一種智能化健身車恒功率輸出裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種智能化健身車恒功率輸出裝置，包括車架本體以及設置在該車架本體上的發(fā)電機、齒輪傳動裝置、旋轉變向裝置、把手和平板電腦，所述齒輪傳動裝置上設置有直線引導裝置，該直線引導裝置上設置有腳踏板，所述齒輪傳動裝置用于將腳踏板的直線運動轉化為齒輪的圓周運動，所述旋轉變向裝置用于帶動發(fā)電機轉子始終朝同一方向旋轉。本發(fā)明與傳統(tǒng)曲柄做圓周運動的功率輸出裝置相比，這種直線運動的方式更利于發(fā)揮人體功率潛能，快速消耗脂肪；同時利用發(fā)電機阻力調節(jié)可實現(xiàn)人體恒定功率輸出，供測試者在恒功率、恒阻力兩種模式下進行測試、鍛煉，可作為準確評價測試者有氧運動能力、科學趣味健身的有效工具，實現(xiàn)了真正的一車多用。
【專利說明】一種智能化健身車恒功率輸出裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及有氧能力測試設備技術領域，具體涉及一種智能化健身車恒功率輸出
目.ο
[0003]
【背景技術】
全民健身計劃是一項利國利民的宏偉工程，健身器材是全民健身的重要基礎環(huán)節(jié)。健身車在運動科學領域被稱為“功率自行車”，屬于典型的模擬戶外運動的有氧健身器材?，F(xiàn)代人工作時間長、壓力大，進行室外健身的時間越來越少，這一現(xiàn)狀刺激了室內健身器材的發(fā)展。健身車作為主要的室內健身器材之一，依靠其安全方便的鍛煉方式以及適中的價格，具有不受空氣污染、氣候、時間及地點影響等優(yōu)點，成為深受大眾歡迎的鍛煉方式之一。
[0004]從當前市場主流健身車結構來說，通常是通過曲柄做圓周運動，曲柄在圓周的上止點附近做功力臂很小，近乎于做無用功;觀察人體騎行運動，在上止點上，人們習慣不再用力，而是等待越過上止點再猛然用力，實際上，這是一種近于爆發(fā)力做功，對關節(jié)損傷較大。有研究表明，均勻的用力更利于發(fā)揮人體功率潛能，或者說，可以更快速地消耗人體脂肪。因此，我們需要探尋一種更加科學、高效的運動方式來最大限度地發(fā)揮人體功率潛能。
[0005]在傳統(tǒng)功率車測試中，由于大多數(shù)測試都要求受試者在特定功率下測試心率，因此受試者必須維持規(guī)定的蹬踏速率才能保持功率恒定，這樣給受試者帶來了很多限制，測試結果的準確性也受到影響。若將阻力方式改為克服發(fā)電機做功，那么就可通過調節(jié)發(fā)電機勵磁電流、負載實現(xiàn)真正意義上的恒功率控制，使得心肺耐力測試過程更加簡便易行、測試結果更加準確。
[0006]

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明提供一種智能化健身車恒功率輸出裝置，該裝置可實現(xiàn)人體恒定功率輸出，與傳統(tǒng)曲柄做圓周運動相比，這種直線運動的方式更利于發(fā)揮人體功率潛能，快速消耗脂肪。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種智能化健身車恒功率輸出裝置，包括車架本體以及設置在該車架本體上的發(fā)電機、齒輪傳動裝置、旋轉變向裝置、把手和平板電腦，所述齒輪傳動裝置上設置有直線引導裝置，該直線引導裝置上設置有腳踏板，所述齒輪傳動裝置用于將腳踏板的直線運動轉化為齒輪的圓周運動，所述旋轉變向裝置用于帶動發(fā)電機轉子始終朝同一方向旋轉，所述腳踏板的底部設置有第一力傳感器和位移傳感器，該第一力傳感器和位移傳感器與所述平板電腦信號連接。
[0009]進一步地，所述齒輪傳動裝置包括兩組導桿、設置在該導桿兩端的齒輪以及用于傳動齒輪的鏈條，其中位于導桿下端的齒輪與所述旋轉變向裝置的主動軸嚙合，所述直線導引裝置分別套設在兩組導桿上，兩個直線導引裝置分別與兩側的鏈條連接。
[0010]優(yōu)選地，兩組導桿的底端均套設有緩沖彈簧。
[0011 ]進一步地，所述旋轉變向裝置包括主動軸、從動軸以及三個依次嚙合的傘齒輪，所述主動軸上套設有相對反向設置的單向軸承一和單向軸承二，所述單向軸承一用于連接主動軸和從動軸，所述單向軸承二與傘齒輪傳動連接，所述傘齒輪與所述從動軸傳動連接。
[0012]進一步地，所述把手包括固定連接的操縱桿和支撐桿，所述操縱桿上設置有第二力傳感器，所述支撐桿與所述車架本體連接，該支撐桿的底端設置有角度電位計。
[0013]由以上技術方案可知，本發(fā)明與傳統(tǒng)曲柄做圓周運動的功率輸出裝置相比，這種直線運動的方式更利于發(fā)揮人體功率潛能，快速消耗脂肪；同時利用發(fā)電機阻力調節(jié)可實現(xiàn)人體恒定功率輸出，供測試者在恒功率、恒阻力兩種模式下進行測試、鍛煉，可作為準確評價測試者有氧運動能力、科學趣味健身的有效工具，實現(xiàn)了真正的一車多用。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明中齒輪傳動裝置和直線引導裝置和裝配示意圖；
圖3為本發(fā)明中旋轉變向裝置的軸向剖視圖；
圖4為本發(fā)明中把手的結構示意圖。
[0016]圖中:10、車架本體，20、發(fā)電機，30、齒輪傳動裝置，31、導桿，32、齒輪，33、鏈條，34、緩沖彈簧，40、旋轉變向裝置，41、主動軸，42、從動軸，43、傘齒輪，44、單向軸承一，45、單向軸承二，50、把手，51、操縱桿，52、支撐桿，53、第二力傳感器，54、角度電位計，60、平板電腦，70、直線引導裝置，80、腳踏板，81、第一力傳感器，82、位移傳感器。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式作詳細的說明。
[0019]如圖1所示，所述智能化健身車恒功率輸出裝置包括車架本體10以及設置在該車架本體上的發(fā)電機20、齒輪傳動裝置30、旋轉變向裝置40、把手50和平板電腦60，所述齒輪傳動裝置上設置有直線引導裝置70，該直線引導裝置上設置有腳踏板80。
[0020]如圖2所示，所述齒輪傳動裝置30包括兩組共四個導桿31、設置在導桿兩端的齒輪32以及用于傳動齒輪的鏈條33，其中位于導桿下端的齒輪與所述旋轉變向裝置40的主動軸41嚙合，兩個直線導引裝置70分別套設在兩組導桿上，并與兩側的鏈條連接，直線導引裝置能沿導桿上下移動，用于帶動鏈條從而驅動齒輪轉動。兩組導桿的底端還套設有緩沖彈簧34，鏈條也可以采用皮帶或同步帶替代。腳踏板80的運動方式為上下直線式運動，人體作用于腳踏板上的力傳遞到鏈條上，鏈條帶動齒輪轉動，腳踏板的直線運動被轉化為齒輪的圓周運動，再經過旋轉變向裝置40，帶動發(fā)電機轉子朝同一方向旋轉，使得測試者在運動過程中克服發(fā)電機阻力做功。
[0021]如圖3所示，所述旋轉變向裝置40包括主動軸41、從動軸42以及三個依次嚙合的傘齒輪43，所述主動軸上套設有單向軸承一 44和單向軸承二 45，該單向軸承一和單向軸承二成反向設置，所述單向軸承一用于連接主動軸和從動軸，所述單向軸承二與傘齒輪傳動連接，所述傘齒輪與所述從動軸傳動連接。
[0022]當主動軸41順時針旋轉時，可通過單向軸承一44帶動從動軸42順時針旋轉，此時單向軸承二45由于反向設置，不傳遞扭矩，當主動軸41逆時針旋轉時，單向軸承一44不傳遞扭矩，而單向軸承二 45帶動三個傘齒輪43轉動，最終驅動從動軸42順時針旋轉。因此，不管主動軸順時針或是逆時針轉動，總有一個單向軸承不傳遞扭矩(打滑)，再通過三個傘齒輪之間的傳動使得從動軸始終朝同一方向轉動，從而帶動發(fā)電機轉子也朝同一方向轉動。
[0023]如圖2所示，所述腳踏板80的底部設置有第一力傳感器81和位移傳感器82，該第一力傳感器和位移傳感器與所述平板電腦60信號連接，用公式P=F*V，可測定人體的實際輸出功率。根據(jù)測定人體實際輸出功率，調節(jié)發(fā)電機的阻力，通過控制反饋算法，較為準確地實現(xiàn)了人體的恒功率輸出，可實現(xiàn)測試者在恒功率模式下進行測試、訓練。所述發(fā)電機20阻力可通過改變勵磁電流、負載大小任意調節(jié)，保持發(fā)電機勵磁電流、負載恒定，可實現(xiàn)測試者在恒阻力模式下進行測試、訓練。
[0024]如圖4所示，所述把手50包括固定連接的操縱桿51和支撐桿52，該操縱桿可以向上抬起，也可以左右轉動，操縱桿上設置有第二力傳感器53，支撐桿的底端設置有角度電位計54。所述第二力傳感器53和角度電位計54可用于測量手把向上和左右旋轉的力以及左右旋轉角度，為模擬各類游戲化場景提供了技術依據(jù)。
[0025]以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種智能化健身車恒功率輸出裝置，其特征在于，包括車架本體(10)以及設置在該車架本體上的發(fā)電機(20)、齒輪傳動裝置(30)、旋轉變向裝置(40)、把手(50)和平板電腦(60)，所述齒輪傳動裝置(30)上設置有直線引導裝置(70)，該直線引導裝置上設置有腳踏板(80)，所述齒輪傳動裝置(30)用于將腳踏板的直線運動轉化為齒輪的圓周運動，所述旋轉變向裝置(40)用于帶動發(fā)電機轉子始終朝同一方向旋轉，所述腳踏板(80)的底部設置有第一力傳感器(81)和位移傳感器(82)，該第一力傳感器和位移傳感器與所述平板電腦(60)信號連接。2.根據(jù)權利要求1所述的智能化健身車恒功率輸出裝置，其特征在于，所述齒輪傳動裝置(30)包括兩組導桿(31)、設置在該導桿兩端的齒輪(32)以及用于傳動齒輪的鏈條(33)，其中位于導桿下端的齒輪與所述旋轉變向裝置(40)的主動軸(41)嚙合，所述直線導引裝置(70)分別套設在兩組導桿上，兩個直線導引裝置分別與兩側的鏈條(33)連接。3.根據(jù)權利要求2所述的智能化健身車恒功率輸出裝置，其特征在于，兩組導桿(31)的底端均套設有緩沖彈簧(34)。4.根據(jù)權利要求1所述的智能化健身車恒功率輸出裝置，其特征在于，所述旋轉變向裝置(40)包括主動軸(41)、從動軸(42)以及三個依次嚙合的傘齒輪(43)，所述主動軸(41)上套設有相對反向設置的單向軸承一 (44)和單向軸承二 (45)，所述單向軸承一用于連接主動軸和從動軸，所述單向軸承二與傘齒輪傳動連接，所述傘齒輪與所述從動軸傳動連接。5.根據(jù)權利要求1所述的智能化健身車恒功率輸出裝置，其特征在于，所述把手(50)包括固定連接的操縱桿(51)和支撐桿(52)，所述操縱桿上設置有第二力傳感器(53)，支撐桿與所述車架本體(10)連接，該支撐桿的底端設置有角度電位計(54)。
【文檔編號】A63B22/04GK105920791SQ201610334642
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】張茹斌, 占禮葵, 孫少明, 邵東升, 孫大鵬, 劉駿富, 彭偉, 孫怡寧
【申請人】中科院合肥技術創(chuàng)新工程院