一种新型握力器

2018-01-20德州学院机电工程学院李昌成王志坤姚安凯王文隆

河北农机 2017年12期

德州学院机电工程学院李昌成王志坤姚安凯王文隆

引言

人民生活越来越好，对于健康的要求也逐步提高。伴随着全民健身运动的开展，各种健身器械，健身软件层出不穷。握力器作为一种小型的健身器材，因携带方便，操作简单、安全受到人们的欢迎。随时随地通过简单的握紧松开，可以对人的手部以及前臂进行锻炼，对老人来说，可以促进血液的循环，使手部更加灵活；对青壮年而言可以增强手部的力量，使得肌肉结实，保持手部与全身肌肉律动的动态平衡；同时锻炼握力还有助于辅助手部肌肉或者软组织挫伤的患者恢复。在我们生活中常见的握力器有圆形的握力圈，类似字母V的握力器，还有可计数、显示握力的带有显示屏的握力器。圆形的握力圈可以起到按摩手部的作用，但主要是与掌心部分接触，对手指锻炼不够。类似字母V的握力器,结构较为简单，能起到锻炼手指作用，但V型的设计，当手握时难免会产生五指用力不够均匀，不够协调的问题。基于以上现状，改进设计出一种新型的可按摩手部的握力器势在必行。

1 整体设计

新型按摩握力器由外壳、U型螺栓、握杆、弹簧等主要部件组合而成。

1.1 外壳的设计

外壳由上下两部分组成，可拆卸，通过螺钉连接。在左侧外壳设计螺纹孔，右侧外壳带有螺栓，当把螺栓拧入螺纹孔中即可使得两部分连接。

1.2 U型螺栓的设计

U型螺栓的固定：U型螺栓穿过两横梁的通孔，限制U型铁前后的平动和转动以及上下的平动和转动，而两根压缩弹簧套于U型螺栓上，起到同样的限制作用。在弹簧的右端有一挡板（带有通孔），在U型螺栓的开口端拧上螺母，使得挡板位于弹簧与螺母之间。上横梁到下横梁的距离基本等于弹簧左端到螺母的距离，防止产生因重力而导致的U型螺栓的左右平移。

U型螺栓的长度：U型螺栓穿过右端横梁之后，剩余长度应略大于弹簧的最大形变量。

如果剩余长度小于弹簧形变量，如弹簧被压缩到最短，U型螺栓的右端便会从通孔中脱离出来。弹簧逐渐变回原长过程中由于U型螺栓一端的已经脱离，只有一端被通孔固定，便可能产生前后的移动，无法保证U型螺栓右侧穿过通孔，弹簧也无法回归原长。当剩余长度大于弹簧的形变量时，U型螺母右侧就不会脱离通孔，避免了弹簧无法回归这一问题。

1.3 握杆的设计

上握杆与左端外壳一体，设计成弓形，中间一段长度与下握杆相同，其上用橡胶套包裹，在橡胶套上有规律地布置一些凸点。采用橡胶套，既可以起到防止打滑的作用，同时可以避免对手部造成伤害。U型螺栓的左端充当握力器的另一个握杆，同样选择橡胶套包裹。两个握杆之间保持距离，当握杆向外伸长到最大距离之后，仍保证手握时不被挤压。

两握杆之间的距离选择：两个握杆之间的距离应该小于手掌的长度，考虑到手握握杆时会产生弯曲此时一般人的大拇指到四指的距离大约为13厘米，因此为了保证手握时更加舒适，将两杆之间的距离设计为10厘米。

1.4 弹簧的选择

下握杆起到压缩弹簧的作用，当下握杆受力时逐渐向上握杆靠近，弹簧逐渐压缩，因为两个握杆之间的距离为10厘米，因此弹簧的最大形变量应该为10厘米。普通成年男性的握力大约为400N,因此可以由胡克定律计算出所需弹簧的劲度系数k。两个弹簧并联，具体计算如下：

因为两个弹簧规格相同，所以K1=K2。带入数据得出：

握力器的外观设计如图1所示。

图1 新型握力器外观设计图

2 工作原理

（1）大拇指握住上握杆，余下四指抓住下握杆，手指弯曲产生一个拉力，拉动上握杆向左移动，内部弹簧同时受到挡板处带来的压力而产生收缩。在这个过程当中主要就是克服弹簧的力做功，从而起到锻炼手指灵活度，锻炼手部力量的作用。

（2）在握杆处选用带有凸点的橡胶套包裹，当手部握住两个握杆时，其上的凸点可以起到按摩手部穴位的作用。以下介绍三个主要的穴位：当四指握住下握杆时，凸点可以对少府穴进行按摩，起到缓解心悸胸痛等症状的作用。当用大拇指部分握住握杆时，可以对鱼际穴进行按摩，此穴可以治疗咽喉肿痛，咳嗽哮喘，风热之症。当整个手部完全握住握杆时，凸点便可与劳宫穴相接触，此穴可以安神缓解疲劳。