□ 袁軍峰 □ 盧偉江 □ 孫 健

武漢理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 武漢 430070

目前，國內(nèi)外的水上行走類娛樂裝置有沖浪板、水上自行車、摩托艇等，這些裝置普遍存在成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作技巧性強(qiáng)等現(xiàn)象，不符合普通民眾的需求。而通過船身或浮子提供動(dòng)力的水上自行車則機(jī)構(gòu)臃腫，娛樂性不夠。筆者設(shè)計(jì)的水上滑雪器結(jié)合了滑雪的樂趣與船槳?jiǎng)澦臉啡?，使游客在水上體驗(yàn)滑雪和劃船的雙重感覺，具體裝置介紹如下。

1 水上滑雪器的結(jié)構(gòu)

如圖1所示，水上滑雪器由手柄、腳踏處、齒輪、齒條、復(fù)位彈簧、滾軸、棘輪、滑輪、槳輪、棘爪等組成，浮力由船只保證，動(dòng)力由船槳提供。手柄與齒條相連接，可以實(shí)現(xiàn)自由空間的姿態(tài)。齒輪與齒條的嚙合起到了增速和省力的作用，齒條與復(fù)位彈簧相連接，可讓使用者在完成一次劃水動(dòng)作后滾軸自動(dòng)恢復(fù)到原位，節(jié)省了力氣。齒輪上固連著棘爪，通過棘爪作用使棘輪做單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。棘輪與滑輪固連，滑輪與槳輪固連，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)槳輪劃水的動(dòng)作。

圖1 水上滑雪器結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)部分組成，兩部分通過鉸鏈連接，雙腳各踏一個(gè)部分，這種連接方式可以保證船的轉(zhuǎn)向由兩腳的控制來實(shí)現(xiàn)，增加了趣味性。

2 重心的確定

由于水上滑雪器是一個(gè)水上娛樂裝置，安全性是很重要的，所以船體重心位置的選擇極為重要。水上滑雪器的重量為75 kg，根據(jù)水上滑雪器上零部件的布置，經(jīng)計(jì)算它的重心位置在腳踏處。為了達(dá)到平衡，盡量使重心位于船體的幾何中心，人的另一個(gè)腳的站立點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在另一塊板的腳踏處。

3 吃水深度的確定

水上滑雪器的設(shè)計(jì)總重為75 kg，一個(gè)人如果按80 kg計(jì)算，單個(gè)船體承受的人體重量為40 kg，因此單個(gè)船體的排水量應(yīng)為77.5 kg。

當(dāng)排水量達(dá)到77.5 kg時(shí)，吃水深度約為130 mm。應(yīng)用SolidWorks建模，再測(cè)算體積，發(fā)現(xiàn)當(dāng)體積為775×105mm3時(shí)，吃水深度的測(cè)量為129 mm，同時(shí)考慮到船體會(huì)因?yàn)槠渌鞣N原因的增重，例如后期設(shè)計(jì)增設(shè)座椅、防護(hù)罩等，會(huì)使吃水深度增加，所以預(yù)計(jì)最終吃水深度約為150 mm，因此船體高度設(shè)計(jì)為300 mm。

4 船體的連接

兩個(gè)船體依靠前后兩個(gè)鉸鏈連接在一起，前面的連接增加了一個(gè)自由度，可以保證船體在行駛時(shí)形成不同的角度。當(dāng)遇到不平穩(wěn)的情況時(shí)，兩處的鉸鏈可以保持兩個(gè)船體在同一水平面內(nèi)不翻船。后期的設(shè)計(jì)可以在船體的前端內(nèi)側(cè)增設(shè)兩塊橡皮，當(dāng)兩船體的前端相碰時(shí)，橡皮可以起到緩沖吸振作用。

5 結(jié)束語

水上滑雪器將劃水和滑雪兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，充滿了新意和刺激性，通過簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，使水上滑雪器的運(yùn)動(dòng)更靈活，安全性更強(qiáng)。相對(duì)其它同類產(chǎn)品而言，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，操作簡(jiǎn)易，適合在公共場(chǎng)合推廣。

［1］ 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)(第 1版)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

［2］ 范云漲，陳兆年.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)(第1版)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

［3］ 李洪.機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)(第1版)［M］.沈陽：東北工學(xué)院出版社，1989.