多功能自發(fā)電集理療與健身功能為一體的器材設(shè)計(jì)

1、多功能自發(fā)電集理療與健身功能為一體的器材設(shè)計(jì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，工作節(jié)奏日益加快，許多人沒有時(shí)間或者忽視了對(duì)身體的鍛煉與調(diào)理，導(dǎo)致部分人身體素質(zhì)下降并且出現(xiàn)一些疾病，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了多功能自發(fā)電理療健身一體機(jī)，該機(jī)具備健身與理療的雙重功能，以滿足不同人群的需求.一、設(shè)計(jì)思路多功能自發(fā)電理療健身一體機(jī)（ 效果圖見圖 1） ,該機(jī)主要由跑步機(jī) 3、旋轉(zhuǎn)牽引床 6、腳踏車機(jī)構(gòu) 15、發(fā)電裝置 17、MP4 等部分組成。在通過腳踏車鍛煉腿部過程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存起來，可以為旋轉(zhuǎn)牽引床、跑步機(jī)、MP4 娛樂機(jī)構(gòu)提供電力，使用者可以在此機(jī)上進(jìn)行騎車、跑步、牽引、倒立、擴(kuò)胸、臂力

2、、仰臥起坐等運(yùn)動(dòng)。二、結(jié)構(gòu)與功能（ 一） 發(fā)電機(jī)裝置。發(fā)電裝置主要由車座 14、腳踏車機(jī)構(gòu)15、蓄電瓶 16、發(fā)電機(jī) 17 構(gòu)成，利用變速自行車上的變速器形成三級(jí)變速。三個(gè)變速檔位的傳動(dòng)比分別為： imax =14. 4、i = 11. 5、imin = 8. 21,健身車在三個(gè)變速檔位勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)外加力分別為： Fmax =80N、F =64N、Fmin =46N,發(fā)電機(jī)為 JW系列 14V 450W 交流發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的額定發(fā)電轉(zhuǎn)速為 900 1,800r / min,蓄電瓶規(guī)格 12V 7AH,腳蹬輪盤半徑 7. 5cm.通過直流電路將交流電轉(zhuǎn)化為直流電后將其輸入到 12V7AH 的蓄電瓶

3、。使用者可以根據(jù)自身?xiàng)l件調(diào)節(jié)檔位、腳蹬、把手與車座的位置，以便適應(yīng)不同人群的需要.（ 二） 床體旋轉(zhuǎn)裝置。旋轉(zhuǎn)牽引床主要由床體和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，床體尺寸： 180cm ×74cm ×5cm,旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源為大扭矩蝸輪蝸桿減速電機(jī) 直流馬達(dá) GW370 12V 120rpm,由蓄電瓶供電。人通過帶子固定到床上，床的旋轉(zhuǎn)角度與速度由線控開關(guān)控制。為了安全性和舒適度，通過調(diào)節(jié)變速電機(jī)把床的旋轉(zhuǎn)角速度控制為 0. 05rad/s.旋轉(zhuǎn)倒立時(shí)受力點(diǎn)是肩部、腰部和腿部，通過線控可以輕而易舉地完成旋轉(zhuǎn)、倒立健身。醫(yī)學(xué)研究表明人隨床倒立機(jī)旋轉(zhuǎn)有如下好處： 倒吊能加速血液的新陳代謝，幫助

4、增加腦部供氧。長(zhǎng)期堅(jiān)持有規(guī)律的頭足倒立，能給人體帶來三大益處： 一是提高智力和反應(yīng)能力； 二是延緩衰老，增神提志； 三是預(yù)防和治療各種長(zhǎng)期直立和勞累帶來的疾病。（ 三） 水平牽引裝置。床的水平牽引裝置主要由床頭活動(dòng)端、螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)組成，螺母與床頭移動(dòng)端固定連接，固定在床體底板上的變速電機(jī)與螺桿相連，變速電機(jī)帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿驅(qū)動(dòng)螺母帶動(dòng)床頭活動(dòng)端發(fā)生位移，移動(dòng)速度小于等于 0. 00125 m/s,伸縮范圍 0 10cm.使用方法： 人躺在床上，頭部或上身通過帶子固定在床頭活動(dòng)端，下身用帶子固定在床體上，使用者通過線控開關(guān)調(diào)節(jié)牽引速度與力度。通過這種方式可以對(duì)頸椎或腰椎進(jìn)行物理牽引治療，它

5、是保守治療法中最主要而且療效較明顯的一種方法，它可以限制頸椎活動(dòng)，減少對(duì)受壓脊髓和神經(jīng)根的反復(fù)摩擦和不良刺激； 增大椎間隙和椎間孔，減輕甚至解除神經(jīng)根所受的刺激和壓迫； 解除肌肉痙攣，恢復(fù)頸脊拄的平衡，降低椎間盤內(nèi)壓，緩沖椎間盤向四周的壓力等等。（ 四） 跑步機(jī)裝置。將現(xiàn)有的跑步機(jī)裝置集成在本機(jī)上，不改變跑步機(jī)的原裝配置和原理，電源由本機(jī)上的蓄電瓶提供.在跑步機(jī)原有的功能上特別添加液晶顯示屏、MP4 和 USB 充電口，使之更加人性化。在健身的同時(shí)能欣賞音樂、觀看視頻等，同時(shí)也能給手機(jī)充電，在跑步的時(shí)候可以控制跑步機(jī)，電子表也會(huì)記錄時(shí)速、時(shí)間、節(jié)拍、距離等數(shù)據(jù)。（ 五） 仰臥起坐裝置。仰臥起坐

6、裝置由可折疊的剛性桿連接主框架前端，剛性桿的下端連接四組橫向腳架，腳架（ 詳見效果圖 13 處） 由高密度海綿套包裹，以達(dá)到舒適的目的。人平躺在床板上，腳踝放在腳架間做仰臥起坐，運(yùn)動(dòng)時(shí)可根據(jù)年齡、體格適當(dāng)選用腳架高度并調(diào)節(jié)床的角度做仰臥起坐運(yùn)動(dòng)。（ 六） 臂力練習(xí)裝置。整個(gè)裝置由彈簧、掛鉤、拉環(huán)（ 詳見效果圖 9 處） 組成。在拉環(huán)處安裝 5 個(gè)小圓環(huán)，通過彈簧再與上面的主框架連接。把床調(diào)節(jié)到水平位置，人體可以在床上做臂力練習(xí)運(yùn)動(dòng)，并且可以根據(jù)不同需要通過改變彈簧數(shù)量以增加或減小運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。（ 七） 擴(kuò)胸裝置。擴(kuò)胸裝置主要由把桿和扭桿彈簧組成（ 詳見效果圖 8、11 處） ,扭桿彈簧固定至床頭的

7、支桿處。為增加其鍛煉功能特設(shè)水平和豎直把手。把床調(diào)節(jié)到水平和豎直位置時(shí)人分別可以躺在床上或站到跑步機(jī)上進(jìn)行擴(kuò)胸練習(xí)，運(yùn)動(dòng)方向： 雙手握住水平或豎直把桿向內(nèi)側(cè)用力。（ 八） Mp4 及跑步機(jī)控制器。Mp4 及跑步機(jī)控制器由可折疊的剛性桿、液晶顯示屏及主板組成（ 詳見效果圖 10 處） ,跑步機(jī)長(zhǎng) 120cm,寬 50cm.剛性桿要求： 可移動(dòng)其位置和角度，同時(shí)可折疊的剛性桿還具有一定的穩(wěn)固性。人無論是躺在床上還是站到跑步機(jī)上都可以聽音樂、看電影、充電以達(dá)到放松和娛樂的效果。（ 九） 電路、尺寸及外包裝的設(shè)計(jì)。將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能傳輸至 12V 7AH 的蓄電瓶中，為保證電量充足，在蓄電瓶上安裝充電

8、器，必要時(shí)連接外接電源進(jìn)行充電，蓄電瓶中的電能通過變壓和轉(zhuǎn)換供跑步機(jī)、床的旋轉(zhuǎn)、牽引以及 mp4 和跑步機(jī)控制器使用。在床頭處安裝線控開關(guān)，來自主控制床的旋轉(zhuǎn)和牽引等功能。主框架尺寸： 211cm ×80cm ×195cm.頂棚處使用疏水帆布材料裝飾.三、創(chuàng)新點(diǎn)可通過線控裝置完成旋轉(zhuǎn)、倒立和腰部牽引等理療操作?？赏ㄟ^練習(xí)腿部進(jìn)行發(fā)電，并可以通過調(diào)節(jié)檔位控制難度以適應(yīng)不同人群?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)床的角度進(jìn)行不同難度的仰臥起坐運(yùn)動(dòng)，以滿足不同人群的需要。四、結(jié)語利用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人體工程學(xué)等多種學(xué)科知識(shí)，通過對(duì)多功能自發(fā)電理療健身一體機(jī)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和可行性分析，它的性能可以達(dá)到預(yù)期要求，實(shí)現(xiàn)集理療、健身、娛樂功能于一體，并且能把鍛煉身體時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能以電能的形式儲(chǔ)存并利用。1. 張學(xué)勝，趙永東，張永喜。 考慮動(dòng)載荷的腿背部健身機(jī)設(shè)計(jì)J. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2008（ 10） : 96 982. 段波，蔡明明，陳勝潔，鄭陽，辛吳闊。 自行車發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（ 4） : 183. 吳慶宣。 人體倒立健身機(jī)P.