一款基于按摩椅机械传动系统的创新设计

张立伟　肖潇　谢永强

摘要：文章提出了一种基于按摩椅机械动力系统部分的创新设计思路，通过机构的曲轴传动系统、腰部偏心轮系统以及肩部的仿真人手系统等三大传动系统以针对人体不同部位进行同步按摩，满足了人们对于按摩椅的各项需求。该按摩椅机械部分结构简单、经济实惠、使用方便、性价比高，具有较高的推广价值。

关键词：按摩椅；机械传动系统；同步按摩；曲轴传动系统；偏心轮系统；模拟人手系统

中图分类号：TS665文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）24-0018-02

随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，随之而来的工作压力也在不断加大，使得人们对自身健康愈加关注，长期久坐会引起背部疼痛僵硬，按摩椅作为一种消除疲劳的保健医疗器械越来越受到消费者的欢迎，尤其是自动按摩椅的出现，大大提高了其使用的舒适性，这对其内部机械传动系统结构设计也提出了更高的要求。通过市场的调研，我们发现虽然目前市场上有许多按摩设备，但他们不是性能单一就是价格昂贵，比如一台荣康按摩设备需要一万多块。基于此本方案通过对当前使用的按摩椅机械部分进行了创新设计与改进集成，研究出了一种基于按摩椅机械传动系统部分的创新设计思路。

1按摩椅总体设计思路

根据对市场按摩椅调查结果的研究，采用创新与优化设计后，我们提出了一种基于按摩椅机械部分创新设计结构，其机械结构主要包括以曲轴实现多种动力同步传动的曲轴传动系统、实现腰部三维立体按摩的偏心轮系统与实现肩部揉捏的模拟人手系统等三种创新思路，图1所示的为按摩椅的外观三位模型及关键部位图示。针对市场的按摩椅调查研究，采用创新与优化设计完成了按摩椅的机械传动部分的实现，该按摩椅功能特点主要体现在颈部、肩部、背部、腰部等部位动力传动与按摩机构的创新设计。通过直流电机驱动减速器以及其他辅助结构运动最终带动曲轴系统转动，曲轴主要分为两路动力传递，一路是通过本身的中间凸起部分带动肩部仿真人手系统做来回往复运动；另外一路主要通过与锥齿轮以及蜗轮蜗杆实现动力传递方向的改变，带动头部、背部与腰部斜偏心轮系做循环往复运动。按摩椅的其他部分，诸如传动系统控制原理以及电动机等电路元件的安装可以根据使用者的需要进行常规选取，其工作原理设计流程图如图2所示。

2基于机械传动系统按摩椅总体设计方案

2.1曲轴传动系统实现多种动力传递

如图3所示为系统核心传动部分即曲轴传动系统。背部按摩系统有一个电动机提供动力，电动机通过减速器将动力传递给曲轴。曲轴连接的按摩机构分为颈部、肩部、背部和腰部按摩机构，颈部通过锥齿轮传动，带动颈部按摩头对颈部按摩；肩部与曲轴弯曲凸起部分连接，实现肩部按摩机构对肩部揉捏功能；背部按摩是通过蜗轮蜗杆机构实现两根横轴的转动，从而带动横轴上的椭圆轮对背部实现敲打功能；腰部按摩也是通过蜗轮蜗杆机构实现横轴的转动，这根轴上由两个椭圆轮和两个偏心圆轮组成，椭圆轮是对腰后部实现轻微敲打功能，偏心圆轮是对腰部两侧的按摩。曲轴系统的使用在对身体起到不同部位同步全面按摩的同时，也起到了简化系统结构的作用。当然由于按摩椅机械部分采用单轴动力传动系统，使得按摩椅不能单独使用某一部分的按摩功能，因此方案中的设计结构主要针对需要经常性用于全身按摩的场合，相比现有按摩椅的复杂结构具有更大的使用价值。

2.2偏心轮系统实现腰部三维立体按摩

如图4所示的腰部偏心轮系统结构示意图，其中偏心圆轮是针对腰部的按摩机构。偏心圆轮是两个对称圆饼在横轴上呈非90?且偏心安放，当曲轴通过蜗轮蜗杆机构带动横轴转动时，偏心圆轮转动，在转动过程中人的腰部处于转轮中的位置不断改变，偏心轮将旋转运动转化为对腰部左右挤压运动，且对腰部的挤压力不断周期性变化，同时可以通过控制电机的转速以实现对按压力大小的控制，通过腰部两侧的对称偏心轮前后、左右和上下全方位的运动以实现三维立体的按压按摩效果，有效地缓解肌肉疲劳。

2.3模拟人手系统实现对肩部的揉捏

如图5所示，肩部采用弯曲轴带动杆件前后运动，该处两个按摩杆件之间安装有弹簧（图中未标出），当连接在上面的杆件向后运动时，两个按摩机构在空心柱的阻挡下互相靠近，此时弹簧被压缩；当连接杆件向前运动时，两个按摩杆件由于弹簧的作用而张开，按摩机构的前后运动、上下张合运动就形成了类似于人手的揉捏灵活运动，同时按摩杆件上各点由于旋转造成的线速度不同，使得各点产生周期性变动的挤压力。

3结语

本方案提出的设计思路主要针对人体的几个关键部位进行有效按摩，产品多个部分的设计达到健康、休闲和娱乐于一体的功能，并具有结构简单、使用方便等特点。

本方案主要有以下创新点：颈肩部采用的按摩机构能够仿真手一样自由灵活地进行揉捏按摩，即按摩机构的构件能够实现上下、前后运动；腰部、腿部和脚部按摩部位的斜置安装的偏心轮能够实现前后、左右和上下全方位的运动，使人体实现三维方向的按摩，以满足人的不同需求。

参考文献

[1]廖汉元，孔建益．机械原理[M]．北京：机械工业出版社，2008．

[2]濮良贵，纪名刚．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2006．

[3]杨家军．机械系统创新设计[M]．武汉：华中理工大学出版社，2000．

作者简介：张立伟（1988-），男，黑龙江肇东人，武汉科技大学学生，研究方向：机械工程及自动化；肖潇（1991-），男，湖北天门人，武汉科技大学学生， 研究方向：机械工程及自动化；谢永强（1990-），男（蒙古族），内蒙古赤峰人，武汉科技大学学生， 研究方向：机械工程及自动化。

（责任编辑：周加转）