运动爱心陀螺设计

2017-05-30靳咏桥

科技风 2017年17期

靳咏桥

摘要：运动爱心陀螺可以由一个支撑杆连接，有杠铃的功能，两个加起来重量适中，可锻炼臂力。此款陀螺高档，耐用，重量合适，转到一定转速后发出类似空竹的响声，由于风口为不锈钢材质，能发出比其他材料陀螺更悦耳的响声，适合成年人抽打（尤其是中老年朋友）既可强身健体治疗肩周炎，又可减肥。

关键词：爱心陀螺设计；设计过程；使用的材料；机械加工；电路设计

随着人们生活水平的提高，健康便成为当今人们的主要话题，尤其是中老年人越来越注意自己的身体保养，身体保养包括健康饮食和适量运动。健康饮食的花样繁多，但适量运动是个小难题，老年人活动的范围比较小，娱乐也是很有限的。居于这种现状，想到了儿童时候的玩具陀螺，玩陀螺可以增强反应能力，开拓丰富的想象力，并且这种技艺也很容易掌握。由此想到把这种娱乐活动延伸至老年人，既能找回童年时游戏的快乐，也能达到健身的目的。

一、爱心陀螺设计的理论方法

此款陀螺的选材是通过深思熟虑的，要能达到健身的目的，材料不能太轻，为了便于携带，材料也不能过重。又居于經济性和实用寿命长短的考虑，陀螺的主体选择用不锈钢和尼龙棒为材料，这些材料在市场上也很容易买到，陀螺的尖部增加了轴承，这样使钢珠的转动更稳定。为了增加陀螺的观赏性，从陀螺的侧面造型上做了很大的改进，侧面是有18个灯组成的心形图案，其寓意深刻，希望每个人都要有爱心，关爱自己、关爱他人，更要关爱老年人。

如果遇到天气状况，陀螺就会发挥它的另一个作用，并且实现起来也非常容易：两个陀螺可以通过手柄连接，便成了一哑铃，在家能健身，这又是一项重大的改进。

二、爱心陀螺设计过程

1）使用的材料：鞭杆：木质直径为25mm，长度适中，能承受足够打大的力。鞭梢：带筋的皮条，主要受力部位，易损件。支撑架：尼龙棒直径30mm，专用钢珠：直径25mm；

不锈钢管：外径Φ106长140，厚4mm，重量适中，能起到健身的作用。尼龙棒：Φ110mm×500mm，Φ40mm×300mm。另外还有推力球轴承，钢珠，Φ11×20的45#，70个发光二极管，若干导线，锂电池，开关，电路板，电阻，充电器插孔，胶棒等。

2）机械加工：Φ110×500尼龙棒，加工陀螺盖，并钻孔；Φ110×500尼龙棒，加工陀螺锥度1：1；在不锈钢管上加工条形风口110x10；在不锈钢管上钻孔2223个Φ5的孔；

在不锈钢管上钻Φ8.6孔，并攻丝M10。加工M10×40的螺钉。用Φ40×300尼龙棒加工手柄Φ30×17，并倒圆角和切弧。

3）电路设计及安装：发光区是由许多种彩色的发光二极管LED23LED26组成，陀螺在旋转的过程中，由于离心力的作用，离心开关S接通，电源直接加到4个发光二极管上，使其发光。离心开关S可用弹性金属片自制而成，由于陀螺是一个旋转的运动体，整体的平衡非常重要。因此，印刷电路板的布局不仅要注意左右对称，同时要考虑垂直方向的平衡。其主体电路是由电容C和电阻R来一起固定灯闪的频率，通过LM3909集成电路把3V的直流电源经过滤波器改变成方波脉冲信号输出，就可以让LM3909控制LED1～LED22的发光二级管同时亮，同时灭，在不同的转速下，实现灯闪的形状。三极管可以调整整个电路的电流不要过大，了以减轻LM3909的负载；

电路设计，实现2223个发光二极管的闪烁。电路安装，安装电阻，电容，芯片和2223个发光二极管。固定发光二极管。固定电池和电路板在端盖上。电池是手机用的锂电，还可以充电。

4）安装固定：将上盖固定，封胶，检查个零件的紧固性。

三、爱心陀螺发展前景

此款陀螺耐用，重量适中，灯可以随意开关，白天晚上均可使用，夜间转动时非常漂亮，像一个转动的七彩光球，同时发出嗡嗡的响声，既能健身而且美观，电子元件以及电池我们都选用高质量产品，电池充满一次电可以正常使用1周以上，（按每天1小时计算），到一定转速后发出类似空竹的响声。

陀螺球是一种集健身、娱乐、竞技为一体的新型体育器材（用品），运动方法简单易行，趣味性强，而且动作高雅，既能陶冶情操又能增强体质，易被人们所接受同时也填补了课间体育运动器材单调老化所带来的困惑。

参考文献：

[1]饶尔达克著.小型陀螺马达制造工艺.国防工业出版社，1965.

[2]李宝章.陀螺仪器的结构和设计.

[3]王昆，等主编.机械设计机械设计基础课程设计.北京：高等教育出版社，1996.

[4]《机械设计手册》联合编写组编.机械设计手册/上册.化学工业出版社，1979.

[5]中国纺织大学工程图学教研室等编.画法几何及工程制图.上海科学技术出版社，1984.

[6]东北工学院《机械零件设计手册》编写组编.机械零件设计手册（第二版）/中册.冶金工业出版社，1982.