环保健身器

2024-07-25

环保健身器（共3篇）

环保健身器篇1

摘要：提出一种针对家庭使用而设计的环保健身器,该健身器具有收腹、踏步、发电和按摩等多种功能。论述了环保健身器各部分结构组成以及各关键部位的参数设计,给出了发电机的最大输出功率以及蓄电池的蓄电时间。该产品节能环保,制作简单,造价便宜,具有很好的应用价值,值得市场推广。

关键词：环保健身器,收腹,踏步,按摩,设计

1研究背景

随着经济的发展和人们生活水平的迅速提高,人们的健康意识逐渐增强,健身已成为日常生活中的重要组成部分。然而,在日常生活中人们难免会因为这种或那种原因无法去户外或健身馆锻炼,无疑家用健身器将发挥它不可替代的作用,为人们锻炼身体带来很大的方便。

目前,市场上销售的各类家用健身器功能都比较单一,在功能多样化与价格方面往往不能兼得。因此,一款具多种功能于一体,同时又物美价廉、设计科学的家用健身器必将受到市场欢迎。

本文提出的环保健身器打破常规,集收腹、踏步、按摩多种功能于一身。产品构架使用角铁,结构简单,采用螺栓连接,拆装方便,兼有发电功能,符合当今发展清洁能源的时代主题。考虑到在家庭内使用,产品体积不大,适合家庭摆放。同时整体不用时可以作为简易桌椅,下面还带有简单的储物柜,可最大限度地利用空间。本作品从人性化的角度出发,在保证健身的前提下,做到节能环保,方便实用[1,2]。

2健身器的总体结构

如图1所示,该环保健身器由自行车脚踏部分、收腹按摩部分、智能环保发电及电能输出部分和储物部分组成。

2.1 自行车脚踏部分

自行车运动是一种全身的运动,不仅可使下肢髋、膝、踝三处关节及肌肉受益,同时还可使颈、背、臂、臀等处肌肉、关节和韧带都得到相应的锻炼。此健身器的自行车脚踏采用传统自行车的链传动机构,通过链传动往复周转达到锻炼的目的,在此期间可把自行车往复踩踏的动力传递给发电机发电。

1-脚踏部分;2-海绵按摩垫;3-弹簧;4-稳压电路部分;5-滑轨部分(兼桌椅);6-储物柜;7-照明灯

2.2 收腹按摩部分

图2为健身器的收腹按摩部分。人坐在自行车坐垫上,往下靠向海绵靠背,使靠背下面的弹簧伸长,带动两滚轮在滑轨内运动;往上收回,弹簧压缩,回到原来的位置,滚轮也跟着弹簧往左回到初始状态。这样往复运动就像仰卧起坐,达到了锻炼腹部肌肉的目的。在锻炼腹部的同时,靠背的4组海绵滚轮可起到按摩背部和头部的作用。

2.3 智能环保发电及电能输出部分

本产品以较简单的方式实现高效率发电。选用全金属发电机,转动摇柄,空载电压可达20 V～30 V,接电筒灯泡可发出耀眼白光。当自行车脚踏转速为60 r/min时,电压为7 V～8 V,电流为350 mA;当转速为120 r/min时,电压为15 V～18 V,电流为550 mA。转速越高,发电机输出功率越大,最大功率可超过10 W。可把其中的能量通过自行制作的稳压电路传给12 V、24 W的蓄电池充电,蓄电池再接逆变器就可以满足不同电压的电器使用,如图1中的照明用灯泡,还可以做手机应急充电器,或在运动过程中接上mp3,一边运动一边享受动听的音乐。

2.4 储物部分

如图1所示,在健身器的后方用复合板拼接成一个中空的桌子,这样可避免发电机、蓄电池、逆变器等零件暴露在外,既保证了其安全性又避免了灰尘的侵袭。同时为了保证内部空间不被浪费,里面做了一个复合板储物柜,可用来放置日常使用的一些杂物。桌面在收腹运动时,用作滑轨,不运动时可作为简易桌子。

3健身器的关键参数设计

3.1 产品尺寸设计

如图1所示,产品总体尺寸为1 250 mm×600 mm×1 100 mm,整个框架由用螺栓连接的角铁构成,可方便安装拆卸。4个脚架形成的框架尺寸为800 mm ×600 mm ×500 mm,收腹部分导轨长度为570 mm、宽度为360 mm。

3.2 弹簧设计

弹簧在一般条件下工作,可按变载荷作用次数在103以下考虑,选Ⅲ类碳素弹簧钢丝。绕旋比C=5,补偿系数K≈1.3,簧丝直径d=5 mm,弹簧中径D2=25 mm,弹簧大径D=30 mm,有效圈数15,自由高度H0=200 mm。弹簧钢丝的拉伸强度极限σb=1 079 MPa,许用切应力[τ]=0.5σb=539.5 MPa,切变模量G=78 500 MPa ,使用温度可在-40 ℃～+120 ℃范围内。经校核,强度合格[3]。

3.3 链轮参数设计

按正常踩踏自行车的速度,取链轮的转速n=90 r/min,链轮的齿数比取i=3∶1,则发电机的转速n1=90×3=270 r/min。链轮轴材料选Q235,抗拉强度极限σB=400 MPa,屈服强度极限σs=225 MPa,直径d1=10 mm,轴承选用滚动轴承6302。经校核,强度合格[4]。

3.4 其他参数设计

发电机电机的转速为270 r/min,发电电流I=0.85 A。蓄电池充电时间t =14 h。蓄电池的性能参数见表1。

4结论

本文设计的环保健身器能满足现在及未来人们高效率、绿色快乐健身的要求,具有较好的应用和推广价值。但是要使这款健身器能被消费者和生产厂商接受,产品的外观以及批量生产的制造工艺和加工成本是下一步要解决的主要问题。

参考文献

[1]江冬冬.家用可折叠多功能健身器的设计[J].现代设计与制造技术,2012(4):115-116.

[2]吴晚霞.校园节能音乐健身器设计[J].科技信息,2011(35):68-69.

[3]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1996.

[4]闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

环保健身器篇2

前言

室内舞厅、健身馆、运动场、影院、候车厅等场所具有共同的特点是人员密集，异味严重，现有此类场所只有极少数档次较高的在设计分体空调或中央空调的同时，充分考虑了新风及排气，获得清新凉爽的空调效果，而其代价是空调容量的增加及运行费用的大大增加。相比之下，绝大多数此类场所仅考虑了温降效果而忽略了空气品质，这并不利于人们的健康，特别是人员混杂的场合，更可能导致了疾病的传染。

而如果无压缩机水蒸发式空调经过合理设计，完全能创造一个空气极其清新，温降基本能接受的健康环境，而其初投资仅为中央空调的30%，运行费用更只有中央空调的15%。所以这是一个非常值得探讨的问题。

设计及安装

环保空调运用于此类场所，其设计选型非常关键，关键要考虑的问题如下：

一、换气次数。换气次数决定了空调送风口温度与空气从门窗或排风机排出的温差大小。此类场所换气次数一般达到40~50次时，此时该温差约1.5~2℃，也就是说在南方正常夏季36℃时，按该换气次数设计装上环保空调后室内平均温度将可达到29~31℃。这种温度下人们如果感觉不到风吹，那么无疑仍旧感觉闷热，但如果气流设计合理，甚至必要的位置加装吊扇或壁扇加以强化，则相当于温降加风扇加全新风的效果，完全能满足人的健康及舒适要求。

二、吹在人身上的风速并不是越大越好，一般达到1.5~3米/秒风速时，哪怕环境温度30℃，人们也可以感觉舒适。而一些室内运动场合，如台球、羽毛球场馆，尚应考虑风速对球的影响。室内健身馆其风速也不宜过大，应能使人员感觉微热但又不至于有被强风吹到的感觉。

三、机型的选择。用于此类场所的环保空调有较多的选择，如市面上众多的外挂式方形环保空调，甚至水帘墙加负压风机的方式。

环保健身按摩办公椅的设计篇3

随着社会的发展，人们对健康、幸福的生活越来越重视，长时间端坐的人群气血循环不畅，肌肉易酸痛，精神易疲劳，而按摩正是解决这一问题的良好办法。本文介绍一种集健身与按摩于一体的办公椅，既不需用电，又不需动手，为这些人带来了极大的福音。

现在市场大部分按摩椅是电动的，价格昂贵，运行时需耗费电力，且按摩的速度和力度比较固定，往往让人不适，甚至达不到按摩的效果。而健身环保按摩办公椅结构简单实用，运用巧妙的纯机械结构，制作简单，经济环保。安装在座椅靠背上的按摩滚轮可以模仿人工“推拿”动作，通过人自身提供合适速度的摇摆，对腰背、颈椎按摩，特别适用于长时间端坐的人群以及有腰背和颈椎疾病的人群，同时由于人腰腹肌肉的运动，可以达到健身的目的。

2 总体设计方案

(1)主要结构：椅子框架、带扶手坐垫、按摩滚轮构件、可调式弹簧机构、合页、挂钩、网布(如图1)。

(2)制作材料：由钢铁制成椅子框架，按摩轮采用尼龙塑料，椅子坐垫选用普通办公椅的海绵坐垫，网布用高强度尼龙材料。

(3)基本设计：椅子靠背用两个合页铰链连接在底座上，可以转动。在椅子靠背上安装了两条对称的矩形槽导轨，供按摩滚轮构件沿着导轨在椅背上上下滑动。该按摩滚轮构件的中部用铰链和铁杆连接在底座上。在按摩滚轮构件与椅背底部之间装有弹簧。当人坐在椅子上，后背向后靠时，按摩滚轮构件从下向上滑动，按摩轮对腰背、颈椎进行按摩动作。

3 具体设计方案

3.1 按摩滚轮构件的设计

如图2所示，6个按摩轮依据人体学特征分布在按摩滚轮构件的2根三角铁上，上端的三角铁上分布4个按摩轮，下端的三角铁上分布2个按摩轮;三角铁呈60°焊接在两根连接方形铁管上;在每根三角铁的两端皆焊有型号为607Z的深沟球轴承;方形铁管的另一面中间位置装有合页。

3.2 椅子底座支架的设计

如图3所示为Z形的办公椅底座，椅子底座向后伸出一根方形铁管，末端与另一根作为支撑作用的方形铁管呈75连在一起，在连接处焊有两片5mm厚的钢板，钢板上钻有通孔，作为(推杆转动副的)轴承。

3.3 可调弹簧的设计

如图4所示，两根不锈钢丝的拉伸弹簧分别装在按摩滚轮构件的两根方形铁管内部，这样的设计既充分利用了空间，又不会让弹簧夹到衣物。弹簧的一端连接在方形铁管的端部，另一端连接在丝杆上，丝杆穿过椅背根部的三角铁的两个限位孔，装配有两个锁紧螺母，用于调节弹簧的起始长度，使得弹簧对按摩滚轮构件的拉力可调。

3.4 靠背外包装的设计

办公椅的靠背与人体接触的一面包装有尼龙网布，网布的固定不影响按按摩滚轮构件的上下滑动，网布使得椅背上突出的部分(按摩轮)平滑过渡，这样设计使得按摩效果更好。

3.5 椅背固定装置

在椅座向后伸出的方形铁管上装有多个沟槽的挂钩，可以挂在推杆上固定的螺杆上，使椅背固定，无法大角度转动如图4所示。

4 方案优化

在椅子底座靠近椅背底部的位置焊接一块挡板，当椅背向后旋转到极限位置时，防止按摩轮与椅背上端直接撞击(如图5)。

5 工作原理及性能

5.1工作原理

机构的机械原理如图6所示。

此环保健身按摩办公椅主要由导杆机构组成，包含3个转动副和2个移动副。椅子的底座作为导杆机构的机架，靠背在其根部由两合页作为转动副与底座连接，靠背上安装了两条对称的导轨，按摩滚轮上装有深沟球轴承，使得按摩滚轮构件在导轨上上下滑动;按摩轮构件上装有合页，作为转动副;椅子底座向后伸出的铁杆端部钻有通孔，与一铁推杆组成转动副;铁推杆的另一端与按摩轮构件上的合页连接在一起，铁推杆即为导轨机构的摆杆。

人的后背靠在椅背的按摩滚轮上，而按摩滚轮的分力作用于椅背上，因此椅背为导杆机构的原动件。在椅背旋转的同时，在推杆的作用下使得按摩滚轮向上运动，对人的腰背、颈椎进行按摩。同时由于人腰腹肌肉克服弹簧弹力做功，可以达到健身的目的。

5.2 性能

(1)按摩轮直径40mm，其支座与椅背呈60°，对人体按摩效果最佳。

(2)根据不同使用者的身体条件(体重、力量大小)和需求，调节连接在弹簧上的螺杆，改变弹簧起始长度，以此调节弹簧为椅背后转提供的的阻力。

(3)不需要按摩时，可以选用挂钩的合适档位固定住椅背，使用者可以直靠在椅背上，或躺在椅背上。另外，由于挂钩每个沟槽与卡在其中的螺杆有10mm的间隙，故椅背也可在一定角度作小幅度的摇摆按摩。

6 理论设计计算

两根弹簧，以下计算取劲度系数选取k=2000N/m，椅背竖直时弹簧取原长状态。

椅子的二维左视图如图7所示。

运动、受力示意图如图8所示。

(1)按摩范围

椅背的倾角95°～135°，按摩滚轮构件(滑块)行程△l=180mm，总的按摩范围510mm。

(2)一次运动克服弹力做功