一款自行捶背椅工作椅手的人性化设计

赵凤， 郭晟， 严瑞强

（四川宜宾职业技术学院，四川宜宾644003）

1 引言

自行捶背椅是一种可模仿人的拳头进行捶背的椅子，由连杆机构、齿轮机构等组成捶背机构，捶背机构安装在靠背后面，能进行硬捶、软捶、重捶，还能根据需要随意改变捶打的频率。该绿色环保产品能达成放松肌肉、促进血液循环、消除疲劳之功效，为宾馆、疗养院、保健院、家庭的实用家俱。

在自行捶背椅的设计过程中，椅手是关键的工作部件，其运动的平稳性、柔和性直接影响到使用效果。本文基于人机工程原理、机构运动分析原理，对椅手进行了人性化设计。

图1 自行捶背椅

2 整体结构

如图1所示，本自行捶背椅主要由椅座、椅身、椅手构成，采用“脚踏板→连杆→大齿轮→小齿轮→凸轮→曲柄摇杆→椅手”的动力传递方式，动力源为使用者自身，简洁、绿色、环保。坐在轮椅上的人通过脚踏板直接施加一个作用力，通过下曲柄摇杆机构而产生运动，运动传递给齿轮变速机构进行变速，再通过上曲柄摇杆机构实现捶背。捶手模仿人的拳头设计成形，能根据需要进行捶打。

3 椅手的设计

椅手作为工作部件，其设计为本实用新型的重点关键内容之一，其设计内容主要包含机构运动设计、零部件设计。

3.1 椅手的运动机构设计与分析

椅手的运动主要由曲柄摇杆机构实现（如图2），该机构由捶手联接件、捶头、捶套等零部件构成，此机构活动构件 n=3，低副PL=4，高副PH=0，则此机构的自由度 F=3×n-2×PLPH=3×3-2×4-0=1，该机构的自由度为1，原动件为 1，原动件与自由度相等，机构运动确定。

图2 椅手运动简图

3.2 零部件设计

（1）捶手联接件的设计。捶手联接件如图3所示，该构件一端与连杆以螺纹联接，另一端与捶手铰链联接。此构件在该设计中起到重要的作用：①使捶手获得灵活性，并能利用弹簧的收缩性进行工作；②使联接稳固，动力传递可靠；③方便于调整捶打范围与角度。

图3 捶手联接件

（2）捶头的设计。如图4所示，基于人性化设计理念，模拟人的拳头形状，捶头外形设计为圆球状，圆滑，利于装套。其材料使用高分子塑料；此种设计具有较明显的优点：捶手敲打受力面积逐渐增加，受力减小，且美观。

图4 捶头

（3）捶套的设计。如图5所示，基于UG工具，对捶套进行了造型设计，外形为圆球套，口端与联接件间配以收缩弹簧型联接方式，与内表面及捶手相配合，材料采取弹性较大的橡胶，可套于捶头。这种设计使之具有收缩性好、捶敲舒服的特点。

图5 捶套

4 结语

自行捶背椅工作椅手的研究与设计，对于捶背动作的平稳性、舒适性有重要意义。本文对其进行了结构设计，并进行了机构运动分析，对捶手等关键性零部件进行了人性化设计，较好地实现了外形美观、敲捶舒爽的工作效果。

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