多功能自發(fā)電集理療與健身功能為一體的器材設計

1、多功能自發(fā)電集理療與健身功能為一體的器材設計隨著我國經濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，工作節(jié)奏日益加快，許多人沒有時間或者忽視了對身體的鍛煉與調理，導致部分人身體素質下降并且出現一些疾病，為此我們設計了多功能自發(fā)電理療健身一體機，該機具備健身與理療的雙重功能，以滿足不同人群的需求.一、設計思路多功能自發(fā)電理療健身一體機（ 效果圖見圖 1） ,該機主要由跑步機 3、旋轉牽引床 6、腳踏車機構 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，將機械能轉化為電能并儲存起來，可以為旋轉牽引床、跑步機、MP4 娛樂機構提供電力，使用者可以在此機上進行騎車、跑步、牽引、倒立、擴胸、臂力

2、、仰臥起坐等運動。二、結構與功能（ 一） 發(fā)電機裝置。發(fā)電裝置主要由車座 14、腳踏車機構15、蓄電瓶 16、發(fā)電機 17 構成，利用變速自行車上的變速器形成三級變速。三個變速檔位的傳動比分別為： imax =14. 4、i = 11. 5、imin = 8. 21,健身車在三個變速檔位勻速轉動時外加力分別為： Fmax =80N、F =64N、Fmin =46N,發(fā)電機為 JW系列 14V 450W 交流發(fā)電機。發(fā)電機的額定發(fā)電轉速為 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化為直流電后將其輸入到 12V7AH 的蓄電瓶

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

4、增加腦部供氧。長期堅持有規(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能力； 二是延緩衰老，增神提志； 三是預防和治療各種長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端、螺桿螺母傳動機構組成，螺母與床頭移動端固定連接，固定在床體底板上的變速電機與螺桿相連，變速電機帶動螺桿轉動，螺桿驅動螺母帶動床頭活動端發(fā)生位移，移動速度小于等于 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端，下身用帶子固定在床體上，使用者通過線控開關調節(jié)牽引速度與力度。通過這種方式可以對頸椎或腰椎進行物理牽引治療，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，減少對受壓脊髓和神經根的反復摩擦和不良刺激； 增大椎間隙和椎間孔，減輕甚至解除神經根所受的刺激和壓迫； 解除肌肉痙攣，恢復頸脊拄的平衡，降低椎間盤內壓，緩沖椎間盤向四周的壓力等等。（ 四） 跑步機裝置。將現有的跑步機裝置集成在本機上，不改變跑步機的原裝配置和原理，電源由本機上的蓄電瓶提供.在跑步機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。在健身的同時能欣賞音樂、觀看視頻等，同時也能給手機充電，在跑步的時候可以控制跑步機，電子表也會記錄時速、時間、節(jié)拍、距離等數據。（ 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，運動時可根據年齡、體格適當選用腳架高度并調節(jié)床的角度做仰臥起坐運動。（ 六） 臂力練習裝置。整個裝置由彈簧、掛鉤、拉環(huán)（ 詳見效果圖 9 處） 組成。在拉環(huán)處安裝 5 個小圓環(huán)，通過彈簧再與上面的主框架連接。把床調節(jié)到水平位置，人體可以在床上做臂力練習運動，并且可以根據不同需要通過改變彈簧數量以增加或減小運動強度。（ 七） 擴胸裝置。擴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水平和豎直把手。把床調節(jié)到水平和豎直位置時人分別可以躺在床上或站到跑步機上進行擴胸練習，運動方向： 雙手握住水平或豎直把桿向內側用力。（ 八） Mp4 及跑步機控制器。Mp4 及跑步機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） ,跑步機長 120cm,寬 50cm.剛性桿要求： 可移動其位置和角度，同時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上都可以聽音樂、看電影、充電以達到放松和娛樂的效果。（ 九） 電路、尺寸及外包裝的設計。將發(fā)電機產生的電能傳輸至 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，必要時連接外接電源進行充電，蓄電瓶中的電能通過變壓和轉換供跑步機、床的旋轉、牽引以及 mp4 和跑步機控制器使用。在床頭處安裝線控開關，來自主控制床的旋轉和牽引等功能。主框架尺寸： 211cm ×80cm ×195cm.頂棚處使用疏水帆布材料裝飾.三、創(chuàng)新點可通過線控裝置完成旋轉、倒立和腰部牽引等理療操作?？赏ㄟ^練習腿部進行發(fā)電，并可以通過調節(jié)檔位控制難度以適應不同人群?？赏ㄟ^調節(jié)床的角度進行不同難度的仰臥起坐運動，以滿足不同人群的需要。四、結語利用機械原理、機械設計、機械制造、結構優(yōu)化、人體工程學等多種學科知識，通過對多功能自發(fā)電理療健身一體機的設計、優(yōu)化和可行性分析，它的性能可以達到預期要求，實現集理療、健身、娛樂功能于一體，并且能把鍛煉身體時產生的機械能以電能的形式儲存并利用。1. 張學勝，趙永東，張永喜。 考慮動載荷的腿背部健身機設計J. 機械設計與研究，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)的動態(tài)分析J. 科技創(chuàng)新導報，2009（ 4） : 183. 吳慶宣。 人體倒立健身機P.