機械按摩椅的設計

1、畢業(yè)綜合項目成果題 目 機械按摩椅設計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械制造與自動化 班 級 xxxxx 學 號 xxxxx 姓 名 xxxxx 指導教師 xxxxxx 年 月 日目 錄摘要2關鍵詞2引言21 產(chǎn)品創(chuàng)新簡介22 機械按摩椅總體設計32.1 傳動裝置設計32。2 總體尺寸設計53 鏈條傳動設計63.1 鏈傳動的主要參數(shù)63。2 鏈傳動計算63。3 鏈輪的選用74 軸的設計84.1 軸的設計方法84.2 各軸的結構設計84.3 各軸尺寸、強度計算105 齒輪的設計145。1 齒輪的基本參數(shù)和嚙合要求145。2 齒輪的尺寸和強度計算146 按摩椅按摩器，整體外觀功能設計156.1

2、按摩椅按摩器設計156.2 椅面和踏板設計18結論20謝辭20參考文獻21附件21機械按摩椅設計摘要:本次設計是對按摩椅的一種復古創(chuàng)新的設計.所設計的按摩椅是通過人工慢運動輸入動力而進行按摩的機械按摩椅。在設計上，首先確定按摩椅的動力傳輸方式，其次對按摩椅的總體尺寸及部零件空間布置尺寸的設計；再對傳動鏈、各傳動軸、齒輪的結構設計和強度計算，以及對按摩椅外觀、踏板的設計.所設計的按摩椅符合人體工程學，具有中醫(yī)穴位按摩的功能；在生活上，機械按摩椅給國民帶來慢運動、按摩放松的休閑方式。關鍵詞：腳踏式 按摩 慢運動引言在社會不斷發(fā)展的今天，人們對生活質量的要求也隨之增高.消費者在經(jīng)過長時間壓抑的工作及

3、長時間的不運動，都需要稍微適當運動來放松身體來達到身體血液循環(huán)平衡、供氧充足。在選擇放松方式時，消費者有很多選擇。例如消費者可以在自己的辦公室、房間來回走動放松或采取按摩椅來放松。按摩椅在市場上均為電動按摩椅(價格昂貴,有一定的電磁波輻射），一般采用振動、擠壓按摩。如果在按摩時，再加上消費者自身的運動而且是慢運動，那是一件錦上添花、完美的事.消費者不僅可以得到按摩放松,而且更難得的是可以通過自身慢運動得到通筋活血，減肥收脂的功效.而這款按摩椅便是會受到消費者青睞的“機械按摩椅”?！皺C械按摩椅”實現(xiàn)了通過自身慢運動而獲得按摩放松,實現(xiàn)了科學環(huán)保的設計理念。這是按摩椅設計史上一大壯舉之一！1 產(chǎn)品

4、創(chuàng)新簡介機械按摩椅是一款通過人工踩踏踏板，驅動鏈輪，帶動鏈條，驅動齒輪等一系列復雜的傳動構成的按摩椅.機械按摩椅最大的特點便是消費者用自己的腳踩踏踏板（類似于騎自行車），便能獲得按摩放松。而其它的按摩椅則是通過通電，用電機驅動來完成實現(xiàn)按摩。這就體現(xiàn)了機械按摩椅的節(jié)能環(huán)保的科學設計理念.在工作之余，在家閑暇之余，消費者都可以使用所設計的機械按摩椅。該機械按摩椅與普通單個沙發(fā)椅一般大小，可以在室內(nèi)占據(jù)合理的空間;使用機械按摩椅時,按摩椅上的按摩器能準確地進行輕捶、揉壓背部穴位，來達到通筋活血的功效。再之，消費者在踩踏踏板轉動則是一種慢運動.對于愛美女性而言，便具有減肥收脂美腿的功效.而踏板、椅面

5、都設有小型按摩球，也起到擠壓穴位按摩的作用。相信,機械按摩椅能造福于廣大消費者,在市場上占有一定的份額。2 機械按摩椅總體設計2.1 傳動裝置設計機械按摩椅輸入功率P： w ,輸入轉速n： r/min.機械按摩椅是一款純機械傳動的按摩椅。無配電機，實現(xiàn)了科學環(huán)保的設計理念.機械按摩椅的機械傳動機構主要由鏈條傳動、齒輪傳動、曲柄滑塊三大傳動機構組成.鏈條傳動采用單排滾子鏈作為傳動介質，其中有兩張緊輪作為導向、張緊鏈條作用；齒輪傳動則是采用圓柱直齒齒輪,有兩對外嚙合齒輪，分別位于鏈輪的兩側，在傳動中起到了平衡傳輸功率的作用；曲柄滑塊機構則是由曲軸、連桿、滑塊構成,起到實現(xiàn)按摩作用。三大傳動機構空間

6、布置及功能實現(xiàn)：鏈輪1裝在踏軸1上,鏈輪2裝在踏軸2上，鏈輪1鏈輪2由單排滾子鏈連接;踏齒輪2分別布置在踏軸2上,在鏈輪2的兩側，對稱布置，踏齒輪3分別布置在與踏齒輪2相對應的位置踏軸3上,分別與對應的踏齒輪2想嚙合；曲柄滑塊機構有兩組，對稱布置在踏軸3上，兩踏齒輪3之間。傳動裝置圖如圖1.圖Error! Bookmark not defined. 傳動機構圖功能實現(xiàn):驅動踏軸1鏈輪1轉動帶動鏈條-鏈輪2轉動踏軸2轉動，同時踏齒輪2轉動、按摩器1工作-踏齒輪3嚙合轉動曲柄滑塊工作-按摩器2工作.三維效果圖如圖2.圖2 三維傳動機構圖2。2 總體尺寸設計機械按摩椅尺寸設計要求：按摩椅總體尺寸大小

7、要合理，經(jīng)濟科學,以最適宜的量,發(fā)揮最大的作用。機械按摩椅尺寸設計方案：根據(jù)一般的家庭椅子、沙發(fā)、及電動按摩椅的外觀結構尺寸，調(diào)查發(fā)現(xiàn),長為mm，寬為mm，高(椅面離地高度)為mm 。機械按摩椅根據(jù)自身的結構特點，以及綜合因素，合理的設計尺寸如下：長為500mm，寬為650mm，高為600mm，前支座離椅端面距離為400mm，踏軸1離椅面為320mm .總體尺寸示意如圖3。圖3 總體尺寸圖 3 鏈條傳動設計3.1 鏈傳動的主要參數(shù)a鏈的節(jié)距和排數(shù)鏈節(jié)距越大，則鏈的零件尺寸越大，承載能力越強，但傳動時的不平穩(wěn)性、動載荷和噪聲也越大。鏈的排數(shù)越多，則其承載能力增強，傳動的軸向尺寸也越大.因此，選擇

8、鏈條時應在滿足承載能力要求的前提下，盡量選用較小節(jié)距的單排鏈，當在高速大功率時，可選用小節(jié)距的多排鏈.b. 鏈輪齒數(shù)和傳動比為保證傳動平穩(wěn)，減少沖擊和動載荷，小鏈輪齒數(shù)z1不宜過小（一般應大于17），通常按表1選取。大鏈論齒數(shù)z2=iz1，z2不宜過多,齒數(shù)過多除了會增大傳動尺寸和重量外，還會出現(xiàn)跳齒和脫鏈等現(xiàn)象,通常在z1<120。 小鏈輪齒數(shù)要求如表1。表1 小鏈輪齒數(shù)鏈速v/（m/s）0。63388Z135滾子鏈的傳動比i（i=z2/z1）不宜大于7，一般推薦i=，只有在低速時i才可取大些。i過大，鏈條在小鏈輪上的包角減小，嚙合的輪齒數(shù)減少，從而加速輪齒的磨損.c. 中心距和鏈節(jié)數(shù)

9、如果中心距過小，則鏈條在小鏈輪上的包角較小，會導致磨損的加劇,且易產(chǎn)生跳齒、脫鏈等現(xiàn)象。同時鏈條的繞轉次數(shù)增多，加劇了疲勞磨損,從而影響鏈條的壽命。若中心距過大，則鏈傳動的結構過大，且由于鏈條松邊的垂直度大而產(chǎn)生抖動。3.2 鏈傳動計算傳遞功率P=100 w=0。1 kw ， 轉速n1=60 r/min。傳動比i12=n1/n2=60/40=1。5。初步估計鏈速 m/s ，由機械設計基礎表9.9查得小鏈輪z1=19 ， z2=i1z1=28。A 確定鏈節(jié)數(shù)初定中心距a0=90p。Lp=2a0/p+（z1+z2）/2+p（z2-z1）2/(39。5a0)2=180+23.5+102/(9039.

10、5)=203.5=204 節(jié)。B 根據(jù)計算功率確定鏈型號 查表得 工況系數(shù)KA=1，主動輪系數(shù)Kz=1。52,鏈排系數(shù)Kp=1.Pc=KA·Kz·P/Kp=1.0×1。52×0。1=0.152 kw。根據(jù)Pc=0.152 kw, n1=60 r/min， 從機械傳動手冊查表得 取用08A型號鏈.節(jié)距p=12.7 mm。驗算鏈速V=z1pn1/(60×1000）=19×12。7×60/(60×1000）=0.24 m/s0.6 m/s。故符合范圍。最大中心距a=a0=90p=1143 mm。3。3 鏈輪的選用 鏈輪已

11、標準化，無需設計計算,選用即可。根據(jù)軸的設計尺寸,及鏈的型號，節(jié)距,兩個鏈輪分別選用：鏈輪1如表2。表2 鏈輪1參數(shù)表Zdd1LBP192240367。8512.7鏈輪2如表3。表3 鏈輪2參數(shù)表Zdd1LBP282845367.8512.7鏈輪鏈條效果如圖4。圖4 鏈條鏈輪裝配圖4 軸的設計4。1 軸的設計方法軸的設計步驟：（1）根據(jù)軸的工作條件選擇材料,確定許用應力。（2）按扭轉強度估算出軸的最小直徑。（3）設計軸的結構。（4）按彎扭合成進行軸的強度校核.（5)修改軸的結構再進行校核計算。(6)繪制軸的零件圖。需要指出的是：（1） 一般情況下設計軸時不必進行軸的剛度、振動、穩(wěn)定性等校核。如

12、需要進行軸的剛度校核時，也只作軸的彎曲剛度校核。(2）對用于重要場合的軸、高速轉動的軸應采用疲勞強度校核計算方法進行軸的強度校核.4.2 各軸的結構設計在機械按摩椅中，有三根主要運動軸,即踏軸1、踏軸2、踏軸3。這三軸分別起到動力傳輸、驅動按摩器的作用。踏軸1的結構設計：踏軸1是階梯軸,是輸入功率第一接收軸,并帶動鏈條運作。踏軸1上裝有齒數(shù)為19的鏈輪1，深溝球軸承,及踏板的連桿.因此踏軸1的結構設計如圖5。圖5 踏軸1踏軸1的c段安裝19齒的鏈輪，采用平鍵周向定位，卡環(huán)軸向定位,在c區(qū)平鍵兩側設有卡環(huán)槽。b、d區(qū)是安裝軸承，采用軸肩定位（b、d的直徑小于c的直徑）,基軸制過盈配合。a、e區(qū)是

13、安裝踏板連桿，兩軸端有銑扁，各軸端銑兩面，用于周向定位，傳遞轉矩，采用卡環(huán)、軸肩定位，軸兩端設有卡環(huán)槽.踏軸2的結構設計:踏軸2是階梯軸,是輸入功率第二接收軸，驅動齒輪和按摩器1運轉.踏軸2裝有齒數(shù)為28的鏈輪2,按摩器1,齒輪,軸承。因此踏軸2的結構設計如圖6。圖6 踏軸2踏軸2的d段安裝28齒的鏈輪，采用平鍵周向定位，卡環(huán)軸向定位，在d區(qū)平鍵兩側設有卡環(huán)槽。c、e段是安裝按摩器1，c、e段各銑兩面用于周向定位，傳遞轉矩，基軸制過盈配合，采用軸肩軸向定位。b、f段是安裝齒輪，采用平鍵周向定位，軸肩,套筒軸向定位。a、g段安裝軸承，基軸制過盈配合。踏軸3的結構設計:踏軸3是曲軸，是輸入功率第三

14、接收軸,驅動按摩器2運作。踏軸3裝有按摩器2、齒輪、軸承.因此踏軸2的結構設計如圖7. 圖7 踏軸3踏軸3的c、d段安裝按摩器的連桿.采用雙軸肩軸向定位，基軸制的間隙配合.b、e段是安裝齒輪，采用平鍵周向定位，軸肩，套筒軸向定位.a、f段是安裝軸承,軸肩軸向定位，基軸制過盈配合。4。3 各軸尺寸、強度計算踏軸1的尺寸、強度計算：輸入功率P= w， n=60 r/min。由于中小功率選用材料45調(diào)質鋼,由機械設計基礎表14.7查得強度極限B=650 MPa.按脈動循環(huán)處理【0B】=70 MPa。由機械設計基礎表14.1查得c=107118， = mm=12.7mm。由于軸兩端銑扁的存在，直徑加大

15、,取直徑為mm.a、 e段裝踏板連桿,取da=de=13mm，La=Le=25mm。b、d段是裝軸承，考慮軸承的選用，取db=dd=17mm，Lb=Ld=18mm。c段是安裝19齒的鏈輪，考慮鏈輪的選用,取dc=22mm，Lc=56mm.踏軸1全長為142mm.套用自行車踏軸最小直徑mm ，故踏軸1的強度符合要求,無需進行強度校核計算。踏軸2的尺寸、強度計算：輸入p=0。1 kw ，n=40 r/min.中小功率，材料選用45調(diào)質鋼。由機械設計基礎表14.7查得強度極限B=650 MPa, 按脈動處理.【ob】=70 MPa ，由表14。1查得c=107118。= mm=14.516 mm。由

16、于考慮到軸承選用安裝，取最小軸徑da=dg=17mm；考慮到b，f段是安裝齒輪，取db=df=20mm；考慮到c，e段是安裝按摩器1，取dc=de=24mm,考慮到d段是安裝鏈輪,取dd=28mm。確定軸長考慮到軸承的選用安裝，齒輪用套筒軸向定位,取La=Lg=32mm，Lb=Lf=28mm?？紤]到按摩器1的安裝，及與箱體的安裝,取Lc=Le=121mm。考慮到鏈輪2的安裝，取Ld=58mm。踏軸2全長為420mm。踏軸2的強度計算：已知主動輪即踏齒輪2的圓周力Ft1= Ft2= 420N，徑向力Fr1=Fr2=120N，軸向力Fa=60N,L1=L3=50mm ，L2=320mm，軸的受力圖

17、如圖8,H水平面受力圖如圖9。圖8 軸的受力圖H水平面圖9 H水平面受力圖FHA=Ft2L3+Ft1（L2+L3)/（L1+L2+L3)=Ft1(L2+2L3）/(L1+L2+L3）=420400/400=420N,FHD=Ft1L1+Ft2（L2+L1)/（L1+L2+L3)=Ft1（L2+2L1)/(L1+L2+L3)=420400/400=420N。MHB= FHAL1=42050=21000N·mm，MHC= FHdL3=42050=21000N·mm。H面彎矩圖如圖10。圖10 H面彎矩圖V平面力系V平面受力圖如圖11。圖11 V平面受力圖FVA=Fr1(L2+L

18、3)(Fad/2）2/（L1+L2+L3）=120(300+50）+120506080/400=108N，F(xiàn)VD= Fr1 L1+ Fr2（L1+L2)+ Fa d / （L1+L2+L3）=120+60×80/400=132N,MVB= FVA L1=108×50=5400 N·mm,MVC= FVD L3=132×50=6600 N·mm。V面彎矩圖如圖12。圖12 V面彎矩圖M=.MB=21683 N·mm，MC=22013 N·mm。圖13 總彎矩圖T=9。55×106P/n=9。5×106

19、15;0.1/60=15916 N·mm，MeB= =23692.8 N·mm,MeC= =23995.1 N·mm.總彎矩圖如圖13。故MeC 面為危險橫截面。故校核EeC= MeC/W=23995。1/（0。1×403)MPa=23955=3。7492 MPa。而【1b】=70 MPa，eC【-1b】的條件，設計軸有足夠的強度,并有一定的裕量.踏軸3的尺寸、強度計算：第三踏軸因載荷于第二踏軸相近，高出不多,只需將最小軸徑加大3%，即可.d=17×（1+3）=17.51。由于軸承的選用安裝，取da=df=20mm；考慮到齒輪的安裝,取db=d

20、e=24mm;考慮到齒輪的軸向定位，取dh=di=28mm；考慮到連桿的安裝，取dc=dd=18mm.考慮到軸承的選用安裝，齒輪用套筒軸向定位,取La=Lf=33mm，Lb=Le=26mm;考慮到齒輪的軸向定位，取Lh=Li=9mm；考慮到連桿的安裝和運作,取Lc=Ld=24mm。踏軸3全長為420mm。由于踏軸3受到的負載不大，與踏軸2相近，無需進行強度計算.5 齒輪的設計5。1 齒輪的基本參數(shù)和嚙合要求標準直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有5個：z、m、ha*、c,其中ha稱為齒高系數(shù)，c*稱為頂隙系數(shù).我國規(guī)定的標準值ha=1，c=0.25。兩漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件： m1=m2=m;1

21、=2=.即兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等.5。2 齒輪的尺寸和強度計算在機械按摩椅結構設計中,有兩組漸開線直齒圓柱齒輪，分別為踏齒輪2，踏齒輪3，各兩個,總共4個。踏齒輪2與踏齒輪3相嚙合（外嚙合），來完成動力傳輸工作。踏齒輪2是外嚙合中的主動輪,齒輪嚙合是起到減速的作用，故踏齒輪2的齒數(shù)要少于踏齒輪3。確定m=2，i=2，=200。踏齒輪2的設計m=2 ， =20oz1=40。d=mz=80.b1=30 mm，ha =1， ha= ha*m=2 mm，da=d+2ha=80+4=84 mm。踏齒輪3的設計：m=2 , z2=80。d=mz=2×80=160 mm,=20o，b2=28

22、，ha =1, ha= ham=2 mm。da=d+2ha=160+4=164。由于踏齒輪2為主動輪，齒數(shù)少，踏齒輪2的輪齒嚙合的次數(shù)踏齒輪3的大，故踏齒輪2的輪齒磨損比踏齒輪3的要大，故踏齒輪2的齒寬設計比踏齒輪3大2mm,即踏齒輪2的齒寬b1=30 mm，踏齒輪3的寬b2=28。踏齒輪2、踏齒輪3都采用平鍵來傳遞扭矩。踏齒輪2是采用6×6×10mm的平鍵，踏齒輪3是采用8×7×14mm的平鍵。6 按摩椅按摩器,整體外觀功能設計6.1 按摩椅按摩器設計在機械按摩椅的設計中，主要有兩組類別的按摩器，即按摩器1，按摩器2。這兩按摩器在機械按摩椅功能實現(xiàn)的過

23、程中，起著非常重要的作用。按摩器1對人體的背腰部的穴位能進行擠壓、刮壓的按摩，促進人體的血液循環(huán).按摩器2對人體的背部有捶背的功能，能使緊張的人體瞬間得到放松。按摩器1的設計：按摩器1主要針對人體背腰部的穴位進行設計的，因此，按摩器1上的按摩小球起著關鍵性的作用。按摩器1隨著踏軸2的轉動而轉動，按摩小球便能對人體背腰部穴位進行擠壓、刮壓的按摩。按摩器1的設計圖如圖14，圖15,圖16。 圖14 按摩器1的按摩小球 圖15 按摩器1裝配圖16 按摩器1尺寸按摩器1全長200mm，按摩小球直徑為10mm，按摩小球離開椅面能有mm ，能更好的按摩.按摩器2的設計：按摩器2主要是針對人體的背部按摩（即

24、捶背按摩）進行設計的。按摩器2的工作頭部分是仿生學的產(chǎn)物，是模仿人的手拳頭進行設計的。按摩器2工作時，仿佛就是人的手給人體背部舒服的捶背,使人體得到一定的放松,使人精神抖擻,工作效率更佳.按摩器2是曲柄滑塊機構的一部分，隨曲軸的轉動而上、下地作往復運動，來完成實現(xiàn)捶背按摩。按摩器2的設計圖如圖17，圖18,圖19。 圖17 按摩器2 圖18 按摩器2裝配圖19 按摩器2尺寸按摩器2的全長257mm，由拳頭工作頭、長方體塊、圓柱桿、圓柱滑塊組成.長方體塊規(guī)格為28×28×65mm，圓柱桿底徑為15mm，高44mm;圓柱滑塊上有直徑為6mm的圓柱銷來連接連桿的，有兩直徑為6mm

25、通孔，在滑塊端面對稱布置，是用于連接導軌,起導向作用,使滑塊能上下作往復運動。6。2 椅面和踏板設計椅面的設計是決定人體對機械按摩椅的感知程度。故椅面設計是機械按摩椅設計中的重要部分之一。假設椅面是一般的椅面，比如是平的，那么按摩器發(fā)揮的效果不能完全的體現(xiàn)出來，人也不能感受到此款按摩椅帶來的樂趣。故椅面設計要有獨特的一面，要符合人體工程學，要把機械按摩椅的價值體現(xiàn)出來。椅面的設計：椅面與人體的背部接觸，要有留一定的空間，來讓按摩椅更好的工作，并能讓人更佳體驗按摩。故將椅面設計成V字形，讓人體的背部能更好嵌在椅面，同時按摩器也能更好地進行按摩工作。為了增加按摩的效果，將椅面分成兩塊區(qū)域,即背部區(qū)域,腰部區(qū)域。背部區(qū)域布置有直徑為10mm的按摩小球，腰部區(qū)域布置有直徑為5mm的按摩小球。因此,由于按摩小球的存在，這些小球將能擠壓刺激背、腰部穴位,能增進人體血液循環(huán)；在椅面的上端設有一個凹陷的枕頭,能容放人體頭部.在枕頭下方（即椅面長550mm處)設有兩個打通的長方形按摩器2工作區(qū)域，并對稱布置；在椅面長251mm處也設有打通的長