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基本信息
- 項目名稱：
- 斗牛士健身車的創(chuàng)新設(shè)計與制造
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該健身車與普通自行車最大不同之處，在于將后叉架固定創(chuàng)新設(shè)計為后叉架與后輪輪轂外伸懸臂桿件鉸接。經(jīng)過機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計后，騎行該健身車時手部、臀部、腳部的姿態(tài)不停變化，實現(xiàn)了全身參與運(yùn)動健身的目的，同時具有較好的娛樂性與趣味性。該產(chǎn)品可應(yīng)用于室外健身或作為小區(qū)健身器材使用。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前市場上的健身車特點：1.通過騎行對腿部和腰腹的肌肉進(jìn)行鍛煉；2.通過改變飛輪的轉(zhuǎn)動慣量或摩擦片調(diào)節(jié)運(yùn)動強(qiáng)度，具有功耗顯示，占地面積小；3.健身功能單一，機(jī)身固定難以實現(xiàn)戶外運(yùn)動，騎行狀態(tài)始終如一，缺乏趣味性等。 基于普通自行車，結(jié)合能實現(xiàn)復(fù)雜軌跡輸出的齒輪連桿機(jī)構(gòu)，以及緊張刺激的斗牛比賽，創(chuàng)新設(shè)計了一款斗牛士健身車。它與普通自行車最大的不同之處在于，將普通自行車后叉架固定結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計為后叉架與后輪輪轂外伸懸臂梁鉸接。根據(jù)設(shè)計思路，為保證整車的可運(yùn)動性，將后叉架與座椅鉸接，同時支承驅(qū)動鏈輪的桿件可繞后輪軸相對轉(zhuǎn)動。設(shè)置四個檔位調(diào)節(jié)運(yùn)動強(qiáng)度，換檔方便。由于結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致騎行難度增加，為增加騎行平穩(wěn)性，采用雙后輪結(jié)構(gòu)；為避免蹬踏中踏板或腳部與前后輪、地面產(chǎn)生運(yùn)動干涉，采用兩級鏈輪驅(qū)動以變換踏板位置。在騎行過程中，騎行者臀部上下、前后顛簸，為增加騎行舒適性采用彈簧約束的可前后搖擺坐墊。 主要特點：可室內(nèi)外騎行，也可將后輪支起作為社區(qū)的健身器使用，在用力蹬踏騎行時由于手部、臀部和腿部等關(guān)鍵部位在不停地變化，猶如騎在公牛身上，上下前后顛簸，具有一定的刺激感，全身參與鍛煉，是一款集健身與趣味性一體的健身器材。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計、發(fā)明目的： 設(shè)計并制造一款集健身與趣味性一體的斗牛士健身車。 基本思路： 基于普通自行車，結(jié)合能實現(xiàn)復(fù)雜軌跡輸出的齒輪連桿機(jī)構(gòu)，擬合緊張刺激的斗牛比賽，創(chuàng)新設(shè)計了一款斗牛士健身車。 創(chuàng)新點： 1.在蹬踏騎行時猶如騎在憤怒公牛身上，上下前后顛簸,具有一定刺激感，全身參與鍛煉，是一款集健身與趣味性一體的健身器材； 2.在機(jī)構(gòu)仿真的基礎(chǔ)上，采用雙鏈輪傳動避免運(yùn)動干涉； 3.四個檔位實現(xiàn)騎行難度可調(diào)； 4.采用雙后輪結(jié)構(gòu)，增加了騎行平穩(wěn)性； 5.采用可前后搖擺坐墊，增加了騎行舒適性； 6.公牛車身造型，將產(chǎn)品功能與外型設(shè)計完美結(jié)合； 7.對該車身機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計和運(yùn)動學(xué)分析，驗證了設(shè)計理念，同時將基于三級組的機(jī)構(gòu)分析知識應(yīng)用于產(chǎn)品的實際研究分析。 技術(shù)關(guān)鍵： 1，基于普通自行車的車身結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新設(shè)計為能實現(xiàn)全身參與運(yùn)動，擬合斗牛過程的健身機(jī)械； 2，進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，獲得合理結(jié)構(gòu)尺寸，驗證設(shè)計理念 3，對外伸懸臂桿件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計與數(shù)控加工，實現(xiàn)四個不同騎行強(qiáng)度檔位的便利調(diào)整； 4，對雙后輪及軸進(jìn)行設(shè)計與強(qiáng)度校核，保證騎行安全性和平穩(wěn)性； 5，將座墊創(chuàng)新設(shè)計為與支撐板鉸接，并可前后擺動，增加前后彈簧約束，實現(xiàn)騎行過程坐姿調(diào)整和改善騎行舒適性。 主要技術(shù)指標(biāo)： 該健身車能實現(xiàn)全身參與健身鍛煉，可通過四個檔位調(diào)節(jié)健身強(qiáng)度，騎行過程擬合斗牛過程上下、前后顛簸的特點。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 1，該機(jī)構(gòu)為包含一個三級組的六桿機(jī)構(gòu)組成，使用了牛頓拉普森方法求解該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真，驗證了設(shè)計的合理性與科學(xué)性。 2，為滿足產(chǎn)品使用的強(qiáng)度要求，運(yùn)用相關(guān)機(jī)械專業(yè)知識進(jìn)行分析計算，進(jìn)行材料選擇，使構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)到使用要求。 先進(jìn)性： 斗牛士健身車騎行時擬合了駕奴公牛的感受，健身部位全面，趣味性高，騎行難度可調(diào)，制造成本低，具有一定的市場推廣與使用價值。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實物產(chǎn)品完成制造
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品，視頻
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明： 1，騎行方法與普通自行車基本相同。 2，騎行強(qiáng)度調(diào)節(jié)即換擋方法：取下后叉架與外伸懸臂桿件連接處螺母和套圈，使后叉架在外伸懸臂桿件的槽內(nèi)滑動，調(diào)節(jié)后叉架推到合適檔位，將套圈推入定位槽中，用螺母旋緊固定即可。 作品的技術(shù)特點與優(yōu)勢： 經(jīng)過市場調(diào)查和專利檢索，目前還沒有相似功能和結(jié)構(gòu)的健身車。 健身的部位不局限于下半身，由于騎行過程中手部、臀部、腳部位姿均不斷變化，因此身體的每個部位都可以得到充分的鍛煉，健身效果明顯。 設(shè)計的公牛車身造型，使產(chǎn)品的外形與功能較好的融合在一起，騎行時擬合了駕奴公牛的特點，具有一定的趣味性。 騎行難度可調(diào)，使用場地室內(nèi)室外均可，能滿足廣大群眾的健身需要，并且制造成本較低，具有一定的市場使用與推廣價值。
同類課題研究水平概述
- 1.市場現(xiàn)有產(chǎn)品調(diào)查 目前市場上的健身車無論是國產(chǎn)的還是進(jìn)口的，均通過調(diào)節(jié)飛輪的轉(zhuǎn)動慣量或摩擦片調(diào)節(jié)運(yùn)動強(qiáng)度。騎健身車能通過腿部蹬踏，壓縮血液流動、鍛煉腿部和腰腹的肌肉，從而達(dá)到健身的效果。 現(xiàn)有健身車具有運(yùn)動強(qiáng)度可調(diào)、功耗顯示、占地面積小等優(yōu)點，但也具有一些不足，如健身功能單一、機(jī)身固定難以實現(xiàn)戶外運(yùn)動、騎行狀況始終如一、趣味性差等。 2.本產(chǎn)品機(jī)構(gòu)中三級桿組的分析 高級別桿組（常見的如Ⅲ級組和Ⅳ級組）的求解不同于Ⅱ級組，它是多參數(shù)、高次甚至是超越方程組。解決高級別桿組非線性方程組的位置問題的常用方法有： 1，牛頓迭代及其改進(jìn)算法。運(yùn)用該方法求解一組非線性的、甚至含超越函數(shù)的方程組, 求解過程需要進(jìn)行系數(shù)矩陣的求逆, 而且多種因素都直接影響迭代過程的收斂性。 2，桿長逼近法。該方法是早期對高級別桿組的一種有效的分析方法，通過化Ⅲ級組非線性方程組為多個Ⅱ級組的線性方程組求解的方法，使用桿長條件作為二維搜索精度判斷，桿長逼近的過程帶有試湊的性質(zhì), 收斂速度不快，精度要求較高時計算量較大，有時得不到精確解。 3，虛擬機(jī)構(gòu)法。它是一種將高級桿組分解為兩個Ⅱ級機(jī)構(gòu)的方法, 使問題的求解工作量加大。與桿長逼近法原理類似，變非線性方程求解為二維空間搜索，但是如果要求精度較高時計算量較大，并且有舍棄誤差積累。 4，遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法、免疫算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等新一代優(yōu)化算法。該類計算方法一般可獲得較好的全局最優(yōu)解，已經(jīng)形成了比較完善的求解理論，收斂速度也比較滿意，但編制程序較為復(fù)雜。 本作品機(jī)構(gòu)模型為包含一個三級組G3-PR-RR-RR的六桿機(jī)構(gòu)，采用牛頓-拉普森方法對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析求解和運(yùn)動仿真，驗證了設(shè)計理念，同時為該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)選取、運(yùn)動干涉等提供了有利支持。
