淺談自動捶背椅的機構設計

【摘 要】本文介紹作者研究開發出的一種自動捶背機構的設計。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。本文將機械設計的方向著眼于這一特殊群體，通過曲柄滑塊機構與躺椅的巧妙結合，設計出了一款簡單而實用的自動捶背機構，具有很高的市場推廣價值。

【關鍵詞】“空巢”老人；自動；捶背椅；曲柄滑塊機構

一、研究背景

隨著我國計劃生育政策的實施與社會的發展，我國的人口老齡化問題逐漸加劇，已經成為當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”。基于這一社會現狀，我們擬定研發一種自動捶背機。讓“空巢”老人能適當的放松肌肉。同時，我們注意到，老人們由于操勞半生，腿腳不太靈便，所以，我們研制的捶背機械以躺椅等為載體，不需要過多的操作便可以進行有效的捶背運動。

二、機構的工作原理

本文的核心機構是曲柄滑塊機構，機構簡圖下（圖1）選用該機構的理由是因為該機構的“L”型空間結構可以很好的和座椅進行結合。同時該機構的曲柄由電機驅動，通過結構設計取適當的桿長可以對擺桿的擺動幅度進行相應對控制。

圖 1

在上圖中，設AC方向為X軸，A點為坐標原點，過A點作AC的垂線，并作為Y軸。然后，對機構中各個桿件進行運動分析。設桿AB的轉速為ω，則經過時間t后，可以得出各個桿的運動方程如下：（1）AB桿。該桿在電機驅動下做圓周運動，運動過程較為簡單，故此處省略對該桿的分析。（2）BC桿。在運動過程中，BC桿長度不變，于是有：(x■-x■)■+(y■-y■)■=ι■■，BC桿做平面剛體運動，所以用理論力學中的速度瞬心方法求得C點的速度為：V■=■tan x■，在△ABC中，由余弦定理得：

cos =■，化簡可得：x■=ι■cos +■，由于C點一直在X軸上運動，所以有：yc=0。對式子進行求導得：

Vcx=■tan cos ι■+■vcy=0，滑塊C只是在平板上做往復運動，因此只有在X方向上有位移，在Y方向上沒有位移。且CD桿為該機構中的輸出桿，桿件的速度加速度圖較為復雜，所以本文采用ADAMS軟件對核心輸出桿件進行運動學分析，分析各個桿件的速度與加速度曲線，因為F=ma，，所以，選取輸出桿的加速度曲線進行分析（圖2）如下：

圖2 輸出桿加速度時間關系圖

通過以上的速度和加速度圖不難發現，該機構的加速度變化較小，而我們知道，加速度的穩定和擺錘工作時的錘擊力度有關，所以，該機構能夠實現較為穩定的錘擊力，可以滿足捶背這一民用效果。

三、機構的應用與市場分析

該機構可以非常巧妙的和座椅結構進行結合，通過電機驅動曲柄，帶動擺動桿上的滑塊進行敲擊，捶背運動。該機構的機構數目較少，機構也相對簡單，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值。而該機構的設計簡單，成本低廉，簡單實用。具有很好的市場價值。

參 考 文 獻

[1]張春林．機械創新設計[M]．機械工業出版社，2007

[2]梁桂明．創造學與新產品開發思路與實例[M]．機械工業出版社，2005