一种下肢健身器的制作方法

本发明属于室内健身器械技术领域，具体涉及一种下肢健身器。

背景技术

随着生活节奏的加快，越来越多人处于亚健康状态，尤其是对于长期从事办公室工作的人员，由于长工作时间，其下肢缺乏锻炼，并伴随着难以恢复的疲劳感。人们需要健身器来健身强体，实际上，而户外运动对于大多数朝九晚五的办公室人群来说较难长期持续进行，人们更多的地是在健身房使用健身器材健身。传统的大型类力量型健身器械，比如下肢健身器上会安装一些油缸、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，提供一种采用机械结构阻尼、力量可调范围大、安全可靠性强的下肢健身器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种下肢健身器，包括座椅架，座椅架上设置有坐垫和位于坐垫后侧的前后可调式靠背组件，座椅架上在坐垫左右两侧分别设置有一个扶手，座椅架前侧中部设置有可调受力式角度缓张器，座椅架上在可调受力式角度缓张器与坐垫之间设置有两个腿部护套，两个腿部护套分别位于可调受力式角度缓张器的左右两侧，可调受力式角度缓张器的前侧部连接有竖向设置的长度可调式缓张器连接杆，长度可调式缓张器连接杆下端后侧设置有两个左右对称的脚脖护套；

可调受力式角度缓张器包括外壳和旋转臂，旋转臂上端通过铰链组件转动连接在外壳的上端部，外壳内自上向下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，控制室内设置自上向下依次设置有控制电路模块、电池和控制键模块，外壳下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，旋转臂包括左侧板、右侧板和前侧板，前侧板左右两侧边分别与左侧板和右侧板的前侧边固定连接，左侧板和右侧板分别位于外壳左侧壁的右侧和右侧壁的左侧；

两个定位轴套分别固定设置在左侧板的右侧面和右侧板的左侧面，两个滑动轴承分别设置在外壳的左侧壁和后侧壁，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左端和右端并通过平键与旋转轴连接，左侧的定位环板、左侧板与左侧的定位轴套沿圆周方向开设有若干个左连接孔，右侧的定位环板、右侧板与右侧的定位轴套沿圆周方向开设有若干个右连接孔，左连接孔和右连接孔内均插设有定位销，左侧的若干个定位销的左端均与一块连接板的右侧面固定连接，右侧的若干个定位销的右端均与一块连接板的左侧面固定连接，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外壳内的后侧壁，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，楔形块的平面沿上下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，楔形块的下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前侧板的内壁上，旋转臂的左侧板和右侧板在应变片传感器的左侧和右侧均开设有提高应力感应的缺口。

前后可调式靠背组件包括沿竖向固定设置在座椅架上的固定架，固定架中部沿前后方向固定设置有第一方管，第一方管沿垂直方向开设有一个上下通透的第一插孔，第一方管内插设有第二方管，第二方管前端固定设置有位于固定架前侧的靠背，第二方管沿垂直方向开设有若干个第二插孔，第二插孔沿第二方管的长度方向均匀布置，第二方管在第一方管内前后移动可使每个第二插孔均可与第一插孔上下对应，第一插孔与其中一个第二插孔之间通过第一插销插接。

长度可调式缓张器连接杆包括沿竖向设置的第三方管和第四方管，第三方管后侧面与前侧板固定连接，第三方管下端低于前侧板下端，第四方管自下而上插设在第三方管内，第三方管下部沿前后方向开设有第三插孔，第四方管沿前后方向开设有若干个第四插孔，第四插孔沿第四方管的长度方向均匀布置，第四方管在第三方管内上下移动可使每个第四插孔均可与第三插孔上下对应，第三插孔与其中一个第四插孔之间通过第二插销插接；脚脖护套固定设置在第四方管下端部后侧。

采用上述技术方案，本发明的工作原理为：锻炼者坐在座椅架上的坐垫上，大腿和小腿之间的腿弯放置到腿部护套上，脚面向上钩住脚脖护套。小腿向前向上用力驱动脚脖护套，脚脖护套通过第四方管带动第三方管，第三方管带动旋转臂以旋转轴为支点向前转动，即在旋转臂上施加驱动旋转臂向前转动的动力，该动力使粘贴在旋转臂上的应变片传感器发生形变，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下移动，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，偏心轮也会旋转，从而改变旋转臂向前张开的角度；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上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。此时旋转臂张开的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外壳上，只有竖向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，从而改变旋转臂的张开角速度；直线驱动器由电池供电，设计的体积可以很小。

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左侧板和右侧板强度的作用。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。

旋转臂的左侧板和右侧板在应变片传感器的左侧和右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上下移动的平面。

每个锻炼者对靠背远近的需求不同，以下是调节靠背前后位置的过程：本发明中的前后可调式靠背组件可以通过抽出第一插销后，将第二方管和靠背向前或向后移动，靠背移动合适位置后，即第二方管在第一方管内移动到第一插孔与某一个第二插孔上下对应，再把第一插销插入到对应的第一插孔和第二插孔内，从而实现靠背的前后调节。

坐垫的高度一定，每个锻炼者由于自己下肢的长度不同，在坐垫上进行锻炼时需要对脚脖护套的高度进行适当调节，即调节长度可调式缓张器连接杆的长度，具体调节过程为：先将第二插销抽出，将第四方管在第三方管内向上或向下移动，直到第四方管在第三方管内移动到第三插孔与某一个第四插孔上下对应后，脚脖护套的高度调整到合适高度，再把第二插销插入到对应的第三插孔和第四插孔内，从而实现脚脖护套的高度调节。

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，且靠背可前后调节，脚脖护套可上下调节，以适应不同锻炼者的需要。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的平面示意图；

图3是本发明中可调受力式角度缓张器的外形结构示意图；

图4是图3中a-a剖视图；

图5是本发明中可调受力式角度缓张器的爆炸图；

图6是本发明中可调受力式角度缓张器的旋转臂旋转90°状态下的示意图；

图7是控制面板的示意图；

图8是锻炼者在使用本发明进行锻炼时的示意图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明的一种下肢健身器，包括座椅架39，座椅架39上设置有坐垫40和位于坐垫40后侧的前后可调式靠背组件，座椅架39上在坐垫40左右两侧分别设置有一个扶手41，座椅架39前侧中部设置有可调受力式角度缓张器42，座椅架39上在可调受力式角度缓张器42与坐垫40之间设置有两个腿部护套43，两个腿部护套43分别位于可调受力式角度缓张器42的左右两侧，可调受力式角度缓张器42的前侧部连接有竖向设置的长度可调式缓张器连接杆，长度可调式缓张器连接杆下端后侧设置有两个左右对称的脚脖护套44；

可调受力式角度缓张器42包括外壳1和旋转臂2，旋转臂2上端通过铰链组件转动连接在外壳1的上端部，外壳1内自上向下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内设置自上向下依次设置有控制电路模块5、电池6和控制键模块7，外壳1下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7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2）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包括左侧板22、右侧板23和前侧板24，前侧板24左右两侧边分别与左侧板22和右侧板23的前侧边固定连接，左侧板22和右侧板23分别位于外壳1左侧壁的右侧和右侧壁的左侧；

两个定位轴套18分别固定设置在左侧板22的右侧面和右侧板23的左侧面，两个滑动轴承19分别设置在外壳1的左侧壁和后侧壁，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的左端和右端并通过平键25与旋转轴17连接，左侧的定位环板21、左侧板22与左侧的定位轴套18沿圆周方向开设有若干个左连接孔26，右侧的定位环板21、右侧板23与右侧的定位轴套18沿圆周方向开设有若干个右连接孔27，左连接孔26和右连接孔27内均插设有定位销28，左侧的若干个定位销28的左端均与一块连接板20的右侧面固定连接，右侧的若干个定位销28的右端均与一块连接板20的左侧面固定连接，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固定设置在外壳1内的后侧壁，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的平面沿上下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的下端部与直线驱动器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粘贴在前侧板24的内壁上，旋转臂2的左侧板22和右侧板23在应变片传感器9的左侧和右侧均开设有提高应力感应的缺口38。

前后可调式靠背组件包括沿竖向固定设置在座椅架39上的固定架45，固定架45中部沿前后方向固定设置有第一方管46，第一方管46沿垂直方向开设有一个上下通透的第一插孔，第一方管46内插设有第二方管47，第二方管47前端固定设置有位于固定架45前侧的靠背48，第二方管47沿垂直方向开设有若干个第二插孔，第二插孔沿第二方管47的长度方向均匀布置，第二方管47在第一方管46内前后移动可使每个第二插孔均可与第一插孔上下对应，第一插孔与其中一个第二插孔之间通过第一插销49插接。

长度可调式缓张器连接杆包括沿竖向设置的第三方管50和第四方管51，第三方管50后侧面与前侧板24固定连接，第三方管50下端低于前侧板24下端，第四方管51自下而上插设在第三方管50内，第三方管50下部沿前后方向开设有第三插孔，第四方管51沿前后方向开设有若干个第四插孔，第四插孔沿第四方管51的长度方向均匀布置，第四方管51在第三方管50内上下移动可使每个第四插孔均可与第三插孔上下对应，第三插孔与其中一个第四插孔之间通过第二插销52插接；脚脖护套44固定设置在第四方管51下端部后侧。

本发明的工作原理为：锻炼者53坐在座椅架39上的坐垫40上，大腿和小腿之间的腿弯放置到腿部护套43上，脚面向上钩住脚脖护套44。小腿向前向上用力驱动脚脖护套44，脚脖护套44通过第四方管51带动第三方管50，第三方管50带动旋转臂2以旋转轴17为支点向前转动，即在旋转臂2上施加驱动旋转臂2向前转动的动力，该动力使粘贴在旋转臂2上的应变片传感器9发生形变，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向下移动，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也会旋转，从而改变旋转臂2向前张开的角度；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会向上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张开的角度会被楔形块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外壳1上，只有竖向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，从而改变旋转臂2的张开角速度；直线驱动器3由电池6供电，设计的体积可以很小。如图8所示，锻炼者53在锻炼时的长度可调式缓张器连接杆及旋转臂2在向前向上转动过程中的示意图。

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的左侧板22和右侧板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的左侧板22和右侧板23在应变片传感器9的左侧和右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上下移动的平面。

每个锻炼者53对靠背48远近的需求不同，以下是调节靠背48前后位置的过程：本发明中的前后可调式靠背组件可以通过抽出第一插销49后，将第二方管47和靠背48向前或向后移动，靠背48移动合适位置后，即第二方管47在第一方管46内移动到第一插孔与某一个第二插孔上下对应，再把第一插销49插入到对应的第一插孔和第二插孔内，从而实现靠背48的前后调节。

坐垫40的高度一定，每个锻炼者53由于自己下肢的长度不同，在坐垫40上进行锻炼时需要对脚脖护套44的高度进行适当调节，即调节长度可调式缓张器连接杆的长度，具体调节过程为：先将第二插销52抽出，将第四方管51在第三方管50内向上或向下移动，直到第四方管51在第三方管50内移动到第三插孔与某一个第四插孔上下对应后，脚脖护套44的高度调整到合适高度，再把第二插销52插入到对应的第三插孔和第四插孔内，从而实现脚脖护套44的高度调节。

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。