【摘 要】本文介紹作者研究開發(fā)出的一種自動捶背機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。目前，由于社會保障制度的不健全，越來越多的“空巢”老人蝸居在家，沒有子女照顧來安享晚年。本文將機(jī)械設(shè)計(jì)的方向著眼于這一特殊群體，通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與躺椅的巧妙結(jié)合，設(shè)計(jì)出了一款簡單而實(shí)用的自動捶背機(jī)構(gòu)，具有很高的市場推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】“空巢”老人；自動；捶背椅；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

一、研究背景

隨著我國計(jì)劃生育政策的實(shí)施與社會的發(fā)展，我國的人口老齡化問題逐漸加劇，已經(jīng)成為當(dāng)今社會不可忽視的一個重要議題。但是，由于我國的社會保障制度仍未健全，且子女們也都在外打拼，“空巢老人越來越多”。基于這一社會現(xiàn)狀，我們擬定研發(fā)一種自動捶背機(jī)。讓“空巢”老人能適當(dāng)?shù)姆潘杉∪?。同時(shí)，我們注意到，老人們由于操勞半生，腿腳不太靈便，所以，我們研制的捶背機(jī)械以躺椅等為載體，不需要過多的操作便可以進(jìn)行有效的捶背運(yùn)動。

二、機(jī)構(gòu)的工作原理

本文的核心機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡圖下（圖1）選用該機(jī)構(gòu)的理由是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)的“L”型空間結(jié)構(gòu)可以很好的和座椅進(jìn)行結(jié)合。同時(shí)該機(jī)構(gòu)的曲柄由電機(jī)驅(qū)動，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取適當(dāng)?shù)臈U長可以對擺桿的擺動幅度進(jìn)行相應(yīng)對控制。

圖 1

在上圖中，設(shè)AC方向?yàn)閄軸，A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，過A點(diǎn)作AC的垂線，并作為Y軸。然后，對機(jī)構(gòu)中各個桿件進(jìn)行運(yùn)動分析。設(shè)桿AB的轉(zhuǎn)速為ω，則經(jīng)過時(shí)間t后，可以得出各個桿的運(yùn)動方程如下：（1）AB桿。該桿在電機(jī)驅(qū)動下做圓周運(yùn)動，運(yùn)動過程較為簡單，故此處省略對該桿的分析。（2）BC桿。在運(yùn)動過程中，BC桿長度不變，于是有：(x■-x■)■+(y■-y■)■=ι■■，BC桿做平面剛體運(yùn)動，所以用理論力學(xué)中的速度瞬心方法求得C點(diǎn)的速度為：V■=■tan x■，在△ABC中，由余弦定理得：

cos =■，化簡可得：x■=ι■cos +■，由于C點(diǎn)一直在X軸上運(yùn)動，所以有：yc=0。對式子進(jìn)行求導(dǎo)得：

Vcx=■tan cos ι■+■vcy=0，滑塊C只是在平板上做往復(fù)運(yùn)動，因此只有在X方向上有位移，在Y方向上沒有位移。且CD桿為該機(jī)構(gòu)中的輸出桿，桿件的速度加速度圖較為復(fù)雜，所以本文采用ADAMS軟件對核心輸出桿件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，分析各個桿件的速度與加速度曲線，因?yàn)镕=ma，，所以，選取輸出桿的加速度曲線進(jìn)行分析（圖2）如下：

圖2 輸出桿加速度時(shí)間關(guān)系圖

通過以上的速度和加速度圖不難發(fā)現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)的加速度變化較小，而我們知道，加速度的穩(wěn)定和擺錘工作時(shí)的錘擊力度有關(guān)，所以，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)較為穩(wěn)定的錘擊力，可以滿足捶背這一民用效果。

三、機(jī)構(gòu)的應(yīng)用與市場分析

該機(jī)構(gòu)可以非常巧妙的和座椅結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，通過電機(jī)驅(qū)動曲柄，帶動擺動桿上的滑塊進(jìn)行敲擊，捶背運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)數(shù)目較少，機(jī)構(gòu)也相對簡單，所以，成本也相對較低，但是卻可以很巧妙的完成捶背運(yùn)動。目前市場上普遍存在的捶背椅動輒上萬元，屬于高檔消費(fèi)品，雖然有很好的按摩放松效果，但是，對于勤儉一生的老人而言并不具備很大的推廣價(jià)值。而該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)簡單，成本低廉，簡單實(shí)用。具有很好的市場價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張春林．機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[2]梁桂明．創(chuàng)造學(xué)與新產(chǎn)品開發(fā)思路與實(shí)例[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2005