划船器的设计及运动分析

陈铁日

（沈阳航空航天大学 机电工程学院，辽宁 沈阳 110135）

引言

划船健身器是近些年多种健身器械中比较受欢迎的健身器械之一。划船器在健身时，拉动的力量通过四杆机构[1]传递至各个部位。但是户外的划船器座椅和把手的距离存在许多问题，而且座椅在运动中容易偏移导致发生老年人滑下座椅的情况。本文通过查阅有关人在使用划船器健身时对身体状态的影响[2-4]，在已有的划船器[5]的基础上进行改进，最终设计出了一种新型的健身器械。本文通过使用SolidWorks建立了该划船器的物理模型，并使用MATLAB[6]对该划船器的运动进行了动力学模拟[7-9]，为能够更好地对划船器进行改进与升级奠定了基础。

1 机构外形

图1为该机构的运动简图。其中，该机构的等效主动件可视为杆AB或杆CD。装置的初始位置即为死点位置，初始时Q与杆EF使得整个装置的位置得到固定。

图1 划船器的机构运动简图

2 建立数学方程并输出运动图像

因为BPD为刚体，故P点运动状态与B点运动状态相同。因此易求得Y、X坐标参数为：

对上述两式进行求导，得到Y、X的速度参数为：

对上述两式继续求导，得到Y、X的加速度参数为：

为验证上文中利用参数坐标方程所输出的运动曲线是否正确，本文使用了SolidWorks中自带的运动曲线输出模块“SolidWorks Motion”中的“Motion分析”再次输出了Y方向与X方向的运动曲线，通过对比两次关于Y方向与X方向运动曲线的输出，发现两运动曲线一致，验证了上文利用参数坐标方程所输出运动曲线的正确性。

3 装置运动过程及优点

图2的工作过程1即为该划船器装置的初始位置，也是该装置的上死点位置。当手、脚同时用力时会带动整个装置的运动，具体运动过程如图2所示。该装置能够保证在运动的同时上身能够始终保持未倾斜的状态，即座椅部分在该装置运动的同时只发生平移运动，并未发生旋转运动。该装置的这一特性很好地解决了传统划船器在健身过程中，易从座椅上滑下的缺点。

图2 划船器工作过程

4 结论及展望

建立户外划船器系统模型。并通过静力分析和运动分析，再通过数学建模儿解决了老年人容易从座椅上下滑的缺点。文中检验了一种户外划船器的动力学性能与设计方案的合理性。能够缩短制造速度，加快进展周期，为划船器的广泛建设提供了理论依据。同时为研究划船器对人的健身效果，奠定了基础。本文中所提及的划船器不能调整座椅的高度与腿部长度，此划船器在此基础上可做进一步改造。同时将该划船器的座椅下部安装磁铁亦可使得人们可以自主调节划船器的“挡位”，这也是该划船器以后的改造方向之一。