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        一種滑行代步器的設(shè)計

        2013-04-16 10:45:10
        電子世界 2013年13期
        關(guān)鍵詞:代步斜板單向

        圖1 滑板

        圖2 輪滑鞋

        圖3 三角彈性彎板

        圖4 代步滑行器

        人們總在試圖走路能走得更快些,但是靠雙腿走路,快了就會體力不支。于是有了輪滑鞋、滑板(如圖1),眾多年輕人踩著輪滑鞋(如圖2)、滑板在馬路上向前滑移,一般都為單人滑行。而摩托車、汽車等交通工具,作為越來越多的成年人的代步工具,一次可以帶著多個人在馬路上奔馳。這些都是利用代步工具和地面之間的摩擦,二者的區(qū)別在于,前者動力來自于人的體能,后者動力依靠汽油、柴油、電能、太陽能等?;疖?、動車、高鐵是利用車體和導(dǎo)軌之間的摩擦,而飛機則是利用空氣流,它們均可帶著成百上千人高速奔馳、飛行。

        作者開發(fā)了一種代步滑行器,只要踩在該滑行器上,下蹲或單腿或雙腿上下踏步,便可向前滑行,而且能起到鍛煉身體的目的。

        1.運動原理和總體設(shè)計

        本代步滑行器是利用彈簧能和單向制動輪實現(xiàn)的。

        1.1 能量的儲存

        能量儲存采用彈簧鋼板。將彈簧鋼板彎曲成圖3所示的三角彎板,由地板、上斜板和后斜板組成。當(dāng)人踩踏在兩斜板連接的彎板自由端時,彎板便在人體重的作用下下移,同時在三角彎板內(nèi)產(chǎn)生并儲存一定的能量即彈簧能。

        圖5 三角墊板

        圖6 滑行代步器

        圖7 棘輪機構(gòu)

        圖8 代步滑行器

        1.2 向前滑移運動的實現(xiàn)

        在如圖3所示情況下,當(dāng)受到人體重量作用,三角彎板向下移動時,由于地板緊貼地面沒有前后、左右運動,在三角彎板內(nèi)便產(chǎn)生并儲存彈簧能,之后隨即向上向前彈起。但在如圖4所示情況下,由于彎板下面裝有輪子,所以三角彎板產(chǎn)生的彈簧能將轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蠡蛳蚝笠苿拥倪\動能。這時,為了確保三角彎板只能向前移動,在三角彎板后斜板下面安裝只能單向轉(zhuǎn)動的反轉(zhuǎn)制動輪子,如圖4所示。這樣,三角彎板內(nèi)產(chǎn)生的彈簧能便轉(zhuǎn)化為向前移動的運動能,實現(xiàn)向前移動。踩下的距離越大,儲存的彈簧能就越多,向前移動的距離就越大;下踩的頻率越高,向前移動的速度就越快。

        2.結(jié)構(gòu)設(shè)計

        (1)本體設(shè)計

        考慮到人踏踩時重心不能太高,設(shè)計上斜板與水平底板成25°左右。同時,為使人腳踩下時相對舒服些,或使得在人腳踩下自由端時,腳底基本能處于水平,或不至于向后太傾斜,設(shè)計如圖5所示三角墊板,并置于上斜板上面,如圖6所示。

        后斜板與上斜板之間夾角的大小直接影響能否產(chǎn)生彈簧能和產(chǎn)生彈簧能的大小,很顯然90°左右產(chǎn)生彈簧能最大,因此設(shè)計該夾角略大于90°。

        另外,考慮到一般人腳的大小,設(shè)計腳踏三角墊板的長度為330mm,寬度為130mm。

        根據(jù)人不同的體重50kg、60kg、70kg以上,選擇不同的彈簧鋼板厚度,分別選擇2mm、2.5mm、3mm三種。

        (2)單向制動裝置的設(shè)計

        棘輪機構(gòu)是一種用的單向轉(zhuǎn)動裝置。本案采用如圖7所的內(nèi)裝棘輪機構(gòu)的輪子為本代步

        滑行器的單向制動裝置。圖8為代步滑行器整體圖。

        3.總結(jié)

        本案設(shè)計的代步滑行器區(qū)別于以往的滑板、滑輪鞋。雖然也利用到了滑行器與地面間的摩擦力,但并不需要直接踩蹬地面,而只要單腿或雙腿上下交替運動即可。向下運動依靠人體重量,向上抬起運動利用三角彎板內(nèi)部儲存的能量即彈簧所具有的復(fù)位功能,非常省力。而且,同時具有鍛煉體能的功效,具有一定的應(yīng)用推廣價值。

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