速降運動訓練仿生步行爬坡機的製作方法

2023-06-27 14:54:36 3

專利名稱：速降運動訓練仿生步行爬坡機的製作方法
技術領域：
本項設計旨在應用於小型滑沙、滑草、滑雪運動訓練，具體的說 該機器是能夠在速降場地中，通過小型汽油機為動力源模擬人體步行 方式進行爬坡的爬坡機。
背景技術：
隨著生活水平的不斷提高，越來越多的人在工作和學習之餘投身 大自然，充分享受戶外運動給身心帶來的快樂。在戶外運動中，滑沙、 滑草、滑雪等速降運動項目受到很多人的青睞。滑沙、滑草、滑雪就 運動學原理而言是先提高運動員的重力勢能，利用重力使運動員產生 滑行速度，它們都需要一種運輸設備來實現提高重力勢能這一過程， 即向山頂運輸運動員和相關器材。但要籌建一個現代化的滑雪場、滑 草場或是滑沙場需要十分巨大的資金保障，這類運動場的運載設備多 為索道，其投資金額動輒上億元，這對於開發廉價的旅遊資源來說是 很不利的。 發明內寄
為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是用方鋼管組成
框架式下支撐架10，在下支撐架10的下方是由腳1、曲軸2、軸承 座3構成的行走機構總成，通過曲軸2、軸承座3與下支撐架10相 連接。在下支撐架10上方是浮動臺4，座位放在浮動臺4上，在座
位的前方是控制部分13，座位的後側為動力部分12。
為了此設備由操作者控制行進方向，向山頂方向運載相關器材或 在一般坡度中實現載人運輸，從而具備輔助滑沙、滑草、滑雪運動訓 練的功能。該機器可以適應山地中輪式行進裝置所無法適應的複雜地 形，且可以不依賴於索道之類的固定軌道，具有自身的靈活性和獨立 性可以為滑雪場、滑草場、滑沙場提供必要的運輸裝備，可直接實現 對器材或人向山頂方向的運載。

圖1是爬坡機總圖左視圖
圖中1.腳2.曲軸3.軸承座4.浮動臺5.離合器6.撥叉7.輸出端
主軸8.曲軸主軸
圖2是爬坡機總圖主視圖
圖中9.減速器IO.下支撐架ll.汽油機12.動力部分13.控制部分 14.操縱杆
圖3是浮動臺主視圖
圖中15.凸輪頂杆部16.導柱座17.套筒連接板18.浮動臺骨架19. 凸輪20.凸輪主軸21.凸輪曲柄軸22.座23.導杆24.套筒25. 0型
圈
圖4是曲軸2的主視圖
圖中26.軸1 27.軸2 28.軸承1 29.軸套1 30.軸承2 31.軸3 32. 曲柄33.軸套具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細描述 速降運動訓練仿生步行爬坡機由行走機構總成(由腳1、曲軸2、
軸承座3構成)、浮動臺4、下支撐架10、動力部分12、控制部分13 五大部分組成。行走機構總成位於機器的最底部，腳1共有八隻，對 稱布置於浮動臺4的兩側，相鄰腳之間的軸向夾角為卯a 。下支撐架 10放在浮動臺4與行走機構總成之間，與軸承座3直接相連，浮動 臺4位於下支撐架10的上方，兩者通過導柱座16相連。動力部分 12位於浮動臺4上，由汽油機11與減速器9組成，通過輸出端主軸 7與離合器5相連。控制部分13由操縱杆14與離合器5組成，離合 器5共有兩個，對稱布置於輸出端主軸7的兩側，操縱杆14共有兩 個，對稱放在浮動臺4的座位前方兩側，操縱杆14通過撥叉6與離 合器5相連。機器的核心部分由浮動臺4與行走機構總成組成。 下面對機器各部分裝置總成的結構和功能分別介紹如下
1. 行走機構總成位於機器的下部。行走機構總成由腳l、曲軸2、 軸承座3構成，既是行走部分，又起支撐作用。其主要設計參數為 腳1的步長L =113mm，相鄰腳軸向夾角90° ，主軸轉速385rpm，行走 速度5 — 1 0 km/h,最大越障能力80. Omm;曲軸2.為組合曲軸，相鄰 兩曲柄的夾角90°。
2. 浮動臺4位於行走機構總成的上方，其結構由凸輪頂杆部15、導 柱座16、套筒連接板17、浮動臺骨架18、凸輪19、凸輪主軸20、 凸輪曲柄軸2K座22組成。浮動臺4是機器的主要部分，人坐在座 22上駕駛機器，四個凸輪19對稱分列於浮動臺骨架18的兩側，凸
輪頂杆部15與凸輪19緊貼。導柱座16共有四個，對稱分布在浮動 臺骨架18的兩側，且在浮動臺骨架18與下支撐架10之間，其中， 導柱座16的軸線與相鄰的凸輪19的中心線的距離為165mm，且導柱 座16在凸輪19的外側。套筒連接板17也有四個，位置與導柱座16 重疊，軸線重合。凸輪主軸20與凸輪曲柄軸21都放在凸輪19上， 其中凸輪主軸20位於凸輪19的中心，凸輪曲柄軸21位於凸輪19的 中心偏上80mm，中心線與軸承座3中心線在一條直線上。浮動臺骨 架18與下支撐架10都與導柱座16相連，浮動臺骨架18位於導柱座 16上方，上支撐架位於導柱座16下方。凸輪19與凸輪頂杆部15構 成凸輪補償系統，凸輪19與凸輪頂杆部15緊貼，且凸輪頂杆部15 位於凸輪19上方，均為四個，對稱分布於浮動臺骨架18的兩側，位 於同一側的兩個凸輪中心線之間的距離為600mm。通過凸輪補償系統 的作用，抵消了底部機身產生的垂直方向上的振動，使浮動臺4相對 於地面保持垂直方向的零振動。凸輪19每旋轉一周都會在豎直方向 與浮動臺4做四次位移補償，該位移補償量決定於底部行走機構總成 在行進時所產生的豎直方向的位移，即下支撐架10向上產生位移時， 凸輪補償系統必須使浮動臺4在相反的方向上相對於下支撐架10產 生同樣大小的位移。通俗的講就是下支撐架10往上移多少浮動臺4 就相反地往下移多少，這樣就使得浮動臺4相對地面位移為零，從而 達到減少浮動臺4振動的目的，使得成員和貨物不會受到顛簸。摩擦 阻尼部件由導杆23、套筒24、 0型圈25構成，0型圈25位於導杆 23與套筒24之間，三者中心線重合，摩擦阻尼部件共有四個，對稱分布於浮動臺骨架18的兩側，並在下支撐架10的四個角點上，位於 同側的摩擦阻尼部件中心線間的距離為930mm。摩擦阻尼部件中導杆 23與套筒24採用間隙配合，0型圈25位於中間起阻尼減振作用，由 此，摩擦阻尼部件既起阻尼作用，又能起導向作用。
3. 動力部分12由汽油機ll、減速器9組成，汽油機ll的型號為 ZS168FB的宗申汽油機，減速器9的傳動方式為皮帶傳動，離合方式 為張緊輪離合，減速比為20，變速程數0， 1， -1檔，變速箱機油 容量為95L。動力部分12所用的汽油機11隻要結構合適，也可以換 用其他型號與品牌的汽油機。
4. 下支撐架10用來支撐浮動臺4及其上面的人與重物，與行走機 構總成中的軸承座3直接相連，起到承上啟下的作用。
速降運動訓練仿生步行爬坡機各部分位置組成
由腳l，曲軸2，軸承座3構成的行走機構總成位於機器的底部， 既是行走機構，又起支撐作用，下支撐架10與軸承座3相連，位於 行走機構總成之上。浮動臺4由凸輪頂杆部15、導柱座16、套筒連 接板17、浮動臺骨架18、凸輪19、凸輪主軸20、凸輪曲柄軸21、 座22九大部分組成。浮動臺4通過導柱座16與下支撐架10相連， 並位於下支撐架10的正上方，兩者的中心線在同一個平面內。四個 凸輪19對稱分列於浮動臺骨架18的兩側，凸輪頂杆部15與凸輪19 緊貼。導柱座16共有四個，對稱分布在浮動臺骨架18兩側，且在浮 動臺骨架18與下支撐架10之間。套筒連接板17也有四個，位置與 導柱座16重疊，軸線重合。凸輪主軸20與凸輪曲柄軸21都放在凸輪19上，其中凸輪主軸20位於凸輪19的中心，凸輪曲柄軸21位於 凸輪19的中心偏上80mm，中心線與軸承座3中心線在一條直線上。 浮動臺骨架18與下支撐架10都與導柱座16相連，浮動臺骨架18位 於導柱座16上方，上支撐架位於導柱座16下方。動力部分12由汽 油機ll、減速器9組成，汽油機11在浮動臺4側上方，座22後， 減速器9在汽油機11的前下方通過輸出端主軸7與離合器5相連， 動力部分12是本機器的動力源。 速降運動訓練仿生步行爬坡機的工作運行過程
由操作者手動啟動汽油機11，並將汽油機11油門調節至適當位 置，保證汽油機11正常運轉。手動推進汽油機11所帶的行停總離合 器推桿，此時汽油機11所帶的行停總離合器被置於合的狀態，而離 合器5仍處於初始的合的狀態，動力從汽油機11經由汽油機11所帶 的行停總離合器、減速器9、離合器5傳入曲軸2，曲軸2帶動腳1 作圓周運動，從而使行走機構總成中的腳1實現平行四邊形機構的運 動形式，在運動中腳l與地面接觸產生驅動摩擦力，從而使機器向前 行進。在行走機構總成運動的同時，浮動臺4依靠凸輪補償部分進行 垂直方向上的位移補償，使得浮動臺4相對於地面始終保持垂直方向 的位移為零，機器在行進時，人坐在浮動臺4上對機器進行駕駛，下 面的腳1在曲軸2的帶動下，模仿人步行的方式，下面共有8隻腳， 對稱分布於浮動臺4的兩側，採用平行四邊形機構來模擬人腳的行走 動作，抬起一邁步一落地一支撐一抬起，考慮平衡問題，平行四邊形 結構必須選擇多組配合才能實現。引入曲軸2是為了讓各只腳相互之
間不能干涉。浮動臺4與下支撐架10相連，並位於下支撐架10的上 方，浮動臺4與行走機構總成的連接通過凸輪補償部分(由凸輪19、 凸輪頂杆部15構成)、摩擦阻尼部分(由導杆23、套筒24、 0型圈 25構成)來實現。通過凸輪補償部分的作用，抵消了底部機身產生 的垂直方向上的振動，使浮動臺相對於地面保持垂直方向的零振動。 凸輪19每旋轉一周都會在豎直方向與浮動臺4做四次位移補償，該 位移補償量決定於底部行走機構總成在行進時所產生的豎直方向的 位移，即下支撐架10向上產生位移時，凸輪補償部分必須使浮動臺 4在相反的方向上相對於下支撐架10產生同樣大小的位移。通俗的 講就是下支撐架10往上移多少浮動臺4就相反地往下移多少，這樣 就使得浮動臺4相對地面位移為零，從而達到減少浮動臺4振動的目 的，使得成員和貨物不會受到顛簸。機器的轉向由離合器5控制，離 合器5共有兩個，對稱分置於動力部分12輸出端主軸的兩側，由於 動力部分12的輸出端主軸7為通軸雙端輸出，相應地，該輸出軸分 別與兩個離合器5的輸入軸相連。通過控制爪牙間的嵌合與脫開，來 控制左右兩端動力傳輸的通與斷，利用這一方式，在兩個離合器5均 處於合的狀態下，欲使機器右轉時，可使右側離合器5斷開，左側保 持原狀態，從而使右側行走機構總成失去動力停止行進，左側行走機 構總成仍然保持原來的行進狀態，最終機器由於受到偏轉力矩而向右 轉向。欲使機器左轉時同理。欲停止機器，可直接使用動力部分12 的開關關閉發動機從而停車。
權利要求1.一種速降運動訓練仿生步行爬坡機，整臺設備由行走機構總成、浮動臺(4)、下支撐架(10)、動力部分(12)、控制部分(13)五部分組成，其特徵是行走機構總成位於機器的最底部，下支撐架(10)放在浮動臺(4)與行走機構總成之間，與軸承座(3)相連，浮動臺(4)位於下支撐架(10)的正上方，兩者的軸線重合，動力部分(12)位於浮動臺(4)側上方，控制部分(13)由操縱杆(14)與離合器(5)組成，離合器(5)共有兩個，操縱杆(14)也有兩個，對稱放置於浮動臺(4)的座位前方兩側，通撥叉(6)與離合器(5)相連。
2. 根據權利要求1所述的速降運動訓練仿生步行爬坡機，其特徵 是行走機構總成由腳(1)、曲軸(2)、軸承座(3)組成，整體機 械結構為平行四邊形結構。
3. 根據權利要求1所述的速降運動訓練仿生步行爬坡機，其特徵 是動力部分(12)由汽油機(11)與減速器(9)組成，汽油機(ll) 位於浮動臺後側上方，座(22)後，減速器(9)在汽油機(11)前 下方與離合器(5)連接。
4. 根據權利要求1所述的速降運動訓練仿生步行爬坡機，其特徵 是離合器(5)為爪牙式離合器，共有兩個，對稱放置於輸出端主 軸(7)的兩側， 一端套入輸出端主軸(7)，另一端套入曲軸主軸(8)， 撥叉(6)放在與曲軸(2)相連的一端，並與操縱杆(14)相連。
5. 根據權利要求1所述的速降運動訓練仿生步行爬坡機，其特徵 是曲軸(2)為組合曲軸，軸向相鄰兩曲柄的夾角為90"。
6.根據權利要求1所述的速降運動訓練仿生步行爬坡機，浮動臺(4) 由凸輪頂杆部(15)、導柱座(16)、套筒連接板(17)、浮動臺骨架(18)、凸輪(19)、凸輪主軸(20)、凸輪曲柄軸(21)、座(22)九 大部分組成，其特徵是四個凸輪(19)對稱分列於浮動臺骨架(18) 的兩側，凸輪頂杆部(15)與凸輪(19)緊貼，導柱座(16)在浮動 臺骨架(18)與下支撐架(10)之間，共有四個，對稱分布在浮動臺 骨架(18)兩側，且導柱座(16)在凸輪(19)的外側，套筒連接板(17)也有四個，導柱座(16)軸線重合，凸輪主軸(20)與凸輪曲 柄軸(21)都放在凸輪(19)上，其中凸輪主軸(20)位於凸輪(19) 的中心，凸輪曲柄軸(21)位於凸輪(19)的中心偏上，中心線與軸 承座(3)中心線重合，浮動臺骨架(18)與下支撐架(10)都與導 柱座(16)相連，浮動臺骨架(18)位於導柱座(16)上方，下支撐 架(10)位於導柱座(16)下方。
專利摘要速降運動訓練仿生步行爬坡機是應用於滑沙場、滑草場、滑雪場速降運動訓練的一種仿生步行機，是一種以小型汽油機為動力源模擬人體步行方式的爬坡機，向山頂運送運動員或設備，結構簡捷，操作方便，在現實應用中克服了巨額資金的限制，更利於此項活動的開展。整個機器由行走機構總成、浮動臺4、下支撐架10、動力部分12、控制部分13五大部分組成。利用動力部分12的汽油機來帶動，通過控制部分13的離合器實現差速轉向，使用凸輪補償結構以保持浮動臺的平穩，人坐在上面親自駕駛。
文檔編號B62D57/00GK201056238SQ20062002183
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月17日 優先權日2006年10月17日
發明者任長清, 劉久慶, 孫立國, 楊春梅, 阮凱林, 巖 馬, 馬士偉 申請人:東北林業大學