自動遮陽擋雨健身椅的設計

謝澤森

摘 要：隨著人們的生活水平以及健康意識的不斷增長，健身器材早已日益廣泛進入到具有不同層次消費水準的消費者家中，大多數健身器材都是擺放在室內，使用起來不但不方便，還占據太多的空間。擺放在室外，又擔心日照雨淋，既影響了健身器材的使用壽命，還限制了人們的使用時間。設計這款自動遮陽擋雨健身椅的目的就是為了解決目前所遇到的困惑。該產品還利用光電傳感器和雨水感應器以及極限位置感應器來控制整個機器的電路控制部分，實現了自動遮陽擋雨的功能。

關鍵詞：健身椅；自動遮陽擋雨；傳感器

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

自動遮陽擋雨健身椅是健身器材行業中，較為先進的的一種健身器材類型。自動健身椅的問世，不僅可以讓人民更加方便運用健身椅子在室外進行健身運動，而且由于健身椅子不再受到日曬雨淋固延長了健身椅的使用壽命，大受人們的歡迎。健身椅利的自動遮陽擋雨結構運用了傳感器，能直接體現科技的日益進步改變人們的生活方式。因此，自動遮陽擋雨健身椅對健身器材行業中有著更為先進的方向和有著廣泛的市場場景。

一、傳動布局和系統控制的設計

本次設計時需要進行動力的傳動，通常帶傳動適用于中小功率的傳動。目前V帶傳動應用最廣泛，因此在這次設計中采用了普通V帶。從圖1可以看的出該傳動機構的工作方式，電動機經過調速，由輸出軸通過鍵槽等連接方式帶動小帶輪旋轉，由于小帶輪的旋轉，使得V帶帶動大帶輪旋轉，大帶輪也通過鍵槽連接，帶動軸旋轉，滾輪也隨著軸一起滾動，最后帶動遮陽擋雨蓬工作。結構比較簡單，但方便，可行性高。

二、自動遮陽擋雨健身椅的結構設計

1 傳動機構的零件設計

遮陽擋雨蓬是通過電動機的正反轉來控制其伸縮的。其中改傳動機構還用到了V帶，帶輪，滾輪以及傳動軸。為此該設計所選用的零部件的設計說明如下：

（1）V帶。V帶是聯系電動機與傳動軸之間的重要紐帶，為此在選用V帶的時候要認真參考相關的文獻，經查閱相關的文獻后，選用普通V帶C系列。

（2）帶輪。本設計我們設有兩個帶輪，分別為大帶輪以及小帶輪。小帶輪套在電動機輸出軸，大帶輪套在傳動軸，從而帶動傳動軸旋轉。

（3）傳動軸。大帶輪通過鍵連接，帶動傳動軸轉動。由于本設計中動力源所采用的是直流電動機和所要求輸出的功率不大，故此所受到的扭矩和材料所需的剛度不大，材料初步選擇選Q235，最小直徑為30mm棒料。

（4）滾輪。滾輪分前滾輪和后滾輪，由于滾輪只起到旋轉的作用，不用承受多大的壓力，故此滾輪的材料可以用塑料制造。這樣可以減少生產成品。后滾輪和前滾輪式通過繩索來產生聯系的。值得注意的是：繩子和滾輪之間不能產生打滑。

（5）電動機通過帶輪帶動滾輪轉動的，所以電動機的擺放位置也很重要，本次設計把電動機安裝在健身椅后背側，并用三根支撐鋼管支撐起電動機安裝版，使得電動機與地面離有一定的高度，這樣既能避免人接觸到電動機發生傷害，還可以避免水浸。

2 健身椅的基本結構

健身椅是近年來興起的一種健身器材。健身椅是家庭及健身房常備的器材。所以設計一款好的健身器材很有必要，本次設計的健身椅為舉重健身椅。該健身椅的主要部分有前腳、后腳、中間橫梁、后腳橫梁、坐墊和靠墊、傳動軸、滾輪、帶輪，遮陽擋雨蓬、支撐板、支撐鋼管等。前腳、后腳、支撐桿、背墊鋼架等用的是50mm×50mm的方形鋼管，其他的部分是根據設計所需而選擇材料，對于一些與人接觸的部件，根據實際需要倒角和倒圓。部件與部件之間是通過焊接、螺栓等方式連接的。該健身椅的服務對象是人，為此設計中采用的鋼材應有足夠的剛度和硬度，以能夠足夠多的承受人體重量，還要注意部件的力學的性能和材料的機械性能。對于支撐的部分的材料我們采用20號鋼。眾所周知，健身椅類產品對人機工程的要求程度是非常高的，必須充分考慮人體的各部分數據，為了保證所設計的產品準確性，和實用性，參考多本《人機工程學》得出一些健身椅參數設置的依據如下：

（1）椅子部分，健身椅的設計尺寸是根據人體尺寸來設計的，各個部分的定位參照人體尺寸的。例如，背尺寸遠大于人上身長，一般是450mm～550mm。人體的主要尺寸：國標GB10000-1988給出了身高、體重、上臂長、前臂長、小腿長、大腿長共6項主要的尺寸數據。本次設計選擇了175mm的成年男子的尺寸作為本次設計的參考尺寸，再根據實際情加以調修改，這樣就保證了整體的要求。前腳和后腳等支撐部分都是采用50mm×50mm的方形鋼材，椅二側都是焊接了四根Φ45×550mm的鋼管來固定，以免在工作過程中發生形變。椅子的四個腳必須套上防滑的橡膠套，以免在使用過程中發生打滑。健身椅子的設計尺寸以及定位尺寸見各零件圖以及裝配圖。

（2）雨棚架。雨棚架是由前二根尺寸為，的方形鋼管來支撐的，后面2根鋼管其尺寸為，是通過焊接的方式固定在椅子的后背。

3 健身椅的總體結構，如圖2所示。

三、總結與展望

在我國，絕大多數的健身器材都是在俱樂部室內使用的，而室外的只是單雙杠等簡單的健身器材，每逢下雨天，基本上都不能在外面進行健身運動。然而，在國外，自動遮陽擋雨的健身器材在室外基本上隨處可見，本次設計的健身椅結構簡單、便于加工制造、所需的精度不高，產品的加工也簡單、產品的組裝維護方便。由此都大大降低生產成本，使得更多人都可以消費的起。這樣的健身器材在健身市場能占據一定的分量。

參考文獻

[1]王俊杰，曹麗.傳感器與檢測技術[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2]席偉光，等.機械設計課程設計手冊[M].北京：高等教育出版社，2003.