功能指標(biāo)健身發(fā)電跑步機(jī)是一種既可用于健身,又能回收能源的生態(tài)健康的節(jié)能裝置。在這種健身發(fā)電跑步機(jī)中,機(jī)架是主要的承載部件,除了安裝履帶、齒輪組、變速器、蓄電池和發(fā)電機(jī),還要承載人的重量及動(dòng)載荷,為此,對(duì)車架進(jìn)行了動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì),其主要功能是將人在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)到蓄電池中或?yàn)槠渌枰娔芄ぷ鞯臋C(jī)器提供電能。它能提供兩種工作模式。工作模式一主要針對(duì)體力較小的人群。工作模式二主要針對(duì)體力大的人群。以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品有更大的適應(yīng)范圍。除此，健身發(fā)電跑步機(jī)還有自帶的電風(fēng)扇。人在跑步機(jī)鍛煉時(shí)，可選那么是否啟動(dòng)電風(fēng)扇。其工作參數(shù)主要有跑步機(jī)的輸出的轉(zhuǎn)速、齒輪組的傳動(dòng)比、發(fā)電機(jī)的參數(shù)。當(dāng)跑步機(jī)的輸出的轉(zhuǎn)速r乘以齒輪組的傳動(dòng)比大于發(fā)電機(jī)的發(fā)電額定轉(zhuǎn)速時(shí)，健身發(fā)電跑步機(jī)便可發(fā)電。工作原理圖1為健身發(fā)電跑步機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，人在跑步機(jī)履帶上面運(yùn)動(dòng)時(shí)，跑步機(jī)的履帶就會(huì)被驅(qū)動(dòng)，當(dāng)履帶運(yùn)動(dòng)后，履帶下面的齒輪就會(huì)被帶動(dòng)，做轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過加一個(gè)變速器來實(shí)現(xiàn)健身發(fā)電跑步機(jī)的工作模式。以實(shí)現(xiàn)健身發(fā)電跑步機(jī)的適應(yīng)范圍更廣，功能更強(qiáng)大。2.1發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)永磁發(fā)電機(jī),其額定功率為100W,經(jīng)三相全波整流后的輸出直流電為14V的直流電,并用一個(gè)容量36A,電壓12V的蓄電池儲(chǔ)存起來;當(dāng)使用蓄電池中的電時(shí),再次利用逆變電源,將直流電轉(zhuǎn)換成交流電,逆變電源也可以直接接用電器。2.2鏈輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的選擇由于人的運(yùn)動(dòng)速度十分有限，相應(yīng)的軸的轉(zhuǎn)速也很低，而永磁發(fā)電機(jī)要實(shí)現(xiàn)發(fā)電需要很高的速度。為了解決這一矛盾。這就需要通過齒輪組將轉(zhuǎn)速放大。由所使用的發(fā)電機(jī)參數(shù)知，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)約180r/min時(shí),就發(fā)出100W的交流電，在設(shè)計(jì)中,根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以及實(shí)際測(cè)得人跑步時(shí)跑步機(jī)輸出轉(zhuǎn)速約為55r/min,來確定傳動(dòng)比、鏈輪的齒數(shù)。傳動(dòng)比=電機(jī)轉(zhuǎn)速/跑步機(jī)輸出轉(zhuǎn)速2.3變速器的設(shè)計(jì)由于不同人群的體力和跑步時(shí)的力量不同，從而造成跑步機(jī)的輸出速度和輸出力矩不同。為適應(yīng)不同人群鍛煉和更有效的發(fā)電。變速器器的參加就非常必要。考慮到實(shí)際應(yīng)用，跑步機(jī)并不需要太復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)。因此通過改變跑步機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制和調(diào)整就能滿足實(shí)際要求。所以，只要改變加速齒輪組中的傳動(dòng)齒輪。通過將大小不同的齒輪一定的距離放在一個(gè)導(dǎo)桿上。當(dāng)移動(dòng)導(dǎo)桿時(shí)，就可以改變大小不同的原動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪組的傳動(dòng)比。進(jìn)而改變跑步機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的傳動(dòng)比。最終實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的變速功能。其原理圖如下：通過改變齒輪與齒輪間的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)變速。變速器里面主要有兩根傳動(dòng)軸，主動(dòng)和被動(dòng)之分。兩根軸上有不同齒數(shù)對(duì)應(yīng)成對(duì)的齒輪。在空檔情況下，檔位間的齒輪不嚙合。在不同檔情況下，檔位間的不同齒數(shù)對(duì)應(yīng)成對(duì)的齒輪嚙合。最終實(shí)現(xiàn)變速功能。2.3電風(fēng)扇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，所以在跑步機(jī)上安裝一臺(tái)風(fēng)扇就非常有必要。風(fēng)扇的安裝使人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)的同時(shí)還能享受來自自己運(yùn)動(dòng)颯爽涼風(fēng)。由于風(fēng)扇需要安裝在高處。這就需要進(jìn)行改變速度的傳遞方向。綜合考慮經(jīng)濟(jì)和方便的因素，在改變速度方向時(shí)采用斜齒輪。見下列圖：由于風(fēng)扇的使用對(duì)象僅是運(yùn)動(dòng)著一個(gè)人，而且空間有限。所以葉片尺寸也不用太大。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1跑步機(jī)主體的設(shè)計(jì)跑步機(jī)主體是主要的承載部件,除了安裝履帶、齒輪、主動(dòng)軸,還要承載人的重量及動(dòng)載荷,為此,跑步機(jī)主體要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。跑步機(jī)主體主要有三個(gè)齒輪，1條履帶。三個(gè)軸，其中兩個(gè)短塑料軸，一個(gè)長(zhǎng)的剛軸。及其他的支撐件和連接件。履帶用作人的跑道，三個(gè)齒輪和履帶及支架夠成一個(gè)傳送帶。在傳送帶的前方搭一個(gè)支架用于人跑步時(shí)的扶手，以防人運(yùn)動(dòng)時(shí)跌倒。在較長(zhǎng)的按兩個(gè)大小不同的齒輪。用于將跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生速度傳輸出去.跑步機(jī)主體機(jī)構(gòu)圖如下：3.2加速齒輪組的設(shè)計(jì)經(jīng)過理論分析，加速齒輪組采用三級(jí)加速齒輪，每級(jí)加速齒輪的傳動(dòng)比為i那么經(jīng)過三級(jí)加速轉(zhuǎn)動(dòng)比為i*i*i。為實(shí)現(xiàn)單級(jí)加速傳動(dòng)比最大。每一級(jí)加速都選用半徑最大的齒輪和半徑最小的齒輪進(jìn)行組合。其實(shí)際結(jié)構(gòu)如下列圖：將半徑最大的齒輪和半徑最小的齒輪固定在同一個(gè)軸上，用半徑最小的齒輪當(dāng)作從動(dòng)齒輪和上一級(jí)半徑最大的齒輪的組動(dòng)齒輪想嚙合。如此依次進(jìn)行下去，經(jīng)過三級(jí)加速跑步機(jī)輸出的低速轉(zhuǎn)動(dòng)變能加速到滿足發(fā)電機(jī)正常工作需要的轉(zhuǎn)速。其理論計(jì)算如下：R1，R2分別為主動(dòng)好從動(dòng)齒輪的半徑。I時(shí)單級(jí)加速的傳動(dòng)比，其中r為跑步機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速，r2為發(fā)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)的安裝如下列圖：3.3風(fēng)扇安裝和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)人鍛煉時(shí)姿態(tài)，將鑒于風(fēng)扇安裝在跑步機(jī)的側(cè)面。并不需要太大的轉(zhuǎn)速，所以從加速齒輪組第一級(jí)將速度引出。風(fēng)扇的安裝如下列圖：風(fēng)扇的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成為：一個(gè)小直齒輪和兩個(gè)斜齒輪及連接軸，固定支架。用小直齒輪和加速齒輪組第一級(jí)主動(dòng)齒輪相嚙合。經(jīng)過用斜齒輪兩次轉(zhuǎn)向最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇吹出的風(fēng)能吹向跑步機(jī)上鍛煉的人。3.4變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝經(jīng)過理論分析，通過改變變速齒輪組第二級(jí)加速齒輪與齒輪間的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)變速。變速器里面主要有兩根傳動(dòng)軸，主動(dòng)和被動(dòng)之分。兩根軸上有不同齒數(shù)對(duì)應(yīng)成對(duì)的齒輪。在空檔情況下，檔位間的齒輪不嚙合。在不同檔情況下，檔位間的不同齒數(shù)對(duì)應(yīng)成對(duì)的齒輪嚙合。最終實(shí)現(xiàn)變速功能。其實(shí)際機(jī)構(gòu)圖如下：當(dāng)移動(dòng)桿時(shí)連有不同半徑的齒輪就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的位置改變，進(jìn)而改變變速齒輪組第二級(jí)加速齒輪與齒輪間的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比改變就會(huì)導(dǎo)致速度的變化。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)健身發(fā)電跑步機(jī)主要包兩個(gè)方面。一、對(duì)變速器的控制。二、對(duì)發(fā)出電能控制。對(duì)變速器的控制是用手柄控制，通過移動(dòng)變速器手柄來選那么變速器的檔位。其結(jié)構(gòu)如下列圖：變速器手柄在最右端時(shí)傳動(dòng)比最大，發(fā)電機(jī)工作效果最好，但跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)需要的力矩最大。適合體力大的鍛煉者。變速器手柄在中間時(shí)，變速器處于空擋傳動(dòng)比為零，變速器手柄在最左端時(shí)，變速器處于中間擋。對(duì)發(fā)出電能控制是由編程器件控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)開