本發(fā)明屬于娛樂(lè)器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪系式自行車(chē)騎行模擬器械。

背景技術(shù)：

目前，針對(duì)兒童的娛樂(lè)器械品種多樣。這些器械在商場(chǎng)、小區(qū)、公園等場(chǎng)合大量使用。隨著電子屏大量應(yīng)用于娛樂(lè)器械，兒童開(kāi)始長(zhǎng)時(shí)間使用帶電子屏的娛樂(lè)器械，而這會(huì)對(duì)視覺(jué)造成傷害。大部分兒童娛樂(lè)器械只有短暫的視覺(jué)沖擊或心情愉悅，并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的體驗(yàn)。因此，設(shè)計(jì)一款適用于兒童娛樂(lè)且擁有鍛煉功能的器械有極大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械傳動(dòng)、運(yùn)作平穩(wěn)的自行車(chē)騎行模擬器械，用以鍛煉兒童的平衡協(xié)調(diào)性。

本發(fā)明包括車(chē)架、連桿架、顛簸俯仰裝置、把手裝置、腳踏裝置、傾斜裝置和底座。所述的傾斜裝置包括傾斜模擬平臺(tái)和電動(dòng)推桿。所述傾斜模擬平臺(tái)的一側(cè)與底座構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。所述電動(dòng)推桿的一端與底座構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與傾斜模擬平臺(tái)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。

所述的顛簸俯仰裝置包括從動(dòng)非圓齒輪、主動(dòng)非圓齒輪、中心軸、第一內(nèi)齒輪、太陽(yáng)輪、雙聯(lián)行星輪、行星架、第二內(nèi)齒輪、周轉(zhuǎn)架和俯仰驅(qū)動(dòng)件。所述的第一內(nèi)齒輪固定在傾斜模擬平臺(tái)上；所述的中心軸及第二內(nèi)齒輪均支承在傾斜模擬平臺(tái)上。中心軸由俯仰驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)。中心軸、第一內(nèi)齒輪及第二內(nèi)齒輪同軸設(shè)置。所述的太陽(yáng)輪及主動(dòng)非圓齒輪均固定在中心軸上。所述行星架的一端與中心軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與雙聯(lián)行星輪構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。雙聯(lián)行星輪中的第一行星輪與太陽(yáng)輪外嚙合，與第一內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合。雙聯(lián)行星輪中的第二行星輪與第二內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合。第二內(nèi)齒輪與周轉(zhuǎn)架固定。周轉(zhuǎn)架與從動(dòng)非圓齒輪構(gòu)成以從動(dòng)非圓齒輪中心軸線(xiàn)為公共軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。主動(dòng)非圓齒輪與從動(dòng)非圓齒輪外嚙合。

所述連桿架的一端與車(chē)架后部的底端鉸接，另一端與傾斜模擬平臺(tái)鉸接。車(chē)架前部的底端與從動(dòng)非圓齒輪構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。車(chē)架、從動(dòng)非圓齒輪所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)與周轉(zhuǎn)架、從動(dòng)非圓齒輪所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)平行設(shè)置。車(chē)架后部的頂端固定有自行車(chē)坐墊。

所述的把手裝置包括轉(zhuǎn)向軸和把手。所述的轉(zhuǎn)向軸支承在車(chē)架前部的頂端。轉(zhuǎn)向軸的頂端與把手固定。

所述的腳踏裝置包括自行車(chē)腳踏、腳踏軸和腳踏驅(qū)動(dòng)件。所述的腳踏軸通過(guò)軸承支承在車(chē)架的后部。腳踏軸的兩端與兩個(gè)自行車(chē)腳踏分別固定。腳踏軸由腳踏驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)。腳踏軸的軸線(xiàn)與底座、傾斜模擬平臺(tái)所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)垂直。

所述的俯仰驅(qū)動(dòng)件包括俯仰電機(jī)、第一同步輪、第二同步輪和第一同步帶。所述的俯仰電機(jī)固定在傾斜模擬平臺(tái)上。所述的第一同步輪固定在俯仰電機(jī)的輸出軸上；所述的第二同步輪固定在中心軸上。第一同步輪與第二同步輪通過(guò)第一同步帶連接。

所述的腳踏驅(qū)動(dòng)件包括第二同步帶、第三同步輪和腳踏電機(jī)。所述的腳踏電機(jī)固定在車(chē)架上。兩個(gè)第三同步輪分別固定在腳踏軸和腳踏電機(jī)的輸出軸上。兩個(gè)第三同步輪通過(guò)第二同步帶連接。

所述太陽(yáng)輪的齒數(shù)為25；所述第一內(nèi)齒輪的齒數(shù)為68；所述雙聯(lián)行星輪中的第一行星輪的齒數(shù)為21；所述第二內(nèi)齒輪的齒數(shù)為67；所述雙聯(lián)行星輪中的第二行星輪的齒數(shù)為20。所述從動(dòng)非圓齒輪、主動(dòng)非圓齒輪、第一內(nèi)齒輪、太陽(yáng)輪、第二內(nèi)齒輪及雙聯(lián)行星輪的模數(shù)均為2mm。

所述的把手裝置還包括聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)向電機(jī)；所述的轉(zhuǎn)向電機(jī)固定在車(chē)架上。轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)向軸固定。

所述把手的朝向與傾斜模擬平臺(tái)的傾斜方向時(shí)刻對(duì)應(yīng)。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、本發(fā)明能夠模擬自行車(chē)騎行時(shí)的不同姿態(tài)。在模擬過(guò)程中，人是被動(dòng)服務(wù)的對(duì)象。使用者只要坐上去，機(jī)器能夠自行運(yùn)作，對(duì)于用戶(hù)沒(méi)有很高的技術(shù)要求。使用者在使用的過(guò)程中身體能夠得到鍛煉。

2、本發(fā)明采用非圓齒輪組來(lái)模擬震動(dòng)，利用了非圓齒輪傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比不等的特性，從而更真實(shí)模擬騎行時(shí)的震動(dòng)。

3、本發(fā)明通過(guò)電動(dòng)推桿的伸縮，模擬左右傾斜。左右傾斜的方向與把手轉(zhuǎn)動(dòng)方向保持同步，保證了騎行時(shí)的合理姿態(tài)。

4、本發(fā)明能夠應(yīng)用于長(zhǎng)期臥病在床者的復(fù)健。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中傾斜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中顛簸俯仰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中把手裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中腳踏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種輪系式自行車(chē)騎行模擬器械，包括車(chē)架1、連桿架2、顛簸俯仰裝置3、把手裝置4、腳踏裝置5、傾斜裝置6和底座8。

如圖1和2所示，傾斜裝置6包括傾斜模擬平臺(tái)7、電動(dòng)推桿29和支座31。兩個(gè)支座31均固定在底座8上。兩個(gè)支座31均通過(guò)軸承與傾斜模擬平臺(tái)7的一側(cè)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副；兩個(gè)支座31與傾斜模擬平臺(tái)7所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)共線(xiàn)。電動(dòng)推桿29的一端與底座8構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與傾斜模擬平臺(tái)7構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。傾斜模擬平臺(tái)7在電動(dòng)推桿29的推動(dòng)下能夠翻轉(zhuǎn)。

如圖1和3所示，顛簸俯仰裝置3包括從動(dòng)非圓齒輪9、主動(dòng)非圓齒輪10、中心軸11、第一內(nèi)齒輪12、太陽(yáng)輪13、雙聯(lián)行星輪14、行星架15、第二內(nèi)齒輪17、周轉(zhuǎn)架18和俯仰驅(qū)動(dòng)件。第一內(nèi)齒輪12固定在傾斜模擬平臺(tái)7上；中心軸11及第二內(nèi)齒輪17均支承在傾斜模擬平臺(tái)7上。中心軸11由俯仰驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)。中心軸11、第一內(nèi)齒輪12及第二內(nèi)齒輪17同軸設(shè)置。太陽(yáng)輪13及主動(dòng)非圓齒輪10均固定在中心軸11上。行星架15的一端與中心軸11構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與雙聯(lián)行星輪14構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。雙聯(lián)行星輪14中的第一行星輪與太陽(yáng)輪13外嚙合，與第一內(nèi)齒輪12內(nèi)嚙合。雙聯(lián)行星輪14中的第二行星輪與第二內(nèi)齒輪17內(nèi)嚙合。第二內(nèi)齒輪17與周轉(zhuǎn)架18固定。周轉(zhuǎn)架18與從動(dòng)非圓齒輪9構(gòu)成以從動(dòng)非圓齒輪9中心軸線(xiàn)為公共軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。主動(dòng)非圓齒輪10與從動(dòng)非圓齒輪9外嚙合。俯仰驅(qū)動(dòng)件包括俯仰電機(jī)32、第一同步輪30、第二同步輪16和第一同步帶33。俯仰電機(jī)32固定在傾斜模擬平臺(tái)7上。第一同步輪30固定在俯仰電機(jī)32的輸出軸上；第二同步輪16固定在中心軸11上。第一同步輪30與第二同步輪16通過(guò)第一同步帶33連接。周轉(zhuǎn)架18繞中心軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，使得從動(dòng)非圓齒輪9繞中心軸11公轉(zhuǎn)。從動(dòng)非圓齒輪9繞中心軸11的公轉(zhuǎn)幅度大、速度慢，用以模擬騎行中的前傾和后仰。主動(dòng)非圓齒輪10帶動(dòng)從動(dòng)非圓齒輪9自轉(zhuǎn)。從動(dòng)非圓齒輪9的自轉(zhuǎn)幅度小、速度慢，用以模擬騎行中的顛簸。由于非圓齒輪瞬時(shí)傳動(dòng)比不同，能夠模擬出震動(dòng)過(guò)程中的加速度變化。太陽(yáng)輪13的齒數(shù)為25；第一內(nèi)齒輪12的齒數(shù)為68；雙聯(lián)行星輪14中的第一行星輪的齒數(shù)為21；第二內(nèi)齒輪17的齒數(shù)為67；雙聯(lián)行星輪14中的第二行星輪的齒數(shù)為20。從動(dòng)非圓齒輪9、主動(dòng)非圓齒輪10、第一內(nèi)齒輪12、太陽(yáng)輪13、第二內(nèi)齒輪17及雙聯(lián)行星輪14的模數(shù)均為2mm。中心軸11與第二內(nèi)齒輪17的轉(zhuǎn)速比為45.63：1。

連桿架2的一端與車(chē)架1后部的底端鉸接，另一端與傾斜模擬平臺(tái)7鉸接。車(chē)架1前部的底端與從動(dòng)非圓齒輪9構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副。車(chē)架1、從動(dòng)非圓齒輪9所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)與周轉(zhuǎn)架18、從動(dòng)非圓齒輪9所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)平行設(shè)置，且距離為120mm。車(chē)架1后部的頂端固定有自行車(chē)坐墊。

如圖1和4所示，把手裝置4包括轉(zhuǎn)向電機(jī)19、聯(lián)軸器20、轉(zhuǎn)向軸21、把手22和立式軸承23。轉(zhuǎn)向電機(jī)19及立式軸承23均固定在車(chē)架1前部的頂端上。轉(zhuǎn)向軸21支承在立式軸承23上。轉(zhuǎn)向軸21的底端通過(guò)聯(lián)軸器20與轉(zhuǎn)向電機(jī)19的輸出軸固定，頂端與把手22固定。把手22的朝向與傾斜模擬平臺(tái)7的傾斜方向時(shí)刻對(duì)應(yīng)，用于模擬轉(zhuǎn)彎時(shí)的姿態(tài)變化。

如圖1和5所示，腳踏裝置5包括自行車(chē)腳踏24、腳踏軸25、第三同步輪26、第二同步帶27和腳踏電機(jī)28。腳踏電機(jī)28固定在車(chē)架1上。腳踏軸25通過(guò)軸承支承在車(chē)架1的后部。腳踏軸25的兩端與兩個(gè)自行車(chē)腳踏24分別固定。腳踏軸25的軸線(xiàn)與支座31、傾斜模擬平臺(tái)7所構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副的公共軸線(xiàn)垂直。兩個(gè)第三同步輪26分別固定在腳踏軸25和腳踏電機(jī)28的輸出軸上。兩個(gè)第三同步輪26通過(guò)第二同步帶27連接。

本發(fā)明的工作原理是：

腳踏電機(jī)28轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)自行車(chē)腳踏24轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬騎行時(shí)的腳踏動(dòng)作。俯仰電機(jī)32轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)中心軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)主動(dòng)非圓齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)非圓齒輪10帶動(dòng)從動(dòng)非圓齒輪9自轉(zhuǎn)。同時(shí)中心軸11帶動(dòng)雙聯(lián)行星輪14自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)第二內(nèi)齒輪17自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)非圓齒輪9的公轉(zhuǎn)。從動(dòng)非圓齒輪9自轉(zhuǎn)幅度小、速度慢，用以模擬騎行中的顛簸。由于非圓齒輪不同時(shí)刻的瞬時(shí)傳動(dòng)比不同，故模擬出的顛簸過(guò)程中存在明顯加速度變化，更加真實(shí)。從動(dòng)非圓齒輪9的公轉(zhuǎn)幅度大、速度慢，用以模擬騎行中的前傾和后仰。

轉(zhuǎn)向電機(jī)19正轉(zhuǎn)，使得把手22向一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)推桿29伸出，傾斜模擬平臺(tái)7翻轉(zhuǎn)，傾斜模擬平臺(tái)7翻轉(zhuǎn)的方向與把手22轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。當(dāng)傾斜模擬平臺(tái)7的底面翻轉(zhuǎn)至與水平面成10°角時(shí)，轉(zhuǎn)向電機(jī)19反轉(zhuǎn)，使得把手22向另一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)推桿29縮回，傾斜模擬平臺(tái)7翻轉(zhuǎn)，傾斜模擬平臺(tái)7翻轉(zhuǎn)的方向與把手22轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。當(dāng)傾斜模擬平臺(tái)7底面翻轉(zhuǎn)至與水平面成10°角時(shí)，轉(zhuǎn)向電機(jī)19正轉(zhuǎn)，電動(dòng)推桿29伸出。轉(zhuǎn)向電機(jī)19的轉(zhuǎn)向及電動(dòng)推桿29的伸縮依次循環(huán)往復(fù)。