趙鳳， 郭晟， 嚴(yán)瑞強(qiáng)

（四川宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川宜賓644003）

1 引言

自行捶背椅是一種可模仿人的拳頭進(jìn)行捶背的椅子，由連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等組成捶背機(jī)構(gòu)，捶背機(jī)構(gòu)安裝在靠背后面，能進(jìn)行硬捶、軟捶、重捶，還能根據(jù)需要隨意改變捶打的頻率。該綠色環(huán)保產(chǎn)品能達(dá)成放松肌肉、促進(jìn)血液循環(huán)、消除疲勞之功效，為賓館、療養(yǎng)院、保健院、家庭的實用家俱。

在自行捶背椅的設(shè)計過程中，椅手是關(guān)鍵的工作部件，其運動的平穩(wěn)性、柔和性直接影響到使用效果。本文基于人機(jī)工程原理、機(jī)構(gòu)運動分析原理，對椅手進(jìn)行了人性化設(shè)計。

圖1 自行捶背椅

2 整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，本自行捶背椅主要由椅座、椅身、椅手構(gòu)成，采用“腳踏板→連桿→大齒輪→小齒輪→凸輪→曲柄搖桿→椅手”的動力傳遞方式，動力源為使用者自身，簡潔、綠色、環(huán)保。坐在輪椅上的人通過腳踏板直接施加一個作用力，通過下曲柄搖桿機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生運動，運動傳遞給齒輪變速機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，再通過上曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)捶背。捶手模仿人的拳頭設(shè)計成形，能根據(jù)需要進(jìn)行捶打。

3 椅手的設(shè)計

椅手作為工作部件，其設(shè)計為本實用新型的重點關(guān)鍵內(nèi)容之一，其設(shè)計內(nèi)容主要包含機(jī)構(gòu)運動設(shè)計、零部件設(shè)計。

3.1 椅手的運動機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析

椅手的運動主要由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)（如圖2），該機(jī)構(gòu)由捶手聯(lián)接件、捶頭、捶套等零部件構(gòu)成，此機(jī)構(gòu)活動構(gòu)件 n=3，低副PL=4，高副PH=0，則此機(jī)構(gòu)的自由度 F=3×n-2×PLPH=3×3-2×4-0=1，該機(jī)構(gòu)的自由度為1，原動件為 1，原動件與自由度相等，機(jī)構(gòu)運動確定。

圖2 椅手運動簡圖

3.2 零部件設(shè)計

（1）捶手聯(lián)接件的設(shè)計。捶手聯(lián)接件如圖3所示，該構(gòu)件一端與連桿以螺紋聯(lián)接，另一端與捶手鉸鏈聯(lián)接。此構(gòu)件在該設(shè)計中起到重要的作用：①使捶手獲得靈活性，并能利用彈簧的收縮性進(jìn)行工作；②使聯(lián)接穩(wěn)固，動力傳遞可靠；③方便于調(diào)整捶打范圍與角度。

圖3 捶手聯(lián)接件

（2）捶頭的設(shè)計。如圖4所示，基于人性化設(shè)計理念，模擬人的拳頭形狀，捶頭外形設(shè)計為圓球狀，圓滑，利于裝套。其材料使用高分子塑料；此種設(shè)計具有較明顯的優(yōu)點：捶手敲打受力面積逐漸增加，受力減小，且美觀。

圖4 捶頭

（3）捶套的設(shè)計。如圖5所示，基于UG工具，對捶套進(jìn)行了造型設(shè)計，外形為圓球套，口端與聯(lián)接件間配以收縮彈簧型聯(lián)接方式，與內(nèi)表面及捶手相配合，材料采取彈性較大的橡膠，可套于捶頭。這種設(shè)計使之具有收縮性好、捶敲舒服的特點。

圖5 捶套

4 結(jié)語

自行捶背椅工作椅手的研究與設(shè)計，對于捶背動作的平穩(wěn)性、舒適性有重要意義。本文對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并進(jìn)行了機(jī)構(gòu)運動分析，對捶手等關(guān)鍵性零部件進(jìn)行了人性化設(shè)計，較好地實現(xiàn)了外形美觀、敲捶舒爽的工作效果。

［1］ 黃純穎，高志，于曉紅，等.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［2］ 鄒慧君，等.機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，1999.

［3］ 謝慶森，等.人機(jī)工程學(xué)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［4］ 貝伊爾R.機(jī)構(gòu)運動學(xué)綜合［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［5］ 楊曉琦，等.UG NX6.0標(biāo)準(zhǔn)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.