过控大赛往届作品2.pdf

第二届全国大学生过程装备 实践与创新大赛作品 课 题 节能型模拟野外环境自行车训练/健身器 学 校 山东大学 专 业 过程装备与控制工程 姓 名 于洋、李壮运、田学攀、刘澜涛、国坤、 曾文华、焦自伟、梁爽 导 师 唐委校，李凯岭 日 期： 2008 年06 月13 日 1 目录 摘 要 3 前言 4 1.1 设计背景 4 1.2 设计的目的及意义 4 1.3 设计的特色与创新点 5 第 1 章 训练/健身器功能及总体方案设计 5 1.1 训练/健身器总体功能设计 5 1.2.1 车体 7 1.2.2 真实路况模拟装置 7 1.2.3 气候环境的模拟 8 1.2.4 数据采集及显示装置 8 1.2.5 控制部分功能 8 第2 章 路况模拟装置设计 9 2.1 底座方案设计 9 2.2 底座各部分结构及尺寸 11 2.2.1 上下底板设计 11 2.2.2 上下底板间四支杆结构及尺寸参数 12 2.3 磁粉制动器的选型设计 16 2.4 空压机的选择 18 2.5 电机的选择 18 第3 章 气候环境模拟装置 19 3.1 野外环境的模拟 19 3.1.1 风的模拟 19 3.1.2 高温模拟 19 3.1.3 缺氧模拟 19 3.1.4 密闭空间的制作 20 第4 章 训练器控制、数据采集及显示装置 20 4.1 控制功能 20 4.1.1 气缸及磁粉制动器控制实现 21 4.1.2 单片机控制 23 4.2 数据采集及显示装置 25 2 4.2.1 传感器 25 4.2.2 显示及控制按钮 25 第5 章 训练/健身器的研发制作过程 27 5.1 训练/健身器的研发过程 27 5.2 健身、训练器的制作过程 28 结 论 29 参考文献 30 附录1 磁粉制动器工作原理 附录2 制作过程部分图片 附录3 训练器功能实现动画 附录4 模型功能实现录像 3 节能型模拟野外环境自行车训练/健身器 摘 要 目前市场上的健身器功能较少，且很少能模拟野外真实训练环境。在对国内外健身 器以及自行车运动员的实际训练环境进行广泛调研分析的基础上，对本训练器的功能、 结构进行了整体规划和设计。该训练器功能强大，能充分模拟自行车运动员比赛野外真 实环境，包括真实路况模拟及气候环境模拟.运用机械结构实现上坡、下坡、转弯和颠簸 等功能，利用磁粉制动器加载不同的阻力，并通过控制系统改变上下坡角度、转弯角度 及颠簸程度。气候环境的模拟是通过风机、电热丝和头罩等来模拟不同海拔高度的风、 温度及缺氧环境。其中，风机由训练器上的电机带动，电机由运动员踩蹬带动后轮驱动， 不但节能，且发出电的大小同车速成正比，可使风速随车速的不同而调节变化。该训练 器还设置了几种特定环境模式，如昆明、西藏等不同地区的高原环境等，运动员可据需 求任意选定一训练环境进行训练，避免了运动员长途跋涉及训练器材的搬运。此外，采 用多种传感器采集训练过程中的车速、阻力、坡度、转弯角度、颠簸振幅和环境温度等 数据和自行车运动员的心率、体温、能量消耗量等身体状况并实时显示在微机上，教练 员可根据这些数据科学地规划运动员的训练方案。设计的训练/健身器结构简单、紧凑， 可放置在一个小的密闭空间里，节能并方便温度等指标控制，使训练环境更接近于真实 情况，且制造成本和使用费用低。 关键词：自行车训练/健身器；野外环境训练；节能；真实路况模拟；气候环境模拟