確、高效的工作狀態(tài)，則應將有關節(jié)結構設計成為可調節(jié)的，例如，與控制臺有關的座高度和腳踏板的高度等，應是可調節(jié)的，其尺寸應以P50 為基準，調節(jié)范圍擴展到P5 至 P95。 2 電動跑步機的人機工程設計 最早的跑步機是沒有動力的普通跑步機，在這種跑步機上跑步時，需要用力蹬踏跑步機來完成運動，跑步的姿勢不夠自然，運動難以協(xié)調，效果并不理想。而應用人機工程學設計的電動跑步機，人們在跑步時，感到輕松、自如，運動狀態(tài)更貼近自然運動狀態(tài)。跑步機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的一個重要部件，跑步帶的性能好壞直接影響著跑步機質量，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。跑步帶的尺寸應滿足跑步這一功能的需要，長度方向應讓人能輕松邁開步伐，設計為1300 mm；寬度應按照人體尺寸P 95 的肩寬來確定，加上余量，設計為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的長度來確定，既1300 +400 = 1700 mm。底管是承擔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。電動跑步機的底架高度應該盡量降低，減少使用者（特別是老年使用者）使用時的危險性；電動跑步機前面帶有調節(jié)高度的升降電機，調節(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)定晃動而出現意外；二是不跑步時作雙臂曲撐運動,鍛煉上肢肌體。扶手的高度必須與運動者的身高相適應，扶手太高，作雙臂曲撐運動時，感覺不安全；扶手太低，作雙臂曲撐運動時必須縮著小腿。因此，扶手的高度一般按P95 的立姿肘高的尺寸進行設計。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 的尺寸來設計，這時扶手的高度應為1250 mm，但同時將立柱結構設計成為可調節(jié)式的，調節(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節(jié)扶手高度。扶手的形狀設計：有很多跑步機的扶手設計成為直桿式的，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荷，時間長了，導致疲勞；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，減少了抬臂產生的靜肌負荷，同時，也讓手腕順直，腕關節(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、心跳數和能量消耗數。這些功能都為跑步機的人性化設計提供了必要的保障。這些功能的實現部分采用了先進的智能傳感器技術和數字信息技術，使該產品的設計表現出了智能美的技術要求。使用視覺顯示裝置，在于迅速、方便、準確地提供視覺信息，因此，電子顯示器的布置應根據人的視覺特點，按最佳觀察方式進行，方能提高視覺認讀效率和精度。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) 材質設計 質地美不取決于材質本身的高級和貴重，而在于恰與其分的運用材料，增加跑步機的外觀藝術效果。電動跑步機各主要部件采用的主要材質為：機身和立架采用普通碳鋼管及鋼板；扶手套采用發(fā)泡塑料；電機蓋和顯示面板采用工程塑料。主框架采用鋼材使整個結構展現出樸素、堅固的材質特性，使用者有很強的安全感。主框架的鋼材表面作烤漆工藝處理，使其表現肌理光滑而不明亮，給人高雅之感。工程塑料的使用可利用注塑技術使電機蓋和顯示面板的復雜造型得以實現，并表現出光滑、細膩的材質特性。發(fā)泡塑料質感柔軟、溫暖，給使用者帶來親切感。 (6) 色彩設計 色彩不僅能表現產品的外觀，而且更能表現產品的精神。這就要求色彩與產品的功能、環(huán)境場所、使用對象等因素統(tǒng)一起來，在人們的心中產生統(tǒng)一、和諧的感覺。電動跑步機主色調采用黑色，體現出產品的厚重塌實和使用者對強健的渴求；同時，因為該器材多在室內使用，黑色便于與周圍環(huán)境的色彩進行搭配。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，使字符清晰度高，易辨認。面板控制鍵和顯示窗口的四周用淡藍色裝飾，這樣與深灰色底色保持協(xié)調和統(tǒng)一。 (7) 線形設計 電動跑步機除了具備物質功能外，還應該具備裝飾生活環(huán)境，體現生活品位的精神功能。良好的造型可以創(chuàng)造產品的個性，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代彎管工藝加工出優(yōu)美的流線造型；馬達蓋是由工程塑料通過現代注塑工藝加工而成，其輪廓生動的曲線型。流線型的應用改變了產品呆板、冷硬的造型效果，產生生動活潑富有運動趨勢的美感。這種設計使產品造型和產品功能得到了很好的統(tǒng)一。 3 避震系統(tǒng)的設計 跑步的“頭等大事”就是要保護好膝蓋———跑步鞋具有緩沖減震的效果就是這個道理。使用跑步機比起在戶外路跑最大的好處是：跑步機它提供了避震效果，大量消除每一步伐的反作用沖擊力，保護了膝蓋關節(jié)。跑步機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)，進而產生吸收震動的功能而達到避震的效果。因此避震效果是否可以有效的展現發(fā)揮，完全得看跑步機的基座結構是否牢靠穩(wěn)固。所以采用了足夠牢固的鋼材規(guī)格，結構撐架以焊熔連接，沒有采用螺栓，在基座結構上再加上橡膠墊和橡膠尾套，使整個基架又對力產生一個緩沖，實現二級緩沖！本設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的支撐點下，加鋪具有彈性的鋪墊，以增加避震效果。 現在高級跑步機的最大賣點之一就是避震系統(tǒng)，所以設計和改進跑步機避震系統(tǒng)首當其沖，是設計思路和技術攻克的重點?！疤铡迸婆懿綑C減震系統(tǒng)設計相當敏感，站上跑步板，它會自動測出你的體重，根據數據，機器自動調整適合你的減震指數，避免膝蓋受傷。健身器目的是鍛煉身體，好的避震系統(tǒng)是跑步機的保障，如果沒有對力的多重緩沖，跑步機就成為了跑步的隱型殺手，在不自覺中會損傷關節(jié)，而設計獨特的避震系統(tǒng)能給鍛煉者帶來草地般舒適感覺，使在跑步機上的運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行運動之前，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。安全永遠是第一位的。 2.穿合適的服裝，尤其是運動鞋，一定要選擇一雙舒適、合腳的運動鞋。 3.使用跑步機前要先檢查跑步機的放置是否穩(wěn)定，臺面是否干燥。 4.在開始運動之前雙腳要站在跑步機兩側的腳踏部分，并且把緊急制動夾片夾到衣服上。當所有都調試完畢，跑步機開始轉動的時候，再把腳放到跑步機的臺面上，如果是第一次使用，需要把雙手扶在兩側的扶柄上。 5.運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.不要在跑步機上倒跑，或者做一些危險動作。 8.結束訓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.下跑步機的時候一定要等臺面完全停穩(wěn)，很多事故都是在運動結束時發(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、減少跑步機的電能消耗。 3、讓用戶在運動時更流暢。 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、右側同左側一樣操作方法。 3、將跑步機通電運轉在3 KM / H以內，人站上去隨著跑步帶一起運動，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 結束語 通過這一階段的畢業(yè)設計，我受益匪淺，不僅鍛煉了良好的邏輯思維能力，而且培養(yǎng)了棄而不舍的求學精神和嚴謹作風?；仡櫞舜萎厴I(yè)設計，是大學四年所學知識很好的總結。 此次家庭多功能健身器的設計不僅重溫了過去所學知識，而且學到了很多新的內容。相信這次畢業(yè)設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。在設計中體味艱辛，在艱辛中體味快樂。 通過本次設計我可以更加系統(tǒng)的了解多功能健身器方面的知識；能夠加強家庭多功能健身器結構設計能夠加強家庭多功能健身器功能部件的選型和設計計算；能夠加強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習的理論知識轉化為實際應用；能夠培養(yǎng)自己自學和與人合作的能力。 根據“中國成年人人體尺寸”作為基本依據，對電動跑步機的主要部件的一些尺寸、形狀、材質和色彩進行設計，使電動跑步機具有良好的使用性，達到安全、舒適、健康。 參考文獻： [1] GB/T 12985—91.在產品設計中應用人體尺寸百分位數的通則. [2] 丁玉蘭.《人機工程學（修訂版）》.北京：北京理工大學出版社，2000. [3] 龐志成.《工業(yè)造型設計》.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社. [4] 趙松年.《現代機械創(chuàng)新產品分析與設計》.北京：機械工業(yè)出版社,2000 [5] 楊家軍.《機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計》.武漢：華中理工大學出版社，2000 [6] 張春林.《機械創(chuàng)新設計》.機械工業(yè)出版社，1999 [7] 楊家軍.《機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計》.武漢：華中理工大學出版社，2000 [8] 張春林.《機械創(chuàng)新設計》.北京：機械工業(yè)出版社，1999 [9] 機械設計手冊編委會.《機械設計手冊新版2，3卷》.北京:機械工業(yè)出版社，2004 [10] 卜炎.《機械傳動裝置設計手冊（上冊）》.北京：機械工業(yè)出版,1999