CN107343794A - 一种拳掌击打计力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种拳掌击打计力装置，包括竖直方向固定于地面的支架以及水平方向固定在支架上的滑筒，滑筒的一端设有可伸进滑筒的推杆；推杆上套绕有弹簧，弹簧的外径和滑筒的外径相等；推杆在滑筒外的一端固定有击打板；滑筒另一端放置有一小球，小球上固定有彩带；小球的球心、击打板的中心位于推杆的轴心线上；在滑筒另一端侧壁有一小孔，彩带通过小孔缠绕在固定于滑筒外的绕线盘上；彩带从小球固定端至绕线盘固定端按划分为各个长度，且各个长度涂有不同颜色。本发明的装置可以根据小球落地时滑筒端口彩带的颜色对应出击打力的大小范围，计力方便直观；同时小球被打出时带动彩带，犹如一条彩虹，具有极高的观赏性。

Description

一种拳掌击打计力装置

技术领域

本发明属于体育器材技术领域，具体涉及一种拳掌击打计力装置。

背景技术

当前市场上的计力器主要有两类，一类是电子计力器，一类是机械计力器。电子计力器的原理主要是通过滑动变阻器来影响电流大小，并以此为基础在计力器内部进行一系列换算，最终计算出力的大小；此类产品如可显示电子计力器、电子握力器等。机械计力器主要是通过受力器械的形变程度或通过受力器械形变程度的换算来体现力的大小；此类产品如拳击沙袋、臂力器、拉力器或弹簧测力器。

电子计力器的优点是更直观的显示出了力的大小，操作简便；缺点是由于结构较为精细，导致损坏不易维修，成本也较高，并且缺乏对抗性、趣味性，无法达到健身的目的。

而机械计力器中专业运动器材更强调健身的功能，无法直观显示力的大小；而物理学上的一些简便测力计则只能简单测出力的大小，又无法达到锻炼身体的目的，同样缺乏趣味性、对抗性。

综上，现有技术中还没有出现兼具趣味性、对抗性、低成本，在健身的同时又可以直观得到力的大小，且可以在室外供多人参与比赛竞技的体育器械。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具趣味性、对抗性、低成本，在健身的同时又可以直观得到力的大小，且可以在室外供多人参与比赛竞技的拳掌击打计力装置。

一种拳掌击打计力装置，包括竖直方向固定的支架以及水平方向固定在支架上的滑筒，所述滑筒的一端设有可伸进滑筒的推杆；推杆上套绕有弹簧，所述弹簧的外径和滑筒的外径相等；所述推杆在滑筒外的一端固定有击打板；

所述滑筒的另一端放置有小球，小球的球心、击打板的中心位于推杆的轴心线上；

所述小球上固定有彩带；以击打板的方向为后，在滑筒前端侧壁有一小孔，所述彩带通过小孔缠绕在固定于滑筒外的绕线盘上；所述彩带从小球固定端至绕线盘固定端划分为各个长度，且各个长度涂有不同颜色。

进一步地，所述绕线盘包括内轴和其外部的外轴，内轴固定在滑筒壁上，外轴可绕内轴旋转；所述外轴上可拆卸连接有把手。

进一步地，所述外轴的表面有螺旋状的凹槽，所述彩带缠绕在凹槽内。

进一步地，所述把手的表面沿外轴轴心线方向均匀设有多个条状凸起，所述外轴和把手接触面上设有与条状凸起对应的多个条状凹槽。

进一步地，所述小孔的直径由滑筒外壁向内壁逐渐变小，在滑筒外壁上小孔的两侧设有相互平行的滑槽，滑槽上垂直设置有推板，推板上设有两个和滑槽相互嵌合的滑块，推板通过滑块在滑槽内滑动。

进一步地，所述小孔和绕线盘与滑筒的固定处位于同一水平线上，且小孔位于绕线盘与滑筒的固定处的前端；所述滑槽在小孔上下两侧，方向与滑筒轴心线方向一致。

进一步地，所述击打板为圆形，击打板的板面上固定有毛垫子，并在圆心处设置有醒目颜色。

进一步地，所述滑筒位于击打板一侧的端口对称固定有两个卡位装置，所述卡位装置一端固定在所述端口上，另一端的端面固定有橡胶垫；所述两个卡位装置之间的距离小于击打板的直径。

进一步地，还包括一个限位装置，所述限位装置为桶状结构，一端固定在滑筒上，另一端向击打板的方向延伸至击打板外，所述另一端的端面上开有限位孔，所述限位孔的直径比击打板的直径小0.2～0.5cm。

进一步地，所述滑筒的材质为无缝钢管；所述彩带的材质为尼龙；所述绕线盘的材质为塑料；所述击打板、推杆和小球的材质为密度为1.2g/cm³的铁木。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的装置运用能量守恒原理，将抽象的力转化为可视化的距离和彩带颜色，可视性强，能满足娱乐性比赛和日常趣味性活动的要求。在击打小球后，小球由于弹力会带动彩带飞出并落地，可由此看到所打出的距离和色彩，根据提供的检力薄，找出对应打出力的大小范围，使自己打出的力变的可视可感并可以据此进行调整动作；可以应用于日常健身锻炼中或体育教学、竞技比赛中；

2.本发明的装置结构简单、成本较低、实用性很高。根据的是简单的物理机械原理，使用的是市面上常见的材料，无论是生产成本或者安装维修成本都非常低廉，并且可重复多次使用，具有较高的性价比；

3.本发明的装置具有较高的趣味性、观赏性和对抗性。小球在飞出时带动彩带，犹如一条彩虹落地，具有极高的观赏性；同时也能提高使用者参与的乐趣；另外，也可以多人进行竞赛；

4.本发明的装置适用性强。从使用场地来看，本款产品和其他群众性娱乐健身器材一样可安放于一般的室外空地；从使用人群来看，本产品满足不同年龄层次、不同性别人群的需求。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置的滑筒内部结构示意图。

图3是本发明装置绕线盘的结构示意图。

图4是本发明装置限位装置限位孔端面结构示意图。

图中：1、支架；2、滑筒；3、推杆；4、弹簧；5、击打板；6、小球；7、小孔；8、绕线盘；81、内轴；82、外轴；83、把手；84、凹槽；9、滑槽；10、推板；11、卡位装置；12、限位装置；13、限位孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1、图2所示的拳掌击打计力装置，包括竖直方向固定的支架1以及水平方向固定在支架1上的滑筒2，滑筒2的一端设有可伸进滑筒2的推杆3；推杆3上套绕有弹簧4，弹簧4的外径和滑筒2的外径相等，本发明的弹簧选用压缩弹簧；推杆3在滑筒2外的一端固定有击打板5；击打板5为圆形，击打板5的板面上固定有毛垫子，并在圆心处设置有醒目标志；以此垫为击打的中心进行出拳和出掌时，有助于准确击打击打板5的有效部位，保证力的线性传递，减缓击打板5对于手的不良刺激。

滑筒2的另一端放置有小球6，小球6的球心、击打板5的中心位于推杆3的轴心线上；目的是保证击打时力的传递在一条直线上，减少传递过程中能量的损失。

小球6上固定有彩带；以击打板5的方向为后，在滑筒2前端侧壁有一小孔7，彩带通过小孔7缠绕在固定于滑筒2外的绕线盘8上；如图3所示，绕线盘8包括内轴81和其外部的外轴82，内轴81固定在滑筒2壁上，外轴82可绕内轴81旋转；外轴和内轴具体连接的方式为，外轴两端扣在内轴的两端的凹槽里转动。

外轴82上可拆卸连接有把手83。可拆卸连接的具体方式为，把手83的表面沿外轴82轴心线方向均匀设有多个条状凸起，外轴82和把手83接触面上设有与条状凸起对应的多个条状凹槽84。在击打时，可先将把手83卸掉，减轻小球6带动彩带飞出去时的阻力。

外轴82的表面有螺旋状的凹槽84，所述彩带缠绕在凹槽84内。小球6在带动彩带飞出时能保证彩带有序进入小孔7，并不会造成小孔7堵塞。

把手83端上固定有套筒，把手83端的表面沿外轴82轴心线方向均匀设有多个条状凸起，套筒的内表面设有与之对应的多个条状凹槽84；套筒上设有转动外轴82的把手83；小球6收到击打碰撞带动彩带飞出时，会带动绕线轴旋转，当小球6落地后需要收回时，可以摇动把手83通过收回彩带将小球6拉回，避免了每次击打后需要捡球的麻烦。

小孔7的直径由滑筒2外壁向内壁逐渐变小，目的是限制小球6在带动彩带飞出时把整团彩带带出。在滑筒2外壁上小孔7的两侧设有相互平行的滑槽9，滑槽9上垂直设置有推板10，推板10上设有两个和滑槽9相互嵌合的滑块，推板10通过滑块在滑槽内滑动，在老师或裁判看到小球时，通过迅速推动推板卡住彩带使彩带固定住，方便准确判断滑筒出口端彩带的颜色，进一步判断击打力的大小。

为了更方便地实施，将小孔7和绕线盘8与滑筒2的固定处位于同一水平线上，且小孔7位于线盘与滑筒2的固定处的前端；滑槽9在小孔7上下两侧，方向与滑筒2轴心线方向一致。

彩带从小球6固定端至绕线盘8固定端划分为各个长度，且各个长度涂有不同颜色。具体为，将彩带从小球6固定端至绕线盘8固定端划分为各个长度，且各个长度涂有不同颜色。

根据机械守恒和平抛运动规律，忽略摩擦力，可以建立一个小球6落地时彩带在滑筒2前端口处的颜色与击打力大小的一个对照关系表。

当小球6带动彩带落地的瞬间，通过人工控制滑槽9内的推板10将卡住彩带，记录小球6落地时滑筒2前端口处彩带的颜色，进而根据对照关系表及彩带在滑筒2 前端口处的颜色来确定击打力的大小。

根据实际需要，本发明的装置可埋置于地面或者固定在支座上。支架1可设定高度为1.5～1.7m，满足正常身高人群的使用。

实施例2：

在实施例1的基础上，本发明的装置在滑筒2位于击打板5一侧的端口以滑筒端面对称固定有两个卡位装置11，卡位装置11一端固定在所述端口上，另一端向击打板的方向延伸，且另一端的端面固定有橡胶垫；两个卡位装置11之间的距离小于击打板5的直径。卡位装置11的设定可以使弹簧4在击打力下的压缩量小于其最大压缩量，对弹簧4是一种保护装置，同时也避免击打力过大，使弹簧4压缩过度，致使能量转换损失。

另外，为了防止击打板5和推杆3在受到击打后弹回时对击打者造成伤害，本发明的装置还包括一个限位装置12，限位装置12为桶状结构，一端固定在滑筒2上，另一端向击打板5的方向延伸至击打板5外，另一端的端面上开有限位孔13，限位孔13的直径比击打板5的直径小0.2～0.5cm。如图4所示。当击打板5和推杆3在受到击打后弹回时，击打板5会被限位装置12的外端面的限位孔13卡住。

实施例3：

本实施例中将对本发明装置的原理及具体实施情况进行详细地描述。

本发明的拳掌击打计力装置的原理是运用能量守恒定律，并结合平抛运动的规律。如实施例1的装置，当人的手掌或拳的力量作用于和击打板5固定连接的弹簧4和推杆3时，一部分转化为弹簧4的压缩的弹性势能，一部分转化为小球6的动能，小球6具有动能后飞出滑筒2做平抛运动。结合平抛运动规律:在水平方向上，近似地做匀速运动，竖直方向上做自由落体运动。当小球6落地后，彩带被小推板10压住，停止拉出，所以每个击打力F有唯一确定的抛出彩带长度S与之对应，所以可以构建一个抛出彩带长度S与击打力F的函数关系：F＝f(S)，可以以抛出彩带长度来比较击打力量的大小，从而得出比赛成绩。

其对应方程为:水平方向x＝vt，竖直方向上y＝1/2gt²，由于高度y为定值，所以对应的落地时间为定值。所以水平方向上抛出的线长也为定值。

设定小球6的质量为m，弹簧4的自然长度为L，压缩的长度为l，劲度系数为k，滑筒2距地面的高度为y，小球6的水平抛出距离为x，抛物线的弦长为Z。

根据公式：

随着线长S被拉出，可将彩带的长度S近似等于弦长Z，

即S＝Z③

由①②③可得：

F＝mgS²/(4yl)+1/2kl-mgy/(4l) ④

在公式④中，m、g、k、y均为定值，因此可以判断，击打力F与彩带抛出的长度S及弹簧4压缩的长度l有关。

在该装置的前期测试过程中，事先将彩带按长度S₁、S₂、S₃……S_n对应涂有色₁、色₂、色₃……色_n；考虑到小球6在受到一个临界力刚好滑出滑筒2时，小球6落地也带出一定长度的彩带，因此，将S₁设定为大于等于小球6距离地面的高度y。如果S₁＝y，此时根据公式④可以得到一个最小的击打力F_min，所以，使用本发明的装置的击打力F必须大于其最小击打力F_min。

在测试过程中，选取不同的人用不同的击打力击打该装置，测量小球6落地时彩带抛出的长度S的长度，并用激光测距仪测量对应的弹簧4压缩的长度l；记录S、l和小球6落地时滑筒2出口处彩带的颜色，并将S、l代入公式④，得到对应的击打力F；反复记录若干组数据，建立一个小球6落地时滑筒2出口处彩带的颜色和F的直接对应关系表(可以命名为色彩检力簿)，在该装置实际使用过程中，可以直接根据色彩检力簿直观读取击打力的大小。

实施例4：

在实施例1、2和3的基础上，本实施例根据实际使用的需要，选取最佳的实施条件。

击打板5和推杆3的材料与小球6一样，都为密度为1.2g/cm³的铁木；击打板5厚度设为0.2cm，击打面直径10cm，毛垫子的直径为7cm；考虑到实际使用过程中推杆3弹回后可能不一定与滑筒2的轴心线保持水平，推杆3的自由端会略向上仰，为了保持击打力的有效传递，可以将毛垫子的中心沿推杆3纵轴上移0.1～0.2cm，并在毛垫子的重点标识醒目的颜色，方便精确击打，准确确定击打力的大小。

为了保持平衡，击打板5的重量要远小于推杆3的重量。

需要说明的是，在实际应用中，本发明的装置可以按照支架1高低不同、弹簧4劲度系数不同等设计为不同的型号，以满足不同身高、不同力量大小范围的人群打击需要。

下面具体举例说明：

设定：小铁木球m＝250g，直径R＝7cm；弹簧4长度L＝12cm，劲度系数k＝300N/m；小球6距地高度y＝1.6m；彩带抛出的长度为S；弹簧4压缩的长度为l，根据实施例2中的公式④,

F＝mgS²/(4yl)+1/2kl-mgy/(4l)

可以得到，

F＝(0.38S²-0.98+150l²)/l ⑤

根据公式⑤，像实施例3中所述的该装置前期测试过程中选取不同的人用不同的击打力击打该装置，但击打力要大于F_min,测量小球6落地时彩带抛出的长度S的长度，并用激光测距仪测量对应的弹簧4压缩的长度l；建立一个小球6落地时滑筒2出口处彩带的颜色和F的直接对应关系表。

比如，彩带长度S₁为红色，S₂为黄色，S₃为蓝色……S_n为绿色，当只有红色出现在滑筒2端口时，对应的击打力为F₁，当黄色出现在滑筒2端口时，对应的击打力为F₂，当蓝色出现在滑筒2端口时，对应的击打力为F₃，以此类推，当绿色出现在滑筒2端口时，对应的击打力为F_n。

色彩检力簿如表1所示：

表1

小球落地时滑筒出口处彩带的颜色

色1

色2

色3

色4

色5

色…

色n

击打力

F1

F2

F3

F4

F5

F…

Fn

在该装置实际使用过程中，可以根据滑筒2端口处彩带的颜色直观读出击打力的一个大小。

需要说明的是，每段彩带的颜色对应的击打力是一个范围，范围的大小可以根据彩带的色彩距离来具体调节。

本发明的装置在安装时的需求：

假设滑筒轴心线距离地面1.7m，击打者体重为90kg，根据一个人的击打力大约为其体重的三分之二经验值来计算，其击打力＝90×2/3＝60kg，那么其打出的拳力就大概在60kg左右。

由：动力×动力臂＝预设阻力×阻力臂

得：60×1.7＝预设阻力×0.6

预设阻力＝170kg，

由:p＝P＝ρgh水泥沙石的密度＝1350kg/m³

P＝1350×10×0.6＝8100N/m²

实际阻力＝P*s＝8100×0.6×0.6＝2916N≈292kg

由于此时实际阻力大于预设阻力，所以，埋置于地下60cm于60×60×60见方的水泥沙石筑底内，就可以满足90kg左右重的人的练习需求。

本发明的装置可用于体育教学、比赛或是兴趣练习。比如在体育教学使用时，当学生用拳或掌击打打击板之后，击打板5带动推杆3和弹簧4向滑筒2内运动，弹簧4被挡在滑筒外，推杆3在力的作用下继续向滑筒2的前端运动，进而碰触小球6，小球6随之带着彩带飞出滑筒2，会看到彩带如同一道彩虹，越来越长，然后落入地面；此时，老师在看到小球6落地的同时，迅速推动滑槽9内的推板10，卡住彩带；然后查看滑筒2端口出的彩带颜色，根据事先准备的色彩检力薄，依据滑筒2端口的颜色，就会在最短的时间里知道学生对应的拳(掌)力的大小范围。

本发明的装置运用能量守恒原理，将抽象的力转化为可视化的距离和彩带颜色，可视性强，能满足娱乐性比赛和日常趣味性活动的要求。在击打小球后，小球由于弹力会带动彩带飞出并落地，可由此看到所打出的距离和色彩，根据提供的检力薄，找出对应打出力的大小范围。使自己打出的力变的可视可感并可以据此进行调整动作；可以应用于日常健身锻炼中或体育教学、竞技比赛中。本发明的装置结构简单、成本较低、实用性很高。根据的是简单的物理机械原理，使用的是市面上常见的材料，无论是生产成本或者安装维修成本都非常低廉，并且可重复多次使用，具有较高的性价比。本发明的装置具有较高的趣味性、观赏性和对抗性。小球在飞出时带动彩带，犹如一条彩虹落地，具有极高的观赏性；同时也能提高使用者参与的乐趣；另外，也可以多人进行竞赛。本发明的装置适用性强。从使用场地来看，本款产品和其他群众性娱乐健身器材一样可安放于一般的室外空地；从使用人群来看，本产品满足不同年龄层次、不同性别人群的需求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拳掌击打计力装置，其特征在于：包括竖直方向固定的支架（1）以及水平方向固定在支架上的滑筒（2），所述滑筒（2）的一端设有可伸进滑筒的推杆（3）；推杆（3）上套绕有弹簧（4），所述弹簧（4）的外径和滑筒（2）的外径相等；所述推杆（3）在滑筒（2）外的一端固定有击打板（5）；

所述滑筒（2）的另一端放置有小球（6），小球（6）的球心、击打板（5）的中心位于推杆（3）的轴心线上；

所述小球（6）上固定有彩带；在所述滑筒（2）的另一端侧壁有一小孔（7），所述彩带通过小孔（7）缠绕在固定于滑筒（2）外的绕线盘（8）上；所述彩带从小球（6）固定端至绕线盘（8）固定端划分为各个长度，且各个长度涂有不同颜色。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述绕线盘（8）包括内轴（81）和其外部的外轴（82），内轴（81）固定在滑筒壁上，外轴（82）可绕内轴（81）旋转；所述外轴（82）上可拆卸连接有把手（83）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述外轴（82）的表面有螺旋状的凹槽（84），所述彩带缠绕在凹槽（84）内。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述把手（83）的表面沿外轴轴心线方向均匀设有多个条状凸起，所述外轴（82）和把手（83）接触面上设有与条状凸起对应的多个条状凹槽。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述小孔（7）的直径由滑筒外壁向内壁逐渐变小，在滑筒（2）外壁上小孔（7）的两侧设有相互平行的滑槽（9），滑槽（9）上垂直设置有推板（10），推板（10）上设有两个和滑槽（9）相互嵌合的滑块，推板（10）通过滑块在滑槽内滑动。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述小孔（7）和绕线盘（8）与滑筒（2）的固定处位于同一水平线上，且小孔（7）位于绕线盘（8）与滑筒（2）的固定处的前端；所述滑槽（9）在小孔（7）上下两侧，方向与滑筒（2）轴心线方向一致。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述击打板（5）为圆形，击打板（5）的板面上固定有毛垫子，并在圆心处设置有醒目颜色。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述滑筒（2）位于击打板一侧的端口以滑筒的端面对称固定有两个卡位装置（11），所述卡位装置（11）一端固定在所述端口上，另一端向击打板的方向延伸，所述另一端的端面固定有橡胶垫；所述两个卡位装置（11）之间的距离大于滑筒（2）的直径而小于击打板（5）的直径。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：还包括一个限位装置（12），所述限位装置（12）为桶状结构，一端固定在滑筒（2）上，另一端向击打板（5）的方向延伸至击打板（5）外，所述另一端的端面上开有限位孔（13），所述限位孔（13）的直径比击打板（5）的直径小0.2~0.5cm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于：所述滑筒（2）的材质为无缝钢管；所述彩带的材质为尼龙；所述绕线盘（8）的材质为塑料；所述击打板（5）、推杆（3）和小球（6）的材质为密度为1.2 g/ cm³的铁木。