一款基于按摩椅機(jī)械傳動系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計

張立偉　肖瀟　謝永強(qiáng)

摘要：文章提出了一種基于按摩椅機(jī)械動力系統(tǒng)部分的創(chuàng)新設(shè)計思路，通過機(jī)構(gòu)的曲軸傳動系統(tǒng)、腰部偏心輪系統(tǒng)以及肩部的仿真人手系統(tǒng)等三大傳動系統(tǒng)以針對人體不同部位進(jìn)行同步按摩，滿足了人們對于按摩椅的各項需求。該按摩椅機(jī)械部分結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實惠、使用方便、性價比高，具有較高的推廣價值。

關(guān)鍵詞：按摩椅；機(jī)械傳動系統(tǒng)；同步按摩；曲軸傳動系統(tǒng)；偏心輪系統(tǒng)；模擬人手系統(tǒng)

中圖分類號：TS665文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）24-0018-02

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，隨之而來的工作壓力也在不斷加大，使得人們對自身健康愈加關(guān)注，長期久坐會引起背部疼痛僵硬，按摩椅作為一種消除疲勞的保健醫(yī)療器械越來越受到消費者的歡迎，尤其是自動按摩椅的出現(xiàn)，大大提高了其使用的舒適性，這對其內(nèi)部機(jī)械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求。通過市場的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)雖然目前市場上有許多按摩設(shè)備，但他們不是性能單一就是價格昂貴，比如一臺榮康按摩設(shè)備需要一萬多塊。基于此本方案通過對當(dāng)前使用的按摩椅機(jī)械部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計與改進(jìn)集成，研究出了一種基于按摩椅機(jī)械傳動系統(tǒng)部分的創(chuàng)新設(shè)計思路。

1按摩椅總體設(shè)計思路

根據(jù)對市場按摩椅調(diào)查結(jié)果的研究，采用創(chuàng)新與優(yōu)化設(shè)計后，我們提出了一種基于按摩椅機(jī)械部分創(chuàng)新設(shè)計結(jié)構(gòu)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括以曲軸實現(xiàn)多種動力同步傳動的曲軸傳動系統(tǒng)、實現(xiàn)腰部三維立體按摩的偏心輪系統(tǒng)與實現(xiàn)肩部揉捏的模擬人手系統(tǒng)等三種創(chuàng)新思路，圖1所示的為按摩椅的外觀三位模型及關(guān)鍵部位圖示。針對市場的按摩椅調(diào)查研究，采用創(chuàng)新與優(yōu)化設(shè)計完成了按摩椅的機(jī)械傳動部分的實現(xiàn)，該按摩椅功能特點主要體現(xiàn)在頸部、肩部、背部、腰部等部位動力傳動與按摩機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。通過直流電機(jī)驅(qū)動減速器以及其他輔助結(jié)構(gòu)運動最終帶動曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，曲軸主要分為兩路動力傳遞，一路是通過本身的中間凸起部分帶動肩部仿真人手系統(tǒng)做來回往復(fù)運動；另外一路主要通過與錐齒輪以及蝸輪蝸桿實現(xiàn)動力傳遞方向的改變，帶動頭部、背部與腰部斜偏心輪系做循環(huán)往復(fù)運動。按摩椅的其他部分，諸如傳動系統(tǒng)控制原理以及電動機(jī)等電路元件的安裝可以根據(jù)使用者的需要進(jìn)行常規(guī)選取，其工作原理設(shè)計流程圖如圖2所示。

2基于機(jī)械傳動系統(tǒng)按摩椅總體設(shè)計方案

2.1曲軸傳動系統(tǒng)實現(xiàn)多種動力傳遞

如圖3所示為系統(tǒng)核心傳動部分即曲軸傳動系統(tǒng)。背部按摩系統(tǒng)有一個電動機(jī)提供動力，電動機(jī)通過減速器將動力傳遞給曲軸。曲軸連接的按摩機(jī)構(gòu)分為頸部、肩部、背部和腰部按摩機(jī)構(gòu)，頸部通過錐齒輪傳動，帶動頸部按摩頭對頸部按摩；肩部與曲軸彎曲凸起部分連接，實現(xiàn)肩部按摩機(jī)構(gòu)對肩部揉捏功能；背部按摩是通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)兩根橫軸的轉(zhuǎn)動，從而帶動橫軸上的橢圓輪對背部實現(xiàn)敲打功能；腰部按摩也是通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)橫軸的轉(zhuǎn)動，這根軸上由兩個橢圓輪和兩個偏心圓輪組成，橢圓輪是對腰后部實現(xiàn)輕微敲打功能，偏心圓輪是對腰部兩側(cè)的按摩。曲軸系統(tǒng)的使用在對身體起到不同部位同步全面按摩的同時，也起到了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用。當(dāng)然由于按摩椅機(jī)械部分采用單軸動力傳動系統(tǒng)，使得按摩椅不能單獨使用某一部分的按摩功能，因此方案中的設(shè)計結(jié)構(gòu)主要針對需要經(jīng)常性用于全身按摩的場合，相比現(xiàn)有按摩椅的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具有更大的使用價值。

2.2偏心輪系統(tǒng)實現(xiàn)腰部三維立體按摩

如圖4所示的腰部偏心輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中偏心圓輪是針對腰部的按摩機(jī)構(gòu)。偏心圓輪是兩個對稱圓餅在橫軸上呈非90?且偏心安放，當(dāng)曲軸通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動橫軸轉(zhuǎn)動時，偏心圓輪轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中人的腰部處于轉(zhuǎn)輪中的位置不斷改變，偏心輪將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為對腰部左右擠壓運動，且對腰部的擠壓力不斷周期性變化，同時可以通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以實現(xiàn)對按壓力大小的控制，通過腰部兩側(cè)的對稱偏心輪前后、左右和上下全方位的運動以實現(xiàn)三維立體的按壓按摩效果，有效地緩解肌肉疲勞。

2.3模擬人手系統(tǒng)實現(xiàn)對肩部的揉捏

如圖5所示，肩部采用彎曲軸帶動桿件前后運動，該處兩個按摩桿件之間安裝有彈簧（圖中未標(biāo)出），當(dāng)連接在上面的桿件向后運動時，兩個按摩機(jī)構(gòu)在空心柱的阻擋下互相靠近，此時彈簧被壓縮；當(dāng)連接桿件向前運動時，兩個按摩桿件由于彈簧的作用而張開，按摩機(jī)構(gòu)的前后運動、上下張合運動就形成了類似于人手的揉捏靈活運動，同時按摩桿件上各點由于旋轉(zhuǎn)造成的線速度不同，使得各點產(chǎn)生周期性變動的擠壓力。

3結(jié)語

本方案提出的設(shè)計思路主要針對人體的幾個關(guān)鍵部位進(jìn)行有效按摩，產(chǎn)品多個部分的設(shè)計達(dá)到健康、休閑和娛樂于一體的功能，并具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等特點。

本方案主要有以下創(chuàng)新點：頸肩部采用的按摩機(jī)構(gòu)能夠仿真手一樣自由靈活地進(jìn)行揉捏按摩，即按摩機(jī)構(gòu)的構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)上下、前后運動；腰部、腿部和腳部按摩部位的斜置安裝的偏心輪能夠?qū)崿F(xiàn)前后、左右和上下全方位的運動，使人體實現(xiàn)三維方向的按摩，以滿足人的不同需求。

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作者簡介：張立偉（1988-），男，黑龍江肇東人，武漢科技大學(xué)學(xué)生，研究方向：機(jī)械工程及自動化；肖瀟（1991-），男，湖北天門人，武漢科技大學(xué)學(xué)生， 研究方向：機(jī)械工程及自動化；謝永強(qiáng)（1990-），男（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰人，武漢科技大學(xué)學(xué)生， 研究方向：機(jī)械工程及自動化。

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