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1、_ 2016 届华北科技学院本 科 毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目： 便携式踏步机结构与加工工艺设计 专 题 题 目： 姓 名： 谭辛佑 学 号： 201102024313 专业班级： 机制B123班 院 部： 机电工程学院 指导教师： 韩红利 2016年 6 月 14日摘 要踏步机（stair steppers）,是一种常见的健身器材，同时又是最具有实用性的健身器材。踏步机能够使健身者不断重复攀爬楼梯的动作，达到锻炼腿部肌肉，臀部肌肉以及腰部肌肉的效果。本课题研究的对象是踏步机左右踏板连接机构设计，阻尼缸的结构分析和受力分析，以及踏步机功能的完善。首先，对踏步机的结构进行合理的设计
2、，将扭腰、踏步运用到一台踏步机当中，使踏步机的功能多样化。并且运用CAD软件将踏步机的关键零部件、结构图表示出来。这次的毕业设计仔细分析考虑了踏步机的左右踏板的连接性能，并且修改了更加合理的方案。综合分析并且考虑到了材料力学以及焊接时所产生的问题，使踏步机更加安全结构更加稳固。同时，增加了踏步机的以下功能：1、由于踏步机运动的单一性。经常进行重复的踏步运动容易使人产生厌倦，因此，该设计使踏步机的功能多样化。2、踏步机因为无高度调节装置，小孩或者其他身高问题的人无法得到完美的体验。所以设计了变位调节，以及大人小孩分别制定了扶手增加了可玩性。3、踏步机工作时有噪音。在使用过程中，机械连接摩擦极易产
3、生噪音。本次设计左右踏板连接机构采用钢丝绳、滑轮连接，有效的避免了产生噪音污染。 关键词：扭腰踏步机；功能；健身；健康ABSTRACTStep machine is a kind of important bodybuilding equipment.Meanwhile,Step machine is also the most challenging fitness equipment, this product was gradually replaced by the elliptical machine. The object of this paper is mainly the S
4、tep machine function perfect. First of all, the Step machine structure is rational design, the twister, step, pulling rope to use a Step machine, so that the Step machine function diversification. And the use of CAD software will be stepping machine key components, structures are represented in a gr
5、aph.The design and analysis of the Step machine parts of structure performance, proposed the reasonable structure design. On the mechanical properties of the materials were analyzed in detail, to ensure the Step machine in the use of process, not broken. At the same time for stepping machine the fol
6、lowing disadvantages:1, the movement of the single sex. Often repeated treadmill exercise can make people tired, therefore, should make the Step machine function diversification. In 2, Step machine pedal without strength adjustment button. Design strength adjustment button can make the Step machine
7、for different customer groups, for different age groups set up different strength, to meet customer demand. In 3, Step machine volume is too large, the placed stepping machine too big. For this shortcoming, can design the folding machine, thereby reducing the volume of the stepping machine. In 5, St
8、ep machine when there is a noise. By adopting the hydraulic oil rod connected with the pedal and the base, through the hydraulic oil rod with buffer capacity, very good to eliminate the noise generated in the process of movement. In view of the above the shortcomings, in the design has specific solu
9、tions.Key words: Step machine；function；fitness；health目 录44_第一章 前 言1.1 踏步机简述踏步机是当今社会上快速兴起的一种十分火热的便携式健身器材，它的火热表明这也是一种非常实用的健身器材。踏步机通过模仿健身者反复不断的攀爬楼梯的动作，从而达到锻炼腿部肌肉，臀部肌肉以及腰部肌肉的效果，既能增强心血管系统的功能，又能充分锻炼大腿和小腿肌肉。不过，体形较胖的人或者身体较为瘦弱的人刚开始接触踏步机的时候可能会出现疲劳。踏步机除了具有燃烧、锻炼肌肉以及改善肺腑有氧呼吸能力的功能之外，它还能够帮助使用者对小腿、腿腱、和臀部肌肉进行完美塑型。虽然
10、便携式踏步机对健身有许多益处，但是它与其他功能复杂能支持塑形健身的器材相比，却只有一个单调的攀爬模式；毕竟，单调代表这枯燥，现代的人们处于快节奏的生活很难静下心来做着同一件事，他们更喜欢追求刺激与享受。因为如此，一类的新型踏步机设计了混合了诸多功能，增加了健身模式的种类便应运而生。甚至一些踏步机还开发了愈多的创新设计，例如将椭圆机的动作模式和标准踏步机的动作模式结合在一起；还有些踏步机则将踏步运动和跑步机的传送带结合在一起，或者添加了像椭圆机那样的上肢锻炼扶手，以便加强上半身的锻炼力度。所以，应该创新改进踏步机使其功能完善，多姿多彩满足市场需求踏步机的好处：1、安装便捷，占地面积小，方便家居日
11、常使用和存放。 2、多层面的全.身扭.动，从上至下，从左到右，由前往后，集四种训练方案于一身，有效锻炼下身、上身、腹部和心脏部位，有效的增强心肺功能，有效减少腹部、腰部、臀.部和腿部多余的坠肉，塑造挺拔、上翘的臀部，修长的大腿，性感的腰身，美好的体型。在众多的踏步机生产产假中，比较优秀的品牌有爱康Icon、双超Suncao、 桥山Johnson、毕爱其BH、康乐佳K-power舒华shuhua、r、好家庭、三和松石SHSS、艾威EVERE，在所有的踏步机中，他可以分为两大类：一种是电子踏步机另外一种便是普通踏步机。其中电子踏步机通常用于健身房和等众多高档正规场所，它利用来控制踏步的速度以及大小
12、，因此可以有效的减少他对使用者造成的伤害例如骨关节，肌肉拉伤等。而相反的人工踏步机他更加简单。所以他的价格也相对便宜，产品种类从迷你踏步机到配置有控件的全尺寸踏步机一应俱全；它采用液压阻尼缸来控制运动的頻幅。1.2 踏步机的现状及主要存在的问题1.2.1 踏步机的现状 踏步机运用了上下楼梯交互式的设计。很多的踏步机采用的是独立踏板设计，使用起来更像是在踩椭圆机。当您一只脚踩下踏板时，另外一只脚下的踏板就会升起。除了具有燃烧热量、跑步机什么牌子的好提高心率和有氧呼吸能力以外，踏步机还能够帮助健身者对小腿、腿腱、股四头肌和臀部肌肉进行塑型。尽管使用踏步机健身有诸多好处，但是许多健身者发现，与能够提
13、供多种动作模式的其他有氧健身器材相比，它只能提供一种固有的单调的攀爬楼梯的动作，运动方式枯燥单调。毕竟，很多人愿意享受骑自行车或在公园慢跑的乐趣，却很少有人会把长时间攀爬楼梯当做自己的爱好。因此，一些新型踏步机设计了混合功能，增加了健身模式的种类。有些踏步机还采用了创新设计，将椭圆机的动作模式和标准踏步机的动作模式结合在一起；还有些踏步机则将踏步运动和跑步机的传送带结合在一起，或者添加了像椭圆机那样的上肢锻炼扶手，以便加强上半身的锻炼力度，设计更加科学合理。综上所述，踏步机的优势依然存在，它的功能在某些方面依旧是一般的健身器材所无法取代的。1.2.2 存在的主要问题在国内，踏步机生产技术水平和
14、国外生产技术水平相比还远远不如的，其中存在下面几个主要的问题：1、国内的踏步机生产企业发展不平衡，产品质量总体水平较低。2、踏步机生产工艺技术车间设备落后，管理人员的组织协调能力不足。3、绝大多数的企业缺乏自主研发能力。 4、生产技术以及设备限制，导致生产力不足，无法满足市场需求。5、国内体制混乱臃肿，人才难以发光。6、运动形式简单。经常进行重复的踏步运动容易使人产生厌倦，因此，应该使踏步机的功能多样化。7、踏步机的脚踏板无力度调节按钮。设计力度调节按钮能够使踏步机面向不同的客户群体，可以针对不同年龄段的人群设置不同的力度，从而满足客户的需求。8、踏步机工作时有噪音。采用液压油杆连接踏板与底座
15、，通过液压油杆提供缓冲力，能够很好的消除运动过程中产生的噪音。1.3 本次设计的研究意义中国正在崛起，社会正在进步，人们生活水平正在逐步提高，同事人们对本身的健康也越来越放在心上。于是人们创造了很多种强身健体的方法。例如，健康营养的饮食和参加各种锻炼。然而现当代的快节奏生活应接不暇,很多人没有很多的空余时间甚至没有时间去参加各类锻炼身体的活动,因此科学家们想出了能让自己足不出户并且不耗费太多时间就能达到强身建体的方法,然后数不胜数的健身器材如雨后春笋,快速蔓延，而这其中踏步机就是在这众多春笋中拔出的佼佼者。踏步是一种历史悠久，群众性广，锻炼价值较大的一种健身运动。今天，踏步已成为国内外 千百万
16、人参加的群众健身运动，深受人们欢迎，被人们视为最好的健身方法，最完美的健身运动。千百年来， 踏步运动一直受到人们的喜爱，踏步是最简单、最方便且最有效的有氧锻炼方式之一。它可以调节人的心情，促进血液循环，增强心肺功能，发展肌肉力量，保持体型健美。第二章 踏步机材料的选择及其分析2.1 踏步机材料的分析踏步机因为其功能定位是健身器材，其技术要求与强度要求与一般工业以及军事上的不太一样，所以对于材料的选择也应当慎重考虑。本次所设计的扭腰踏步机主要由扶手、踏杆、中间支架、底座、扭腰盘、踏板、液压缸等零件组成。因此，考虑到扭腰踏步机的选材，整个踏步机主要由两种材料组成：由于踏步机踏板比较特殊，要保证在踩
17、踏过程中，既要要满足脚的舒适性，又要必须具有缓冲、弹性以及坚固性等。考虑到以上因素，踏步机脚踏板的材料比较适合选择硬度较高的塑料板或者一种高分子合成树脂。相反的由于踏步机的主体机构对踏步机力学性能要求较高，必须要考虑到踏步机材料的强度、硬度、塑性，疲劳强度等特性。因此选择金属比较合适。从踏步机功能的角度来看，以下来逐一分析能够同时满足上述条件的工程材料：1、金属材料：金属材料是指或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括、合金、金属材料和特种金属材料等。金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 1、 高分子材料：高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被
18、称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前已大规模生产的还是只能在寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。2、 45#钢：45号钢广泛应用于机械，未热处理时：HB229；热处理：正火；冲击功：Aku39J；强度较高，塑性和韧性尚好，
19、45#钢板淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格,经过热处理，再淬火可以达到HRC42-46，这样既能保证它良好的机械性能，又能得到表面的硬度要求，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如梢子,导柱，表针等部件。2.2 踏步机材料的选择通过对以上材料的考察研究，并且充分考虑到踏步机材料的力学性能、材料的成本、以及材料的重量等因素。然后根据踏步机结构的不同，可以分为两大类材料，中碳钢，踏步机的主体结构（扶手、连杆、底座、踏杆、活塞杆）主要用中碳钢制造，由于中碳钢材料具有较好的强度、刚度、塑性、韧性等特性，这些
20、都能够满足踏步机踏步的需求。另外扶手部分、以及踏板的上端采用塑料材料制造，主要利用了塑料的弹性、柔软性等特性，油压杆部分采用中碳钢制造，有较大冲击力、重传动时。这是为了保证活塞杆有足够的工作强度。第三章 踏步机的方案设计3.1 设计踏步机的基本理念 1.便携，重量轻。 2.结构简单，便于加工。 3.功能完善，能满足广大群众。3.2 踏步机的设计方案1、方案一：该种设计方案采用了四连杆式结构。其运动机构图如图3-1所示：图3-1如图3-2是方案一的三维建模图 图3-2方案一的优缺点： 优点：有座位适合轻松节奏的老年或者儿童。 缺点：因为坐着无法充分锻炼到身体不太适合大众。2、方案二：该种设计是站
21、立式的运动方式，当人们使用踏步机进行踏步运动时，左右脚以一定的频率对踏板进行踩踏，左脚踩踏左边踏板时，左踏板受到斜向下的压力，左踏板将会以一定的圆弧斜向下运动。由于左右踏板通过机构连接，左踏板斜向下运动时，对左边连杆产生一个拉力，左边连杆拉动中间的过渡杆，然后过渡杆绕中心轴转动，带动右边连杆，右连杆斜向上带动右边踏板斜向上运动，从而实现踏步机的踏步功能。并且使用了阻尼缸给运动增加阻尼，使双腿运动是增加力道。并且有手扶的装置。如图3-3 是方案二的三维图 图3-3方案二优缺点： 优点：有扶手，避免老人和小孩产生危险， 有阻尼缸增加了运动的有效性。使健身效果更加出众。 缺点：拉板拉杆容易产生噪音。
22、且扶手处结构简单，没有可伸缩性。 3、方案三 ： 此方案采用液压传动设计，就是在踏板额底部用液压阻尼缸缸，当健身使用者踩动水平踏板时，踏板可以做直线运动。循环阶梯式踏步机主要是让使用者做类似于爬楼梯的训练运动，此类踏步机工作原理的特征主要是在构型上拥有若干环接的阶梯，当使用者踩踏在踏板上时，利用重心带动踏板，如此可以让使用者真正地做爬楼梯的运动。 如图3-4是三维设计图 图3-4方案三优缺点: 优点：小巧轻便，结构简单。 缺点：功能不够完善，有噪音，没扶手。4、方案四：此种方案综合了扭腰机与踏步机。并且采用了滑轮和绳的结构。中间增加了大人和小孩的扶手并且设置了调位空。当人们在经行锻炼身体的时候
23、，可以模仿腿部攀爬楼梯的运动，从而达到锻炼身体，有氧运动的目的。而且在踏步完成之后，还可以扭腰运动，锻炼腰部，防止腰椎疾病。综合式的设计除了有扭腰与踏步的功能之外，它还具有可拆卸的功能，以及放水杯，电子仪器显示锻炼的实时情况。采用了磁感应技术，使计数更加准确，更加方便。他在舒适方面，适合老人，适合小孩。特殊的扶手是运动的娱乐性增加，踏步不仅仅代表运动，也可以成为一种游戏。是哟种时尚前沿。如图3-5，是方案四的三维设计图： 图3-5方案四 优缺点：优点：功能完善，适宜人群广，老少皆宜。缺点：没有缺点。3.3 踏步机方案的选择 通过对以上四种设计方案的对比与考虑，我们可以发现对于一、二、三种方案，
24、不难看出它们的局限性太大，功能简单，没有重放考虑到当代社会普罗大众的焦躁心理。以及没有安全防范措施，不太适合于老人的锻炼。毕竟在有氧锻炼以及这种便携式设备中消费人群大多属于女孩纸或者老人小孩，所以必要的措施还是有的。相对的来说，方案四的设计就充分考虑到了以上出现的种种问题，结构完善，功能齐全。 所以拟定设计方案为方案四。3.4 踏步机方案的设计分析3.4.1 踏步机工作原理阐述人们在使用踏步机锻炼身体的时候，左脚和右脚是以一定的频率对踏板进行踩踏，左脚踩踏左边踏板时，左踏板受到斜向下的压力，左踏板将会以一定的圆弧斜向下运动。由于左右踏板通过机构连接，左踏板斜向下运动时，对左边连杆产生一个拉力，
25、左边连杆拉动中间的过渡杆，然后过渡杆绕中心轴转动，带动右边连杆，右连杆斜向上带动右边踏板斜向上运动，从而实现踏步机的踏步功能。循环阶梯式踏步机主要是让使用者做类似于爬楼梯的训练运动，此类踏步机工作原理的特征主要是在构型上拥有若干环接的阶梯，当使用者踩踏在踏板上时，利用重心带动踏板，如此可以让使用者真正地做爬楼梯的运动，但是整体构型相对于其他类别要来的大，因此较不适合在空间不大的家庭使用， 不过此类最大的特色是作爬梯运动时，抬起的一脚会与踏板分开，因此可以真正模拟爬楼梯运动，此类踏步机可供专业的健身训练使用，缺点是循环阶梯式踏步机不同于前述几款，它是属于重击方式的踩踏运动，因此对于机械零件会有输
26、送带型、凸轮型等二型。 踏步机的运动部位主要着重於使用者的腿部，利用不同的机构设计来达到踏步、爬梯、走路等不同需求的运动方式，这些运动方式皆利用下肢抬起踩下的摆动来完成，两脚交互动作形成一个运动週期，将运动过程中脚踝的运动轨跡投影到矢状面上，会因不同的运动而有不同的描绘路径。 液压原理的定义：在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械装置一般由动力、执行、控制和辅助四部分组成。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，快速性能好，工
27、作平稳、噪音小，已经广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。小的液压装置，如用于地震救助的订书机大小的混凝土钢筋切断仪、微型机器人等；大的液压装置如运载火箭发射架液压系统等，都少不了液压机械设备。3.4.2 踏步机的结构设计本次设计的扭腰踏步机主要由踏步机、中间连接架、扭腰机组成。其中主要的构件有机械连杆、电子显示屏、轴承、底座、踏板、活塞杆、活塞缸、扭腰弹簧等，电子显示屏计时计数,扭腰机同时也可以提供扭腰锻炼要不的功能，能够满足健身者多功能的要求。在踏板上考虑了人体的美学以及舒适性，设计了防滑的装置。踏步机结构精良，踏步机底座踏板下面配有两根油压杆，可以消
28、除运动时膝盖关节的摩擦，并且更加的有益于筋骨的伸展，同时也具备可以调整健身者所需要的运动强度，让健身者在不知不觉中燃烧脂肪，特别锻炼腰、腹腿等部位，可以达到很好的健身作用。 踏步机还设计了变位孔，能满足各种身高不一的健身者的要求，踏步机油压杆的设计能够满足不同年龄群体的需求，由于有油压杆可以任意的调节脚踏板的缓冲力能够有效减小膝盖的摩擦，能够让健身者舒适的达到锻炼身体的目的。3.4.3 踏步机的基本尺寸设计踏步机在设计过程中因为是给人类使用的贴身舒适健身器材，所以必须考虑到使用者的感受及舒适，因而在基本尺寸设计时需参照GB/T 10000-88中国成年人人体尺寸。踏步机设计的是站立式的运动方式
29、，成年人的站立运动靠大腿肌肉，臀部肌肉。小腿肌肉发力。因此应该考虑到人体徒不的大小情况。如图3-6所示成年人的人体尺寸。 图3-6查取数据可得：身高H :1754mm 前臂长L2: 253mm 上臂长L1: 333mm 大腿长L3: 496mm 小腿长L4: 396mm脚掌长：250mm脚掌宽：100mm综合上述数据可以就可以设计出踏步机的大概基本尺寸。3.4.4 踏步机踏板的设计踏步机踏板是安装在踏步机踏杆上的一个用于人们脚掌踩踏的部件。踏板起着支撑作用以及保护作用。它必须符合人体脚掌的大小。而且还得能够承受人体的重量，而不至于破裂。如图3-7是踏板的三维图图3-7踏板三维图如图所示，踏板为
30、该踏步机中人体切身能感受到接触到的主要零部件，因此踏板采用了人体美学，进行了人体舒适感调查。在踏步机的两边各有一个踏板，采用左右踩踏的方式进行踏步运动，踏步机踏板主要由橡胶注塑成，在踏板表面上有设计了许多防滑的小突起结构，能够保证健身者在踏步过程中，不会打滑。综合考虑之下，初步选定踏板尺寸长250mm,宽100mm。如图3-8 图3-8踏板尺寸图3.4.5 踏步机踏杆的设计踏步机踏杆（也叫踏步机支撑杆），是作为支撑整个人体重量的关键部件。在支撑人体的同时，他还有个作用，那就是塑造完美的臀型，通过踏杆的角度倾斜，使使用者在运动的时候上下提臀的同时，能够以一个三角的角度关系，将力集中在臀部，使臀部
31、更加上翘。获得令人羡慕的好身材。这种角度在设计的时候是结合踏杆的轴进行设计，踏杆与轴相连，以一定角度倾斜踏杆支撑部分则是水平放置，在运动的时候，会有一个外狐线的运动。初步拟定角度为20度。如图3-9是踏步机踏杆的三维图 图3-9踏杆三维图 踏步机踏杆是作为支撑整个人体重量的关键部件，强度十分关键，所以在对踏杆经行设计的时候，应该充分考虑到人体的重量以及脚掌大小。作为踏杆的材料选择，通过前文对各种材料的调查与考核，特选择金属材料。在踏板上有定位孔，能和踏板相互配合。综上所述，踏步机踏杆的初步设计就成型了。整体选择由方形钢和铁圆管焊接而成。长度总共为370mm，方形钢长度330mm，宽度50mm。
32、铁圆管直径35mm，长度100mm。初步方案如图3-10所示： 图3-10踏步机踏杆尺寸图通过上文中对于人体的尺寸以及重量标准，那么当体重为75Kg的人在踏步机上踏步运动时:M=75Kg， G=Mg=750N单个踏杆平均所受的力为375N. 因此该踏杆强度符合设计的要求，能够保证健身运动的顺利进行。3.4.6 踏步机传动机构设计现在市场上的踏步机中，其传动机构的方式五花八门，百家争鸣，但是对于绝大多数的踏步机而言，都无疑暴露出了他们其中的不足。例如，其中一部分机构不能提供均匀的阻力，另外一部分机构能够提供均匀等大的阻力。并且在使用的过程中还产生了比较令人烦躁的噪音。因此，踏步机传动机构的创新改
33、良设计成为了当务之急。 踏步机的传动机构主要用来连接左右踏杆，在人们使用踏步机进行踏步运动时，左脚和右脚以一定的节奏对踏板进行交互踩踏运动。当左脚踩踏左边踏板的时候，左踏板会受到斜向下的压力。此时，左踏板将会以一定的圆弧斜向下运动。由于左右踏板连接在踏杆上面，踏杆通过传动机构连接，左踏板斜向下运动时，对左边踏杆产生一个拉力，左边踏杆拉动中间的过渡杆，然后过绳子和滑轮绕中心轴转动，带动右边踏杆，右便踏杆斜向上带动右边踏板斜向上运动，从而实现踏步机的踏步功能。要实现踏步机正常的踏步运动，能够提供以下几类方案供选择：方案一：对踏步机踏板底下的液压缸进行改进，将液压缸的活塞杆上套上一个弹簧，当左右踏板
34、以不同的频率踩踏时，由于踏板底下弹簧的作用，被踩下的踏板能够瞬间恢复原样，从而实现踏步的功能。方案二：通过对踏步机踏板底下的油压缸进行改进，用一根油管将左右两个液压缸连同，当其中的一个踏板被踩踏下时，踏板下面的液压油缸将液压油压至另一只油缸，油缸的活塞杆将会斜向上运动，对另一边的踏板产生推力，从而实现踏步的功能。方案三：通过机构来实现踏步机运动的功能。踏步机左右踏板通过钢丝绳连接，钢丝绳绕在一个固定的滑轮上，当左边踏板被踩下时，左踏板给钢丝绳一个拉力，导致左边钢丝绳缩短，右边钢丝绳伸长，左边的拉力传递到右边，对右边踏板产生一个斜向下的拉力，导致右踏板斜向上运动，从而实现踏步的功能。方案四：利用
35、机械连杆机构实现踏步的功能，该连杆机构主要由两根连杆、一个连杆架、过渡杆组成，该机构主要通过钢丝绳机构演变而来，将钢丝绳机构的定滑轮替换成连杆架、过渡杆，将其中的钢丝绳替换成连杆，当左右踏板以不同的频率运动时，左右连杆将传递拉力，导致另外一边的踏板以相反方向运动，从而实现踏步机踏步功能。踏步机连杆机构最优方案选择:综上所述，液压缸弹簧装置、液压缸联通机构、滑轮机构、机械连杆机构均能实现踏步机运动的功能。但并不一定都能完全满足踏步机设计的需求，必须综合考虑其优、缺点，选择其最优的方案作为两踏板之间的连接机构。名称优点缺点液压缸弹簧装置瞬间弹力、踏板恢复快踏板幅度不大、不能提供均匀阻力液压缸联通机
36、构能提供均匀阻力密封性不好，容易失效滑轮机构能提供均匀阻力，结构简单得网上购买机械连杆机构能提供均匀阻力、能消除噪音机构复杂 连杆机构优缺点分析表综合通过上表的分析半段，以及两踏板连接的作用考虑。第一，必须能够提供均匀阻力，以便减少膝盖的摩擦。第二，必须具备能够调节踏板踩踏的幅度。第三，能消除噪音。从上述两方面考虑，方案三，滑轮机构为最佳方案。 本次设计了一种卧式的滑轮机构作为踏步机的传动机构。滑轮的左右两端分别用刚绳连接左右踏板的前端从而使左右踏板构成左下右上、左上右下的运动状态。使用时，健身者以双脚分别直接踏于两踏板带动液压杆作拉伸、压缩动作，滑轮置于主座架下面，绳索左右与支撑踏板的支撑杆
37、（踏杆）相连。因为滑轮的绳索左右分别与两踏板连接，踏步运动中左右两脚的动作因而受到了互相牵制。滑轮的绳索在左右滑动中会有稍小的角度，可以提供两踏板作适度的左右扭转动作，使踏步的动作从单一的上下踩踏动作变化为带动大腿及胯部活动下肢的扭摆踏步运动。从而使令健身者必须施加更大力量才能驱动液压杆达到极限值动作。在滑轮与液压杆的配合下，健身者就可以更多的丰富受到锻炼的 肌肉群，并且犹如于真实环境下锻炼身体。由此可以得到，卧式踏步机符合人体的运动学，使用后不会产生不良的反效果。不仅可营造出正常运动环境，而且使健身者获得更多的锻炼目标。并且解决了原有芯轴磨损过快的问题，从而达到本次设计的目的。 滑轮机构 ：
38、滑轮是变形杠杆机械，用途十分很广。根据考察，其实在我国早在很久以前的春秋战国时期的墨家学派的墨子所著的代表著作墨经中就有关于滑轮的记载，这是全世界最早关于机关术的记载，是机械的雏形。滑轮周边有槽，能够绕轴转动的小轮，由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的钢索锁所组成的。滑轮系统包括滑轮、旋钮及绳索。当旋转旋钮将滑轮远离两凸耳方向移动式同时会将绳索拉紧，使得当一组液压与支撑杆机构的踏板支撑杆被踩下时，会随之将外的宁一组液压与支撑杆机构的踏板支撑杆拉起，如此就可以使俩踏板动作行程拉短，当旋转旋钮将滑轮往靠近俩凸耳方向移动时，绳索会变松。得当其中的一组液压与支撑杆机构的踏板支撑杆（踏杆）被使用者踩
39、下时，必须先使绳索拉紧后才会将另外的一组踏步与支撑杆机构的踏板支撑杆（踏杆）拉起，所以使得两踏板的动作行程变长，进而可依使用者的身材或习惯来加以调整动行程。 图3-11滑轮三维图综合上面对于滑轮机构的了解，因为滑轮是一个受力部件，更是一个精密的部件。他锁采用的工艺及其复杂，在我们大学生涯中，可以预见咩办法靠在学校的工厂中加工处理，所以综合考虑以及大方打探。采用了直接市场购买的方式。市场上的化理论机构，型号不宜，大小不同。因此需要我们设计好尺寸，大小。在看过其他的踏步机的设计后。所以在设计的时候要考虑滑轮材料选择的强度以及安装位置。结合整个踏步机的整体布局，滑轮属于卧式半悬空，所以重量不能过大。
40、而且材料强度足够。所以采用塑料注塑而成。初步拟定滑轮设计大小直径90mm，槽深10mm。如图3-12 图3-12滑轮尺寸图3.4.7 踏步机液压阻尼器的设计液压阻尼缸（液压缸）是将液压能转变为的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和、和、缓冲装置与组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。活塞式液压缸的工作原理活塞式液压缸可分为单杆式和双杆式两种结构，其固定方式由缸体固定和活塞杆固定两种
41、，按液压力的作用情况有单人作用式和双人作用式。在单作用式液压缸中，压力油只供液压缸的一腔，靠液压力使缸实现单方向运动，反方向运动则靠外力（如弹簧力、自重或外部载荷等）来实现；而双作用液压缸活塞两个不方向的运动则通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成。 通过对上面液压阻尼器的的原理的理解，我们大致可以设计出我们所需要的液压缸，在市场上，液压缸，是一种很常见的精密工件。它对尺寸以及强度等要求特别高。所以为了方便，我们直接采用市场上已经形成的产品。 液压缸如图3-13所示：图3-13液压缸液压缸的强度校核： 通过上文中对于人体的尺寸以及重量标准，假设踏步机所能承受的最大的质量为150Kg，那么当体重
42、为150Kg的人在踏步机上踏步运动时，单个油缸的最大推力为： 活塞杆全伸时长度： 活塞杆全缩时长度： 液压缸行程： 缸筒内径： 缸筒外径： 活塞杆长度： 活塞杆直径： 活塞长度： 液压缸全力工作时的最大工作压力： 1、压缸稳定性验算 液压缸活塞杆的惯性矩： 液压缸活塞杆截面面积： 液压缸缸筒的惯性矩： 液压缸缸筒的截面面积： 细长比： 根据欧拉公式，液压缸的稳定临界力PK： 式中符号意义同前,n末端条件系数; （I）：液压缸全伸时 安全系数 所以液压缸满足稳定性要求。 （II）：液压缸不全伸时 安全系数 2、塞杆强度验算 液压缸初始挠度值的计算 式中：活塞杆与导向套的配合间隙； 活塞与缸筒的配合间隙； l1活塞杆头部销孔至导向套中点的距离；l1=3.5cm l2缸底尾部销轴孔至导向套中点的距离；l2=2.3cm l活塞杆全伸时，液压缸两端销孔间的距离；l=17.5cm a活塞杆全伸时，导抽套滑动面前端到活塞滑动面末端的距离；a=0.8cm G油缸自重；G=153.26g 液压缸与水平面的交角； P油缸最大推力；P=1500N 液压缸最大挠度的计算 根据，时的最大挠度值计算公式可得： 式中： 3、活塞杆强度校核 活塞杆在轴向压缩载荷和液压缸自重作用下，最大挠度处截面上的合成应力为： 式中：活塞杆最大推力； 液压缸最大挠度值； 活塞杆断面模数；