电动跑步机的设计与改进.docVIP

随着人们生活水平的提高，人们对身体越来越关爱， 更多地进行体育锻炼。健身器材作为进行健身活动的重要 工具之一，越来越受到人们的喜爱。跑步是最方便、最简 单的有氧健身锻炼方式，它可以促进人体血液循环，增强 心肺功能，发展肌肉力量，在慢跑时更能消耗人体脂肪; 在健身运动中，跑步最受人们的喜爱，跑步机成为人们最 受欢迎的健身器材。 人机工程学是本世纪50年代发展起来的一门新兴 学科，它由人体科学、工程技术、环境科学、安全科学和 社会科学等交叉而形成。人机工程学研究人和机器及环境 的相互作用，把人的因素作为产品设计的重要条件和原 则，使设计出的机器操作简便、省力、安全、可靠高效、 舒适。当前，人机工程学的研究和应用越来越广泛。人机 工程学的研究成果对于电动跑步机的设计有着非常重要 的意义。在人机这一系统中，人是核心因素，电动跑步机 的设计应符合人的生理，心理特点，在这方面的考虑失误， 可能会影响人们的健身效果，甚至会影响人们的安全、健 康。 1 人体尺寸百分位数运用的基本原则 电动跑步机的设计应符合人体的尺寸，这是很容易 理解的。但是由于受人的年龄、性别、种族、地区等因素 的影响，人的身材大小各不相同，那么该用哪一种身材的 人作为跑步机设计的依据？在对人群进行统计性的人体 尺寸测量时，各种身材的人 频数分布状态（出现率）用 百分位数表示。在国标GB10000中分别给出了不同年龄 段第1、5、10、50、90、95、99百分位的人体尺寸，在 跑步机设计中，常用的是18~60岁年龄组的第5百分位数 和第95百分位数，它考虑了绝大多数的使用者群体。 按人体尺寸确定相关结构与空间的尺寸的原则为： （1）容空间尺寸设计按第95百分位数（P95） 包容空间是指以人为中心，包容人体（或某部分）的 空间。例如：最小作业空间（区域）、通道、维修空间、 肢体自由活动空间、门、舱口等，对于这类空间，要求其 能包容大多数人，按大身材人设计，小身材的人当然也就 包括在内。 （2）被包容空间尺寸设计按第5百分位数（P5） 被包容空间是指以人为中心，被人体（或某部分）所 包容的空间。例如，肢体的可及范围、椅面高度、搬运物 的宽度等，对于这类空间，应使小身材（P5）能包容其空 间，大身材人当然也就没有问题。 （3）最佳工作区位置尺寸按第50百分位数（P50） 在包容与被包容关系中，要求空间适应人的极限状 态，而对于某些频繁使用的操纵器，则是希望能以最舒适 的状态来进行操作，才不容易疲劳，并达到准确和高效。 例如，重要的、使用频繁的或需精细操作的开关、旋钮等 控制器的设置，各类机械主要操作手柄的设置等。这时应 按中等身材人设计，因第50百分位附近，人的密度高， 可使多数人处于舒适、高效的作业状态下。 （4）可调节结构尺寸的调节范围为第5至第95百分 位数 由于人体尺寸的差异，欲使每个工作者能处于一种 舒适、准确、高效的工作状态，则应将有关节结构设计成 为可调节的，例如，与控制台有关的座高度和脚踏板的高 度等，应是可调节的，其尺寸应以P50为基准，调节范围 扩展到P5 最早的跑步机是没有动力的普通跑步机，在这种跑步 机上跑步时，需要用力蹬踏跑步机来完成运动，跑步的姿 势不够自然，运动难以协调，效果并不理想。而应用人机 工程学设计的电动跑步机，人们在跑步时，感到轻松、自 如，运动状态更贴近自然运动状态。跑步机主要由以下部 分组成：底架、跑步带、电机、电机盖、立架、扶手、以 及电子显示器。如图1所示。 图1 跑步机 2 .1跑步带 跑步带是电动跑步机的一个重要部件，跑步带的性能 好坏直接影响着跑步机质量，影响跑步效果。要求跑步带 抗延展性好，使用寿命长，不易变形。因此跑步带可以采 用双层PVC+单层胚布材料。跑步带的尺寸应满足跑步这 一功能的需要，长度方向应让人能轻松迈开步伐，设计为 1300 mm；宽度应按照人体尺寸P 95的肩宽来确定，加上 余量，设计为450 mm.。 2. 2电机 电动跑步机在电机选用上应根据跑步机的应用场所 来决定，家用的功率选小一点，而健身房的则选大一点。 家用一般为2HP以上，健身房的一般在3HP以上，这样 会防止电机的功率小，而产生小马拉大车的现象，造成电 动跑步机不堪重负，容易损坏。 2. 3底架 底架主要由两边底管、跑步板和前后轴滚筒组成。底 管的长度由跑步带的长度和马达的长度来确定，既1300 + 400 = 1700 mm。底管是承担人体重量和跑步时动载荷的 主要零件，因此必须要有足够的刚度，保证人体站在跑步 带上不变形，跑步时，不会发生颤动和振动，产生噪音