一種健身小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

陳晨

摘 要：本文首選總結(jié)歸納了現(xiàn)有的一些小車的特點(diǎn)，并且闡述了國內(nèi)外的健身小車的發(fā)展?fàn)顩r，然后根據(jù)機(jī)械原理上的已有的一些機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)的原理進(jìn)行了分析，同時(shí)結(jié)合本健身小車的實(shí)現(xiàn)的功能，得出了小車的主要結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)向是采用的齒輪的傳動(dòng)，前進(jìn)是齒輪齒條的傳動(dòng)。

關(guān)鍵詞：健身；小車；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.217

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活節(jié)奏不斷加快，休息時(shí)間與工作時(shí)間對(duì)于大部分的都市白領(lǐng)來說，已經(jīng)沒有了明顯的界限，在這樣的大背景下，越來越多的人患上了職業(yè)病：屏幕臉、胃病、鼠標(biāo)手電腦椎、沙發(fā)臀。在這種亞健康的情況下，身體是非常容易出毛病的，然而像一些普通的運(yùn)動(dòng)既枯燥又乏味，很難引起人們的興趣。如果發(fā)明一件運(yùn)動(dòng)器材，既簡易方便又有趣，那肯定會(huì)有不錯(cuò)的效果。健身小車在現(xiàn)有的健身產(chǎn)品中是屬于新興事物，并且提出了新的健身理念，這種健身器材的出現(xiàn)，改變了以往人們健身的的方式，提高了人們生活休閑水平。并且這樣的健身器材操作簡單易行，很容易引起人們的興趣，并且能夠得到很好的推廣。

2 設(shè)計(jì)靈感

目前自行車騎行運(yùn)動(dòng)在人們的生活中流行了起來，同時(shí)像一些有趣味性的雙人自行車也在人們的生活中得到了越來越多人的喜好。從這一點(diǎn)出發(fā)，本文想設(shè)計(jì)一個(gè)集趣味性和實(shí)用性一體的自行車?，F(xiàn)在市面上也已經(jīng)存在一些帶有趣味性的器材，但是都沒得到過很好的普及。首先是操作性上比較復(fù)雜，再一個(gè)安全性上也存在問題。本課題在借鑒現(xiàn)在市面上已有的一些健身器材的特點(diǎn)，同時(shí)為了突出本設(shè)計(jì)的娛樂性和趣味性，在設(shè)計(jì)時(shí)突破已有的一些健身器材的特點(diǎn)。本課題在設(shè)計(jì)上，要實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和轉(zhuǎn)向需要兩個(gè)人協(xié)同作業(yè)才能夠?qū)崿F(xiàn)，因此本課題要設(shè)計(jì)的是一個(gè)雙人式的健身小車。

3 健身小車實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)在社會(huì)上存在的一些職業(yè)病，像頸椎、腰椎最容易出現(xiàn)問題，所以本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的要達(dá)到鍛煉腰部、頸部、腿和手的目的。像腰部的鍛煉一般就是要能夠扭動(dòng)，腿和手臂要能夠伸縮，頸部要能夠?qū)崿F(xiàn)搖動(dòng)。再設(shè)計(jì)上還要兼顧一個(gè)理念，結(jié)構(gòu)盡量簡便，質(zhì)量要輕盈。

3.1 轉(zhuǎn)向功能實(shí)現(xiàn)

由于設(shè)計(jì)的是一個(gè)娛樂性的健身小車，那么就要有小車的基本功能，首先小車要有轉(zhuǎn)向的功能，再結(jié)合之前分析的腰部靠扭動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鍛煉，所以設(shè)計(jì)上想能夠靠腰部的扭動(dòng)來實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向。

3.2 前進(jìn)動(dòng)力的實(shí)現(xiàn)

日常生活中的自行車的動(dòng)力源自用腳踩踏板，通過鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)的動(dòng)力。根據(jù)這一理念，我們還是引用這種動(dòng)力的形式，但是我們想能夠同時(shí)用腳和手提供動(dòng)力。這樣手腳并用的話，就能夠達(dá)到同時(shí)鍛煉手腳，同時(shí)手腳并用的形式，在運(yùn)動(dòng)的過程中也會(huì)帶動(dòng)頸部的運(yùn)動(dòng)。這樣就可以達(dá)到了手、腿、頸部的鍛煉，一種結(jié)構(gòu)三種方式。

4 健身小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先參考現(xiàn)有的自行車的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)如圖1所示，原理是通過手轉(zhuǎn)動(dòng)車把實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。車把是固定在車架之上的，車把和車架通過關(guān)節(jié)軸承連接。

根據(jù)之前的設(shè)計(jì)理念，為了達(dá)到鍛煉腰部的目的，小車的轉(zhuǎn)向是通過腰部的扭動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。人是坐在座椅之上的，那么要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向是通過座椅來帶動(dòng)車輪實(shí)現(xiàn)。因此轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為齒輪的傳動(dòng)，座椅下面裝一個(gè)大齒輪，車輪豎軸上固定一個(gè)小齒輪，這樣就可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)座椅來實(shí)現(xiàn)小車的轉(zhuǎn)向，如圖2所示。

5 結(jié)束語

本文首先是通過已有的自行車的設(shè)計(jì)出發(fā)，通過已有的設(shè)計(jì)為原型，而后結(jié)合自己的設(shè)計(jì)理念，對(duì)健身小車實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)小車主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。接下來對(duì)小車要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)原理圖結(jié)合已有的一些機(jī)械結(jié)構(gòu)的知識(shí)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要是小車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和小車的前進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過原理的分析，小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的是齒輪傳動(dòng)，并且對(duì)齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算確定了齒輪的模數(shù)m、分度圓直徑和齒寬B。接著對(duì)小車的前進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了前進(jìn)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)，采用齒條齒輪的傳動(dòng)，所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作時(shí)，用腳推動(dòng)齒條的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)前軸的齒輪運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)，但是鑒于前進(jìn)的動(dòng)力不足同時(shí)也為了起到鍛煉胳膊的作用，采用手臂拉動(dòng)鋼絲繩作為輔助的動(dòng)力，這樣一個(gè)傳動(dòng)的動(dòng)作就實(shí)現(xiàn)了同時(shí)鍛煉腿部和胳膊的功能。并且在手臂和腿部結(jié)合作業(yè)的過程中，還同時(shí)起到了鍛煉頸部的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]凱德.精通Pro/ENGINEER中文野火版——基礎(chǔ)入門篇[J].中國青年出版社，2007（03）.

[2]孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999（05）.

[3]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001（06）.

[4]熊濱生.現(xiàn)代連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[5]張曉玲，沈韶華.實(shí)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.