机械类毕业设计-两自由度Ⅲ型椭圆运动机设计、内螺纹管接头注塑模具设计.docx

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1、南通大学毕业设计（论文）摘 要椭圆运动机已经广泛的运用在健身与保健医疗器材，尤其是具有二自由度的七杆八接头椭圆运动机，因为可以配合使用者身材调整运动行程，比只具有一个自由度的四杆或六杆椭圆运动机具有较弹性的调整空间，可让使用者达到意想不到的效果。在此设计过程中主要依据严氏创意机构设计方法中的一般化原则、数目合成、特殊化和具体化、有系统的找出满足设计需求及限制的可行改良设计椭圆运动机构造。由可行的机构图谱中剔除现有之椭圆运动机，获得具有二自由度的椭圆运动机型。关键词：椭圆运动机，创新结构设计理论，二自由度ABSTRACTThe elliptical trainer has been widely

2、 applied to the equipments of fitness andrehabilitation. Especially, the two-degree freedom elliptical trainer, with seven links and eightjoints, can adjust the motion excursion to match the user,s statue and make user to obtaindifferent athletics effects. Hence it has more adjustment space then the

3、 one-degree freedomelliptical trainer with four links or six links. In this paper, we refer the present patents tospecify our design demands and restricts fbr the elliptical trainer. Then by using Yan,s目 录摘 要IABSTRACT I第一章研究价值和理论基础11.1 市场调查现状11.2 踏步机的发展11.3 新型踏步机研究的理论基础3第二章运动机整体设计42.1 确定运动机型42.2 运动分

4、析62.3 确定整体尺寸8第三章零件的设计93.1 轴的设计与较核93.2 轴承的选用11参考文献18致 谢19译文及原文20第一章研究价值和理论基础1. 1市场调查现状根据调查越来越多人感觉到需要使用健身器材来锻炼以保障他们的健康生活，目前市场上依不同的锻炼需求有各适的健身器材供选择，健身器材的优点包括：（1）可在室内使用而不受天气影响。（2）居家使用可不受时间及外在环境因素的限制等。踏步机则是主要用于锻炼下肢小腿的健身器材，并且有助于预防骨骼疏松症，操作容易不需额外的训练，有些类型的设计也可同时有锻炼上肢的运动。在研究上发现，不同形式的踏步机分别可模拟不同的运动方式，包括踏步，走路及爬楼梯

5、等运动，对于有膝关节疾病的使用者，或是下肢复健的患者，并不是每种健身器材都适合使用。椭圆运动机广泛运用在健身与医疗保健中，可以增进心肺功能以及运动健身的功效外，亦可以避免跑步时膝关节受运动冲击而形成的运动伤害。目前市面上的运动机，大多数是一个自由度的机构，无法调节运动行程，对于使用者身体状况的不同，所需的配合度明显的不足，是其缺点之一。由于人走路的轨迹近似椭圆，籍由连杆机构设计，使椭圆机脚踏板的运动轨迹能模拟人走路的轨迹，再以此脚踏板所形成的椭圆轨迹来引导使用者脚部的运动轨迹，让使用者在运动健身的同时，可以模拟人走路的运动型式。由于在运动过程中，脚始终不完全离开踏板，因此并不会形成如在跑步的过

6、程中膝关节因撞击所形成的运动伤害。南通大学毕业设计(论文)右个安装有两滑轮，滑轮可在倾斜划槽内滑动，当使用者踩动保持水平的踏板时，可籍由滑动架在倾斜划槽上做直线运动。而为了使左右踏板能够相对上下滑动，则将两支油压缸分别与左右两滑动架固接，并有相连通的油管回路，籍此相连通的回路来使左右踏板达到连动效果。二、单轴式单轴式是结构最简单、杆件数最少、构型最小的一式，此式主体包含有一底座及设于底座前方的立柱，立柱上装设一横轴可连接两踏板，两踏板可上下踩动，而达到踏步机运动的目的，踏步机并籍由缓冲件的设置而具阻抗效果。单轴式由于体积小不占空间，适合家居摆放使用，且制造成本及价格相对较低，容易为一般大众所接

7、受，但由于机构简单，因此只能单纯的脚踝绕圆弧形轨迹做踏步运动。三、平行连杆式平行四连杆利用它有两根相等长度的曲柄而有相等角速度的原理，使脚踏板踩动时可保持水平，左右踏板有连动与独立等不同的设计，其中运动的踏板设计数量较多，独立的设计在锻炼小腿方面较佳，此型机构设计应用于踏步机机构设计上，可依照不同设计的平行连杆的运动角度范围及方向来区分，将平行连杆式分离为：回转型、摆动型、杠杆型等三型。(1)回转型此型是采用360度旋转的平行曲柄连杆来作设计，包含一对平行曲柄连杆、及固设于连接杆上的踏板，平行曲柄连杆分别置于结构主体的两侧，两侧的前曲柄互相呈180度直线，后曲柄亦同，在使用者踩踏施力下，前后曲

8、柄作360度旋转，连接杆上的踏板则保持水平。(2)摆动型平行连杆式中除了用回转型设计作360度旋转外，也可使用摆动一角度范围之设计，此型主要设计有两组平行连杆，另包含有基座、油压缸、脚踏板等，将平行连杆中较短的一对平行杆，其中一杆当地杆，踏板则固接于另一杆，当使用者踩动施力时，踏板保持水平并随着一对较长的平行杆两端平面上所产出的弧线往下踩动，踩动时可拉伸小腿肌肉踏板最多可达连接于平行连杆的油压缸的行程终点，因此在油压缸的行程内，可使摆动型的踏板活动在一限制的角度范围内，此型所模拟出的脚步运动比起倾斜划槽式、单轴式更近似于爬楼梯的动作。2右个安装有两滑轮，滑轮可在倾斜划槽内滑动，当使用者踩动保持

9、水平的踏板时，可籍由滑动架在倾斜划槽上做直线运动。而为了使左右踏板能够相对上下滑动，则将两支油压缸分别与左右两滑动架固接，并有相连通的油管回路，籍此相连通的回路来使左右踏板达到连动效果。二、单轴式单轴式是结构最简单、杆件数最少、构型最小的一式，此式主体包含有一底座及设于底座前方的立柱，立柱上装设一横轴可连接两踏板，两踏板可上下踩动，而达到踏步机运动的目的，踏步机并籍由缓冲件的设置而具阻抗效果。单轴式由于体积小不占空间，适合家居摆放使用，且制造成本及价格相对较低，容易为一般大众所接受，但由于机构简单，因此只能单纯的脚踝绕圆弧形轨迹做踏步运动。三、平行连杆式平行四连杆利用它有两根相等长度的曲柄而有

10、相等角速度的原理，使脚踏板踩动时可保持水平，左右踏板有连动与独立等不同的设计，其中运动的踏板设计数量较多，独立的设计在锻炼小腿方面较佳，此型机构设计应用于踏步机机构设计上，可依照不同设计的平行连杆的运动角度范围及方向来区分，将平行连杆式分离为：回转型、摆动型、杠杆型等三型。(1)回转型此型是采用360度旋转的平行曲柄连杆来作设计，包含一对平行曲柄连杆、及固设于连接杆上的踏板，平行曲柄连杆分别置于结构主体的两侧，两侧的前曲柄互相呈180度直线，后曲柄亦同，在使用者踩踏施力下，前后曲柄作360度旋转，连接杆上的踏板则保持水平。(2)摆动型平行连杆式中除了用回转型设计作360度旋转外，也可使用摆动一

11、角度范围之设计，此型主要设计有两组平行连杆，另包含有基座、油压缸、脚踏板等，将平行连杆中较短的一对平行杆，其中一杆当地杆，踏板则固接于另一杆，当使用者踩动施力时，踏板保持水平并随着一对较长的平行杆两端平面上所产出的弧线往下踩动，踩动时可拉伸小腿肌肉踏板最多可达连接于平行连杆的油压缸的行程终点，因此在油压缸的行程内，可使摆动型的踏板活动在一限制的角度范围内，此型所模拟出的脚步运动比起倾斜划槽式、单轴式更近似于爬楼梯的动作。南通大学毕业设计(论文)第二章运动机整体设计2. 1确定运动机型由第一章所讲述的运动机专利资料，发现刘2七杆八接头椭圆运动机具有二个自由度，可藉由其中一个自由度；当作输入调整行

12、程，并在设定好行程之彳爰，将其固定：使机构退化为一个自由度，使得椭圆运动机只需一个输入源即可作拘束运动，比其一个自由度的四杆或六杆椭圆运动机，有较弹性的调的整空间，可让使用者达到不同的运动效果。在此设计中主要运用颜氏创意性结构设计方法，定出设计需求与限制，再依据一般化原则、数目合成及特殊化过程，找出满足设计需求与限制的运动链图谱，将得到的运动链经过具体化，有系统的找出可行的改进型设计，即可完成具有二自由度的椭圆运动机的设计。下图是一个二自由度的椭圆运动机。U0与利轴樗法首先对其进行分析，根据平面自由度公式：F=3 (N-l) -2JrJ2其中N为机件数目，为自由度为一的接头数目，为自由度为2的

13、接头数目，所以此机构的自由度为：F=3 (7-1) -2*8=2整个椭圆机动作时，有机架上端的把手杆的把手前后摆动，带动具有他板的滑杆，另于机架上设有传动机构，该传动机构联动一转轴，该转轴端部连设曲柄，而曲柄杆则与上述滑杆的另一端相连接，使滑杆在动作时，能够沿着机架上的滑座轨迹滑动。其主要的特征，在于两者之间设有电动伸缩结构和控制电路，配合使用者的身材调整曲柄的伸缩长度，自动控制改变两踏板前后最大间距，符合人体工学的概念，有效的发挥运动11第二章运动机整体设计3. 1确定运动机型由第一章所讲述的运动机专利资料，发现刘2七杆八接头椭圆运动机具有二个自由度，可藉由其中一个自由度；当作输入调整行程，

14、并在设定好行程之彳爰，将其固定：使机构退化为一个自由度，使得椭圆运动机只需一个输入源即可作拘束运动，比其一个自由度的四杆或六杆椭圆运动机，有较弹性的调的整空间，可让使用者达到不同的运动效果。在此设计中主要运用颜氏创意性结构设计方法，定出设计需求与限制，再依据一般化原则、数目合成及特殊化过程，找出满足设计需求与限制的运动链图谱，将得到的运动链经过具体化，有系统的找出可行的改进型设计，即可完成具有二自由度的椭圆运动机的设计。下图是一个二自由度的椭圆运动机。U0与利轴樗法首先对其进行分析，根据平面自由度公式：F=3 (N-l) -2JrJ2其中N为机件数目，为自由度为一的接头数目，为自由度为2的接头

15、数目，所以此机构的自由度为：F=3 (7-1) -2*8=2整个椭圆机动作时，有机架上端的把手杆的把手前后摆动，带动具有他板的滑杆，另于机架上设有传动机构，该传动机构联动一转轴，该转轴端部连设曲柄，而曲柄杆则与上述滑杆的另一端相连接，使滑杆在动作时，能够沿着机架上的滑座轨迹滑动。其主要的特征，在于两者之间设有电动伸缩结构和控制电路，配合使用者的身材调整曲柄的伸缩长度，自动控制改变两踏板前后最大间距，符合人体工学的概念，有效的发挥运动第二章运动机整体设计4. 1确定运动机型由第一章所讲述的运动机专利资料，发现刘2七杆八接头椭圆运动机具有二个自由度，可藉由其中一个自由度；当作输入调整行程，并在设定好行程之彳爰，将其固定：使机构退化为一个自由度，使得椭圆运动机只需一个输入源即可作拘束运动，比其一个自由度的四杆或六杆椭圆运动机，有较弹性的调的整空间，可让使用者达到不同的运动效果。在此设计中主要运用颜氏创意性结构设计方法，定出设计需求与限制，再依据一般化原则、数目合成及特殊化过程，