CN112755441B - 风磁阻测功车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风磁阻测功车，包括车架，在车架上分别设有龙头、座垫、罩壳固定架和踩踏传动装置，罩壳固定架上设有风扇罩，车架上通过第三轴与风扇轮相连接，风扇轮置于风扇罩内，风扇罩通过六角螺栓和螺母与风量调节板相连接，六角螺栓内设有第一编码器磁铁，风扇罩内靠近第一编码器磁铁处设有风阻档位感应器，踩踏传动装置包括轴，轴内设有第二编码器磁铁，轴的一端通过轴承置于车架内，在车架上设有靠近第二编码器磁铁的角度传感器。本发明通过增加等速轴组件及角度传感器，能检测出脚蹬运动过程中脚蹬实时位置、不同位置的角速度且能够准确测出各个角度发力情况，使得功率显示更准确，促进辅助教练对运动员的运动进行科学分析和指导。

Description

风磁阻测功车
技术领域
本发明涉及一种健身训练器，尤其是一种风磁阻测功车。
背景技术
传统的测功车表显示功率值只跟踏频和阻力档位关联，功率值一般是通过功率测试机对样机进行特定转速特定档位进行测试所得，其余功率则通过计算所得。生产过程中需要对每台产品进行功率校准，生产不方便。磁控轮阻力会随着温度的升高而降低，在相同的踏频和阻力档位下，这时候表显功率会比实际功率大。
另一种传统的测功车通过压力传感器测量使用者施加于脚蹬的作用力，通过皮带盘上的磁铁和车架上的磁簧开关来感应使用者踏频，有一部分产品通过两个成180°位置安装的磁簧开关来区分左右脚发力情况。这种方法默认使用者始终是匀速运动，使得显示的功率-时间曲线图跟实际功率-时间存在以下差异(图5所示)：第一，最大功率发力点位置比实际位置提前；第二，最大功率比实际功率小。功率计算公式：P＝Fωr注：F-作用力ω-曲柄角速度r-曲柄半径。
运动力学家在研究优秀自行车手的踩踏力道之后发现，仅管他们的双脚看起来是流畅地画圆，事实上他们并非把力气平均分担圆上的各个点上，而是把主要的力气出在垂直踩踏的“一点到四点钟方向”，这样才能有效“创造较大的力矩”，不能准确测算出各个角度发力情况，而且辅助教练也不能对运动员的运动进行准确科学分析和指导。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种风磁阻测功车，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风磁阻测功车，包括车架，在车架上分别设有龙头、座垫、罩壳固定架和踩踏传动装置，罩壳固定架上设有风扇罩，车架上通过第三轴与风扇轮相连接，风扇轮置于风扇罩内，风扇罩通过六角螺栓和螺母与风量调节板相连接，六角螺栓内设有第一编码器磁铁，风扇罩内靠近第一编码器磁铁处设有风阻档位感应器，踩踏传动装置包括轴，轴内设有第二编码器磁铁，轴的一端通过轴承置于车架内，在车架上设有靠近第二编码器磁铁的角度传感器，轴的另一端连接有第一链轮，第一链轮通过第一链条与第二链轮相连接，第二链轮通过连接板与链轮相连接，链轮设在车架上的第一轴上，第一轴的两端分别设有左曲柄和右曲柄，左曲柄和右曲柄上分别设有左脚蹬和右脚蹬，链轮通过第二链条与车架上的第二轴设有的第三链轮相连接，链轮和右曲柄为焊接件，第二轴上套有二级传动轴组件，在车架上设有称重传感器，称重传感器的一端置于皮带上，在车架上设有链条压紧轮，链条压紧轮置于第二链条上，二级传动轴组件通过皮带与第三轴连接，第三轴上套有磁控轮，在车架上设有皮带压紧轮，皮带压紧轮置于皮带上，在车架上设有磁铁架调节组和磁阻档位感应器，磁铁架调节组带动磁阻档位感应器的一端上下移动，通过调整磁铁架调节组与磁控轮之间的间隙大小来调节磁阻大小，在车架下对称设有前地脚管和后地脚管。
本发明的进一步改进在于：磁铁架调节组包括磁铁架、阻力调节旋钮和固定架，固定架上设有磁铁架和阻力调节旋钮，磁铁架通过阻力调节旋钮的旋转来调节上下移动，固定架上还连接有磁阻档位感应器的一端，磁阻档位感应器的另一端与磁铁架相连接，磁阻档位感应器可以上下滑动感应阻力档位，固定架设在车架上。
本发明的进一步改进在于：罩壳固定架上设有处理单元，处理单元通过线与磁阻档位感应器、称重传感器、风阻档位感应器和角度传感器相连接。
本发明的进一步改进在于：第一链轮与第二链轮的齿数相同。
本发明的进一步改进在于：龙头上设有仪表，仪表通过仪表线与处理单元相连接。
本发明的进一步改进在于：龙头通过调节龙头调节组件来调节上下、前后的距离。
本发明的进一步改进在于：座垫通过调节座垫调节组件来调节上下、前后的距离。
本发明的进一步改进在于：前地脚管和后地脚管上设有可调脚垫，前地脚管上设有移动轮。
本发明的进一步改进在于：所述皮带的张力为F1,使用者的作用力通过公式F＝F1*i1*i2计算得出，其中i1为右曲柄39链轮分度圆半径与右曲柄39的半径比，i2为一级传动传动比。
本发明的进一步改进在于：角度传感器在第二编码器磁铁每转动1°时会给处理单元一个信号，处理单元计算出此信号与前一个信号间隔时间Δt1，此时的角速度同时处理单元会从称重传感器读取一个信号，此信号对应作用力F，从而计算出此位置功率P＝Fωr；处理单元至少以720次/秒的速度计算角速度ω和作用力F，处理单元可计算出第二编码器磁铁转动一圈所用时间Δt2，使用者/>
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过增加等速轴组件及角度传感器，能检测出脚蹬运动过程中脚蹬实时位置以及不同位置的角速度，使得功率显示更准确。
2.本发明通过准确测出各个角度发力情况，使得辅助教练对运动员的运动能够进行准备科学分析和指导。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的后视图；
图3为本发明的踩踏传动装置的结构示意图；
图4为本发明的风扇轮的结构示意图；
图5为本发明与现有技术的显示的功率-角度曲线图的差异图；
图6为本发明的工作原理图。
图中标号：1、车架，2-1、后地脚管，2-2、前地脚管，3、左脚蹬，4、右脚蹬，5、座垫调节组件，6、座垫，7、链条压紧轮，8、二级传动轴组件，9、皮带，10、皮带压紧轮，11、调节龙头调节组件，12、龙头，13、仪表，14、仪表线，15、磁阻档位感应器，16、磁铁架调节组，16-1、磁铁架，16-、2阻力调节旋钮，16-3、固定架，17、处理单元，18、磁控轮，20、第二轴，21、第三链轮，22、第二链条，23、称重传感器，25、链轮，27、罩壳固定架，28、第三轴，29、第一编码器磁铁，30、六角螺栓，31、风量调节板，32、风扇罩，33、波垫，34、垫片，35、螺母，36、风阻档位感应器，37、风扇轮，38、第一链条，39、右曲柄，40、第一链轮，41、轴，42、第二编码器磁铁，43、轴承，44、轴用弹性挡圈，45、角度传感器，46、六角螺栓，47、左曲柄，48、第一轴，49、第二链轮，50、连接板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-6示出了本发明一种风磁阻测功车实施方式：包括车架1，在车架1上分别设有龙头12、座垫6、罩壳固定架27和踩踏传动装置，龙头12上设有仪表13，仪表13的前后角度可调，仪表13通过仪表线14与处理单元17相连接，罩壳固定架27上设有风扇罩32，车架1上通过第三轴28与风扇轮37相连接，风扇轮37置于风扇罩32内，风扇罩32通过特制的六角螺栓30和螺母35与风量调节板31相连接，可以通过调整风量调节板31调整进风量调节风阻的大小，在特制的六角螺栓30与螺母35之间设有垫片34和波垫33，风扇罩32内设有风阻档位感应器36，在特制的六角螺栓30内设有第一编码器磁铁29，第一编码器磁铁29靠近风阻档位感应器36，踩踏传动装置包括轴41，轴41内设有第二编码器磁铁42，轴41的一端通过轴承43置于车架1内，轴承43上套有轴用弹性挡圈44，在车架1上设有靠近第二编码器磁铁42的角度传感器45，轴41的另一端连接有第一链轮40，第一链轮40通过第一链条38与第二链轮49相连接，第一链轮40与第二链轮49的齿数相同，保证右曲柄39与轴41上的第二编码器磁铁42同步转动，第二链轮49通过连接板50与链轮25相连接，链轮25设在车架1上的第一轴48上，第一轴48的两端分别设有左曲柄47和右曲柄39，链轮25和右曲柄39为焊接件，左曲柄47和右曲柄39通过六角螺栓46固定在第一轴48上，左曲柄47和右曲柄39上分别设有左脚蹬3和右脚蹬4，链轮25通过第二链条22与车架1上的第二轴20设有的第三链轮21相连接，第二轴20上套有二级传动轴组件8，在车架1上设有称重传感器23，称重传感器23的一端置于皮带9上，在车架1上设有链条压紧轮7，链条压紧轮7置于第二链条22上，二级传动轴组件8通过皮带9与第三轴28连接，第三轴28上套有磁控轮18，在车架1上设有皮带压紧轮10，皮带压紧轮10通过轴固定在车架1，通过弹簧使皮带压紧轮10压在皮带9上，在车架1上设有磁铁架调节组16和磁阻档位感应器15，磁铁架调节组16带动磁阻档位感应器15的一端上下移动，仪表13可显示磁阻档位，通过调整磁铁架调节组16与磁控轮18之间的间隙大小来调节磁阻大小，磁铁架调节组16包括磁铁架16-1、阻力调节旋钮16-2和固定架16-3，固定架16-3上设有磁铁架16-1和阻力调节旋钮16-2，磁铁架16-1通过阻力调节旋钮16-2的旋转来调节上下移动，固定架16-3上还连接有磁阻档位感应器15的一端，磁阻档位感应器15的另一端与磁铁架16-1相连接，磁阻档位感应器15可以上下滑动感应阻力档位，固定架16-3设在车架1上，在车架1下对称设有前地脚管2-2和后地脚管2-1，前地脚管2-2和后地脚管2-1上设有可调脚垫，在前地脚管2-2上安装移动轮，能够使测功车方便快捷地移动，罩壳固定架27上设有处理单元17，处理单元17通过线与磁阻档位感应器15、称重传感器23、风阻档位感应器36和角度传感器45相连接，处理后的数据通过仪表线14传输到仪表13，龙头12通过调节龙头调节组件11来调节上下、前后的距离，座垫6通过调节座垫调节组件5来调节上下、前后的距离；等速轴组件也包括齿轮传动、同步带传动；角度传感器45也包括编码器。
训练者通过踩踏左脚蹬3和右脚蹬4通过链轮25带动齿轮传动，驱动磁控轮18及风扇轮37转动产生阻力，通过调整磁铁架及调节组件(16)与磁控轮18间间隙大小调节磁阻大小，磁铁架调节组16带动磁阻档位感应器15一端移动，仪表13可显示磁阻档位，通过调整风量调节板31调整进风量调节风阻大小，调整风量调节板31时带动固定在特制的六角头螺栓30上的第一编码器磁铁29转动，角度传感器45感应出风阻档位，通过仪表13显示。称重传感器23与皮带9接触位置处于二级传动轴组件8的皮带轮与第三轴的皮带轮切线内侧，训练者踩踏左脚蹬3和右脚蹬4过程中，皮带9下边绷直，对称重传感器23产生压力，根据力的分解原理，可以计算出皮带的张力F1,使用者的作用力通过公式F＝F1*i1*i2计算得出，其中i1为右曲柄39链轮分度圆半径与右曲柄39的半径比，i2为一级传动传动比。
轴41内设有第二编码器磁铁42，轴41的一端通过轴承43置于车架1内，车架上设有靠近第二编码器磁铁42处设有角度传感器45，轴41的另一端连接有第一链轮40，第一链轮40通过第一链条38与第二链轮49相连接，第二链轮49通过连接板50与链轮25相连接，链轮25设在车架1上的第一轴48上，链轮25通过第二链条22与车架1上的第二轴20设有的第三链轮21相连接，第一链轮40与所述第二链轮49的齿数相同，保证右曲柄39与轴41上的第二编码器磁铁42同步转动，角度传感器45可以测出右曲柄39任意位置的角度值，同时可以检测出运动过程中任意点的角速度ω，根据功率P＝Fωr公式计算出该点的功率。
角度传感器45在第二编码器磁铁42每转动1°时会给处理单元17一个信号，处理单元17计算出此信号与前一个信号间隔时间Δt1，此时的角速度同时处理单元17会从称重传感器23读取一个信号，此信号对应作用力F，从而计算出此位置功率P＝Fωr；处理单元17至少以720次/秒的速度计算角速度ω和作用力F；处理单元17可计算出第二编码器磁铁42转动一圈所用时间Δt2，使用者/>
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式，例如，能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种风磁阻测功车，其特征在于：包括车架(1)，在所述车架(1)上分别设有龙头(12)、座垫(6)、罩壳固定架(27)和踩踏传动装置，所述罩壳固定架(27)上设有风扇罩(32)，所述车架(1)上通过第三轴(28)与风扇轮(37)相连接，所述风扇轮(37)置于风扇罩(32)内，所述风扇罩(32)通过六角螺栓(30)和螺母(35)与风量调节板(31)相连接，所述六角螺栓(30)内设有第一编码器磁铁(29)，所述风扇罩(32)内靠近第一编码器磁铁(29)处设有风阻档位感应器(36)，所述踩踏传动装置包括轴(41)，所述轴(41)内设有第二编码器磁铁(42)，所述轴(41)的一端通过轴承(43)置于车架(1)内，在车架(1)上设有靠近第二编码器磁铁(42)的角度传感器(45)，所述轴(41)的另一端连接有第一链轮(40)，所述第一链轮(40)通过第一链条(38)与第二链轮(49)相连接，所述第二链轮(49)通过连接板(50)与链轮(25)相连接，所述链轮(25)设在车架(1)上的第一轴(48)上，所述第一轴(48)的两端分别设有左曲柄(47)和右曲柄(39)，所述左曲柄(47)和右曲柄(39)上分别设有左脚蹬(3)和右脚蹬(4)，所述链轮(25)通过第二链条(22)与车架(1)上的第二轴(20)设有的第三链轮(21)相连接，所述链轮(25)和右曲柄(39)为焊接件，所述第二轴(20)上套有二级传动轴组件(8)，在所述车架(1)上设有称重传感器(23)，所述称重传感器(23)的一端置于皮带(9)上，在所述车架(1)上设有链条压紧轮(7)，所述链条压紧轮(7)置于第二链条(22)上，所述二级传动轴组件(8)通过皮带(9)与第三轴(28)连接，所述第三轴(28)上套有磁控轮(18)，在所述车架(1)上设有皮带压紧轮(10)，所述皮带压紧轮(10)置于皮带(9)上，在所述车架(1)上设有磁铁架调节组(16)和磁阻档位感应器(15)，所述磁铁架调节组(16)带动磁阻档位感应器(15)的一端上下移动，通过调整所述磁铁架调节组(16)与所述磁控轮(18)之间的间隙大小来调节磁阻大小，在所述车架(1)下对称设有前地脚管(2-2)和后地脚管(2-1)；
所述磁铁架调节组(16)包括磁铁架(16-1)、阻力调节旋钮(16-2)和固定架(16-3)，所述固定架(16-3)上设有磁铁架(16-1)和阻力调节旋钮(16-2)，所述磁铁架(16-1)通过阻力调节旋钮(16-2)的旋转来调节上下移动，所述固定架(16-3)上还连接有磁阻档位感应器(15)的一端，所述磁阻档位感应器(15)的另一端与磁铁架(16-1)相连接，所述磁阻档位感应器(15)可以上下滑动感应阻力档位，所述固定架(16-3)设在车架(1)上；
所述皮带的张力为F1,使用者的作用力通过公式F＝F1*i1*i2计算得出，其中i1为右曲柄(39)链轮分度圆半径与右曲柄(39)的半径比，i2为一级传动传动比；
所述角度传感器(45)在第二编码器磁铁(42)每转动1°时会给处理单元(17)一个信号，所述处理单元(17)计算出此信号与前一个信号间隔时间Δt1，此时的角速度同时处理单元(17)会从称重传感器(23)读取一个信号，此信号对应作用力F，从而计算出此位置功率P＝Fωr；处理单元(17)至少以720次/秒的速度计算角速度ω和作用力F；处理单元(17)可计算出第二编码器磁铁(42)转动一圈所用时间Δt2，/>
2.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述罩壳固定架(27)上设有处理单元(17)，所述处理单元(17)通过线与磁阻档位感应器(15)、称重传感器(23)、风阻档位感应器(36)和角度传感器(45)相连接。
3.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述第一链轮(40)与所述第二链轮(49)的齿数相同。
4.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述龙头(12)上设有仪表(13)，所述仪表(13)通过仪表线(14)与处理单元(17)相连接。
5.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述龙头(12)通过调节龙头调节组件(11)来调节上下、前后的距离。
6.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述座垫(6)通过调节座垫调节组件(5)来调节上下、前后的距离。
7.根据权利要求1所述的风磁阻测功车，其特征在于：所述前地脚管(2-2)和后地脚管(2-1)上设有可调脚垫，所述前地脚管(2-2)上设有移动轮。
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