【摘 要】本文介紹作者研究開(kāi)發(fā)出的一種自動(dòng)捶背機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。目前,由于社會(huì)保障制度的不健全,越來(lái)越多的“空巢”老人蝸居在家,沒(méi)有子女照顧來(lái)安享晚年。本文將機(jī)械設(shè)計(jì)的方向著眼于這一特殊群體,通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與躺椅的巧妙結(jié)合,設(shè)計(jì)出了一款簡(jiǎn)單而實(shí)用的自動(dòng)捶背機(jī)構(gòu),具有很高的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】“空巢”老人;自動(dòng);捶背椅;曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
一、研究背景
隨著我國(guó)計(jì)劃生育政策的實(shí)施與社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)的人口老齡化問(wèn)題逐漸加劇,已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)不可忽視的一個(gè)重要議題。但是,由于我國(guó)的社會(huì)保障制度仍未健全,且子女們也都在外打拼,“空巢老人越來(lái)越多”。基于這一社會(huì)現(xiàn)狀,我們擬定研發(fā)一種自動(dòng)捶背機(jī)。讓“空巢”老人能適當(dāng)?shù)姆潘杉∪?。同時(shí),我們注意到,老人們由于操勞半生,腿腳不太靈便,所以,我們研制的捶背機(jī)械以躺椅等為載體,不需要過(guò)多的操作便可以進(jìn)行有效的捶背運(yùn)動(dòng)。
二、機(jī)構(gòu)的工作原理
本文的核心機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖下(圖1)選用該機(jī)構(gòu)的理由是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)的“L”型空間結(jié)構(gòu)可以很好的和座椅進(jìn)行結(jié)合。同時(shí)該機(jī)構(gòu)的曲柄由電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取適當(dāng)?shù)臈U長(zhǎng)可以對(duì)擺桿的擺動(dòng)幅度進(jìn)行相應(yīng)對(duì)控制。
圖 1
在上圖中,設(shè)AC方向?yàn)閄軸,A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)A點(diǎn)作AC的垂線,并作為Y軸。然后,對(duì)機(jī)構(gòu)中各個(gè)桿件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。設(shè)桿AB的轉(zhuǎn)速為ω,則經(jīng)過(guò)時(shí)間t后,可以得出各個(gè)桿的運(yùn)動(dòng)方程如下:(1)AB桿。該桿在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程較為簡(jiǎn)單,故此處省略對(duì)該桿的分析。(2)BC桿。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,BC桿長(zhǎng)度不變,于是有:(x■-x■)■+(y■-y■)■=ι■■,BC桿做平面剛體運(yùn)動(dòng),所以用理論力學(xué)中的速度瞬心方法求得C點(diǎn)的速度為:V■=■tan x■,在△ABC中,由余弦定理得:
cos =■,化簡(jiǎn)可得:x■=ι■cos +■,由于C點(diǎn)一直在X軸上運(yùn)動(dòng),所以有:yc=0。對(duì)式子進(jìn)行求導(dǎo)得:
Vcx=■tan cos ι■+■vcy=0,滑塊C只是在平板上做往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此只有在X方向上有位移,在Y方向上沒(méi)有位移。且CD桿為該機(jī)構(gòu)中的輸出桿,桿件的速度加速度圖較為復(fù)雜,所以本文采用ADAMS軟件對(duì)核心輸出桿件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,分析各個(gè)桿件的速度與加速度曲線,因?yàn)镕=ma,,所以,選取輸出桿的加速度曲線進(jìn)行分析(圖2)如下:
圖2 輸出桿加速度時(shí)間關(guān)系圖
通過(guò)以上的速度和加速度圖不難發(fā)現(xiàn),該機(jī)構(gòu)的加速度變化較小,而我們知道,加速度的穩(wěn)定和擺錘工作時(shí)的錘擊力度有關(guān),所以,該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)較為穩(wěn)定的錘擊力,可以滿(mǎn)足捶背這一民用效果。
三、機(jī)構(gòu)的應(yīng)用與市場(chǎng)分析
該機(jī)構(gòu)可以非常巧妙的和座椅結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合,通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄,帶動(dòng)擺動(dòng)桿上的滑塊進(jìn)行敲擊,捶背運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)數(shù)目較少,機(jī)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單,所以,成本也相對(duì)較低,但是卻可以很巧妙的完成捶背運(yùn)動(dòng)。目前市場(chǎng)上普遍存在的捶背椅動(dòng)輒上萬(wàn)元,屬于高檔消費(fèi)品,雖然有很好的按摩放松效果,但是,對(duì)于勤儉一生的老人而言并不具備很大的推廣價(jià)值。而該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,成本低廉,簡(jiǎn)單實(shí)用。具有很好的市場(chǎng)價(jià)值。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]張春林.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007
[2]梁桂明.創(chuàng)造學(xué)與新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)思路與實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005