专利名称：速降运动训练仿生步行爬坡机的制作方法
技术领域：
本项设计旨在应用于小型滑沙、滑草、滑雪运动训练，具体的说 该机器是能够在速降场地中，通过小型汽油机为动力源模拟人体步行 方式进行爬坡的爬坡机。
背景技术：
随着生活水平的不断提高，越来越多的人在工作和学习之余投身 大自然，充分享受户外运动给身心带来的快乐。在户外运动中，滑沙、 滑草、滑雪等速降运动项目受到很多人的青睐。滑沙、滑草、滑雪就 运动学原理而言是先提高运动员的重力势能，利用重力使运动员产生 滑行速度，它们都需要一种运输设备来实现提高重力势能这一过程， 即向山顶运输运动员和相关器材。但要筹建一个现代化的滑雪场、滑 草场或是滑沙场需要十分巨大的资金保障，这类运动场的运载设备多 为索道，其投资金额动辄上亿元，这对于开发廉价的旅游资源来说是 很不利的。 发明内寄
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是用方钢管组成
框架式下支撑架10，在下支撑架10的下方是由脚1、曲轴2、轴承 座3构成的行走机构总成，通过曲轴2、轴承座3与下支撑架10相 连接。在下支撑架10上方是浮动台4，座位放在浮动台4上，在座
位的前方是控制部分13，座位的后侧为动力部分12。
为了此设备由操作者控制行进方向，向山顶方向运载相关器材或 在一般坡度中实现载人运输，从而具备辅助滑沙、滑草、滑雪运动训 练的功能。该机器可以适应山地中轮式行进装置所无法适应的复杂地 形，且可以不依赖于索道之类的固定轨道，具有自身的灵活性和独立 性可以为滑雪场、滑草场、滑沙场提供必要的运输装备，可直接实现 对器材或人向山顶方向的运载。
图1是爬坡机总图左视图
图中1.脚2.曲轴3.轴承座4.浮动台5.离合器6.拨叉7.输出端
主轴8.曲轴主轴
图2是爬坡机总图主视图
图中9.减速器IO.下支撑架ll.汽油机12.动力部分13.控制部分 14.操纵杆
图3是浮动台主视图
图中15.凸轮顶杆部16.导柱座17.套筒连接板18.浮动台骨架19. 凸轮20.凸轮主轴21.凸轮曲柄轴22.座23.导杆24.套筒25. 0型
圈
图4是曲轴2的主视图
图中26.轴1 27.轴2 28.轴承1 29.轴套1 30.轴承2 31.轴3 32. 曲柄33.轴套具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述 速降运动训练仿生步行爬坡机由行走机构总成(由脚1、曲轴2、
轴承座3构成)、浮动台4、下支撑架10、动力部分12、控制部分13 五大部分组成。行走机构总成位于机器的最底部，脚1共有八只，对 称布置于浮动台4的两侧，相邻脚之间的轴向夹角为卯a 。下支撑架 10放在浮动台4与行走机构总成之间，与轴承座3直接相连，浮动 台4位于下支撑架10的上方，两者通过导柱座16相连。动力部分 12位于浮动台4上，由汽油机11与减速器9组成，通过输出端主轴 7与离合器5相连。控制部分13由操纵杆14与离合器5组成，离合 器5共有两个，对称布置于输出端主轴7的两侧，操纵杆14共有两 个，对称放在浮动台4的座位前方两侧，操纵杆14通过拨叉6与离 合器5相连。机器的核心部分由浮动台4与行走机构总成组成。 下面对机器各部分装置总成的结构和功能分别介绍如下
1. 行走机构总成位于机器的下部。行走机构总成由脚l、曲轴2、 轴承座3构成，既是行走部分，又起支撑作用。其主要设计参数为 脚1的步长L =113mm，相邻脚轴向夹角90° ，主轴转速385rpm，行走 速度5 — 1 0 km/h,最大越障能力80. Omm;曲轴2.为组合曲轴，相邻 两曲柄的夹角90°。
2. 浮动台4位于行走机构总成的上方，其结构由凸轮顶杆部15、导 柱座16、套筒连接板17、浮动台骨架18、凸轮19、凸轮主轴20、 凸轮曲柄轴2K座22组成。浮动台4是机器的主要部分，人坐在座 22上驾驶机器，四个凸轮19对称分列于浮动台骨架18的两侧，凸
轮顶杆部15与凸轮19紧贴。导柱座16共有四个，对称分布在浮动 台骨架18的两侧，且在浮动台骨架18与下支撑架10之间，其中， 导柱座16的轴线与相邻的凸轮19的中心线的距离为165mm，且导柱 座16在凸轮19的外侧。套筒连接板17也有四个，位置与导柱座16 重叠，轴线重合。凸轮主轴20与凸轮曲柄轴21都放在凸轮19上， 其中凸轮主轴20位于凸轮19的中心，凸轮曲柄轴21位于凸轮19的 中心偏上80mm，中心线与轴承座3中心线在一条直线上。浮动台骨 架18与下支撑架10都与导柱座16相连，浮动台骨架18位于导柱座 16上方，上支撑架位于导柱座16下方。凸轮19与凸轮顶杆部15构 成凸轮补偿系统，凸轮19与凸轮顶杆部15紧贴，且凸轮顶杆部15 位于凸轮19上方，均为四个，对称分布于浮动台骨架18的两侧，位 于同一侧的两个凸轮中心线之间的距离为600mm。通过凸轮补偿系统 的作用，抵消了底部机身产生的垂直方向上的振动，使浮动台4相对 于地面保持垂直方向的零振动。凸轮19每旋转一周都会在竖直方向 与浮动台4做四次位移补偿，该位移补偿量决定于底部行走机构总成 在行进时所产生的竖直方向的位移，即下支撑架10向上产生位移时， 凸轮补偿系统必须使浮动台4在相反的方向上相对于下支撑架10产 生同样大小的位移。通俗的讲就是下支撑架10往上移多少浮动台4 就相反地往下移多少，这样就使得浮动台4相对地面位移为零，从而 达到减少浮动台4振动的目的，使得成员和货物不会受到颠簸。摩擦 阻尼部件由导杆23、套筒24、 0型圈25构成，0型圈25位于导杆 23与套筒24之间，三者中心线重合，摩擦阻尼部件共有四个，对称分布于浮动台骨架18的两侧，并在下支撑架10的四个角点上，位于 同侧的摩擦阻尼部件中心线间的距离为930mm。摩擦阻尼部件中导杆 23与套筒24采用间隙配合，0型圈25位于中间起阻尼减振作用，由 此，摩擦阻尼部件既起阻尼作用，又能起导向作用。
3. 动力部分12由汽油机ll、减速器9组成，汽油机ll的型号为 ZS168FB的宗申汽油机，减速器9的传动方式为皮带传动，离合方式 为张紧轮离合，减速比为20，变速程数0， 1， -1档，变速箱机油 容量为95L。动力部分12所用的汽油机11只要结构合适，也可以换 用其他型号与品牌的汽油机。
4. 下支撑架10用来支撑浮动台4及其上面的人与重物，与行走机 构总成中的轴承座3直接相连，起到承上启下的作用。
速降运动训练仿生步行爬坡机各部分位置组成
由脚l，曲轴2，轴承座3构成的行走机构总成位于机器的底部， 既是行走机构，又起支撑作用，下支撑架10与轴承座3相连，位于 行走机构总成之上。浮动台4由凸轮顶杆部15、导柱座16、套筒连 接板17、浮动台骨架18、凸轮19、凸轮主轴20、凸轮曲柄轴21、 座22九大部分组成。浮动台4通过导柱座16与下支撑架10相连， 并位于下支撑架10的正上方，两者的中心线在同一个平面内。四个 凸轮19对称分列于浮动台骨架18的两侧，凸轮顶杆部15与凸轮19 紧贴。导柱座16共有四个，对称分布在浮动台骨架18两侧，且在浮 动台骨架18与下支撑架10之间。套筒连接板17也有四个，位置与 导柱座16重叠，轴线重合。凸轮主轴20与凸轮曲柄轴21都放在凸轮19上，其中凸轮主轴20位于凸轮19的中心，凸轮曲柄轴21位于 凸轮19的中心偏上80mm，中心线与轴承座3中心线在一条直线上。 浮动台骨架18与下支撑架10都与导柱座16相连，浮动台骨架18位 于导柱座16上方，上支撑架位于导柱座16下方。动力部分12由汽 油机ll、减速器9组成，汽油机11在浮动台4侧上方，座22后， 减速器9在汽油机11的前下方通过输出端主轴7与离合器5相连， 动力部分12是本机器的动力源。 速降运动训练仿生步行爬坡机的工作运行过程
由操作者手动启动汽油机11，并将汽油机11油门调节至适当位 置，保证汽油机11正常运转。手动推进汽油机11所带的行停总离合 器推杆，此时汽油机11所带的行停总离合器被置于合的状态，而离 合器5仍处于初始的合的状态，动力从汽油机11经由汽油机11所带 的行停总离合器、减速器9、离合器5传入曲轴2，曲轴2带动脚1 作圆周运动，从而使行走机构总成中的脚1实现平行四边形机构的运 动形式，在运动中脚l与地面接触产生驱动摩擦力，从而使机器向前 行进。在行走机构总成运动的同时，浮动台4依靠凸轮补偿部分进行 垂直方向上的位移补偿，使得浮动台4相对于地面始终保持垂直方向 的位移为零，机器在行进时，人坐在浮动台4上对机器进行驾驶，下 面的脚1在曲轴2的带动下，模仿人步行的方式，下面共有8只脚， 对称分布于浮动台4的两侧，采用平行四边形机构来模拟人脚的行走 动作，抬起一迈步一落地一支撑一抬起，考虑平衡问题，平行四边形 结构必须选择多组配合才能实现。引入曲轴2是为了让各只脚相互之
间不能干涉。浮动台4与下支撑架10相连，并位于下支撑架10的上 方，浮动台4与行走机构总成的连接通过凸轮补偿部分(由凸轮19、 凸轮顶杆部15构成)、摩擦阻尼部分(由导杆23、套筒24、 0型圈 25构成)来实现。通过凸轮补偿部分的作用，抵消了底部机身产生 的垂直方向上的振动，使浮动台相对于地面保持垂直方向的零振动。 凸轮19每旋转一周都会在竖直方向与浮动台4做四次位移补偿，该 位移补偿量决定于底部行走机构总成在行进时所产生的竖直方向的 位移，即下支撑架10向上产生位移时，凸轮补偿部分必须使浮动台 4在相反的方向上相对于下支撑架10产生同样大小的位移。通俗的 讲就是下支撑架10往上移多少浮动台4就相反地往下移多少，这样 就使得浮动台4相对地面位移为零，从而达到减少浮动台4振动的目 的，使得成员和货物不会受到颠簸。机器的转向由离合器5控制，离 合器5共有两个，对称分置于动力部分12输出端主轴的两侧，由于 动力部分12的输出端主轴7为通轴双端输出，相应地，该输出轴分 别与两个离合器5的输入轴相连。通过控制爪牙间的嵌合与脱开，来 控制左右两端动力传输的通与断，利用这一方式，在两个离合器5均 处于合的状态下，欲使机器右转时，可使右侧离合器5断开，左侧保 持原状态，从而使右侧行走机构总成失去动力停止行进，左侧行走机 构总成仍然保持原来的行进状态，最终机器由于受到偏转力矩而向右 转向。欲使机器左转时同理。欲停止机器，可直接使用动力部分12 的开关关闭发动机从而停车。
权利要求1.一种速降运动训练仿生步行爬坡机，整台设备由行走机构总成、浮动台(4)、下支撑架(10)、动力部分(12)、控制部分(13)五部分组成，其特征是行走机构总成位于机器的最底部，下支撑架(10)放在浮动台(4)与行走机构总成之间，与轴承座(3)相连，浮动台(4)位于下支撑架(10)的正上方，两者的轴线重合，动力部分(12)位于浮动台(4)侧上方，控制部分(13)由操纵杆(14)与离合器(5)组成，离合器(5)共有两个，操纵杆(14)也有两个，对称放置于浮动台(4)的座位前方两侧，通拨叉(6)与离合器(5)相连。
2. 根据权利要求1所述的速降运动训练仿生步行爬坡机，其特征 是行走机构总成由脚(1)、曲轴(2)、轴承座(3)组成，整体机 械结构为平行四边形结构。
3. 根据权利要求1所述的速降运动训练仿生步行爬坡机，其特征 是动力部分(12)由汽油机(11)与减速器(9)组成，汽油机(ll) 位于浮动台后侧上方，座(22)后，减速器(9)在汽油机(11)前 下方与离合器(5)连接。
4. 根据权利要求1所述的速降运动训练仿生步行爬坡机，其特征 是离合器(5)为爪牙式离合器，共有两个，对称放置于输出端主 轴(7)的两侧， 一端套入输出端主轴(7)，另一端套入曲轴主轴(8)， 拨叉(6)放在与曲轴(2)相连的一端，并与操纵杆(14)相连。
5. 根据权利要求1所述的速降运动训练仿生步行爬坡机，其特征 是曲轴(2)为组合曲轴，轴向相邻两曲柄的夹角为90"。
6.根据权利要求1所述的速降运动训练仿生步行爬坡机，浮动台(4) 由凸轮顶杆部(15)、导柱座(16)、套筒连接板(17)、浮动台骨架(18)、凸轮(19)、凸轮主轴(20)、凸轮曲柄轴(21)、座(22)九 大部分组成，其特征是四个凸轮(19)对称分列于浮动台骨架(18) 的两侧，凸轮顶杆部(15)与凸轮(19)紧贴，导柱座(16)在浮动 台骨架(18)与下支撑架(10)之间，共有四个，对称分布在浮动台 骨架(18)两侧，且导柱座(16)在凸轮(19)的外侧，套筒连接板(17)也有四个，导柱座(16)轴线重合，凸轮主轴(20)与凸轮曲 柄轴(21)都放在凸轮(19)上，其中凸轮主轴(20)位于凸轮(19) 的中心，凸轮曲柄轴(21)位于凸轮(19)的中心偏上，中心线与轴 承座(3)中心线重合，浮动台骨架(18)与下支撑架(10)都与导 柱座(16)相连，浮动台骨架(18)位于导柱座(16)上方，下支撑 架(10)位于导柱座(16)下方。
专利摘要速降运动训练仿生步行爬坡机是应用于滑沙场、滑草场、滑雪场速降运动训练的一种仿生步行机，是一种以小型汽油机为动力源模拟人体步行方式的爬坡机，向山顶运送运动员或设备，结构简捷，操作方便，在现实应用中克服了巨额资金的限制，更利于此项活动的开展。整个机器由行走机构总成、浮动台4、下支撑架10、动力部分12、控制部分13五大部分组成。利用动力部分12的汽油机来带动，通过控制部分13的离合器实现差速转向，使用凸轮补偿结构以保持浮动台的平稳，人坐在上面亲自驾驶。
文档编号B62D57/00GK201056238SQ20062002183
公开日2008年5月7日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者任长清, 刘久庆, 孙立国, 杨春梅, 阮凯林, 岩 马, 马士伟 申请人:东北林业大学