一种互动式娱乐健身器的制作方法

1.本发明属于健身器材技术领域，特别涉及一种互动式娱乐健身器。


背景技术：

2.家庭是儿童早期社会化的主要场所，而父母作为儿童重要的抚养者，对于儿童各方面的发展起着不可替代的作用。随着生活水平的提高，人们的健康意识也逐渐增强，越来越多的家庭意识到日常健身的重要性和必要性。通过调查发现，人类们在进行室内健身活动时，通常希望家庭成员能够共同参与，一起进行家庭体育锻炼。家庭体育主要是指家庭成员在一定的活动场所内，通过可选择健身内容和方法，以增进家庭成员身心健康为目的的一种体育活动组织形式。专利201310162488.3提出一种多用健身器，驱动器为脚踏健身车，通过踏动踏板，带动链条传动，从而实现转轴转动，转轴连接圆盘圆心，儿童要车通过连接杆连接在圆盘的偏心点上，从而形成曲柄摇杆机构，可在锻炼身体的同时通过曲柄摇杆机构摇动儿童木马，起到在锻炼身体的同时，还能实现亲子娱乐的目的。但是这种木马摇动来源在于木马头部的偏心轮的圆周运动，工作时木马的重心会晃动造成运动不稳，所以木马摇动效果不好，降低舒适性，影响体验感和互动感，而且整个健身器占地空间大，搬运困难，产品的利用率不高。


技术实现要素：

3.本发明所解决的技术问题是提供一种可拆卸可折叠的模块化的健身器，解决上述健身器不能可折叠，占地空间大，搬运困难，利用率不高的问题，同时优化了木马摇动方式，增加木马的舒适性和体验感。
4.本发明采用的技术方案是：一种互动式娱乐健身器，包括动力部分、传动部分和娱乐部分，所述动力部分为可折叠健身车，通过踩动脚蹬，由链传动提供动力，所述传动部分为机械传动机构，将可折叠健身车提供的动力通过机械传动机构转换为娱乐部分各部件所需的运动方式，所述娱乐部分包括木马和风扇，由机械传动机构摇动木马。
5.优选的，机械传动机构为机械传动箱，箱体内部装有齿轮及传动组件，第一齿轮与脚蹬通过链条传动，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮通过连杆连接组成曲柄摇杆机构，第三齿轮与第四齿轮啮合，第三齿轮上安装输出轴，输出轴另一端与木马连接，第四齿轮与第二链轮同轴，通过链传动带动传动轴转动，传动轴上安装锥齿轮，锥齿轮与风扇的轴杆连接，锥齿轮位于箱体重心处。
6.其技术效果在于：采用机械传动，通过曲柄摇杆机构将圆周运动变为往复式摆动，且同时有两个动力输出端，一个为木马摇动提供动力，一个为风扇提供动力，传动动力稳定，提高体验者舒适度。
7.优选的，可折叠健身车包括两个支架及可折叠拉杆，两支架通过转轴连接并绕转轴展开呈x形，展开后的两支架x形底部通过可折叠拉杆固定，两支架x形顶端一个安装把手，另一个安装车座，车座上安装有调节螺母，调节车座的高度和角度，转轴处安装有第一
链轮和链条，链条另一端连接第一齿轮，第一链轮上安装脚蹬，通过脚蹬带动链条转动。
8.其技术效果在于：可折叠，占地空间小，便于搬运。
9.优选的，第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:4～1:6。
10.其技术效果在于：既能保持成人在蹬车时较高的转速，到达健身的目的，又能让木马保持平稳的摇动，以保证儿童的安全。
11.优选的，第三齿轮与第四齿轮的传动比为2:1。
12.优选的，第二链轮与传动轴的传动比为2:1。
13.其技术效果在于：通过两级加速，使得风扇的转速增加了四倍，达到较好的扇风效果。
14.优选的，曲柄摇杆机构的行程速度变化系数k＝1.4，摇杆摆角即连杆摆角摇杆即为机械传动箱中的连杆。
15.其技术效果在于：在受力较大的有急回运动的曲柄摇杆机构时，一般希望其最小传动角尽可能大，本发明的参数为通过设计计算选取的最优解。
16.优选的，支架通过螺纹连接有风扇固定支架，风扇的轴杆穿过风扇固定支架，下端与锥齿轮连接，上端通过十字万向联轴器连接有两个风扇。
17.其技术效果在于：实现风扇的可拆卸、可折叠，占地空间小。
18.优选的，木马包括底座、凸轮、滚轮以及木马体，所述底座为框架结构，包括两根弧形长杆，弧形长杆中部与地面接触时两端翘起，输出轴通过联轴器与凸轮的凸轮轴连接，凸轮轴的另一端通过轴支撑架固定，凸轮的轮廓线与底座离地间隙相关，凸轮与底座之间安装有滚轮，木马体固定于底座上，凸轮位于木马体中部外侧。
19.其技术效果在于：凸轮结构具有机构紧凑、动力特性好、运动平稳的特点，凸轮的安放位置可以作为儿童腿部挡板，保护儿童的乘坐安全，同时保持木马稳定性。
20.优选的，整体采用可拆卸模块化的设计，木马和可折叠健身车能够拆卸后独立使用，所述可折叠健身车可通过输出轴安装配重轮。
21.其技术效果在于：既拥有健身器的整体性，又保证了木马和可折叠健身车这两个模块的相对独立性，充分发挥各部分功能的优点，达到娱乐与健身的效果。
22.本发明的有益效果是：
23.1、可在锻炼身体的同时，实现亲子互动。
24.2、本发明采用模块化设计，可拆卸，单独使用，提高产品利用效率。
25.3、本发明采用可折叠设计，移动方便，节省空间。
26.4、本发明采用机械传动，通过曲柄摇杆机构将圆周运动变为往复式摆动，且同时有两个动力输出端，一个为木马摇动提供动力，一个为风扇提供动力。
27.5、木马的动力源在中部重心位置，以一定角度做往复式圆周运动，工作时木马的运动平稳，增加了乘坐舒适性。
附图说明
28.图1为一种互动式娱乐健身器整体结构示意图；
29.图2为带有配重轮的健身器结构示意图；
30.图3为可折叠健身车结构示意图；
31.图4为机械传动机构内部原理图；
32.图5为图4中机械传动机构a向视图；
33.图6为机械传动机构内部结构示意图；
34.图7为曲柄摇杆机构运动轨迹图；
35.图8为风扇部分组件结构示意图一；
36.图9为风扇部分组件结构示意图二；
37.图10为木马结构示意图；
38.图11为凸轮设计原理图。
39.附图标记：1-风扇，2-可折叠健身车，3-机械传动机构，4-联轴器，5-凸轮轴，6-轴支撑架，7-滚轮，8-凸轮，9-木马体，10-配重轮，11-锁紧螺母，12-螺纹轴，13-把手，14-支架，15-车座，16-调节螺母，17-第一链轮，18-链条，19-脚蹬，20-可折叠拉杆，21-箱体，22-第一齿轮，23-第二齿轮，24-连杆，25-第三齿轮，26-第四齿轮，27-第二链轮，28-输出轴，29-传动轴，30-锥齿轮，31-风扇固定支架，32-轴杆，33-十字万向联轴器，34-底座。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
41.模块化系列机械产品的设计是工业发达国家近二十年来一直采用的一种先进的机械产品设计方法，他将系统根据功能分解为若干模块，通过模块不同的组合得到不同品种和不同规格的产品，木马可以在本发明上拆卸下来，供儿童单独玩耍，同时本发明主体部分也可以作为室内健身车，供成人使用，同时风扇1采用拟人化的工作方法，通过扇叶左右摆动为成人扇风。另外本产品安放折叠方便，能有效的节省空间。
42.如图1所示，一种互动式娱乐健身器，包括动力部分、传动部分和娱乐部分，所述动力部分为可折叠健身车2，通过踩动脚蹬19，由链传动提供动力，传动部分为机械传动机构3，将可折叠健身车2提供的动力通过机械传动机构3转换为娱乐部分各部件所需的运动方式，娱乐部分包括木马和风扇1，由机械传动机构3摇动木马。
43.机械传动箱的工作原理：机械传动箱是本发明实现各种功能的关键，本发明的运行机理是由成人踏动可折叠健身车2提供动力，动力经过链传动传输给机械传动箱，经过机械传动箱中的几种机构配合使动力输出为木马的摇摆运动和风扇的摆动。
44.如图4至图6所示，机械传动机构3为机械传动箱，箱体21内部装有齿轮及传动组件，箱体21下部安装滚轮方便移动，第一齿轮22与脚蹬19通过链条18传动，第一齿轮22与第二齿轮23啮合，第二齿轮23与第三齿轮25通过连杆24连接组成曲柄摇杆机构，第三齿轮25与第四齿轮26啮合，第三齿轮25上安装输出轴28，输出轴28另一端与木马连接，为木马的左右摇动提供动力来源。第四齿轮26与第二链轮27同轴，通过链传动带动传动轴29转动，传动轴29上安装锥齿轮30，锥齿轮30与风扇1的轴杆32连接，从而实现风扇的仿生工作状态。锥齿轮30位于箱体21重心处。
45.本发明的设计目的是成人在健身的同时还能与儿童进行互动娱乐，让儿童孩子坐在木马上摇动。鉴于此种要求，我们设计第一齿轮22与第二齿轮23的传动比:
46.i1＝z1:z2＝20:100＝1:5
47.这样的传动比既能保持成人在蹬车时较高的转速，到达健身的目的，又能让木马保持平稳的摇动，以保证儿童的安全。
48.同时因为输出轴28转速较慢，而且传动轴29本身就承受着较大的载荷，故不适合在此轴上安放风扇部分的相关构件。考虑到机械传动箱的重心位置以及机身稳定性方面的问题，采用如图6所示的结构布局，这样设计的优点在于让风扇1的轴杆32处于机械传动箱重心的位置，从而保持整个设备的稳定性，如图4所示，同时增加第三齿轮25与第四齿轮26的啮合传动，其传动比：
49.i2＝z3:z4＝100:50＝2:1
50.并且与第四齿轮26同轴的第二链轮27与传动轴29的传动比:
51.i3＝z5:z6＝40:20＝2:1
52.通过两级加速，使得风扇1的转速增加了四倍，达到了理想效果。
53.如图5所示，在机械传动箱中由第二齿轮23、第三齿轮25及连杆24组成的曲柄摇杆机构是实现本发明功能的关键机构。本机构的巧妙之处在于将齿轮啮合运动与连杆运动相结合，在第三齿轮25连续摆动的同时还能与第四齿轮26相啮合，从而实现第四齿轮26的连续摆动，为风扇1的摆动提供动力支持，由此可见在本发明中这套曲柄摇杆机构的关键性作用，所以设计好此套曲柄摇杆机构是本发明所述健身器的关键所在。曲柄摇杆机构的主要特征参数为极位夹角和摇杆摆角，即连杆25的摆角，根据本发明的功能需求，要求设计行程速度变化系数k＝1.4，摇杆摆角最小传动角要尽可能大的曲柄摇杆机构。根据以上设计要求，采用解析法。在设计受力较大的有急回运动的曲柄摇杆机构时，一般希望其最小传动角具有最大值。设计时，设计行程速度变化系数k和摇杆摆角可由机械原理手册中相关参数表查的可能获得的最小传动角的最大值maxγ
min
及β的大小，在计算出各杆的相对长度。
[0054][0055][0056]
(c/d)2＝(a/d b/d)2 1-2(a/d b/d)cosβ
[0057]
故设取得曲柄摇杆机构形式，查表得maxγ
min
≈33
°
，β≈46
°
，则
[0058]
θ＝180
°
(k-1)/(k 1)＝30
°
[0059]
a/d＝sin30
°
sin(15
°
46
°
)/cos(30
°‑
15
°
)＝0.4527
[0060]
b/d＝sin30
°
cos(15
°
46
°
)/sin(30
°‑
15
°
)＝0.9366
[0061]
c/d＝1
[0062]
其中：a为第二齿轮23部分的连杆24运动半径，b为连杆24的长度，c为第二齿轮23部分的连杆24运动半径，d为第二齿轮23和第三齿轮25圆心间距。
[0063]
根据机械传动箱设计的尺寸要求，取d＝50，则a＝22.64,b＝46.83,c＝50,其运动轨迹如图7所示。
[0064]
可折叠健身车2包括两个支架14及可折叠拉杆20，两支架14通过转轴连接并绕转轴展开呈x形，展开后的两支架14x形底部通过可折叠拉杆20固定，两支架14x形顶端一个安装把手13，另一个安装车座15，车座15上安装有调节螺母16，用于调节车座15的高度和角
度，转轴处安装有第一链轮17和链条18，链条18另一端连接第一齿轮22，第一链轮17上安装脚蹬19，通过脚蹬19带动链条18转动。
[0065]
可折叠健身车2的车架的作用是作为成人承重的载体，同时通过成人的脚力驱动为整个健身器的运转提供动力，所以设计要求需要支架14能提供稳定的支撑和足够的强度。通过收集人体关于自行车运动的有关数据，结合人体工程学设计出x形踏板支架。如图3所示，两支架14可折叠，其折叠功能的实现主要是由两个支架14及可折叠拉杆20组成。当要将两支架14展开时，两支架14可绕转轴展开，通过展开可折叠拉杆20使两支架14底部固定，使用者可以调节车座15上的调节螺母16来调节车座15的高度和角度，以便使用者获得最佳的使用效果。折叠时，通过拉动可折叠拉杆20，将两支架14合并。
[0066]
如图8和图9所示，风扇1的仿生工作是通过与风扇轴杆32这部分的设计实现。风扇1的可折叠功能是通过连接两个风扇1的十字万向联轴器33来实现的。支架14通过螺纹连接有风扇固定支架31，风扇1的轴杆32穿过风扇固定支架31，下端与锥齿轮30连接，上端通过十字万向联轴器33连接有两个风扇1。工作时，风扇固定支架31与健身车支架14螺纹连接，保证风扇1的稳定摆动。停止工作，并将本发明收时起可以通过松开风扇固定架31与支架14之间的螺纹连接，从而将风扇1与可折叠健身2一同折叠起来。
[0067]
如图1和图10所示，木马包括底座34、凸轮8、滚轮7以及木马体9，底座34为框架结构，包括两根弧形长杆，弧形长杆中部与地面接触时两端翘起，输出轴28通过联轴器4与凸轮8的凸轮轴5连接，凸轮轴5的另一端通过轴支撑架6固定，凸轮8与底座34之间安装有滚轮7，木马体9固定于底座34上，凸轮8位于木马体9中部外侧。
[0068]
为同时满足木马方便拆卸，并保持木马的独立使用性，本发明的木马的摇摆功能是通过凸轮8的设计方法来实现的。由输出轴28转动的角度，以及带有弧形的底座34离地之间的间隙来设计凸轮8的轮廓线。与其他传动机构相比，凸轮8具有机构紧凑、动力特性好、运动平稳等特点。凸轮8结构的最大特点是不论从动件要求的工作规律有多复杂都可以通过适当的设计凸轮8轮廓来实现。考虑到此次凸轮8轮廓设计是为了使木马摇摆，对精密性要求不高，所以采用图解法设计凸轮8的轮廓曲线。如图11所示，凸轮8的轮廓线与底座34离地间隙相关，因为输出轴28的摆角为60
°
，所以半角为30
°
，采用偏置凸轮反转法的设计原则，将30
°
进行六等分，每个等分角度对应一个木马弧形长杆离地的间隙s，再用偏置凸轮反转法设计原理设计出凸轮8的轮廓曲线，其具体数值如表1所示。画出凸轮8的轮廓曲线之后，为减轻凸轮8重量，同时为避免凸轮8与底座34之间的干涉，对凸轮8进行进一步加工裁剪，如图11所示，虚线部分为裁剪部分。为保持木马稳定性，方便木马的安放，同时为了保证儿童的乘坐安全，凸轮8的安放位置如图11所示位于木马中部靠下位置，凸轮8可以作为儿童腿部挡板，保护儿童的乘坐安全。
[0069]
表1输出轴转动角度对应木马下降的距离
[0070]
[0071]
当想使用本发明时，首先将可折叠健身车2的支架14展开，然后将木马插入在机械传动箱上的输出轴28，然后展开折叠风扇，将风扇固定支架31的两端固定在可折叠健身车2支架14的车把位置。此时，成人坐在可折叠健身车2上，踏动脚蹬19，动力通过链传动传递给机械传动箱的第一齿轮22上，通过在第二齿轮23与第三齿轮25之间的连杆24，形成曲柄摇杆机构，将连续的圆周运动转化为连续摆动，从而为木马，和风扇提供动力源，实现木马的摇动和风扇的摆动。使用时，成人坐在可折叠健身车2上做运动，动力通过机械传动箱使输出轴28做连续60
°
回转运动，再通过联轴器4将输出轴28与凸轮轴5连接，凸轮轴5与凸轮8是通过键连接的，凸轮轴5带动凸轮8转运，凸轮8通过推动木马上的滚轮7使木马做连续摇摆运动，同时风扇轴杆32通过锥齿轮30做连续回转运动带动风扇1为成人扇风。
[0072]
当不再使用本发明时，健身器可模块化拆卸，可折叠健身车2可以折叠并放在机械传动箱上，机械传动箱箱体21底部装有万向轮，方便产品移动。
[0073]
本发明采用模块化的设计方法，既拥有健身器的整体性，又保证了木马和可折叠健身车2这两个模块的相对独立性，充分发挥各部分功能的优点，因此，如图2所示，本发明提供第二个实施例为可折叠健身车2单独使用的情况。
[0074]
当成人想独自运动时，将木马拆卸下来，同时通过联轴器4将凸轮轴5换为带有螺纹的螺纹轴12，使用者可以根据自己的需求适当的选择一定数量的配重轮10通过锁紧螺母11将其固定，使用者便可进行健身锻炼。
[0075]
当想独立使用儿童木马时可将其拆卸下来，独立使用。两种产品可单独使用，提高使用效率。
[0076]
以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的任何修改、等效变换，均应包含在本发明的保护范围之内。