CN112657119A - 一种手握异步前后推拉转叶健身器 - Google Patents

Abstract

一种手握异步前后推拉转叶健身器，涉及体育健身器材技术领域，包括：转叶器、导杆、左推拉杆、右推拉杆、左连杆、右连杆、支架和座椅；转叶器包括滑块、轴承、以及均匀分布在轴承周围的多个叶片。导杆竖直布置，转叶器通过滑块与导杆活动连接；左连杆连接左推拉杆和滑块；右连杆连接右推拉杆和滑块；左推拉杆和右推拉杆运动的方向相反；操作者左手和右手异步向前推动和向后拉动左右手柄，牵引转叶器上下往复运动，转叶器会旋转起来。用来锻炼手臂的力量和运动速度及胸肌都会有很好的效果。特别适合拳击手作训练用。结构新颖，功能多样，娱乐性强，体验感强，对提高全民身体素质将产生深远的影响。

Description

一种手握异步前后推拉转叶健身器

技术领域

一种手握异步前后推拉转叶健身器涉及体育娱乐健身器材技术领域，尤其涉及一种前后推拉转叶健身器。

背景技术

传统的体育健身器材能给人们锻炼身体，增强体质，丰富人们的生活，为人们的身心健康起到了很大的作用。但大多数传统的体育健身器材结构呆板，如臂力训练器械多用重物或弹簧作为施力部件，出拳速度训练多用空手或戴上手套对准沙袋打击，锻炼过程体验感不强，更缺乏愉悦感，很多是在痛苦中锻炼，要有强烈的毅力才能坚持锻炼下去。大多数的健身器材属于专业性设备，结构相对复杂，一般在健身房、用户家中等室内环境中使用，保养和维护成本较高。也有一些简单的体育健身器械，见于公园、绿地、小区等休闲场所，其结构相对简单，但功能很弱，由于没有体验感故使用率较低。目前将体育娱乐和健身功能结合起来的器械比较少。

综上得知，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足及补充丰富体育健身器材“家族”，提供一种结构简单、操作方便、集趣味性、娱乐性、体育、健身等功能于一体的健身器械，命名为手握异步前后推拉转叶健身器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种手握异步前后推拉转叶健身器，包括：转叶器、导杆、左推拉杆、右推拉杆、左连杆、右连杆、支架和座椅；

转叶器包括滑块、轴承、以及均匀分布在轴承周围的多个叶片，叶片的根部与轴承的外圈连接，轴承套装在滑块的外围，滑块与轴承的内圈连接，由于轴承的存在，叶片能绕滑块灵活转动，叶片的转动平面处于水平位置；

所有叶片结构相同，叶片的截面是翼型的，叶片的上表面和下表面至少有一面是凸形的；所有叶片的前缘朝同一个方向安装；叶片的前缘浑圆，叶片的后缘尖锐；叶片的弦线与叶片的旋转平面的夹角为叶片的安装角；叶片的前缘高于叶片的后缘时，叶片的安装角定义为正值；叶片的前缘低于叶片的后缘时，叶片的安装角定义为负值；叶片的安装角在－2°至4°之间；叶片的翼型的最大厚度位置离叶片的前缘的距离是叶片弦长的25％至40％；

左推拉杆和右推拉杆分别通过铰联活装在导杆下端的左右两侧；左连杆的下端通过铰联与左推拉杆的上端活连，左连杆的上端通过铰联与滑块下端左侧活连；右连杆的下端通过铰联与右推拉杆的上端活连，右连杆的上端通过铰联与滑块下端右侧活连；左手柄活装在左推拉杆的下端，右手柄活装在右推拉杆的下端；左推拉杆和右推拉杆运动的相位相差180°，左推拉杆和右推拉杆运动的方向相反；

导杆竖直布置，滑块与导杆相配合，转叶器通过滑块与导杆活动连接，转叶器能沿导杆灵活上下运动；

支架的上端与导杆的下端固连，支架的下端设置了座椅；

操作者背靠支架而立或而坐，左手握住左手柄，右手握住右手柄，左手向前推动左手柄，同时右手向后拉动右手柄，使左推拉杆逆时针转动一定角度，右推拉杆顺时针转动同样大的角度，带动左连杆和右连杆向上推动转叶器；接下来，左手向后拉动左手柄，同时右手向前推动右手柄，使左推拉杆顺时针转动一定角度，右推拉杆逆时针转动同样大的角度，带动左连杆和右连杆向下拉动转叶器；如此往复推拉左推拉杆和右推拉杆，牵引转叶器上下往复运动，由于转叶器的特殊结构，叶片会围绕导杆旋转起来。转叶器旋转起来后，手臂除了克服转叶器的重力做功外还要克服空气对叶片旋转面的阻力做功，也就导致前推后拉都要费力。推拉的频率越快，叶片的转速越快。用来锻炼手臂的力量和运动速度及胸肌都会有很好的效果。特别适合拳击手作训练用。

更进一步地，在座椅的左前腿和右前腿的内侧分别设置了一个护板，护板的作用是将操作者的左右小腿护住，控制住操作者的下身尽量不扭动。操作者锻炼时，张开腿使左小腿的外侧紧帖左边的护板，右小腿的外侧紧帖右边的护板，这样运动起来身体就不容易扭摆。

更进一步地，转叶器上安装了转速测量装置，支架上设置了显示屏，转速测量装置与显示屏之间有电信连接，显示屏能显示转叶器的瞬时转速和转叶器单次运动的最高转速。

更进一步地，转叶器上安装了上下运动的频率和幅度传感器，该传感器与显示屏之间有电信连接，显示屏内设置了功及功率计算装置，能根据转叶器的重量、转叶器上下运动的频率和幅度、叶片的转速和运动时长等参数计算出操作者每次运动所做的功和平均功率及瞬时功率；并由显示屏将这些功和功率参数显示出来。

更进一步地，座椅后方还设置了靠背。

更进一步地，显示屏还能显示操作者单次运动的时长。

更进一步地，所有叶片的翼型采用双凸型，即叶片的上表面向上凸出，叶片的下表面向下凸出；单个叶片的展弦比大于3且小于10；单个叶片展长在0.5米至3米之间；叶片的数量在2个至6个之间。

优选的，所有叶片的翼型采用对称双凸型翼型，如NACA0016或NACA0012翼型；所有叶片的安装角相同，均在0°至1°之间。

更进一步地，座椅下方设置了电池，电池为本转叶健身器上的用电设备供电。

更进一步地，在左推拉杆和导杆的连接处安装有智能电子锁，智能电子锁能把左推拉杆和右推拉杆锁住，方便作为收费共享设备使用。

更进一步地，所有叶片的上表面布置了太阳能发电膜，发出的电经安装在导杆上的导电环和电线传输给电池充电。

更进一步地，在轴承处安装微型发电机，转叶器转动时微型发电机发出的电经处理后充入电池。

更进一步地，电池上还设置了USB接口，能为手机、手电筒充电。

本发明手握异步前后推拉转叶健身器的基本工作原理是：操作者推拉左手柄和右手柄，使叶片上下运动，叶片的上表面和叶片的下表面交替迎风，由于叶片的上表面和叶片的下表面至少有一面是凸形的，且叶片的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘而远离叶片的后缘，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘方向运动，大股气流向叶片的后缘方向运动，这样一来，在叶片的前缘和叶片的后缘间会形成动量差，气流会推动叶片向叶片的前缘方向运动，继而多个叶片一起绕导杆旋转。在一定转速范围内，推拉的幅度一定时，推拉的频率越快，则叶片转动越快；推拉的频率一定时，推拉的幅度越大，则叶片转动也会越快。叶片前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片转动起来后，随着叶片旋转的速度的快速增大，叶片的雷诺数会增大，则叶片前行的阻力的增速会放缓，如果操作者力量足够，叶片会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益操作者的身心健康。如果推拉的频率下降或幅度减小的话，叶片的转速会慢下来。在整个推拉过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：快速推拉手柄会使叶片朝前缘方向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。

本发明的有益效果是：结构新颖，功能多样。操作者前推后拉手柄使叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复运动转换成圆周转动的器械，前推后拉双向运动都需要用手臂的力量，能起到双向运动的锻炼效果，且力量大小可动态调整，可供体育娱乐、健身、发电等，也具有体能测试的功能，娱乐性强，体验感强，与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的右视结构示意图；

图2是本发明中左推拉杆的右视示意图；

图3是本发明中右推拉杆的右视示意图；

图4是本发明包含左推拉杆和右推拉杆在内的局部后视示意图；

图5是本发明中叶片的一种翼型示意图；

图6是本发明中叶片上行时气流分析示意图。

图中：

1－转叶器，11－轴承，12－叶片，121－叶片的前缘，122－叶片的后缘，123－叶片的上表面，124－叶片的下表面，13－滑块；2－导杆；31－左推拉杆，311－左推拉杆的上端，312－左推拉杆的下端，32－右推拉杆，321－右推拉杆的上端，322－右推拉杆的下端，313－左手柄，323－右手柄；41－左连杆，42－右连杆；5－支架，51－座椅，52－靠背，53－护板；6－显示屏；71－左推拉杆的运动方向指示，72－右推拉杆的运动方向指示；8－转叶器上下运动方向示意；9－铰联；

A－叶片的弦线，B－叶片的旋转平面，C－叶片的安装角，D－叶片的上行方向指示，E－叶片上行时上方气流的流线示意，G－叶片的前行方向示意。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作具体说明。

一种手握异步前后推拉转叶健身器，包括：转叶器1、导杆2、左推拉杆31、右推拉杆32、左连杆41、右连杆42、支架5和座椅51；

转叶器1包括滑块13、轴承11、以及均匀分布在轴承11周围的多个叶片12，叶片12的根部与轴承11的外圈连接，轴承11套装在滑块13的外围，滑块13与轴承11的内圈连接，由于轴承11的存在，叶片12能绕滑块13灵活转动，叶片12的转动平面处于水平位置；

所有叶片12结构相同，叶片12的截面是翼型的，叶片的上表面123和叶片的下表面124至少有一面是凸形的；所有叶片的前缘121朝同一个方向安装；叶片的前缘121浑圆，叶片的后缘122尖锐；叶片的弦线A与叶片的旋转平面B的夹角为叶片的安装角C；叶片的前缘121高于叶片的后缘122时，叶片的安装角C定义为正值；叶片的前缘121低于叶片的后缘122时，叶片的安装角C定义为负值；叶片的安装角C在－2°至4°之间；叶片12的翼型的最大厚度位置离叶片的前缘121的距离是叶片12弦长的25％至40％；

左推拉杆31和右推拉杆32分别通过铰联9活装在导杆2下端的左右两侧；左连杆41的下端通过铰联9与左推拉杆的上端311活连，左连杆41的上端通过铰联9与滑块13下端左侧活连；右连杆42的下端通过铰联9与右推拉杆的上端321活连，右连杆42的上端通过铰联9与滑块13下端右侧活连；左手柄313活装在左推拉杆的下端312，右手柄323活装在右推拉杆的下端322；左推拉杆31和右推拉杆32运动的相位相差180°，左推拉杆31和右推拉杆32运动的方向相反；

导杆2竖直布置，滑块13与导杆2相配合，转叶器1通过滑块13与导杆2活动连接，转叶器1能沿导杆2灵活上下运动；

支架5的上端与导杆2的下端固连，支架5的下端设置了座椅51；

操作者背靠支架5而立或而坐，左手握住左手柄313，右手握住右手柄323，左手向前推动左手柄313，同时右手向后拉动右手柄323，使左推拉杆31逆时针转动一定角度，右推拉杆32顺时针转动同样大的角度，带动左连杆41和右连杆42向上推动转叶器1；接下来，左手向后拉动左手柄313，同时右手向前推动右手柄323，使左推拉杆31顺时针转动一定角度，右推拉杆32逆时针转动同样大的角度，带动左连杆41和右连杆42向下拉动转叶器1；如此往复推拉左推拉杆31和右推拉杆32，牵引转叶器1上下往复运动，由于转叶器1的特殊结构，叶片12会围绕导杆2旋转起来。转叶器1旋转起来后，手臂除了克服转叶器1的重力做功外还要克服空气对叶片12旋转面的阻力做功，也就导致前推后拉都要费力。推拉的频率越快，叶片12的转速越快。用来锻炼手臂的力量和运动速度及胸肌都会有很好的效果。特别适合拳击手作训练用。

在座椅51的左前腿和右前腿的内侧分别设置了一个护板53，护板53的作用是将操作者的左右小腿护住，控制住操作者的下身尽量不扭动。操作者锻炼时，张开腿使左小腿的外侧紧帖左边的护板53，右小腿的外侧紧帖右边的护板53，这样运动起来身体就不容易扭摆。

转叶器1上安装了转速测量装置，支架5上设置了显示屏6，转速测量装置与显示屏6之间有电信连接，显示屏6能显示转叶器1的瞬时转速和转叶器1单次运动的最高转速。

转叶器1上安装了上下运动的频率和幅度传感器，该传感器与显示屏6之间有电信连接，显示屏6内设置了功及功率计算装置，能根据转叶器1的重量、转叶器1上下运动的频率和幅度、叶片12的转速和运动时长等参数计算出操作者每次运动所做的功和平均功率及瞬时功率；并由显示屏6将这些功和功率参数显示出来。

座椅51后方还设置了靠背52。

显示屏6还能显示操作者单次运动的时长。

所有叶片12的翼型采用双凸型，即叶片的上表面123向上凸出，叶片的下表面124向下凸出；单个叶片12的展弦比大于3且小于10；单个叶片12展长在0.5米至3米之间；叶片12的数量在2个至6个之间。

优选的，所有叶片12的翼型采用对称双凸型翼型，如NACA0016或NACA0012翼型；所有叶片的安装角C相同，均在0°至1°之间。

更进一步地，座椅51下方设置了电池，电池为本转叶健身器上的用电设备供电。

更进一步地，在左推拉杆31和导杆2的连接处安装有智能电子锁，智能电子锁能把左推拉杆31和右推拉杆32锁住，方便作为收费共享设备使用。

更进一步地，所有叶片的上表面123布置了太阳能发电膜，发出的电经安装在导杆2上的导电环和电线传输给电池充电。

更进一步地，在轴承11处安装微型发电机，转叶器1转动时微型发电机发出的电经处理后充入电池。

更进一步地，电池上还设置了USB接口，能为手机、手电筒充电。

本发明手握异步前后推拉转叶健身器的基本工作原理是：操作者推拉左手柄313和右手柄323，使叶片12上下运动，叶片的上表面123和叶片的下表面124交替迎风，由于叶片的上表面123和叶片的下表面124至少有一面是凸形的，且叶片12的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘121而远离叶片的后缘122，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘121方向运动，大股气流向叶片的后缘122方向运动，这样一来，在叶片的前缘121和叶片的后缘122间会形成动量差，气流会推动叶片12向叶片的前缘121方向运动，继而多个叶片12一起绕导杆2旋转。在一定转速范围内，推拉的幅度一定时，推拉的频率越快，则叶片12转动越快；推拉的频率一定时，推拉的幅度越大，则叶片12转动也会越快。叶片12前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片12转动起来后，随着叶片12旋转的速度的快速增大，叶片12的雷诺数会增大，则叶片12前行的阻力的增速会放缓，如果操作者力量足够，叶片12会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益操作者的身心健康。如果推拉的频率下降或幅度减小的话，叶片12的转速会慢下来。在整个推拉过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片12的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：快速推拉手柄会使叶片12朝前缘方向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。

本发明的有益效果是：结构新颖，功能多样，应用场景广阔。操作者交替前推后拉左手柄313和右手柄323使叶片12上下运动，在相对气流的作用下使叶片12转动，是一种将往复运动转换成圆周转动的器械，前推后拉双向运动都需要用手臂的力量，能起到双向运动的锻炼效果，且力量大小可动态调整，娱乐性强，体验感强，富有趣味性；是一种有氧运动，能促使操作者血液循环加快，能提高抵抗力，增强免疫力，经常使用能较好地预防疾病尤其是心脑血管疾病的发生。可供体育娱乐、健身、发电、教学等，也具有体能测试的功能。可使用于健身房、家庭、学校作为锻炼身体的器具；也可置于公园、游乐场所、学校尤其是大学校园、公交站旁、车站、机场候机厅、酒店大堂、银行大堂、汽车维修店休息区等公共场所作为休闲娱乐设备使用；还可以置于医院作为康复设备使用；也可作为一种放松设备，置于办公区域附近让办公职员休息时使用以缓解工作压力。与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。能丰富人们的生活内容并为提高人们的生活品质起积极的效果。能为满足人们对美好生活的向往增砖添瓦。

Claims (10)

1.一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：包括：转叶器（1）、导杆（2）、左推拉杆（31）、右推拉杆（32）、左连杆（41）、右连杆（42）、支架（5）和座椅（51）；

转叶器（1）包括滑块（13）、轴承（11）、以及均匀分布在轴承（11）周围的多个叶片（12），叶片（12）能绕滑块（13）灵活转动，叶片（12）的转动平面处于水平位置；

所有叶片（12）结构相同，叶片（12）的截面是翼型的，叶片的上表面（123）和叶片的下表面（124）至少有一面是凸形的；所有叶片的前缘（121）朝同一个方向安装；叶片的安装角（C）在－2°至4°之间；

左推拉杆（31）和右推拉杆（32）分别通过铰联（9）活装在导杆（2下）端的左右两侧；左连杆（41）的下端通过铰联（9）与左推拉杆的上端（311）活连，左连杆（41）的上端通过铰联（9）与滑块（13）下端左侧活连；右连杆（42）的下端通过铰联（9）与右推拉杆的上端（321）活连，右连杆（42）的上端通过铰联（9）与滑块（13）下端右侧活连；左手柄（313）活装在左推拉杆的下端（312），右手柄（323）活装在右推拉杆的下端（322）；左推拉杆（31）和右推拉杆（32）运动的方向相反；

导杆（2）竖直布置，滑块（13）与导杆（2）相配合，转叶器（1）通过滑块（13）与导杆（2）活动连接，转叶器（1）能沿导杆（2）灵活上下运动；

支架（5）的上端与导杆（2）的下端固连，支架（5）的下端设置了座椅（51）。

2.根据权利要求1所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：在座椅（51）的左前腿和右前腿的内侧分别设置了一个护板（53）。

3.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：转叶器（1）上安装了转速测量装置，支架（5）上设置了显示屏（6）。

4.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：转叶器（1）上安装了上下运动的频率和幅度传感器。

5.根据权利要求3所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：显示屏（6）还能显示操作者单次运动的时长。

6.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：所有叶片（12）的翼型采用双凸型；单个叶片（12）的展弦比大于3且小于10；单个叶片（12）展长在0.5米至3米之间；叶片（12）的数量在2个至6个之间。

7.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：座椅（51）下方设置了电池。

8.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：在左推拉杆（31）和导杆（2）的连接处安装有智能电子锁，智能电子锁能把左推拉杆（31）和右推拉杆（32）锁住。

9.根据权利要求8所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：电池上还设置了USB接口。

10.根据权利要求1或2所述的一种手握异步前后推拉转叶健身器，其特征在于：能发电，至少采用这两种发电方式之一：所有叶片的上表面（123）布置了太阳能发电膜发电；在轴承（11）处安装微型发电机发电。

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