一款基于按摩椅機械傳動系統的創新設計

張立偉　肖瀟　謝永強

摘要：文章提出了一種基于按摩椅機械動力系統部分的創新設計思路，通過機構的曲軸傳動系統、腰部偏心輪系統以及肩部的仿真人手系統等三大傳動系統以針對人體不同部位進行同步按摩，滿足了人們對于按摩椅的各項需求。該按摩椅機械部分結構簡單、經濟實惠、使用方便、性價比高，具有較高的推廣價值。

關鍵詞：按摩椅；機械傳動系統；同步按摩；曲軸傳動系統；偏心輪系統；模擬人手系統

中圖分類號：TS665文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）24-0018-02

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，隨之而來的工作壓力也在不斷加大，使得人們對自身健康愈加關注，長期久坐會引起背部疼痛僵硬，按摩椅作為一種消除疲勞的保健醫療器械越來越受到消費者的歡迎，尤其是自動按摩椅的出現，大大提高了其使用的舒適性，這對其內部機械傳動系統結構設計也提出了更高的要求。通過市場的調研，我們發現雖然目前市場上有許多按摩設備，但他們不是性能單一就是價格昂貴，比如一臺榮康按摩設備需要一萬多塊。基于此本方案通過對當前使用的按摩椅機械部分進行了創新設計與改進集成，研究出了一種基于按摩椅機械傳動系統部分的創新設計思路。

1按摩椅總體設計思路

根據對市場按摩椅調查結果的研究，采用創新與優化設計后，我們提出了一種基于按摩椅機械部分創新設計結構，其機械結構主要包括以曲軸實現多種動力同步傳動的曲軸傳動系統、實現腰部三維立體按摩的偏心輪系統與實現肩部揉捏的模擬人手系統等三種創新思路，圖1所示的為按摩椅的外觀三位模型及關鍵部位圖示。針對市場的按摩椅調查研究，采用創新與優化設計完成了按摩椅的機械傳動部分的實現，該按摩椅功能特點主要體現在頸部、肩部、背部、腰部等部位動力傳動與按摩機構的創新設計。通過直流電機驅動減速器以及其他輔助結構運動最終帶動曲軸系統轉動，曲軸主要分為兩路動力傳遞，一路是通過本身的中間凸起部分帶動肩部仿真人手系統做來回往復運動；另外一路主要通過與錐齒輪以及蝸輪蝸桿實現動力傳遞方向的改變，帶動頭部、背部與腰部斜偏心輪系做循環往復運動。按摩椅的其他部分，諸如傳動系統控制原理以及電動機等電路元件的安裝可以根據使用者的需要進行常規選取，其工作原理設計流程圖如圖2所示。

2基于機械傳動系統按摩椅總體設計方案

2.1曲軸傳動系統實現多種動力傳遞

如圖3所示為系統核心傳動部分即曲軸傳動系統。背部按摩系統有一個電動機提供動力，電動機通過減速器將動力傳遞給曲軸。曲軸連接的按摩機構分為頸部、肩部、背部和腰部按摩機構，頸部通過錐齒輪傳動，帶動頸部按摩頭對頸部按摩；肩部與曲軸彎曲凸起部分連接，實現肩部按摩機構對肩部揉捏功能；背部按摩是通過蝸輪蝸桿機構實現兩根橫軸的轉動，從而帶動橫軸上的橢圓輪對背部實現敲打功能；腰部按摩也是通過蝸輪蝸桿機構實現橫軸的轉動，這根軸上由兩個橢圓輪和兩個偏心圓輪組成，橢圓輪是對腰后部實現輕微敲打功能，偏心圓輪是對腰部兩側的按摩。曲軸系統的使用在對身體起到不同部位同步全面按摩的同時，也起到了簡化系統結構的作用。當然由于按摩椅機械部分采用單軸動力傳動系統，使得按摩椅不能單獨使用某一部分的按摩功能，因此方案中的設計結構主要針對需要經常性用于全身按摩的場合，相比現有按摩椅的復雜結構具有更大的使用價值。

2.2偏心輪系統實現腰部三維立體按摩

如圖4所示的腰部偏心輪系統結構示意圖，其中偏心圓輪是針對腰部的按摩機構。偏心圓輪是兩個對稱圓餅在橫軸上呈非90?且偏心安放，當曲軸通過蝸輪蝸桿機構帶動橫軸轉動時，偏心圓輪轉動，在轉動過程中人的腰部處于轉輪中的位置不斷改變，偏心輪將旋轉運動轉化為對腰部左右擠壓運動，且對腰部的擠壓力不斷周期性變化，同時可以通過控制電機的轉速以實現對按壓力大小的控制，通過腰部兩側的對稱偏心輪前后、左右和上下全方位的運動以實現三維立體的按壓按摩效果，有效地緩解肌肉疲勞。

2.3模擬人手系統實現對肩部的揉捏

如圖5所示，肩部采用彎曲軸帶動桿件前后運動，該處兩個按摩桿件之間安裝有彈簧（圖中未標出），當連接在上面的桿件向后運動時，兩個按摩機構在空心柱的阻擋下互相靠近，此時彈簧被壓縮；當連接桿件向前運動時，兩個按摩桿件由于彈簧的作用而張開，按摩機構的前后運動、上下張合運動就形成了類似于人手的揉捏靈活運動，同時按摩桿件上各點由于旋轉造成的線速度不同，使得各點產生周期性變動的擠壓力。

3結語

本方案提出的設計思路主要針對人體的幾個關鍵部位進行有效按摩，產品多個部分的設計達到健康、休閑和娛樂于一體的功能，并具有結構簡單、使用方便等特點。

本方案主要有以下創新點：頸肩部采用的按摩機構能夠仿真手一樣自由靈活地進行揉捏按摩，即按摩機構的構件能夠實現上下、前后運動；腰部、腿部和腳部按摩部位的斜置安裝的偏心輪能夠實現前后、左右和上下全方位的運動，使人體實現三維方向的按摩，以滿足人的不同需求。

參考文獻

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[2]濮良貴，紀名剛．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2006．

[3]楊家軍．機械系統創新設計[M]．武漢：華中理工大學出版社，2000．

作者簡介：張立偉（1988-），男，黑龍江肇東人，武漢科技大學學生，研究方向：機械工程及自動化；肖瀟（1991-），男，湖北天門人，武漢科技大學學生， 研究方向：機械工程及自動化；謝永強（1990-），男（蒙古族），內蒙古赤峰人，武漢科技大學學生， 研究方向：機械工程及自動化。

（責任編輯：周加轉）