浅谈自动捶背椅的机构设计|旋转椅爆炸前的预兆

　　【摘 要】本文介绍作者研究开发出的一种自动捶背机构的设计。目前，由于社会保障制度的不健全，越来越多的“空巢”老人蜗居在家，没有子女照顾来安享晚年。本文将机械设计的方向着眼于这一特殊群体，通过曲柄滑块机构与躺椅的巧妙结合，设计出了一款简单而实用的自动捶背机构，具有很高的市场推广价值。
　　【关键词】“空巢”老人；自动；捶背椅；曲柄滑块机构
　　一、研究背景
　　随着我国计划生育政策的实施与社会的发展，我国的人口老龄化问题逐渐加剧，已经成为当今社会不可忽视的一个重要议题。但是，由于我国的社会保障制度仍未健全，且子女们也都在外打拼，“空巢老人越来越多”。基于这一社会现状，我们拟定研发一种自动捶背机。让“空巢”老人能适当的放松肌肉。同时，我们注意到，老人们由于操劳半生，腿脚不太灵便，所以，我们研制的捶背机械以躺椅等为载体，不需要过多的操作便可以进行有效的捶背运动。
　　二、机构的工作原理
　　本文的核心机构是曲柄滑块机构，机构简图下（图1）选用该机构的理由是因为该机构的“L”型空间结构可以很好的和座椅进行结合。同时该机构的曲柄由电机驱动，通过结构设计取适当的杆长可以对摆杆的摆动幅度进行相应对控制。
　　图 1
　　在上图中，设AC方向为X轴，A点为坐标原点，过A点作AC的垂线，并作为Y轴。然后，对机构中各个杆件进行运动分析。设杆AB的转速为ω，则经过时间t后，可以得出各个杆的运动方程如下：（1）AB杆。该杆在电机驱动下做圆周运动，运动过程较为简单，故此处省略对该杆的分析。（2）BC杆。在运动过程中，BC杆长度不变，于是有：(x■-x■)■+(y■-y■)■=ι■■，BC杆做平面刚体运动，所以用理论力学中的速度瞬心方法求得C点的速度为：V■=■tan x■，在△ABC中，由余弦定理得：
　　cos =■，化简可得：x■=ι■cos +■，由于C点一直在X轴上运动，所以有：yc=0。对式子进行求导得：
　　Vcx=■tan cos ι■+■vcy=0，滑块C只是在平板上做往复运动，因此只有在X方向上有位移，在Y方向上没有位移。且CD杆为该机构中的输出杆，杆件的速度加速度图较为复杂，所以本文采用ADAMS软件对核心输出杆件进行运动学分析，分析各个杆件的速度与加速度曲线，因为F=ma,，所以，选取输出杆的加速度曲线进行分析（图2）如下：
　　图2 输出杆加速度时间关系图
　　通过以上的速度和加速度图不难发现，该机构的加速度变化较小，而我们知道，加速度的稳定和摆锤工作时的锤击力度有关，所以，该机构能够实现较为稳定的锤击力，可以满足捶背这一民用效果。
　　三、机构的应用与市场分析
　　该机构可以非常巧妙的和座椅结构进行结合，通过电机驱动曲柄，带动摆动杆上的滑块进行敲击，捶背运动。该机构的机构数目较少，机构也相对简单，所以，成本也相对较低，但是却可以很巧妙的完成捶背运动。目前市场上普遍存在的捶背椅动辄上万元，属于高档消费品，虽然有很好的按摩放松效果，但是，对于勤俭一生的老人而言并不具备很大的推广价值。而该机构的设计简单，成本低廉，简单实用。具有很好的市场价值。
　　参 考 文 献
　　[1]张春林．机械创新设计[M]．机械工业出版社，2007
　　[2]梁桂明．创造学与新产品开发思路与实例[M]．机械工业出版社，2005