自激高频交变负荷发生器制造技术

本实用新型专利技术为一种用于人体力量训练的“自激高频交变负荷发生器”。该装置由受训练者工作肢体直接或间接牵拉的传动部件（链条等），平动转动变换部件（链轮或链轮组等），齿轮增速机，以及交变扭矩发生与调节机构（凸轮、弹性施力装置、顶紧丝杠、摇柄等）四部分依次连接整合而成。它由人体自身提供能量对其工作肢体施加交变负荷，可与各种力量训练装置，包括重块力量训练器，气、液体阻尼力量训练器，气动空气压缩力量训练器等相组合，构成新型的人体局部“振动”力量训练器。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属机械
，具体涉及一种为“振动”力量训练器提供交变负荷的机械装置，该机械装置可与各种力量训练器，包括重块力量训练器，气、液体阻尼力量训练器，气动空气压缩力量训练器等相组合，构成新型的人体局部“振动”力量训练器。
技术介绍
在体育锻炼和医疗康复领域，为了提高肌肉的力量或恢复肌肉的功能，需要利用各种力量训练器对肌肉进行训练。训练器提供负荷用以刺激肌肉神经系统的方式很多，如重块加载，气、液体阻尼力加载，气动空气压缩加载，弹簧和橡胶弹性力加载等等。近年来的研究发现，利用机械振动产生交变负荷的训练方法可使肌肉力量迅速增加，甚至影响骨的重建，对增加骨矿含量，提高骨密度也能产生良好的作用。根据资料，现行的交变力都是使用外部动力(如电动式、电磁式等)激振一定的质量并由质量振动所产生的惯性力所提供。激振的质量可以是整个人体和人体的负重(全身振动)；也可以激振另外的重物，使重物所产生的交变惯性力作用于人体的工作肢体(局部振动)。就目前情况而言，振动都为单一频率的强迫振动。研究资料表明，训练的效果将取决于交变力的频率和幅值。虽然现行的方法可以通过调节激振频率来相应改变交变力的变化频率，然而由于交变力的幅值将受到激振频率、振动体的质量以及整个系统(包括人体)振动固有特性的影响而不易准确控制，只有通过仪器测量才能获得确切的幅值数据。同时，欲使预调的激振频率能与人体的耐受力相适应，以取得最佳训练效果也并非易事。所有这些，都影响了这种训练方法的广泛推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种供人体力量训练使用的交变负荷发生器，该发生器能够准确控制交变力的幅值和自适应调节交变力的频率，以便取得最佳训练效果。本技术提出的交变负荷发生器，是一种由人体自身提供能量从而对其工作肢体施加交变负荷的机械装置。该装置产生交变负荷的频率能在预先设置的基础上还将随人体工作肢体运动速度变化而变化，因此，可根据训练对象自身对交变负荷的耐受力，通过改变工作环节的运动速度得到自适应的负荷频率，同时可获得多频率的刺激；该装置产生交变负荷的最大幅值可根据需要自行调节，它不受负荷频率与系统质量的影响，同时对系统本身固有的振动特性不敏感，因此可通过预先的标定得到较确切的数值。其结构如图1、图2和图3所示，它由一个增速机1、一个由人体工作肢体直接或间接(通过一个联动装置)牵动的传动部件——链条(或同步带)6、一个由传动部件驱动的固连于增速机输入轴上的平动转动变换部件——链轮(或同步带轮)4、一个由增速机输出轴驱动的交变扭矩发生机构组成，其中，交变扭矩发生机构由固定在增速机输出轴上的凸轮5以及弹簧9、弹簧套筒8、弹簧套筒滑动杆7、弹簧后顶块10、丝杠11和摇柄13组成，弹簧9置于弹簧套筒内，并与滑动杆7连接，滑动杆7与偏心凸轮5线接触，丝杠11与弹簧后顶块10连接，并顶压弹簧9，摇柄13与丝杆11的端部连接。摇柄13、丝杠11、弹簧9和滑杆7构成弹性力施加和调节装置，该装置与偏心凸轮5组成交变扭矩发生机构。本技术中，增速机的输入轴为低转速，经增速后，其输出轴为高转速，一般输出轴转速为输入轴转速的15-25倍，即增速机的传动比为15-25。本技术的工作原理如下人体工作肢体直接或者通过一个联动装置牵动传动部件，传动部件驱动固定在增速机输入轴上的平动转动部件，使增速机的输入轴转动，通过增速机的增速，增速机的输出轴以高出输入轴若干倍的转速转动，增速机的输出轴驱动交变扭矩发生机构，产生可调的高频交变扭矩，交变扭矩按增速机传动比(输出轴与输入轴的转速比)得到相应放大，然后被反馈到增速机的输入轴，并通过输入轴上的传动部件转变为作用于人体工作肢体的一种高频交变负荷。因此，称本技术为自激高频交变负荷发生器。本技术中，由受训练者工作肢体直接或间接牵拉的传动部件，可以由链条或同步带单独构成，也包括为了传动方向的变换，在链条或同步带一端或两端通过连接接头与钢丝绳相连接而共同构成。本技术中，平动转动变换部件可以由一个与传动部件相对应的并带有棘轮或似棘轮机构的链轮或同步带轮构成，也可以是为了得到不同的速比，由数个不同齿数和直径的带有棘轮或似棘轮机构的轮子分挡所构成。本技术中，增速机可以是单挡(传动比固定)或多挡(可变换若干种传动比)齿轮增速机或减速机的逆运行。本技术中，交变扭矩发生机构中的凸轮5包括圆形偏心凸轮(凸轮转动一周使从动件往复运动一次)、椭圆凸轮(凸轮转动一周使从动件往复运动两次)等；弹簧套筒中的弹性元件使滑动杆(或滑动盖)顶面紧压在凸轮的轮缘，并通过安置在弹性元件后部的顶块、丝杠、丝杠螺母支架和摇柄来预调压紧力。其中的弹簧9可以是钢丝螺旋压缩弹簧或者空气压缩弹簧。本技术中，影响交变负荷频率的因素有①训练对象牵动传动部件的线速度，速度越大，频率越高；②固连于增速机输入轴上的链轮或同步带轮(平动转动变换部件)的齿数(即轮的直径)，齿数越多，频率越低；③增速机的传动比，传动比越大，频率越高；④交变扭矩发生机构中的凸轮的形状，可以设计成凸轮转动一圈，负荷交变一次或交变两次。根据研究报道，交变负荷的频率应约在20～60Hz的范围之间(相对于传统力量训练一次加载中负荷变化特性而言，称其为高频交变负荷)，为了降低生产制造成本，可仅更换不同齿数的链轮或同步带轮以预先设置交变负荷的频率范围，进一步可由训练对象适当调节自身工作肢体的运动速度以寻求理想的负荷频率；同时，若训练对象在训练时，工作肢体以不同的速度运动，将获得多频率的刺激。本技术中，交变负荷的幅值取决于①弹性施力装置的压紧力；②凸轮转动时，弹性力作用点对输出轴的最大力臂。凸轮一经确定，力臂也已确定，因此将依靠调节弹性元件的压紧力来调节交变负荷的幅值。由此可以看出，交变负荷的幅值与其频率以及系统的质量无关。本技术的有益效果是在训练时，不使用外部动力，由训练者自身提供能量获得交变负荷的刺激；在预先设置交变负荷频率的基础上，训练者可以通过调节工作肢体的运动速度寻求理想的刺激频率，或以不同的运动速度运动获得多频率的刺激；经过预先的标定，调节弹性施力装置对凸轮的压紧力可获得较确切的交变负荷幅值。本技术——自激高频交变负荷发生器与其它训练器相组合而成的“局部振动”力量训练装置，就其技术性能将更有利于提高训练的质量，并且便于推广。附图说明图1是自激高频交变负荷发生器结构的侧视图。图2是图1的A向视图。图3是图2的I-I剖视图。图4是自激高频交变负荷发生器一典型的实施例。图5为圆形偏心凸轮原理图。图中标号1.增速机，2.增速机输入轴，3.增速机输出轴，4.链轮组，5.偏心凸轮，6.链条，7.弹簧套筒滑动杆，8.弹簧套筒，9.弹簧，10.弹簧后顶块，11.丝杠，12.丝杠螺母支架，13.摇柄，14.弹簧套筒前支架，15.弹簧套筒后支架，16.转向链轮轴，17.转向链轮，18.底板，19.定滑轮。具体实施方式以下结合附图和实施例进一步描述本技术。根据图1-图4所示，链条6跨过 定滑轮19、增速机1输入轴2上的链轮4、以及转向链轮17，链条6一头作用有由重块或气缸压缩空气所施加的力P，另一头因受训练者工作肢体的牵拉而使链条6以速度V(m/s)向右运动。当链条向右运动时，链轮4使增速机输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供人体力量训练使用的自激高频交变负荷发生器，其特征是：由一个增速机（１）、一个由人体工作肢体直接或间接牵动的传动部件链条或同步带（６）、一个由传动部件驱动的固连于增速机输入轴上的平动转动变换部件链轮或同步带轮（４）、一个由增速机输出轴驱动的交变扭矩发生机构组成，其中，交变扭矩发生机构由固定在增速机输出轴上的凸轮（５）以及弹簧（９）、弹簧套筒（８）、弹簧套筒滑动杆（７）、弹簧后顶块（１０）、丝杠（１１）和摇柄（１３）组成，弹簧（９）置于弹簧套筒内，并与滑动杆（７）连接，滑动杆（７）与偏心凸轮（５）线接触，丝杠（１１）与弹簧后顶块（１０）连接，并顶压弹簧（９），摇柄（１３）与丝杆（１１）的端部连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文仪，李晓浦，
申请(专利权)人：上海体育学院，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]