自动遮阳挡雨健身椅的设计

谢泽森

摘 要：随着人们的生活水平以及健康意识的不断增长，健身器材早已日益广泛进入到具有不同层次消费水准的消费者家中，大多数健身器材都是摆放在室内，使用起来不但不方便，还占据太多的空间。摆放在室外，又担心日照雨淋，既影响了健身器材的使用寿命，还限制了人们的使用时间。设计这款自动遮阳挡雨健身椅的目的就是为了解决目前所遇到的困惑。该产品还利用光电传感器和雨水感应器以及极限位置感应器来控制整个机器的电路控制部分，实现了自动遮阳挡雨的功能。

关键词：健身椅；自动遮阳挡雨；传感器

中图分类号：TB472 文献标识码：A

自动遮阳挡雨健身椅是健身器材行业中，较为先进的的一种健身器材类型。自动健身椅的问世，不仅可以让人民更加方便运用健身椅子在室外进行健身运动，而且由于健身椅子不再受到日晒雨淋固延长了健身椅的使用寿命，大受人们的欢迎。健身椅利的自动遮阳挡雨结构运用了传感器，能直接体现科技的日益进步改变人们的生活方式。因此，自动遮阳挡雨健身椅对健身器材行业中有着更为先进的方向和有着广泛的市场场景。

一、传动布局和系统控制的设计

本次设计时需要进行动力的传动，通常带传动适用于中小功率的传动。目前V带传动应用最广泛，因此在这次设计中采用了普通V带。从图1可以看的出该传动机构的工作方式，电动机经过调速，由输出轴通过键槽等连接方式带动小带轮旋转，由于小带轮的旋转，使得V带带动大带轮旋转，大带轮也通过键槽连接，带动轴旋转，滚轮也随着轴一起滚动，最后带动遮阳挡雨蓬工作。结构比较简单，但方便，可行性高。

二、自动遮阳挡雨健身椅的结构设计

1 传动机构的零件设计

遮阳挡雨蓬是通过电动机的正反转来控制其伸缩的。其中改传动机构还用到了V带，带轮，滚轮以及传動轴。为此该设计所选用的零部件的设计说明如下：

（1）V带。V带是联系电动机与传动轴之间的重要纽带，为此在选用V带的时候要认真参考相关的文献，经查阅相关的文献后，选用普通V带C系列。

（2）带轮。本设计我们设有两个带轮，分别为大带轮以及小带轮。小带轮套在电动机输出轴，大带轮套在传动轴，从而带动传动轴旋转。

（3）传动轴。大带轮通过键连接，带动传动轴转动。由于本设计中动力源所采用的是直流电动机和所要求输出的功率不大，故此所受到的扭矩和材料所需的刚度不大，材料初步选择选Q235，最小直径为30mm棒料。

（4）滚轮。滚轮分前滚轮和后滚轮，由于滚轮只起到旋转的作用，不用承受多大的压力，故此滚轮的材料可以用塑料制造。这样可以减少生产成品。后滚轮和前滚轮式通过绳索来产生联系的。值得注意的是：绳子和滚轮之间不能产生打滑。

（5）电动机通过带轮带动滚轮转动的，所以电动机的摆放位置也很重要，本次设计把电动机安装在健身椅后背侧，并用三根支撑钢管支撑起电动机安装版，使得电动机与地面离有一定的高度，这样既能避免人接触到电动机发生伤害，还可以避免水浸。

2 健身椅的基本结构

健身椅是近年来兴起的一种健身器材。健身椅是家庭及健身房常备的器材。所以设计一款好的健身器材很有必要，本次设计的健身椅为举重健身椅。该健身椅的主要部分有前脚、后脚、中间横梁、后脚横梁、坐垫和靠垫、传动轴、滚轮、带轮，遮阳挡雨蓬、支撑板、支撑钢管等。前脚、后脚、支撑杆、背垫钢架等用的是50mm×50mm的方形钢管，其他的部分是根据设计所需而选择材料，对于一些与人接触的部件，根据实际需要倒角和倒圆。部件与部件之间是通过焊接、螺栓等方式连接的。该健身椅的服务对象是人，为此设计中采用的钢材应有足够的刚度和硬度，以能够足够多的承受人体重量，还要注意部件的力学的性能和材料的机械性能。对于支撑的部分的材料我们采用20号钢。众所周知，健身椅类产品对人机工程的要求程度是非常高的，必须充分考虑人体的各部分数据，为了保证所设计的产品准确性，和实用性，参考多本《人机工程学》得出一些健身椅参数设置的依据如下：

（1）椅子部分，健身椅的设计尺寸是根据人体尺寸来设计的，各个部分的定位参照人体尺寸的。例如，背尺寸远大于人上身长，一般是450mm～550mm。人体的主要尺寸：国标GB10000-1988给出了身高、体重、上臂长、前臂长、小腿长、大腿长共6项主要的尺寸数据。本次设计选择了175mm的成年男子的尺寸作为本次设计的参考尺寸，再根据实际情加以调修改，这样就保证了整体的要求。前脚和后脚等支撑部分都是采用50mm×50mm的方形钢材，椅二侧都是焊接了四根Φ45×550mm的钢管来固定，以免在工作过程中发生形变。椅子的四个脚必须套上防滑的橡胶套，以免在使用过程中发生打滑。健身椅子的设计尺寸以及定位尺寸见各零件图以及装配图。

（2）雨棚架。雨棚架是由前二根尺寸为，的方形钢管来支撑的，后面2根钢管其尺寸为，是通过焊接的方式固定在椅子的后背。

3 健身椅的总体结构，如图2所示。

三、总结与展望

在我国，绝大多数的健身器材都是在俱乐部室内使用的，而室外的只是单双杠等简单的健身器材，每逢下雨天，基本上都不能在外面进行健身运动。然而，在国外，自动遮阳挡雨的健身器材在室外基本上随处可见，本次设计的健身椅结构简单、便于加工制造、所需的精度不高，产品的加工也简单、产品的组装维护方便。由此都大大降低生产成本，使得更多人都可以消费的起。这样的健身器材在健身市场能占据一定的分量。

参考文献

[1]王俊杰，曹丽.传感器与检测技术[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]席伟光，等.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2003.