新型健身拖把的設(shè)計

王爽 張利旭

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大大便利了人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鳎藗兊慕∩硪庾R也越來越強(qiáng)。本論文的目的在于提供一種新型健身拖把的設(shè)計方案，主要對健身拖把的傳動機(jī)構(gòu)和外形進(jìn)行設(shè)計，通過人趣味健身時候消耗的生物能來驅(qū)動行走，同時帶動后端粘貼式可更換拖把布條層緊貼地面無間隙的滑動實(shí)現(xiàn)拖地的功能。解決了枯燥家務(wù)使人腰酸背痛和缺乏鍛煉時間的問題，很好的實(shí)現(xiàn)了健身娛樂，拖地于一體的效果，且趣味性強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】趣味健身；拖把；環(huán)保

引言

隨著社會的不斷進(jìn)步，不斷加大的工作強(qiáng)度和競爭壓力，導(dǎo)致人們的精神長期的緊繃，許多人的身體也因此逐步進(jìn)入亞健康狀態(tài)[1]。工作上的疲勞會加重人們在做家務(wù)事的壓力，尤其是在拖地時，要長期處于彎腰的狀態(tài)，加重人們的健康問題。若能將健身運(yùn)動和家務(wù)結(jié)合起來，便能很好解決上述問題。在增強(qiáng)家務(wù)趣味性的基礎(chǔ)上達(dá)到健身運(yùn)動的目的，同時省去了專門健身所需的時間和金錢，滿足人們的需求。新型健身拖把一樣新型的健身家務(wù)工具的出現(xiàn)是必然趨勢。

1.近年拖把設(shè)計趨勢

拖把是一種耗時耗力才可利用完成拖地家務(wù)的工具，近年來的對拖把設(shè)計改變趨勢主要有以下幾點(diǎn)：工作頭的形狀由開始的圓形發(fā)展為條形、平板型等；工作頭材料形狀除布條外還出現(xiàn)了紗繩狀；工作頭材料材質(zhì)除棉質(zhì)外還有超細(xì)纖維，膠棉條等；工作頭安裝除固定式外還有可更換式；工作桿除固定式外還有分節(jié)式，可調(diào)節(jié)長短的伸縮式。在拖把本身結(jié)構(gòu)做了很多設(shè)計，但是很少有設(shè)計將拖把和別的功能相結(jié)合，起目的還是為了單單拖地而進(jìn)行設(shè)計，沒有趣味性仍然是枯燥的家務(wù)。

2.國內(nèi)將健身和拖把結(jié)合設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀

拖把是一種耗時耗力方可利用完成家務(wù)的工具，而目前傳統(tǒng)的健身大多要另外花費(fèi)自我時間或者花費(fèi)金錢去健身房，國內(nèi)將兩者聯(lián)想結(jié)合起來使用的設(shè)備甚少。如安徽理工大學(xué)在2013年申請的發(fā)明專利《新型便捷式健身拖把車》[2]，是基于將健身和拖地功能相結(jié)合的理念設(shè)計而成。但是經(jīng)過仔細(xì)分析，該專利產(chǎn)品帶來了占地面積大，拆裝不方便，維修困難，成本高，不適合家庭使用等問題，達(dá)不到簡單，便捷，普遍使用的要求。如何設(shè)計出一款結(jié)構(gòu)簡單，成本低，占地面積小而且環(huán)保，特別適合家中使用的健身拖把就成為人們所關(guān)心的問題。

3.整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

健身拖把總體設(shè)計方案由三部分構(gòu)成，如圖1所示。中間為踏板和油壓液壓器，平衡控制組成的踏步機(jī)部分傳動系統(tǒng)，左右對稱；前端是由推桿和凸輪構(gòu)成，可將人體健身運(yùn)動消耗的生物能轉(zhuǎn)換為動能驅(qū)動輪子向前運(yùn)動的裝置，其中左右各有兩個凸輪分別緊套在底端橫桿上，且左右各自兩個凸輪通過小連桿連接，小連桿上套有推桿其與液壓踏步機(jī)部分傳動系統(tǒng)一同做往復(fù)運(yùn)動，橫桿通過螺栓連接形成一個整體。在底端橫桿上分別安裝兩個大小合適的小型可360度旋轉(zhuǎn)式車輪。后部底端橫桿上安裝可粘貼性拖把布條層。

液壓踏步機(jī)部分傳動系統(tǒng)主要包括運(yùn)載重橫梁1，載重橫梁1和踏板2剛性連接在一起安裝在連桿11上，且用螺母12擰緊固定。載重橫梁1和加強(qiáng)肋板3也剛性連接在一起且和動力推桿13，斜推桿6通過螺釘4連接形成動能傳動系統(tǒng)。通過人踩踏踏板2的反復(fù)運(yùn)動來確定加強(qiáng)肋板3和動力推桿13的運(yùn)動速度和位移大小。

斜推桿6另一端套在連桿9上，連桿9和凸輪7剛性連接，凸輪7緊緊的套在載重橫梁10上，載重橫梁10兩端安裝360度可自由旋轉(zhuǎn)輪子8。動力推桿13傳遞的動力通過螺釘4傳遞到斜推桿6上，斜推桿6和豎直方向具有一個角度使得反凸輪機(jī)構(gòu)能夠順利完整的運(yùn)行。斜推桿6按照固定的行徑進(jìn)行擺動往復(fù)運(yùn)動，帶動斜推桿下端的連桿9進(jìn)而實(shí)現(xiàn)載重橫梁10向前不間斷的旋轉(zhuǎn)。近而帶動安裝在載重橫梁10兩側(cè)輪子8的滾動。

拖把布條層5粘貼在后置橫梁上，跟隨著新型健身拖把的向前運(yùn)動，在長期使用過程中由于是利用粘貼式的拖把布條層，可方便清洗和拆裝。

4.主要傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計

凸輪零件上設(shè)有小連桿連接，且固定套在主要的底端橫桿上，左右分別用了兩個凸輪，這樣的結(jié)構(gòu)可以將推桿傳遞的力全部用于徑向旋轉(zhuǎn)，不會發(fā)生軸向滑移。并且?guī)讉€凸輪緊緊套在底端橫桿上，根據(jù)左右推桿交替循環(huán)變化，保證了底端橫桿可以連續(xù)朝向前方旋轉(zhuǎn)。

斜推桿6和豎直方向具有一個角度使得反凸輪機(jī)構(gòu)能夠順利完整的運(yùn)行。斜推桿6按照固定的行徑進(jìn)行擺動往復(fù)運(yùn)動，帶動斜推桿下端的連桿9進(jìn)而實(shí)現(xiàn)載重橫梁10向前不間斷的旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而帶動安裝在載重橫梁10兩側(cè)輪子8的滾動。

安裝在前端底部橫桿外端的兩個輪子設(shè)置為360旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)保證了在轉(zhuǎn)彎的時候只需人體中心的稍微偏移便可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

5.工作原理和實(shí)現(xiàn)

如圖1所示使用時，當(dāng)人通過自身重力站到踏板上開始做踏板運(yùn)動時，向下產(chǎn)生一個壓力作用在踏板2上。由于踏板2、肋板3和載重橫梁1剛性連接，在壓力的作用下繞著連桿11做往復(fù)擺動運(yùn)動便會帶動連桿13產(chǎn)生一個前后水平來回運(yùn)動，近而推動連接在連桿9上的斜推桿6做繞凸輪的擺動運(yùn)動，同時驅(qū)動凸輪跟隨連桿9做類似圓周運(yùn)動帶動載重橫梁10做圓周運(yùn)動，使得輪子跟隨橫梁進(jìn)行轉(zhuǎn)動。推桿，凸輪機(jī)構(gòu)將動能一直傳遞至輪子處，而輪子的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)了通過人趣味健身時候消耗的生物能來驅(qū)動行走，同時帶動了后端粘貼的拖把布條層緊貼地面無間隙的滑動實(shí)現(xiàn)拖地的功能。

6.結(jié)論

本文給出了新型健身拖把的設(shè)計方案，這樣設(shè)計一方面拆裝清洗方便，成本低，另一方面增加健身和做家務(wù)的趣味性，節(jié)約時間和金錢且符合國家大力提倡的環(huán)保這一主題。同時此設(shè)計思想將健身和家務(wù)結(jié)合起來可以為更多的健身器材與枯燥的家務(wù)結(jié)合起來為環(huán)保健身同時快樂家務(wù)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]郭永存.發(fā)明專利《新型便捷式健身拖把車》.專利號201310529318.4， 2013

[2]唐納德·諾曼著.未來產(chǎn)品的設(shè)計[M]，電子工業(yè)出版社，2005

[3]吳桂芬.室內(nèi)健身器材的趣味性研究.武漢理工大學(xué)，2013