多功能趣味翻轉機設計說明書

1、江西省第四屆大學生機械創(chuàng)新設計大賽暨第五屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽江西賽區(qū)預賽井岡山大學多功能趣味翻轉機設計說明書設計者：李海濤 何玉清 余國平 張略 鐘駿富 指導老師：肖冠云 康志成 江西 吉安 343009 2012年4月摘要 該產品由翻轉機構和支架兩大部分構成。翻轉機構由滑軌和臥板組成，通過手腳并用臥板可以在滑軌內滑動，從而使翻轉機構的重心在滑軌方向上來回移動，從而實現整個翻轉機構的翻轉。人體在空中做360°翻轉能有效地調節(jié)身體的血液循環(huán)，可以很好地解決腦缺氧，本產品是白領等腦力勞動者的理想健身娛樂產品，在您放松身心的同時，讓你充分的享受它帶來的刺激與歡樂。本產品是綠色訓練器

2、械，翻轉過程中不用消耗電能。關鍵詞：多功能翻轉機 倒立 搖擺 健身休閑娛樂目 錄摘要I第一章 作品簡介1第二章 產品設計方案1第三章 工作原理及結構圖2第四章 理論設計計算3§4.1 強度校核3§4.2 部分工程圖8第五章 材料與工藝流程9第六章 作品主要創(chuàng)新點9第七章 市場價值10參考文獻10第一章 作品簡介 現在市場上的運動器械從大眾場所到居家使用的運動器械，名目繁多，式樣千秋。據調研和資料檢索，到目前為止，尚未在市場中見到小型的個體翻轉運動器械，只是在運動場看到過二種翻轉運動器械，一種似長梯型，另一種是供人體翻轉運動的轉動圈。這兩種翻轉運動器械都沒有安裝保護使用者的裝

3、置，使用者的安全得不到保障。再則，這兩種翻轉運動器占用場地和空間大，不適宜在家、健身房等中使用。2012年第五屆全國機械創(chuàng)新設計大賽江西預選賽以“幸福生活今天和明天”為主題；內容為：“休閑娛樂機械和家庭用機械的設計和制作”。家庭用機械指“對家庭或宿舍內物品進行清潔、整理、儲存和維護用機械”。休閑娛樂機械指“機械玩具或在家庭、校園、社區(qū)內設置的健康益智的生活、娛樂機械”。參賽作品必須以機械設計為主，提倡采用先進理論和先進技術，如機電一體化技術等。本作品根據本屆機械設計創(chuàng)新大賽的主旨而設計。多功能趣味翻轉機適用于青少年及中老年人群，特別適合白領階層等腦力勞動者，對提高其身體和心理素質有很大的幫助。

4、另外，多功能趣味翻轉機對報考飛行員和軍校的學生平衡感訓練有很大的幫助。每天只需花幾十分鐘，您就可以享受倒立、翻轉、搖擺帶來的樂趣。我們的設計團隊通過市場調查，了解到很多白領階層處于亞健康狀態(tài)的主要原因是：用腦過度引起腦缺氧。從醫(yī)學健康專家那里得知，人體在空中做 360°翻轉能調節(jié)身體的血液循環(huán)，可以很好地解決腦缺氧問題。于是，我們構想了一種多功能趣味翻轉機。通過此次參賽，可以提高學生們的專業(yè)知識水平，增強他們的實踐動手能力和對機械設計的愛好，同時還可以增強同學們的團隊協(xié)作精神。注意：嚴重心臟病、腦血管病、腎炎、血液病等病人不宜使用。 第二章 產品設計方案 設計方案：多功能趣味翻轉機主

5、要是由旋轉機構、支撐機架、移動機構所組成，如圖1.1所示。圖1.1 方案圖第三章 工作原理及結構圖工作原理：人躺在靠墊上，腳蹬在踏桿上，手輔助用力，進而使靠墊向上移動，導致人、靠墊和滑軌的重心隨之移動，利用重心移動時產生的慣性力使其整體（人、靠墊和滑軌）在支架上進行翻轉、倒立和搖擺等動作。同時利用身體重心移動速度和手輔助用力大小自動調節(jié)旋轉速度和位置停留。主要結構：這款多功能趣味翻轉機是由支撐架、轉動裝置，滑動裝置、靠墊、踏桿和安全帶組成。支撐架是由底座和支撐桿組成，轉動裝置由轉軸、軸承和軸承座組成，轉軸設置在翻轉板上，軸承和軸承座設置在上支撐桿上，安全帶設置在翻轉板前面，在靠近左右兩個軸承座

6、上設置左右兩根扶手，靠板框下部設置有腳部固定架。產品結構圖如圖3.1所示。 圖3.1 產品結構圖第四章 理論設計計算§4.1 強度校核1、移動光軸強度校核 移動光軸材料為無縫鋼管，材質為45號鋼制成，外徑20mm，壁厚2.5mm，屈服強度為s=350MPa, 取安全系數為S=1.3, 彈性模量E=210GPa, 設計最大重量為150Kg。由以上已知條件可得：簡化受力如圖4.1所示。 圖4.1 簡化受力圖(1) 計算最大承重載荷：光軸承受最大載荷 ，則單根移動光軸承受的最大載荷 均布載荷 （2）計算光軸承受簡化支座受力：由載荷的對稱性可知：剪力 圖和彎矩 圖，如下圖4.2所示。 圖4.

7、2 彎矩圖（3）最大彎曲正應力對Z軸的慣性矩：抗彎界面系數： （4）校核承載強度 141.3<291.7 符合要求。2、螺栓連接的扁鋼彎曲變形理論計算 熱軋扁鋼寬度為65mm，厚度為3mm，彈性模量E=210GPa，簡化受力圖4.3。由材料可知，h=65mm,b=3mm，可計算慣性矩。端截面轉角圖4.3 簡化受力圖又已知，a=40mm，b=20根據材料力學公式，則最大撓度為：可忽略不計。3、軸心力作用環(huán)形角焊縫的強度計算 如圖4.4所示無縫鋼管柱與鋼底板連接的角焊縫。圖1中內力均為設計值,其中軸力N 為350N，焊腳尺寸為4mm，壁厚3.5 mm，槽鋼壁厚4.5mm，鋼材為Q235，取4

8、00Mpa,手工焊，焊條為E43型。首先繪制焊縫的有效截面圖，偏安全地取環(huán)形焊縫的外徑為管道的外徑如圖4.4左所示，焊縫承受軸心力N作用，焊縫有效截面上的應力分布如圖4.4右所示?？芍?，A,B點為最危險點。在焊縫的有效截面上，N 產生垂直于焊縫兩個直角邊方向的應力為： （1）圖4.4 軸心力作用環(huán)形角焊縫的強度計算 其中焊縫計算長度 為鋼管管道外徑38mm. =119.34mm，角焊縫強度計算的基本公式 (2) 由于，正面角焊縫強度增大系數f=1.0，而按各方向應力的合應力進行計算，因此所以 符合要求。§4.2 部分工程圖 圖4.5 部分工程圖第五章 材料與工藝流程 材料：無縫鋼管，

9、軸承與軸承座，槽鋼，扁鋼，螺栓，螺母，墊片，彈簧墊圈，海綿，安全帶和木板等。工藝流程圖如圖5.1所示。圖5.1 材料與工藝流程第六章 作品主要創(chuàng)新點1.整體機構可分離，安裝和拆卸簡單。2.工作原理巧妙：利用身體移動改變“翻轉體”（靠墊、人、導軌）的重心位置，實現翻轉、倒立和搖擺等動作，并且能調節(jié)旋轉速度和停留角度。3.結構簡單，材料加工簡單，制造工時少。4.操作和控制簡單，適應人群廣泛。5.使用者自身提供動力，不需其他動力，節(jié)能環(huán)保。第七章 市場價值醫(yī)學家曾高度評價倒立運動：倒立五分鐘，相當于睡眠兩個小時。翻轉和倒立運動給我們帶來了無價的健康與無限多的歡樂?？墒?，我們現在面對一個嚴峻的挑戰(zhàn)目前

10、市場上這類集翻轉、倒立和搖擺的運動器材幾乎處于空白狀態(tài)。如果您擁有這樣一款翻轉機，無論是早晚，隨時都可以花上十幾分鐘進行翻轉和倒立鍛煉。只要這十幾分鐘，它將徹底解決因長時間直立所引起的各種疾病給您帶來的困擾，同時高效的為您緩解腦疲勞，快速讓大腦放松并恢復清醒，減輕工作壓力產生的身體不適。更重要的是這款翻轉機的價格較同類的運動器材是相當的實惠，讓那種望價止步的情況徹底消失，而它給予人們的健康和歡樂卻是無價的。這款多功能趣味翻轉機適合場所：家居生活、學校、健身房、公共健身場所以及一些娛樂場所等等。適合使用人群：兒童。青少年及中年人群，特別適用于白領階層等腦力勞動者，而且對提高學生的身體素質有很大的幫助，特別是對考體育專業(yè)和飛行員或軍校的學生來說，更加利于他們的控制身體的平衡能力，提高身體和心理素質。擁有這一臺產品，讓你更快的走向成功。參考文獻1 濮良貴，紀名剛.