专利名称：恒力拉力器的制作方法
技术领域：
本发明涉及健身运动领域的拉力健身器和用于力平衡的等力拉力装置，尤其是涉及一 种恒力拉力器。
背景技术：
在闩常生活与工作中，常需要能提供恒定拉力的设备，如用于平衡吊装物件重量的拉 力需要相对的恒定力，用于健身的拉力器如果是恒力的，则更能使人们产生使用拉力器的 兴趣，达到更好的运动锻炼的目的。
专利号为CN 95222875.0的家用多功能健身器包括有框架部分、座椅部分、滑轮及 其上的绳索部分、配重器部分等构成，其特点是在由上横杆、下横杆、支撑杆组成的主体 框架上装有一高位拉力器、低位拉力器、扩胸臂装置、平推臂动作装置、腿屈伸臂动作装 置等，在座椅上设有一可进行升降的调整机构。此实用新型的优点在于结构设计合理、 新颖，操作简单，使用功能全，体积小，安全可靠，可随意调节座椅的高、矮，阻力的大、
专利号为03130614.4的弹簧平衡器可以实现作业空间等的确保及作业环境的改善，适 用于具有安装转矩检测功能的气动工具的吊挂。具有由第一软管和第二软管构成的软管 构件；用于巻绕该软管构件的旋转巻筒；由在内部具有第一空气通路和第二空气通路的支 承轴和可旋转地支承在该支承轴上的、且与该旋转巻筒一起进行旋转的圆筒状的旋转连接 器构成的支承构件；将用于巻绕上述软管构件的转矩给予上述转巻筒的转矩赋予构件，上 述旋转连接器具有开口部(管连接器)，该开口部可以连接上述第一软管和上述第一空气通 路、而且，可以连接上述第二软管和上述第二空气通路。
专利号为200720070497. X的反巻式恒力弹簧机构，包括被动轮、巻收轮和输出轮，恒 力弹簧一端巻套在被动轮，恒力弹簧另一端固定并且反巻在巻收轮上；输出轮与巻收轮固 定连接的，并且为同轴。将恒力弹簧反绕在巻收轮上，使得恒力弹簧的直线运动，变为旋 转运动。将恒力弹簧反绕在一个直径相对较大的巻收轮上，当工作行程较长时，恒力弹簧 在旋转过程中产生的扭矩保持恒定，然后再将恒力弹簧产生的扭矩，转化成拉力，这样所 产生的拉力也保持恒定。
专利号为CN95222875.0的家用多功能健身器的拉力调节需要通过添加或减少配重块 来完成，设备重量大，而且使用不方便。
专利号为CN03130614.4的弹簧平衡器可提供恒定拉力作为气动工具的吊挂，但工作过 程中需要气源。
专利号为CN200720070497. X的反巻式恒力弹簧机构可以提供恒定的拉力，但其拉力的 大小不可调节。本发明的目的是提供一种无配重、结构简单、重量轻的恒力拉力器，此恒力拉力器能 提供恒定的拉力，并且拉力的大小可调节。
为了达到上述目的，本发明的恒力拉力器，其特征在于包括机架、弹簧、绞绳机构 和调节机构；
绞绳机构的绕绳轴两端轴承支撑位通过轴承安装在机架的左支撑板和右支撑板上的轴 承安装孔中，绞绳机构的连接绳固定在弹簧上端的连结钩上，弹簧的下端插入机架下连接 板的定位孔中固定，调节机构的托块旋入弹簧中，调节机构的丝杆旋入机架下连接板的螺 孔中通过旋转丝杆上下移动，丝杆上部固定安装在托块中间孔中。
所述的绞绳机构，其特征在于包括塔状绞绳盘、拉力绳、连接绳和绕绳轴；绕绳轴 两端为轴承支撑位，塔状绞绳盘为一端大、 一端小的螺旋螺纹，塔状绞绳盘螺纹的底径大 小与其转角成正比，拉力绳绕在塔状绞绳盘螺纹中，塔状绞绳盘固定安装在绕绳轴上，连 接绳一端固定在绕绳轴上并绕在绕绳轴上。
所述的调节机构，其特征在于包括托块、丝杆和手轮；托块为外螺旋梯形螺纹，中 间有孔，外螺旋梯形螺纹的螺距与弹簧自由状态下的螺距相等，梯形螺纹底径小于弹簧的 内径，梯形螺纹外径大于弹簧中径，梯形螺纹凸起部分的厚度小于弹簧自由状态下的两相 邻钢丝间的距离，丝杆的螺距与弹簧自由状态下的螺距相等，丝杆上部固定安装在托块中 间孔中，丝杆下部安装有手轮。
所述的弹簧为拉力簧，其一端有连结钩，另一端将弹簧钢丝折成与弹簧轴线垂直，其 弹簧两相邻钢丝之间留有足够大的间隙，用以安装托块。
所述的机架主要由上连接板、下连接板、左支撑板和右支撑板组成；左支撑板和右支 撑板上有轴承安装孔，下连接板上开有拉力绳的通过孔、丝杆的配合螺孔和弹簧定位孔， 丝杆的配合螺孔的螺距与弹簧自由状态下的螺距相等，上连接板、下连接板、左支撑板和 右支撑板用螺钉固定成矩形整体。
由于托块和丝杆的螺距与弹簧自由状态下的螺距相等，所以在弹簧自由状态下，转动 手轮便能带动丝杆旋转，丝杆旋转带动托块转动，托块转动就会使其处在弹簧轴向的不同位置。
托块在弹簧轴向的位置不同，也就是使弹簧工作圈数不同，这样就改变了弹簧的劲度 系数，即托块在弹簧轴向的位置不同得到弹簧的不同劲度系数。
如果弹簧的劲度系数为K,，工作时，弹簧的变形量为y，转绕连接绳处的绕绳轴轴径 为d，则弹簧的拉力f4,y，弹簧的变形量为y时绕绳轴转过的角度为a=y/d/2，因为塔状 绞绳盘的螺纹底径D大小与其转角成正比，设其比例系数为{(2，即有0= K2a=K2y/d/2，设 拉力绳的拉力为F，根据力的平衡则有Kiyd/2=FK2y/d/2/2，即得到F:2K,d7k2。
从关系式F3f^d7k2得出拉力绳的拉力为F只与弹簧的劲度系数为K,、转绕连接绳处的绕绳轴轴径d和比例系数K2有关，而在设备制作完成后，绕绳轴的轴径d和比例系数fc是固定不变的，托块在弹簧中的位置一定时弹簧的劲度系数为K,也是不变的，所以，在弹簧的弹性变形过程中，拉力绳的拉力F是恒定不变的。
从关系式F=2K,d7k2中可以看出，要想得到数值不同的恒定力，可以通过调节手轮使托块在弹簧轴向的位置不同，得到弹簧不同的劲度系数K,，从而得到不同数值的恒定力。托块在弹簧的上端时，弹簧的劲度系数&大，可得到大的恒定力；托块在弹簧的下端时，弹簧的劲度系数K,小，可得到小的恒定力。
本发明的恒力拉力器，能提供恒定的拉力，而且拉力可调，无配重，重量轻，结构简单，生产加工容易，成本低廉。
图1是本发明实施例的结构示意图
图2是托块4. 1移动到弹簧3下端时非工作状态的剖视结构示意3是托块4. 1移动到弹簧3下端时工作状态下的结构示意4是托块4. 1移动到弹簧3中间时工作状态下的结构示意5是托块4. 1的结构示意图
图l标记说明机架l，绞绳机构2，弹簧3，调节机构4。
图2标记说明左支撑板1. 1，右支撑板1. 2，上连接板1. 3，下连接板1. 4，螺钉1. 5，塔状绞绳盘2. 1，拉力绳2. 2，绕绳轴2. 3，连接绳2.4，托块4. 1，丝杆4. 2，手轮4. 3，
轴承5。
具体实施例方式
参见图l，本发明的恒力拉力器主要包括机架1、弹簧3、绞绳机构2和调节机构4。参见图2，绞绳机构2的绕绳轴2. 3两端轴承支撑位通过轴承5安装在机架1的左支撑板1. 1和右支撑板1. 2上的轴承安装孔中，绞绳机构2的连接绳2. 4固定在弹簧3上端的连结钩上，弹簧3的下端插入机架1下连接板1.4的定位孔中固定，调节机构4的托块4. 1旋入弹簧3中，调节机构4的丝杆4. 2旋入机架1下连接板1. 4的螺孔中通过旋转丝杆上下移动，丝杆4.2上部固定安装在托块4.1中间孔中。
绞绳机构2包括塔状绞绳盘2. 1、拉力绳2.2、连接绳2.4和绕绳轴2. 3;绕绳轴2. 3两端为轴承支撑位，塔状绞绳盘2. 1为一端大、 一端小的螺旋螺纹，塔状绞绳盘2. l螺纹的底径大小与其转角成正比，拉力绳2.2绕在塔状绞绳盘2. l螺纹中，塔状绞绳盘2. l固定安装在绕绳轴2. 3上，连接绳2. 4 —端固定在绕绳轴2. 3上并绕在绕绳轴2. 3上。
调节机构4包括托块4. 1、丝杆4.2和手轮4.3;如图5所示，托块4. l为外螺旋梯形螺纹，中间有孔，外螺旋梯形螺纹的螺距与弹簧3自由状态下的螺距相等，梯形螺纹底径小于弹簧3的内径，梯形螺纹外径大于弹簧3中径，梯形螺纹凸起部分的厚度小于弹簧3自由状态下的两相邻钢丝间的距离，丝杆4.2的螺距与弹簧3自由状态下的螺距相等，丝杆4. 2上部固定安装在托块4. 1中间孔中，丝杆4. 2下部安装有手轮4. 3。
弹簧3为拉力簧，其一端有连结钩，另一端将弹簧3钢丝折成与弹簧3轴线垂直。在设计时，弹簧3两相邻钢丝之间留有足够大的间隙，用以安装托块4. 1。
机架1主要由上连接板1. 3、下连接板1. 4、左支撑板1. 1和右支撑板1. 2组成；左支撑板1.1和右支撑板1.2上有轴承安装孔，下连接板1.4上开有拉力绳2.2的通过孔、丝杆4. 2的配合螺孔和弹簧定位孔，丝杆4. 2的配合螺孔的螺距与弹簧3自由状态下的螺距相等，上连接板1. 3、下连接板1. 4、左支撑板1. 1和右支撑板1. 2用螺钉1. 5固定成矩形整体。
由于托块4. 1和丝杆4. 2的螺距与弹簧3自由状态下的螺距相等，所以在弹簧3自由状态下，转动手轮4. 3便能带动丝杆4. 2旋转，丝杆4. 2旋转带动托块4. 1转动，托块4. 1转动就会使其处在弹簧3轴向的不同位置。
托块4. l在弹簧3轴向的位置不同，也就是使弹簧3工作圈数不同，这样就改变了弹簧3的劲度系数，即托块4. 1在弹簧3轴向的位置不同得到弹簧3的不同劲度系数。
如果弹簧3的劲度系数为K,，工作时，弹簧3的变形量为y，转绕连接绳2.4处的绕绳轴2. 3轴径为d，则弹簧3的拉力f=Kiy，弹簧3的变形量为y时绕绳轴2. 3转过的角度为a=y/d/2，因为塔状绞绳盘2. 1的螺纹底径D大小与其转角成正比，设其比例系数为K2，即有D二 K2rty/d/2，设拉力绳2.2的拉力为F，根据力的平衡则有Kiyd/2=FK2y/d/2/2，
即得到F:2K,d7k2。
从关系式F:2K,d7k2得出拉力绳2.2的拉力F只与弹簧3的劲度系数为K,、转绕连接绳2.4处的绕绳轴2.3轴径d和比例系数K2有关，而在设备制作完成后，绕绳轴2.3的轴径d和比例系数K2是固定不变的，托块4. 1在弹簧3中的位置一定时弹簧3的劲度系数为Ki也是不变的，所以，在弹簧3的弹性变形过程中，拉力绳2.2的拉力F是恒定不变的。
从关系式F^2K,d7k2中可以看出，要想得到数值不同的恒定力，可以通过调节手轮4. 3使托块4. l在弹簧3轴向的位置不同，得到弹簧3不同的劲度系数K,，从而得到不同数值的恒定力。如图4所示，托块4. l在弹簧3的上端时，弹簧3的劲度系数K,大，可得到大的恒定力；如图3所示，托块4. l在弹簧3的下端时，弹簧3的劲度系数K,小，可得到小
的恒定力。
本发明的恒力拉力器，能提供恒定的拉力，而且拉力可调，无配重，重量轻，结构简单，生产加工容易，成本低廉，拉力的调节方便，可作为恒力拉力健身器、起吊物件或工
具的平衡器件等。
权利要求
1、恒力拉力器，其特征在于包括机架(1)、弹簧(3)、绞绳机构(2)和调节机构(4)；绞绳机构(2)的绕绳轴(2.3)两端轴承支撑位通过轴承(5)安装在机架(1)的左支撑板(1.1)和右支撑板(1.2)上的轴承安装孔中，绞绳机构(2)的连接绳(2.4)固定在弹簧(3)上端的连结钩上，弹簧(3)的下端插入机架(1)下连接板(1.4)的定位孔中固定，调节机构(4)的托块(4.1)旋入弹簧(3)中，调节机构(4)的丝杆(4.2)旋入机架(1)下连接板(1.4)的螺孔中通过旋转丝杆上下移动，丝杆(4.2)上部固定安装在托块(4.1)中间孔中。
2、 根据权利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的绞绳机构(2) 包括塔状绞绳盘(2.1)、拉力绳(2.2)、连接绳(2.4)和绕绳轴(2.3);所述的 绕绳轴两端为轴承支撑位，塔状绞绳盘为一端大、 一端小的螺旋螺纹，塔状绞绳 盘螺纹的底径大小与其转角成正比，拉力绳(2.2)绕在塔状绞绳盘(2.1)螺纹 中，塔状绞绳盘(2.1)固定安装在绕绳轴(2.3)上，连接绳(2.4) —端固定在 绕绳轴上并绕在绕绳轴(2.3)上。
3、 根据权利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的调节机构(4) 包括托块(4.1)、丝杆(4.2)和手轮(4.3);所述的托块(4.1)为外螺旋梯形 螺纹，中间有孔，外螺旋梯形螺纹的螺距与弹簧(3)自由状态下的螺距相等，梯 形螺纹底径小于弹簧(3)的内径，梯形螺纹外径大于弹簧(3)中径，梯形螺纹 凸起部分的厚度小于弹簧(3)自由状态下的两相邻钢丝间的距离，丝杆(4.2) 的螺距与弹簧(3)自由状态下的螺距相等，丝杆(4. 2)上部固定安装在托块(4. 1) 中间孔中，丝杆(4.2)下部安装有手轮(4.3)。
4、 根据权利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的弹簧(3)为拉 力簧，其一端有连结钩，另一端弹簧钢丝折成与弹簧轴线垂直，其弹簧(3)两相 邻钢丝之间留有足够大的间隙，用以安装托块(4.1)。
5、 根据权利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的机架(1)主要 由上连接板(1.3)、下连接板(1.4)、左支撑板(1.1)和右支撑板(1.2)组成； 所述的左支撑板和右支撑板上有轴承安装孔，下连接板上开有拉力绳(2.2)的通 过孔、丝杆(4.2)的配合螺孔和弹簧(3)定位孔，所述的丝杆的配合螺孔的螺 距与弹簧自由状态下的螺距相等，所述的上连接板、下连接板、左支撑板和右支 撑板用螺钉(1.5)固定成矩形整体。
全文摘要
本发明提供一种恒力拉力器，此恒力拉力器无配重、结构简单、重量轻，能提供恒定的拉力，并且拉力的大小可调节。主要包括机架、弹簧、绞绳机构和调节机构，绞绳机构的绕绳轴两端轴承支撑位通过轴承安装在机架的左支撑板和右支撑板上的轴承安装孔中，绞绳机构的连接绳固定在弹簧上端的连结钩上，弹簧的下端插入机架下连接板的定位孔中固定，调节机构的托块旋入弹簧中，调节机构的丝杆旋入机架下连接板的螺孔中通过旋转丝杆上下移动，丝杆上部固定安装在托块中间孔中，绞绳机构包括塔状绞绳盘、拉力绳、连接绳和绕绳轴，调节机构包括托块、丝杆和手轮。
文档编号A63B21/02GK101507871SQ200910061278
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者辛天才 申请人:华中师范大学