绿色机电产品综合设计——知冷暖的绿色健身器.docx

济南大学毕业设计 济南大学毕业设计 - PAGE - PAGE # - 1前言 1.1健身器械发电的发展现状 健身器械发电技术在国内外已被开发应用， 把健身与娱乐两者结合起来。现已应 用的是以旋转类运动器材为主的发电设备。 美国一家饮料公司的员工蹬起了健身发电 车，将产生的电能储存在电池中，供其他电器使用；英国一家夜总会舞池的地面能依 据人们的动作，将机械能直接转化为电能；在我国，利用健身车产生的电能供给手机 充电或照明，均都显示健身发电已被人们重视。 在国内，健身器械的制造与西方发达国家相比还存在较大差距。 我国处于起步和 初期阶段，健身俱乐部所选用的健身器械和经营模式都较为传统， 经营者对新技术缺 乏关注，利用人力发电的健身器材的应用具有重要的实际意义。 1.2选题的背景与意义 如今科技飞速发展，百姓的生活水平都有了很大的提高。时下健身以成为一种时 尚，针对人们健身后出现的口渴出汗等生理现象， 设计了这一款带有小型制冷设备的 健身器械。人们健身过程中会产生很多的能量，把这些能量转换为电能加以综合利用。 不仅节约了宝贵的非可再生能源，同时也会给人们带来更加舒适环保的环境。 健身器 械的设计与人有着紧密的联系，反应更加人性化的设计理念，保证人的健康舒适。利 用健身场所中人体消耗的能量发电以供其他设备使用，是对节能环保主题的探索。健 身发电是具有规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一， 是获得能源的二次利 用、变废为宝的典范。 1?3总体方案设计 根据健身自行车发电的特点考虑，我提出了两种设计方案供选择。 方案一：人脚蹬自行车踏板，带动车的后轮转动，后轮通过皮带传动带动发电机 转子转动。此传动装置中，皮带轮上的包角和两轴中心距不易确定， 并且需要张紧装 置。采用交流发电机，输出的是电压、频率不稳定的交流电，经交流调压和交交变频 电路变为频率稳定的交流电，供负载用电和蓄电池充电。但是交交变频电路只能工作 在工频50HZ的交流电变为可调频率的交流电， 而发电机输出的是频率不断变化的交 流电。因此，此方案不可行。 方案二：人脚蹬自行车踏板，带动车的后轮转动，后轮通过摩擦轮传动带动发电 机转子转动，此传动装置中，灵活方便易操作，工作平稳，噪声小，能够保证准确的 传动比，且传动效率高。采用的是直流发电机，输出电压不稳定的直流电，通过降压 稳压电路，获得稳定性足够高的直流电，供负载用电和蓄电池充电。 因此，通过以上两种方案比较，我选择方案二 1.3.1整体设计思路 自行车 k, 2 链轮摩擦轮等机械传动机构 微型发电机及稳压电路 1.3.2整体构造分析 利用健身自行车链轮、摩擦轮的机械传动，带动微型发电机转子的转动。经过稳 压电路，将微型发电机产生的直流电储存在蓄电池中。 供小型制冷机正常工作，利用 半导体的珀尔帖效应，同时实现制冷制热。为了使健身者能够享受到更加舒适的健身 环境，蓄电池也可驱动一个小风扇，将制冷机的低温气体吹送给健身者， 健身者同时 可以观赏者Mp5播放的影视。另外，由于室内空气较浑，还可驱动一个负离子发生器 工作，给健身者带来更加舒适愉悦的健身环境。 （由于产生的电能有限，健身者可根 据实际情况选择合适的电器使用。） 2机械部分设计 2.1机械传动部分设计 机械传动部分主要由链轮、飞轮、摩擦轮组成。 链轮传动具有传动效率高，工作可靠，结构紧凑，占据空间小，传动比稳定等优 点。同时链轮的制造及安装精度低，成本较低。 飞轮安装在机器回转轴上，是具有较大的转动惯量的轮状储能器。当转速增高时, 飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出来。 飞轮还可以用来减少机械运转过程的速度波动。 摩擦轮正常工作时，主动轮可借助摩擦力带动从动轮回转， 并使传动保持固定的 传动比。它制造简单、运行平稳、噪声小，能无级的改变传动比。 本次设计是以自行车为载体，链轮传动是本身自带的。由此，根据普通成年人骑 车的转速和发电机的转速确定减速比的范围。 表2.1链传动技术参数 大链轮齿 小链轮齿 传动 中心距a 数乙 数乙 比i1 (mm) 40 16 2.5 480 经实际测得，普通成年人骑车的转速为 m =55-100(r/min),而发电机的转速约 为n2 =800-3000(r/min)。根据此范围确定传动比： 总传动比：i0二匹=14.5~ 30 ni 链传动比：h =2.5 摩擦轮传动比：i2 =乜=5.8~12 ii 因此，我选取了摩擦轮传动传动比为i2 =8。由于大轮直径为600mm,从而可得 摩擦轮直径为75mm。 2.2支架的设计 支架部分在机械设计中也很重要，普通自行车的支架主要作用是不骑自行车时， 保持自行车不倒，没有太多的强度和稳定性要求。而本次设计健身车的主要用途是放 在室内或健身场所