一种脚踏转叶健身器的制作方法

1.一种脚踏转叶健身器涉及体育娱乐健身器材技术领域，尤其涉及一种脚踏转叶健身器。


背景技术：

2.传统的体育健身器材能给人们锻炼身体，增强体质，丰富人们的生活，为人们的身心健康起到了很大的作用。但大多数传统的体育健身器材结构呆板，如举力训练器械多用重物或弹簧作为施力部件，锻炼过程体验感不强，更缺乏愉悦感，很多是在痛苦中锻炼，要有强烈的毅力才能坚持锻炼下去。大多数的健身器材属于专业性设备，结构相对复杂，一般在健身房、用户家中等室内环境中使用，保养和维护成本较高。也有一些简单的体育健身器械，见于公园、绿地、小区等休闲场所，其结构相对简单，功能也很弱，由于没有体验感故使用率较低。目前将体育娱乐和健身功能结合起来的器械比较少。
3.综上得知，现有技术还有待改进和发展。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的不足及补充丰富体育健身器材“家族”，提供一种结构简单、操作方便、集趣味性、娱乐性、体育、健身等功能于一体的健身器械，命名为脚踏转叶健身器。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种脚踏转叶健身器，包括：下转叶器、导杆、摇杆、主连杆、左推拉杆、右推拉杆、支架、左脚踏板、右脚踏板、左手柄、右手柄和脚架；下转叶器包括下滑块、下轴承、以及均匀分布在下轴承周围的多个下叶片，下叶片的根部与下轴承的外圈连接，下轴承套装在下滑块的外围，下滑块与下轴承的内圈连接，由于下轴承的存在，下叶片能绕下滑块灵活转动，下叶片的转动平面处于水平位置；所有下叶片结构相同，下叶片的截面是翼型的，下叶片的上表面和下表面至少有一面是凸形的；所有下叶片的前缘朝同一个方向安装；下叶片的前缘弧形的最小半径大于下叶片的后缘最薄处的厚度的10倍；下叶片的弦线与下叶片的旋转平面的夹角为下叶片的安装角；下叶片的前缘高于下叶片的后缘时，下叶片的安装角定义为正值；下叶片的前缘低于下叶片的后缘时，下叶片的安装角定义为负值；下叶片的安装角在－1
°
至2
°
之间；下叶片的翼型的最大厚度位置离下叶片的前缘的距离是下叶片弦长的20％至40％；导杆竖直布置，下滑块与导杆相配合，下转叶器通过下滑块与导杆活动连接，下转叶器能沿导杆灵活上下运动；摇杆通过铰联安装在导杆的下部，摇杆能在横向铅垂面内灵活摆动，自然状态时摇杆左右水平布置，摇杆与导杆的连接处在摇杆的中心位置；下转叶器通过主连杆与摇杆活连，主连杆的上端通过铰联与下滑块相连，主连杆的下端通过铰联与摇杆相连，摇动摇杆时能使下转叶器沿导杆上下灵活运动；
左脚踏板安装在左推拉杆的下端，左推拉杆的上端通过左铰联与摇杆的左端活连；右脚踏板安装在右推拉杆的下端，右推拉杆的上端通过右铰联与摇杆的右端活连；支架的上端与导杆的下端固连，支架的中部设置了手柄，手柄包括左手柄和右手柄；脚架安装在支架的下端，整个脚踏转叶健身器靠脚架支撑于地面；操作者左手握住左手柄，右手握住右手柄，左脚踏上左脚踏板，右脚踏上右脚踏板，一左一右来回蹬踩，牵引摇杆摇动从而带动下转叶器上下往复运动，由于下转叶器的特殊结构，下叶片会围绕导杆旋转起来。
6.更进一步地，本发明脚踏转叶健身器还包括上转叶器和摆杆，上转叶器的结构与下转叶器基本相同，上转叶器包括上滑块、上轴承、以及均匀分布在上轴承周围的多个上叶片，上转叶器和摆杆布置在下转叶器的上方，摆杆的中心通过铰联安装在导杆上，摆杆的一端通过下连杆与下转叶器活连，摆杆的另一端通过上连杆与上转叶器活连，上连杆的上端与上滑块铰连，上连杆的下端与摆杆的一端铰连，下连杆的上端与摆杆的另一端铰连，下连杆的下端与下滑块铰连。上滑块与导杆相配合，上转叶器能沿导杆上下灵活运动。往上推动下转叶器时，下连杆、摆杆和上连杆会带动上转叶器向下运动；向下拉动下转叶器时，下连杆、摆杆和上连杆会带动上转叶器向上运动。
7.更进一步地，下转叶器上安装了转速测量装置，支架上设置了显示屏，转速测量装置与显示屏之间有电信连接，显示屏能显示下转叶器的瞬时转速和下转叶器单次运动的最高转速。
8.更进一步地，左手柄或右手柄处安装了心率和血压检测装置，心率和血压检测装置与显示屏之间有电信连接，通过显示屏显示操作者的心率和血压参数。
9.更进一步地，显示屏还能显示操作者单次运动的时长。
10.更进一步地，支架上设置了座位，方便操作者休息或坐着蹬踏。
11.更进一步地，所有叶片的翼型采用双凸型，即叶片的上表面向上凸出，叶片的下表面向下凸出；单个叶片的展弦比大于3且小于12；单个叶片展长在0.3米至3米之间；上叶片的数量和下叶片的数量相同，都在2个至6个之间。
12.优选的，所有叶片的翼型采用对称双凸型翼型，如naca0016或naca0012翼型；所有叶片的安装角相同，均在0
°
至1
°
之间。
13.更进一步地，在摇杆和导杆的连接处安装有智能电子锁，智能电子锁能把摇杆锁住，智能电子锁没打开时，摇杆不能摇摆。方便作为收费共享设备使用。
14.更进一步地，支架上装有智能音箱，智能音箱至少能直接播放或插耳机收听这些音频中的一种：叶片转速提示音、叶片单次使用时长提示音、健身音乐。
15.更进一步地，所有叶片的上表面布置了太阳能发电膜，发出的电经安装在导杆上的导电环和电线传输给显示屏的电池充电。
16.更进一步地，滑块采用直线轴承，导杆采用与直线轴承相配合的光轴。
17.更进一步地，在下轴承处安装微型发电机，微型发电机与安装在支架上的电池电连接；下叶片在人力间接的驱动下旋转带动微型发电机发电，发出的电经处理后充入电池。
18.更进一步地，在下叶片上端设置了led彩灯。
19.更进一步地，显示屏上设置了usb接口，能为手机、手电筒充电。
20.本发明脚踏转叶健身器的基本工作原理是：操作者踩踏左脚踏板和右脚踏板驱动
摇杆，使叶片上下运动，叶片的上表面和叶片的下表面交替迎风，由于叶片的上表面和叶片的下表面至少有一面是凸形的，且叶片的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘而远离叶片的后缘，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘方向运动，大股气流向叶片的后缘方向运动，这样一来，在叶片的前缘和叶片的后缘间会形成动量差，气流会推动叶片向叶片的前缘方向运动，继而多个叶片一起绕导杆旋转。在一定转速范围内，上下踩踏的幅度一定时，上下踩踏的频率越快，则叶片转动越快；上下踩踏的频率一定时，上下踩踏的幅度越大，则叶片转动也会越快。叶片前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片转动起来后，随着叶片旋转的速度的快速增大，叶片的雷诺数会增大，则叶片前行的阻力的增速会放缓，如果操作者力量足够，叶片会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益操作者的身心健康。如果踩踏的频率下降或幅度减小的话，叶片的转速会慢下来。在整个踩踏过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：上下快速踩踏会使叶片朝前缘方向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。
21.本发明的有益效果是：结构新颖，功能多样。操作者交换上下踩踏左脚踏板和右脚踏板使叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复运动转换成圆周转动的器械，可供体育娱乐、健身、发电等，也具有体能测试的功能，娱乐性强，体验感强，与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。
附图说明
22.图1是本发明的一个实施例的结构示意图；图2是本发明的另一个实施例的结构示意图；图3是本发明中下叶片的一种翼型示意图；图4是本发明中下叶片上行时气流分析示意图；图5是本发明中下叶片的前缘和后缘参数指示示意图。
23.图中：1－下转叶器，11－下轴承，12－下叶片，121－下叶片的前缘，122－下叶片的后缘，123－下叶片的上表面，124－下叶片的下表面，13－下滑块；2－上转叶器，21－上轴承，22－上叶片， 23－上滑块；3－摆杆，31－上连杆，32－下连杆；4－导杆；5－摇杆；6－主连杆；7－左推拉杆，71－左铰联，73－左脚踏板，74－左手柄；8－右推拉杆，81－右铰联，83－右脚踏板，84－右手柄；9－支架；14－脚架；15－座位；16－显示屏；a－下叶片的弦线，b－下叶片的旋转平面，c－下叶片的安装角，d－下叶片的上行方向指示，e－下叶片上行时上方气流的流线示意，g－下叶片的前行方向示意，r－下叶片的前缘弧形的最小半径示意，h－下叶片的后缘最薄处的厚度示意。
具体实施方式
24.下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作具体说明。
25.一种脚踏转叶健身器，包括：下转叶器1、导杆4、摇杆5、主连杆6、左推拉杆7、右推拉杆8、支架9、左脚踏板73、右脚踏板83、左手柄74、右手柄84和脚架14；下转叶器1包括下滑块13、下轴承11、以及均匀分布在下轴承11周围的多个下叶片12，下叶片12的根部与下轴承11的外圈连接，下轴承11套装在下滑块13的外围，下滑块13与下轴承11的内圈连接，由于下轴承11的存在，下叶片12能绕下滑块13灵活转动，下叶片12的转动平面处于水平位置；所有下叶片12结构相同，下叶片12的截面是翼型的，下叶片12的上表面和下表面至少有一面是凸形的；所有下叶片的前缘121朝同一个方向安装；下叶片的前缘弧形的最小半径r大于下叶片的后缘最薄处的厚度h的10倍；下叶片的弦线a与下叶片的旋转平面b的夹角为下叶片的安装角c；下叶片的前缘121高于下叶片的后缘122时，下叶片的安装角c定义为正值；下叶片的前缘121低于下叶片的后缘122时，下叶片的安装角c定义为负值；下叶片的安装角c在－1
°
至2
°
之间；下叶片12的翼型的最大厚度位置离下叶片12的前缘的距离是下叶片12弦长的20％至40％；导杆4竖直布置，下滑块13与导杆4相配合，下转叶器1通过下滑块13与导杆4活动连接，下转叶器1能沿导杆4灵活上下运动；摇杆5通过铰联安装在导杆4的下部，摇杆5能在横向铅垂面内灵活摆动，自然状态时摇杆5左右水平布置，摇杆5与导杆4的连接处在摇杆5的中心位置；下转叶器1通过主连杆6与摇杆5活连，主连杆6的上端通过铰联与下滑块13相连，主连杆6的下端通过铰联与摇杆5相连，摇动摇杆5时能使下转叶器1沿导杆4上下灵活运动；左脚踏板73安装在左推拉杆7的下端，左推拉杆7的上端通过左铰联71与摇杆5的左端活连；右脚踏板83安装在右推拉杆8的下端，右推拉杆8的上端通过右铰联81与摇杆5的右端活连；支架9的上端与导杆4的下端固连，支架9的中部设置了手柄，手柄包括左手柄74和右手柄84；脚架14安装在支架9的下端，整个脚踏转叶健身器靠脚架14支撑于地面；操作者左手握住左手柄74，右手握住右手柄84，左脚踏上左脚踏板73，右脚踏上右脚踏板83，一左一右来回蹬踩，牵引摇杆5摇动从而带动下转叶器1上下往复运动，由于下转叶器1的特殊结构，下叶片12会围绕导杆4旋转起来。
26.更进一步地，另一实施例脚踏转叶健身器还包括上转叶器2和摆杆3，上转叶器2包括上滑块23、上轴承21、以及均匀分布在上轴承21周围的多个上叶片22，上转叶器2的结构与下转叶器1基本相同，上转叶器2和摆杆3布置在下转叶器1的上方，摆杆3的中心通过铰联安装在导杆4上，摆杆3的一端通过下连杆32与下转叶器1活连，摆杆3的另一端通过上连杆31与上转叶器2活连，上连杆31的上端与上滑块23铰连，上连杆31的下端与摆杆3的一端铰连，下连杆32的上端与摆杆3的另一端铰连，下连杆32的下端与下滑块13铰连。上滑块23与导杆4相配合，上转叶器2能沿导杆4上下灵活运动。往上推动下转叶器1时，下连杆32、摆杆3和上连杆31会带动上转叶器2向下运动；向下拉动下转叶器1时，下连杆32、摆杆3和上连杆31会带动上转叶器2向上运动。
27.更进一步地，下转叶器1上安装了转速测量装置，支架9上设置了显示屏16，转速测
量装置与显示屏16之间有电信连接，显示屏16能显示下转叶器1的瞬时转速和下转叶器1单次运动的最高转速。
28.更进一步地，左手柄74或右手柄84处安装了心率和血压检测装置，心率和血压检测装置与显示屏16之间有电信连接，显示屏16能显示操作者的心率和血压参数。
29.更进一步地，显示屏16还能显示操作者单次运动的时长。
30.更进一步地，支架9上设置了座位15，方便操作者休息或坐着蹬踏。
31.更进一步地，所有叶片的翼型采用双凸型，即叶片的上表面向上凸出，叶片的下表面向下凸出；单个叶片的展弦比大于3且小于10；单个叶片展长在0.3米至3米之间；上叶片22的数量和下叶片12的数量相同，都在2个至6个之间。
32.优选的，所有叶片的翼型采用对称双凸型翼型，如naca0016或naca0012翼型；所有叶片的安装角相同，均在0
°
至1
°
之间。
33.更进一步地，在摇杆5和导杆4的连接处安装有智能电子锁，智能电子锁能把摇杆5锁住，智能电子锁没打开时，摇杆5不能摇摆。方便作为收费共享设备使用。
34.更进一步地，显示屏16上带有智能音箱，智能音箱至少能直接播放或插耳机收听这些音频中的一种：叶片转速提示音、叶片单次使用时长提示音、健身音乐。
35.更进一步地，所有叶片的上表面布置了太阳能发电膜，发出的电经安装在导杆4上的导电环和电线传输给显示屏16内的电池充电。
36.更进一步地，滑块采用直线轴承，导杆4采用与直线轴承相配合的光轴。
37.更进一步地，在下轴承11处安装微型发电机，微型发电机与安装在支架9上的电池电连接；下叶片12在人力间接的驱动下旋转带动微型发电机发电，发出的电经处理后充入电池。
38.更进一步地，在下叶片12上端设置了led彩灯，微型发电机发电供led彩灯使用。
39.更进一步地，显示屏16上设置了usb接口，能为手机、手电筒充电。
40.本发明脚踏转叶健身器的基本工作原理是：操作者踩踏左脚踏板73和右脚踏板83驱动摇杆5，使叶片上下运动，叶片的上表面和叶片的下表面交替迎风，由于叶片的上表面和叶片的下表面至少有一面是凸形的，且叶片的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘而远离叶片的后缘，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘方向运动，大股气流向叶片的后缘方向运动，这样一来，在叶片的前缘和叶片的后缘间会形成动量差，气流会推动叶片向叶片的前缘方向运动，继而多个叶片一起绕导杆4旋转。在一定转速范围内，上下踩踏的幅度一定时，上下踩踏的频率越快，则叶片转动越快；上下踩踏的频率一定时，上下踩踏的幅度越大，则叶片转动也会越快。叶片前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片转动起来后，随着叶片旋转的速度的快速增大，叶片的雷诺数会增大，则叶片前行的阻力的增速会放缓，如果操作者力量足够，叶片会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益操作者的身心健康。如果踩踏的频率下降或幅度减小的话，叶片的转速会慢下来。在整个踩踏过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：上下快速踩踏会使叶片朝前缘方
向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。
41.本发明的有益效果是：结构新颖，功能多样，应用场景广阔。操作者交换上下踩踏左脚踏板73和右脚踏板83使叶片上下运动，叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复直线运动转换成圆周转动的器械，体验感强，娱乐性强，富有趣味性；是一种有氧运动，能促使操作者血液循环加快，能提高抵抗力，增强免疫力，经常使用能较好地预防疾病尤其是心脑血管疾病的发生。可供体育娱乐、健身、发电、教学等，也具有体能测试的功能。可使用于健身房、家庭、学校作为锻炼身体的器具；也可置于公园、游乐场所、学校尤其是大学校园、公交站旁、车站、机场候机厅、酒店大堂、银行大堂、汽车维修店休息区等公共场所作为休闲娱乐设备使用；还可以置于医院作为康复设备使用；也可作为一种放松设备，置于办公区域附近让办公职员休息时使用以缓解工作压力。与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。能丰富人们的生活内容并为提高人们的生活品质起积极的效果。能为满足人们对美好生活的向往增砖添瓦。