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磁阻式無段變速腳踏式健身器材之設計與開發

為了解決機車碗公作用的問題，作者陳竑璋 這樣論述：

本研究旨在設計「磁阻式無段變速腳踏式健身器材」，其目標族群以高齡者為主要對象，並且此健身器材放置地點為社區公園之戶外場所，利用居家附近設置之健身器材，即能有效地使人體之肌肉和骨質達到鍛鍊目的，使其人體自身之骨骼肌與骨質密度不因老化漸漸地減少，故採用無段變速傳動系統，因其具有無限速比，可依據使用者本身自行變更其速比，阻力部分選用為非接觸式的磁阻力，主要考量其摩擦消耗成本問題。實驗驗證部分，從參數組合中最適用於高齡者所踩踏無段變速傳動(CVT)系統之組合為原廠驅動普利盤和離心滾子(普利珠)總重270g搭配最小彈簧係數0.12kg/mm所量測之無段變速輸出軸最低轉速為1592rpm，以及考量人體踩

踏自行車之轉速範圍100rpm~120rpm，故增加一增速齒輪組合其比值為1:12，使人體踩踏時不因轉速過低而失去作動。有無附加磁阻力轉速實驗結果，其無段變速輸出軸無附加磁阻力之轉速為1592rpm，附加磁阻力之轉速變成1741rpm，兩者轉速相差將近149rpm。訂定固定轉速檔位實驗結果，其無附加磁阻的作動平衡點轉速為708rpm，而有附加磁阻的作動平衡點轉速為773rpm，此現象則是離心滾子總重與作用力成正比，但是與轉速成反比。器材分析部分，利用ANSYS模擬分析，將鋁擠型機架外殼和腳踏組合做其應力應變分析以及安全係數，鋁擠型機架外殼於施加490N的力矩結果，初始版本最大應力為82.86M

Pa、安全係數為3.37、變形量為0.94mm，而更改版本最大應力為43.27MPa、安全係數為6.47、變形量為0.86mm，而腳踏組合更改版本施加一294N垂直正向力結果，其初始版本之最大應力為1502.8MPa、安全係數為0.14、變形量為7.49mm，故必須更改設計的地方為縮短軸心長度和重新設計腳踏曲柄之外型特徵，其更改版本之最大應力為180.4MPa、安全係數為1.15、變形量為1.27mm。