The Structural Analysis and Design of the Treadmill 鄒明嘉、鄧作樑
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ABSTRACT
The specification, quantity and weld of steel tube will affect the structural strength on designing the frame of the treadmill. For the structure strength, the frame must pass the static load test and durability fatigue test. However, concerns regarding the lack of measurement device prevent the use of experimental test. The structure strength and durability fatigue tests can be exactly
performed by computer simulations. As such, computer simulation is an economical and time efficient alternative to physical testing.
The static load test and durability fatigue test of the frame of the treadmill was studied with numerical method in this study. The numerical analysis of regulation test was performed using the ANSYS finite element code. The maximum stress and distortion position can be determined based on the numerical results. Moreover, the results can be referred on the production improvement and optimization . In order to improve the manufacture procedures, create the design capability of structure lightweight and reduce the development time, these results and procedures obtained here have potential for guiding the future development of treadmill designs and technologies.
Keywords : Treadmill, Finite Element Analysis, Optimum Design, Durability Fatigue Test, Static Load Testlem Table of Contents
封面內頁 簽名頁 授權書 ...iii 中文摘要 ...iv 英文摘要 ...v 誌謝 ...vi 目錄 ...vii 圖目錄 ...x 表目錄
...xiii 第一章 前言 1.1 研究動機 ...1 1.2 文獻探討 ...3 1.3 研究目的 ...5 1.4 論文架構 ...7 第二章 健身跑步機 2.1 跑步機的分類 ...10 2.1.1 健 身跑步機平台結構 ...12 2.2 跑步機平台測試法規 ...13 2.2.1 EN 957-6 跑步平台靜力負荷測試 ...14 2.2.2 EN957-6 跑步機機構疲勞耐久測試 ...15 第三章 跑步機有限元素模型與分析 3.1 有限元素基本的概念
...23 3.1.1 元素的種類 ...24 3.1.2 結構分析流程 ...24 3.1.3 有限元素法分析流程 ...25 3.2 跑步機平台模型之建構 ...26 3.3 跑步機平台骨架測試實驗 ...27 3.3.1 跑步面靜力負荷 測試(EN957-6)實驗 ...28 3.3.2 腳踏平台靜力負荷測試(EN957-6)實驗 ...29 3.3.3 跑步機機構疲勞耐久測試實驗 ...29 3.4 跑步機平台骨架數值模擬 ...30 3.4.1 跑步面靜力負荷測試數值模擬 ...30 3.4.2 腳踏平台靜力負荷測試數值 模擬 ...30 3.4.3 跑步機機構疲勞耐久負荷測試數值模擬 ...31 3.5 跑步機測試實驗與數值模擬之結果討論 ...32 第四章 跑步機平台骨架之最適化設計 4.1 跑步機平台之設計考量 ...57 4.2 管材斷面尺寸與力學行為之關係 ...58 4.3 最適化設計基本理論 ...62 4.3.1 問題的描述與定義 ...62 4.3.2 數學模式之建立 ...63 4.4 分析軟體之最適化分析步驟 ...63 4.5 跑步機平台骨架最適化設計 ...64 第五章 結論與未來展望 ...76 參考文獻 ...78
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