專利名稱：恒力拉力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及健身運動領(lǐng)域的拉力健身器和用于力平衡的等力拉力裝置，尤其是涉及一 種恒力拉力器。
背景技術(shù)：
在閂常生活與工作中，常需要能提供恒定拉力的設(shè)備，如用于平衡吊裝物件重量的拉 力需要相對的恒定力，用于健身的拉力器如果是恒力的，則更能使人們產(chǎn)生使用拉力器的 興趣，達到更好的運動鍛煉的目的。
專利號為CN 95222875.0的家用多功能健身器包括有框架部分、座椅部分、滑輪及 其上的繩索部分、配重器部分等構(gòu)成，其特點是在由上橫桿、下橫桿、支撐桿組成的主體 框架上裝有一高位拉力器、低位拉力器、擴胸臂裝置、平推臂動作裝置、腿屈伸臂動作裝 置等，在座椅上設(shè)有一可進行升降的調(diào)整機構(gòu)。此實用新型的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、 新穎，操作簡單，使用功能全，體積小，安全可靠，可隨意調(diào)節(jié)座椅的高、矮，阻力的大、
專利號為03130614.4的彈簧平衡器可以實現(xiàn)作業(yè)空間等的確保及作業(yè)環(huán)境的改善，適 用于具有安裝轉(zhuǎn)矩檢測功能的氣動工具的吊掛。具有由第一軟管和第二軟管構(gòu)成的軟管 構(gòu)件；用于巻繞該軟管構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)巻筒；由在內(nèi)部具有第一空氣通路和第二空氣通路的支 承軸和可旋轉(zhuǎn)地支承在該支承軸上的、且與該旋轉(zhuǎn)巻筒一起進行旋轉(zhuǎn)的圓筒狀的旋轉(zhuǎn)連接 器構(gòu)成的支承構(gòu)件；將用于巻繞上述軟管構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩給予上述轉(zhuǎn)巻筒的轉(zhuǎn)矩賦予構(gòu)件，上 述旋轉(zhuǎn)連接器具有開口部(管連接器)，該開口部可以連接上述第一軟管和上述第一空氣通 路、而且，可以連接上述第二軟管和上述第二空氣通路。
專利號為200720070497. X的反巻式恒力彈簧機構(gòu)，包括被動輪、巻收輪和輸出輪，恒 力彈簧一端巻套在被動輪，恒力彈簧另一端固定并且反巻在巻收輪上；輸出輪與巻收輪固 定連接的，并且為同軸。將恒力彈簧反繞在巻收輪上，使得恒力彈簧的直線運動，變?yōu)樾?轉(zhuǎn)運動。將恒力彈簧反繞在一個直徑相對較大的巻收輪上，當(dāng)工作行程較長時，恒力彈簧 在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的扭矩保持恒定，然后再將恒力彈簧產(chǎn)生的扭矩，轉(zhuǎn)化成拉力，這樣所 產(chǎn)生的拉力也保持恒定。
專利號為CN95222875.0的家用多功能健身器的拉力調(diào)節(jié)需要通過添加或減少配重塊 來完成，設(shè)備重量大，而且使用不方便。
專利號為CN03130614.4的彈簧平衡器可提供恒定拉力作為氣動工具的吊掛，但工作過 程中需要氣源。
專利號為CN200720070497. X的反巻式恒力彈簧機構(gòu)可以提供恒定的拉力，但其拉力的 大小不可調(diào)節(jié)。本發(fā)明的目的是提供一種無配重、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕的恒力拉力器，此恒力拉力器能 提供恒定的拉力，并且拉力的大小可調(diào)節(jié)。
為了達到上述目的，本發(fā)明的恒力拉力器，其特征在于包括機架、彈簧、絞繩機構(gòu) 和調(diào)節(jié)機構(gòu)；
絞繩機構(gòu)的繞繩軸兩端軸承支撐位通過軸承安裝在機架的左支撐板和右支撐板上的軸 承安裝孔中，絞繩機構(gòu)的連接繩固定在彈簧上端的連結(jié)鉤上，彈簧的下端插入機架下連接 板的定位孔中固定，調(diào)節(jié)機構(gòu)的托塊旋入彈簧中，調(diào)節(jié)機構(gòu)的絲桿旋入機架下連接板的螺 孔中通過旋轉(zhuǎn)絲桿上下移動，絲桿上部固定安裝在托塊中間孔中。
所述的絞繩機構(gòu)，其特征在于包括塔狀絞繩盤、拉力繩、連接繩和繞繩軸；繞繩軸 兩端為軸承支撐位，塔狀絞繩盤為一端大、 一端小的螺旋螺紋，塔狀絞繩盤螺紋的底徑大 小與其轉(zhuǎn)角成正比，拉力繩繞在塔狀絞繩盤螺紋中，塔狀絞繩盤固定安裝在繞繩軸上，連 接繩一端固定在繞繩軸上并繞在繞繩軸上。
所述的調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于包括托塊、絲桿和手輪；托塊為外螺旋梯形螺紋，中 間有孔，外螺旋梯形螺紋的螺距與彈簧自由狀態(tài)下的螺距相等，梯形螺紋底徑小于彈簧的 內(nèi)徑，梯形螺紋外徑大于彈簧中徑，梯形螺紋凸起部分的厚度小于彈簧自由狀態(tài)下的兩相 鄰鋼絲間的距離，絲桿的螺距與彈簧自由狀態(tài)下的螺距相等，絲桿上部固定安裝在托塊中 間孔中，絲桿下部安裝有手輪。
所述的彈簧為拉力簧，其一端有連結(jié)鉤，另一端將彈簧鋼絲折成與彈簧軸線垂直，其 彈簧兩相鄰鋼絲之間留有足夠大的間隙，用以安裝托塊。
所述的機架主要由上連接板、下連接板、左支撐板和右支撐板組成；左支撐板和右支 撐板上有軸承安裝孔，下連接板上開有拉力繩的通過孔、絲桿的配合螺孔和彈簧定位孔， 絲桿的配合螺孔的螺距與彈簧自由狀態(tài)下的螺距相等，上連接板、下連接板、左支撐板和 右支撐板用螺釘固定成矩形整體。
由于托塊和絲桿的螺距與彈簧自由狀態(tài)下的螺距相等，所以在彈簧自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)動 手輪便能帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿旋轉(zhuǎn)帶動托塊轉(zhuǎn)動，托塊轉(zhuǎn)動就會使其處在彈簧軸向的不同位置。
托塊在彈簧軸向的位置不同，也就是使彈簧工作圈數(shù)不同，這樣就改變了彈簧的勁度 系數(shù)，即托塊在彈簧軸向的位置不同得到彈簧的不同勁度系數(shù)。
如果彈簧的勁度系數(shù)為K,，工作時，彈簧的變形量為y，轉(zhuǎn)繞連接繩處的繞繩軸軸徑 為d，則彈簧的拉力f4,y，彈簧的變形量為y時繞繩軸轉(zhuǎn)過的角度為a=y/d/2，因為塔狀 絞繩盤的螺紋底徑D大小與其轉(zhuǎn)角成正比，設(shè)其比例系數(shù)為{(2，即有0= K2a=K2y/d/2，設(shè) 拉力繩的拉力為F，根據(jù)力的平衡則有Kiyd/2=FK2y/d/2/2，即得到F:2K,d7k2。
從關(guān)系式F3f^d7k2得出拉力繩的拉力為F只與彈簧的勁度系數(shù)為K,、轉(zhuǎn)繞連接繩處的繞繩軸軸徑d和比例系數(shù)K2有關(guān)，而在設(shè)備制作完成后，繞繩軸的軸徑d和比例系數(shù)fc是固定不變的，托塊在彈簧中的位置一定時彈簧的勁度系數(shù)為K,也是不變的，所以，在彈簧的彈性變形過程中，拉力繩的拉力F是恒定不變的。
從關(guān)系式F=2K,d7k2中可以看出，要想得到數(shù)值不同的恒定力，可以通過調(diào)節(jié)手輪使托塊在彈簧軸向的位置不同，得到彈簧不同的勁度系數(shù)K,，從而得到不同數(shù)值的恒定力。托塊在彈簧的上端時，彈簧的勁度系數(shù)&大，可得到大的恒定力；托塊在彈簧的下端時，彈簧的勁度系數(shù)K,小，可得到小的恒定力。
本發(fā)明的恒力拉力器，能提供恒定的拉力，而且拉力可調(diào)，無配重，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工容易，成本低廉。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是托塊4. 1移動到彈簧3下端時非工作狀態(tài)的剖視結(jié)構(gòu)示意3是托塊4. 1移動到彈簧3下端時工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意4是托塊4. 1移動到彈簧3中間時工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意5是托塊4. 1的結(jié)構(gòu)示意圖
圖l標(biāo)記說明機架l，絞繩機構(gòu)2，彈簧3，調(diào)節(jié)機構(gòu)4。
圖2標(biāo)記說明左支撐板1. 1，右支撐板1. 2，上連接板1. 3，下連接板1. 4，螺釘1. 5，塔狀絞繩盤2. 1，拉力繩2. 2，繞繩軸2. 3，連接繩2.4，托塊4. 1，絲桿4. 2，手輪4. 3，
軸承5。
具體實施例方式
參見圖l，本發(fā)明的恒力拉力器主要包括機架1、彈簧3、絞繩機構(gòu)2和調(diào)節(jié)機構(gòu)4。參見圖2，絞繩機構(gòu)2的繞繩軸2. 3兩端軸承支撐位通過軸承5安裝在機架1的左支撐板1. 1和右支撐板1. 2上的軸承安裝孔中，絞繩機構(gòu)2的連接繩2. 4固定在彈簧3上端的連結(jié)鉤上，彈簧3的下端插入機架1下連接板1.4的定位孔中固定，調(diào)節(jié)機構(gòu)4的托塊4. 1旋入彈簧3中，調(diào)節(jié)機構(gòu)4的絲桿4. 2旋入機架1下連接板1. 4的螺孔中通過旋轉(zhuǎn)絲桿上下移動，絲桿4.2上部固定安裝在托塊4.1中間孔中。
絞繩機構(gòu)2包括塔狀絞繩盤2. 1、拉力繩2.2、連接繩2.4和繞繩軸2. 3;繞繩軸2. 3兩端為軸承支撐位，塔狀絞繩盤2. 1為一端大、 一端小的螺旋螺紋，塔狀絞繩盤2. l螺紋的底徑大小與其轉(zhuǎn)角成正比，拉力繩2.2繞在塔狀絞繩盤2. l螺紋中，塔狀絞繩盤2. l固定安裝在繞繩軸2. 3上，連接繩2. 4 —端固定在繞繩軸2. 3上并繞在繞繩軸2. 3上。
調(diào)節(jié)機構(gòu)4包括托塊4. 1、絲桿4.2和手輪4.3;如圖5所示，托塊4. l為外螺旋梯形螺紋，中間有孔，外螺旋梯形螺紋的螺距與彈簧3自由狀態(tài)下的螺距相等，梯形螺紋底徑小于彈簧3的內(nèi)徑，梯形螺紋外徑大于彈簧3中徑，梯形螺紋凸起部分的厚度小于彈簧3自由狀態(tài)下的兩相鄰鋼絲間的距離，絲桿4.2的螺距與彈簧3自由狀態(tài)下的螺距相等，絲桿4. 2上部固定安裝在托塊4. 1中間孔中，絲桿4. 2下部安裝有手輪4. 3。
彈簧3為拉力簧，其一端有連結(jié)鉤，另一端將彈簧3鋼絲折成與彈簧3軸線垂直。在設(shè)計時，彈簧3兩相鄰鋼絲之間留有足夠大的間隙，用以安裝托塊4. 1。
機架1主要由上連接板1. 3、下連接板1. 4、左支撐板1. 1和右支撐板1. 2組成；左支撐板1.1和右支撐板1.2上有軸承安裝孔，下連接板1.4上開有拉力繩2.2的通過孔、絲桿4. 2的配合螺孔和彈簧定位孔，絲桿4. 2的配合螺孔的螺距與彈簧3自由狀態(tài)下的螺距相等，上連接板1. 3、下連接板1. 4、左支撐板1. 1和右支撐板1. 2用螺釘1. 5固定成矩形整體。
由于托塊4. 1和絲桿4. 2的螺距與彈簧3自由狀態(tài)下的螺距相等，所以在彈簧3自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)動手輪4. 3便能帶動絲桿4. 2旋轉(zhuǎn)，絲桿4. 2旋轉(zhuǎn)帶動托塊4. 1轉(zhuǎn)動，托塊4. 1轉(zhuǎn)動就會使其處在彈簧3軸向的不同位置。
托塊4. l在彈簧3軸向的位置不同，也就是使彈簧3工作圈數(shù)不同，這樣就改變了彈簧3的勁度系數(shù)，即托塊4. 1在彈簧3軸向的位置不同得到彈簧3的不同勁度系數(shù)。
如果彈簧3的勁度系數(shù)為K,，工作時，彈簧3的變形量為y，轉(zhuǎn)繞連接繩2.4處的繞繩軸2. 3軸徑為d，則彈簧3的拉力f=Kiy，彈簧3的變形量為y時繞繩軸2. 3轉(zhuǎn)過的角度為a=y/d/2，因為塔狀絞繩盤2. 1的螺紋底徑D大小與其轉(zhuǎn)角成正比，設(shè)其比例系數(shù)為K2，即有D二 K2rty/d/2，設(shè)拉力繩2.2的拉力為F，根據(jù)力的平衡則有Kiyd/2=FK2y/d/2/2，
即得到F:2K,d7k2。
從關(guān)系式F:2K,d7k2得出拉力繩2.2的拉力F只與彈簧3的勁度系數(shù)為K,、轉(zhuǎn)繞連接繩2.4處的繞繩軸2.3軸徑d和比例系數(shù)K2有關(guān)，而在設(shè)備制作完成后，繞繩軸2.3的軸徑d和比例系數(shù)K2是固定不變的，托塊4. 1在彈簧3中的位置一定時彈簧3的勁度系數(shù)為Ki也是不變的，所以，在彈簧3的彈性變形過程中，拉力繩2.2的拉力F是恒定不變的。
從關(guān)系式F^2K,d7k2中可以看出，要想得到數(shù)值不同的恒定力，可以通過調(diào)節(jié)手輪4. 3使托塊4. l在彈簧3軸向的位置不同，得到彈簧3不同的勁度系數(shù)K,，從而得到不同數(shù)值的恒定力。如圖4所示，托塊4. l在彈簧3的上端時，彈簧3的勁度系數(shù)K,大，可得到大的恒定力；如圖3所示，托塊4. l在彈簧3的下端時，彈簧3的勁度系數(shù)K,小，可得到小
的恒定力。
本發(fā)明的恒力拉力器，能提供恒定的拉力，而且拉力可調(diào)，無配重，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工容易，成本低廉，拉力的調(diào)節(jié)方便，可作為恒力拉力健身器、起吊物件或工
具的平衡器件等。
權(quán)利要求
1、恒力拉力器，其特征在于包括機架(1)、彈簧(3)、絞繩機構(gòu)(2)和調(diào)節(jié)機構(gòu)(4)；絞繩機構(gòu)(2)的繞繩軸(2.3)兩端軸承支撐位通過軸承(5)安裝在機架(1)的左支撐板(1.1)和右支撐板(1.2)上的軸承安裝孔中，絞繩機構(gòu)(2)的連接繩(2.4)固定在彈簧(3)上端的連結(jié)鉤上，彈簧(3)的下端插入機架(1)下連接板(1.4)的定位孔中固定，調(diào)節(jié)機構(gòu)(4)的托塊(4.1)旋入彈簧(3)中，調(diào)節(jié)機構(gòu)(4)的絲桿(4.2)旋入機架(1)下連接板(1.4)的螺孔中通過旋轉(zhuǎn)絲桿上下移動，絲桿(4.2)上部固定安裝在托塊(4.1)中間孔中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的絞繩機構(gòu)(2) 包括塔狀絞繩盤(2.1)、拉力繩(2.2)、連接繩(2.4)和繞繩軸(2.3);所述的 繞繩軸兩端為軸承支撐位，塔狀絞繩盤為一端大、 一端小的螺旋螺紋，塔狀絞繩 盤螺紋的底徑大小與其轉(zhuǎn)角成正比，拉力繩(2.2)繞在塔狀絞繩盤(2.1)螺紋 中，塔狀絞繩盤(2.1)固定安裝在繞繩軸(2.3)上，連接繩(2.4) —端固定在 繞繩軸上并繞在繞繩軸(2.3)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的調(diào)節(jié)機構(gòu)(4) 包括托塊(4.1)、絲桿(4.2)和手輪(4.3);所述的托塊(4.1)為外螺旋梯形 螺紋，中間有孔，外螺旋梯形螺紋的螺距與彈簧(3)自由狀態(tài)下的螺距相等，梯 形螺紋底徑小于彈簧(3)的內(nèi)徑，梯形螺紋外徑大于彈簧(3)中徑，梯形螺紋 凸起部分的厚度小于彈簧(3)自由狀態(tài)下的兩相鄰鋼絲間的距離，絲桿(4.2) 的螺距與彈簧(3)自由狀態(tài)下的螺距相等，絲桿(4. 2)上部固定安裝在托塊(4. 1) 中間孔中，絲桿(4.2)下部安裝有手輪(4.3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的彈簧(3)為拉 力簧，其一端有連結(jié)鉤，另一端彈簧鋼絲折成與彈簧軸線垂直，其彈簧(3)兩相 鄰鋼絲之間留有足夠大的間隙，用以安裝托塊(4.1)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒力拉力器，其特征在于所述的機架(1)主要 由上連接板(1.3)、下連接板(1.4)、左支撐板(1.1)和右支撐板(1.2)組成； 所述的左支撐板和右支撐板上有軸承安裝孔，下連接板上開有拉力繩(2.2)的通 過孔、絲桿(4.2)的配合螺孔和彈簧(3)定位孔，所述的絲桿的配合螺孔的螺 距與彈簧自由狀態(tài)下的螺距相等，所述的上連接板、下連接板、左支撐板和右支 撐板用螺釘(1.5)固定成矩形整體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種恒力拉力器，此恒力拉力器無配重、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，能提供恒定的拉力，并且拉力的大小可調(diào)節(jié)。主要包括機架、彈簧、絞繩機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)，絞繩機構(gòu)的繞繩軸兩端軸承支撐位通過軸承安裝在機架的左支撐板和右支撐板上的軸承安裝孔中，絞繩機構(gòu)的連接繩固定在彈簧上端的連結(jié)鉤上，彈簧的下端插入機架下連接板的定位孔中固定，調(diào)節(jié)機構(gòu)的托塊旋入彈簧中，調(diào)節(jié)機構(gòu)的絲桿旋入機架下連接板的螺孔中通過旋轉(zhuǎn)絲桿上下移動，絲桿上部固定安裝在托塊中間孔中，絞繩機構(gòu)包括塔狀絞繩盤、拉力繩、連接繩和繞繩軸，調(diào)節(jié)機構(gòu)包括托塊、絲桿和手輪。
文檔編號A63B21/02GK101507871SQ200910061278
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者辛天才 申請人:華中師范大學(xué)