用于健身器材的受力可调式角度缓张器的制作方法

本发明属于室内健身器械技术领域，具体涉及一种用于健身器材的受力可调式角度缓张器。

背景技术：

随着人们生活水平的提高以及全民健身运动的推广，越来越多的人通过专业健身会所锻炼身体。传统的大型类力量型健身器械，比如大腿健身器或上肢健身器（夹胸或扩胸功能器械）上会安装一些油缸、气缸或配重块，来调控阻力大小，但存在以下缺陷：体积大、重量较重、可调范围有限、安全性较差（当运动至中间突然松开时会猛然复位容易伤及锻炼者），使用者不易因人的体能不同而随个人条件而适当调整阻尼。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种重量轻、体积小、可调范围大、安全可靠性强的用于健身器材的受力可调式角度缓张器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于健身器材的受力可调式角度缓张器，包括机壳和旋转臂，旋转臂一端通过铰链组件转动连接在机壳的左端部，机壳内自左向右依次设置有机械阻尼组件、直线驱动器和控制室，直线驱动器的驱动端通过机械阻尼组件与铰链组件压接配合，控制室内设置自左向右依次设置有控制电路模块、电池和控制键模块，机壳右端部设置有与控制键模块对应的控制面板，旋转臂上在邻近铰链组件处设置有应变片传感器，控制键模块、应变片传感器和直线驱动器分别通过数据线与控制电路模块连接，电池通过电线与控制电路模块连接。

铰链组件包括旋转轴、定位轴套、滑动轴承、连接板和定位环板，旋转轴设有一根，定位轴套、滑动轴承、连接板和定位环板分别设置有两个，旋转臂包括前侧板、后侧板和顶板，顶板前后两侧边分别与前侧板和后侧板的上侧边固定连接，前侧板和后侧板分别位于机壳前侧壁的前侧和后侧壁的后侧；

两个定位轴套分别固定设置在前侧板的后侧面和后侧板的前侧面，两个滑动轴承分别设置在机壳的前侧壁和后侧壁，两个滑动轴承和两个定位轴套的具有同一中心线，旋转轴穿设在两个滑动轴承和两个定位轴套内，两个定位环板套在旋转轴的前端和后端并通过平键与旋转轴连接，前侧的定位环板、前侧板与前侧的定位轴套沿圆周方向开设有若干个前连接孔，后侧的定位环板、后侧板与后侧的定位轴套沿圆周方向开设有若干个后连接孔，前连接孔和后连接孔内均插设有定位销，前侧的若干个定位销的前端均与一块连接板的后侧面固定连接，后侧的若干个定位销的后端均与一块连接板的前侧面固定连接，每块连接板外侧均设置有一个将连接板和定位环板罩住的锁紧盖。

连接板和定位环板均为圆盘形结构，连接板的中心开设有通孔，旋转轴的两端部开设有螺纹孔，锁紧盖的内端面固定设置有螺柱，螺柱穿过连接板上的通孔与旋转轴两端部的螺纹孔螺纹连接，锁紧盖压紧连接板和定位环板。

机械阻尼组件包括偏心轮、楔形块和支撑滑板，支撑滑板固定设置在机壳内的底部，偏心轮上开设有偏心孔，旋转轴中部铣削有平面槽，偏心轮沿径向方向设置有螺孔，螺孔内端与偏心孔连通，旋转轴穿过偏心孔，螺孔内螺纹连接有压紧螺栓，压紧螺栓内端与平面槽的槽底顶压配合，偏心孔的中心线和偏心轮的中心线平行，压紧螺栓的中心线均与偏心孔的中心线和偏心轮的中心线垂直交叉，楔形块的平面沿左右方向滑动设置在支撑滑板上，楔形块的斜面与偏心轮的外圆周表面顶压接触，楔形块的右端部与直线驱动器的驱动端连接；在旋转臂不受力的状态下，压紧螺栓的中心线垂直于楔形块的斜面。

应变片传感器粘贴在顶板内壁上，旋转臂的前侧板和后侧板在应变片传感器的前侧和后侧均开设有提高应力感应的缺口。

采用上述技术方案，本发明的工作原理为：在旋转臂上施加驱动旋转臂转动的动力，即向左拉动旋转臂，该动力使应变片传感器形变，控制电路模块接收到应变片传感器形变的信号，当应变片传感器输出信号强度大于设定阈值（即应变片传感器形变大于阈值）时，控制电路模块控制直线驱动器运动，直线驱动器采用电动推杆作为一般方案。电动推杆的杆头连接的楔形块向右移动，电动推杆收缩。由于与旋转臂连接的旋转轴和偏心轮在旋转臂施力的作用下始终挤压楔形块，在楔形块移动时，偏心轮会旋转，从而改变旋转臂的张开角度；当应变片传感器输出信号强度不大于设定阈值（即应变片传感器形变不大于阈值）时，控制电路模块控制直线驱动器运动，电动推杆的杆头连接的楔形块会向左沿推杆伸出的方向运动。直到楔形块挤压偏心轮，电动推杆停止。此时旋转臂张开角度会被楔形块锁定不能张开。使用楔形块与偏心轮配合的机构将驱动旋转臂上的力主要施加到滑板和机壳上，只有水平方向很小的力会推动楔形块运动，因此只需要很小的动力就可以阻止楔形块移动，从而可以单方向锁死旋转臂位置。直线驱动器运动速度是可以被控制电路模块灵活调节的，从而改变旋转臂张开角速度；直线驱动器由电池供电，设计的体积可以很小。

由于压紧螺栓的中心线均与偏心孔的中心线和偏心轮的中心线垂直交叉，在旋转臂不受力的状态下，压紧螺栓的中心线垂直于楔形块的斜面，这样就可以将上述的拉动旋转臂的锻炼模式改变为推动旋转臂进行锻炼的模式。若需要向右推动旋转臂，可以将锁紧盖拧下，连接板和定位销取下，定位环板取下，拧下压紧螺栓，抽出旋转轴，将旋转臂取下后，再把旋转臂的右端朝左，再把定位环板、连接板和定位销、锁紧盖拧上，即更换方向后再连接到旋转轴上。这样就可以向左推动旋转臂进行推动锻炼。

电动推杆可以由其它驱动方案替代，例如齿轮齿条驱动机构，或者气动缸、液压缸等直线驱动器。

本发明将旋转轴、偏心轮、定位环板、连接板及定位销设置为分体的结构，这样不仅便于制作，而且便于安装和拆卸，定位销起到传递定位环板与定位轴套转件扭矩的作用，定位轴套起到增强旋转臂的前侧板和后侧板强度的作用。连接板起到将定位销同时拆卸和插入的作用，提高拆装效率。锁紧盖起到限定连接板和定位销的作用，确保扭矩传动的可靠性。

旋转臂的前侧板和后侧板在应变片传感器的前侧和后侧均开设有提高应力感应的缺口，即旋转臂在缺口所在的截面处应力感应最灵敏，因此应变片传感器设置在缺口处可充分提高应力感应的效果。

支撑滑板起到支撑楔形块且提供楔形块左右移动的平面。

综上所述，本发明设计合理，结构紧凑，重量轻，体积小，在旋转臂旋转到一定角度后突然松开，旋转臂也会慢慢复位，安全可靠性强，并且力度可调范围大，具有良好的可操作性。

附图说明

图1是本发明的外形结构示意图；

图2是图1中a-a剖视图；

图3是本发明的爆炸图；

图4是本发明中的旋转臂旋转90°状态下的示意图；

图5是控制面板的示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明的用于健身器材的受力可调式角度缓张器，包括机壳1和旋转臂2，旋转臂2一端通过铰链组件转动连接在机壳1的左端部，机壳1内自左向右依次设置有机械阻尼组件、直线驱动器3和控制室4，直线驱动器3的驱动端通过机械阻尼组件与铰链组件压接配合，控制室4内设置自左向右依次设置有控制电路模块5、电池6和控制键模块7，机壳1右端部设置有与控制键模块7对应的控制面板8，旋转臂2上在邻近铰链组件处设置有应变片传感器9，控制键模块7、应变片传感器9和直线驱动器3分别通过数据线10与控制电路模块5连接，电池6通过电线与控制电路模块5连接。

如图5所示，控制面板8上设置有力量数值显示屏11、力量增加按键12、力量减小按键13、（旋转臂）速度数值显示屏14、速度增加按键15、速度减小按键16。

铰链组件包括旋转轴17、定位轴套18、滑动轴承19、连接板20和定位环板21，旋转轴17设有一根，定位轴套18、滑动轴承19、连接板20和定位环板21分别设置有两个，旋转臂2包括前侧板22、后侧板23和顶板24，顶板24前后两侧边分别与前侧板22和后侧板23的上侧边固定连接，前侧板22和后侧板23分别位于机壳1前侧壁的前侧和后侧壁的后侧；

两个定位轴套18分别固定设置在前侧板22的后侧面和后侧板23的前侧面，两个滑动轴承19分别设置在机壳1的前侧壁和后侧壁，两个滑动轴承19和两个定位轴套18的具有同一中心线，旋转轴17穿设在两个滑动轴承19和两个定位轴套18内，两个定位环板21套在旋转轴17的前端和后端并通过平键25与旋转轴17连接，前侧的定位环板21、前侧板22与前侧的定位轴套18沿圆周方向开设有若干个前连接孔26，后侧的定位环板21、后侧板23与后侧的定位轴套18沿圆周方向开设有若干个后连接孔27，前连接孔26和后连接孔27内均插设有定位销28，前侧的若干个定位销28的前端均与一块连接板20的后侧面固定连接，后侧的若干个定位销28的后端均与一块连接板20的前侧面固定连接，每块连接板20外侧均设置有一个将连接板20和定位环板21罩住的锁紧盖29。

连接板20和定位环板21均为圆盘形结构，连接板20的中心开设有通孔，旋转轴17的两端部开设有螺纹孔，锁紧盖29的内端面固定设置有螺柱30，螺柱30穿过连接板20上的通孔与旋转轴17两端部的螺纹孔螺纹连接，锁紧盖29压紧连接板20和定位环板21。

机械阻尼组件包括偏心轮31、楔形块32和支撑滑板33，支撑滑板33固定设置在机壳1内的底部，偏心轮31上开设有偏心孔34，旋转轴17中部铣削有平面槽37，偏心轮31沿径向方向设置有螺孔35，螺孔35内端与偏心孔34连通，旋转轴17穿过偏心孔34，螺孔35内螺纹连接有压紧螺栓36，压紧螺栓36内端与平面槽37的槽底顶压配合，偏心孔34的中心线和偏心轮31的中心线平行，压紧螺栓36的中心线均与偏心孔34的中心线和偏心轮31的中心线垂直交叉，楔形块32的平面沿左右方向滑动设置在支撑滑板33上，楔形块32的斜面与偏心轮31的外圆周表面顶压接触，楔形块32的右端部与直线驱动器3的驱动端连接；在旋转臂2不受力的状态下，压紧螺栓36的中心线垂直于楔形块32的斜面。

应变片传感器9粘贴在顶板24内壁上，旋转臂2的前侧板22和后侧板23在应变片传感器9的前侧和后侧均开设有提高应力感应的缺口38。

本发明的工作原理为：在旋转臂2上施加驱动旋转臂2转动的动力，即向左拉动旋转臂2，该动力使应变片传感器9形变，控制电路模块5接收到应变片传感器9形变的信号，当应变片传感器9输出信号强度大于设定阈值（即应变片传感器9形变大于阈值）时，控制电路模块5控制直线驱动器3运动，直线驱动器3采用电动推杆作为一般方案。电动推杆的杆头连接的楔形块32向右移动，电动推杆收缩。由于与旋转臂2连接的旋转轴17和偏心轮31在旋转臂2施力的作用下始终挤压楔形块32，在楔形块32移动时，偏心轮31会旋转，从而改变旋转臂2的张开角度；当应变片传感器9输出信号强度不大于设定阈值（即应变片传感器9形变不大于阈值）时，控制电路模块5控制直线驱动器3运动，电动推杆的杆头连接的楔形块32会向左沿推杆伸出的方向运动。直到楔形块32挤压偏心轮31，电动推杆停止。此时旋转臂2张开角度会被楔形块32锁定不能张开。使用楔形块32与偏心轮31配合的机构将驱动旋转臂2上的力主要施加到滑板和机壳1上，只有水平方向很小的力会推动楔形块32运动，因此只需要很小的动力就可以阻止楔形块32移动，从而可以单方向锁死旋转臂2位置。直线驱动器3运动速度是可以被控制电路模块5灵活调节的，从而改变旋转臂2张开角速度；直线驱动器3由电池6供电，设计的体积可以很小。图4中箭头指向为旋转臂2的转动方向。

由于压紧螺栓36的中心线均与偏心孔34的中心线和偏心轮31的中心线垂直交叉，在旋转臂2不受力的状态下，压紧螺栓36的中心线垂直于楔形块32的斜面，这样就可以将上述的拉动旋转臂2的锻炼模式改变为推动旋转臂2进行锻炼的模式。若需要向右推动旋转臂2，可以将锁紧盖29拧下，连接板20和定位销28取下，定位环板21取下，拧下压紧螺栓36，抽出旋转轴17，将旋转臂2取下后，再把旋转臂2的右端朝左，再把定位环板21、连接板20和定位销28、锁紧盖29拧上，即更换方向后再连接到旋转轴17上。这样就可以向左推动旋转臂2进行推动锻炼。

电动推杆可以由其它驱动方案替代，例如齿轮齿条驱动机构，或者气动缸、液压缸等直线驱动器3。

本发明将旋转轴17、偏心轮31、定位环板21、连接板20及定位销28设置为分体的结构，这样不仅便于制作，而且便于安装和拆卸，定位销28起到传递定位环板21与定位轴套18转件扭矩的作用，定位轴套18起到增强旋转臂2的前侧板22和后侧板23强度的作用。连接板20起到将定位销28同时拆卸和插入的作用，提高拆装效率。锁紧盖29起到限定连接板20和定位销28的作用，确保扭矩传动的可靠性。

旋转臂2的前侧板22和后侧板23在应变片传感器9的前侧和后侧均开设有提高应力感应的缺口38，即旋转臂2在缺口38所在的截面处应力感应最灵敏，因此应变片传感器9设置在缺口38处可充分提高应力感应的效果。

支撑滑板33起到支撑楔形块32且提供楔形块32左右移动的平面。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。