一种滑行代步器的设计

图1 滑板

图2 轮滑鞋

图3 三角弹性弯板

图4 代步滑行器

人们总在试图走路能走得更快些，但是靠双腿走路，快了就会体力不支。于是有了轮滑鞋、滑板（如图1），众多年轻人踩着轮滑鞋（如图2）、滑板在马路上向前滑移，一般都为单人滑行。而摩托车、汽车等交通工具，作为越来越多的成年人的代步工具，一次可以带着多个人在马路上奔驰。这些都是利用代步工具和地面之间的摩擦，二者的区别在于，前者动力来自于人的体能，后者动力依靠汽油、柴油、电能、太阳能等。火车、动车、高铁是利用车体和导轨之间的摩擦，而飞机则是利用空气流，它们均可带着成百上千人高速奔驰、飞行。

作者开发了一种代步滑行器，只要踩在该滑行器上，下蹲或单腿或双腿上下踏步，便可向前滑行，而且能起到锻炼身体的目的。

1.运动原理和总体设计

本代步滑行器是利用弹簧能和单向制动轮实现的。

1.1 能量的储存

能量储存采用弹簧钢板。将弹簧钢板弯曲成图3所示的三角弯板，由地板、上斜板和后斜板组成。当人踩踏在两斜板连接的弯板自由端时，弯板便在人体重的作用下下移，同时在三角弯板内产生并储存一定的能量即弹簧能。

图5 三角垫板

图6 滑行代步器

图7 棘轮机构

图8 代步滑行器

1.2 向前滑移运动的实现

在如图3所示情况下，当受到人体重量作用，三角弯板向下移动时，由于地板紧贴地面没有前后、左右运动，在三角弯板内便产生并储存弹簧能，之后随即向上向前弹起。但在如图4所示情况下，由于弯板下面装有轮子，所以三角弯板产生的弹簧能将转变为前后或向后移动的运动能。这时，为了确保三角弯板只能向前移动，在三角弯板后斜板下面安装只能单向转动的反转制动轮子，如图4所示。这样，三角弯板内产生的弹簧能便转化为向前移动的运动能，实现向前移动。踩下的距离越大，储存的弹簧能就越多，向前移动的距离就越大；下踩的频率越高，向前移动的速度就越快。

2.结构设计

（1）本体设计

考虑到人踏踩时重心不能太高，设计上斜板与水平底板成25°左右。同时，为使人脚踩下时相对舒服些，或使得在人脚踩下自由端时，脚底基本能处于水平，或不至于向后太倾斜，设计如图5所示三角垫板，并置于上斜板上面，如图6所示。

后斜板与上斜板之间夹角的大小直接影响能否产生弹簧能和产生弹簧能的大小，很显然90°左右产生弹簧能最大，因此设计该夹角略大于90°。

另外，考虑到一般人脚的大小，设计脚踏三角垫板的长度为330mm，宽度为130mm。

根据人不同的体重50kg、60kg、70kg以上，选择不同的弹簧钢板厚度，分别选择2mm、2.5mm、3mm三种。

（2）单向制动装置的设计

棘轮机构是一种用的单向转动装置。本案采用如图7所的内装棘轮机构的轮子为本代步

滑行器的单向制动装置。图8为代步滑行器整体图。

3.总结

本案设计的代步滑行器区别于以往的滑板、滑轮鞋。虽然也利用到了滑行器与地面间的摩擦力，但并不需要直接踩蹬地面，而只要单腿或双腿上下交替运动即可。向下运动依靠人体重量，向上抬起运动利用三角弯板内部储存的能量即弹簧所具有的复位功能，非常省力。而且，同时具有锻炼体能的功效，具有一定的应用推广价值。

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