專利名稱：自行車模擬訓(xùn)練器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及訓(xùn)練器械，尤其涉及一種自行車模擬訓(xùn)練器械。
背景技術(shù)：
自行車運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練受天氣氣候的影響很大，通過(guò)器械模擬室外訓(xùn)練條件，可彌補(bǔ)惡劣天氣氣候無(wú)法訓(xùn)練的不足。目前使用的模擬訓(xùn)練器是簡(jiǎn)易的，是通過(guò)用自行車帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空氣阻力或機(jī)械摩擦阻力來(lái)模擬實(shí)際的坡度、慣性、空氣、摩擦等各種運(yùn)動(dòng)阻力，通常手動(dòng)調(diào)節(jié)阻力的大小，不能按照訓(xùn)練規(guī)律自動(dòng)加載，也不能檢測(cè)、顯示、記錄、分析和保存訓(xùn)練中的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)，無(wú)法科學(xué)地分析訓(xùn)練效果，其不足是顯而易見(jiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，本發(fā)明旨在提供一種自行車模擬訓(xùn)練器，該訓(xùn)練器不僅能按照訓(xùn)練規(guī)律來(lái)模擬各種阻力，也能模擬自行車在上坡、平道、下坡的姿態(tài)，同時(shí)能檢測(cè)、顯示、記錄、分析、保存訓(xùn)練中的各種訓(xùn)練參數(shù)，以便科學(xué)的調(diào)整訓(xùn)練量和訓(xùn)練方法。
本發(fā)明的解決其技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種自行車模擬訓(xùn)練器，包括底架、中軸支桿和車架，中軸支桿上端與車架鉸接，中軸支桿的下端與底架鉸接，其車把和鞍座位置可調(diào)，車架的中軸和后軸的鏈輪可更換，齒數(shù)可變，車架的后軸裝配飛輪，其特征在于還包括坡度模擬裝置、電驅(qū)動(dòng)加載裝置、控制系統(tǒng)和操作顯示系統(tǒng)；所述的坡度模擬裝置包括電機(jī)、減速器、絲杠、螺母，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速器減速，由絲杠、螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，螺母與車架的前叉鉸接；所述的電驅(qū)動(dòng)加載裝置包括擺動(dòng)桿、磁粉制動(dòng)器、摩擦輪，擺動(dòng)桿的一端與底架的后立柱鉸接，另一端與磁粉制動(dòng)器的外殼固接，摩擦輪固裝于磁粉制動(dòng)器的輸出軸上并浮壓于車架后軸的飛輪上；所述的控制系統(tǒng)包括裝于控制箱內(nèi)的主控制器和其它控制元器件以及中軸鏈輪側(cè)面?zhèn)鞲衅骱瓦\(yùn)動(dòng)員身上的心率傳感器；所述的操作顯示系統(tǒng)包括安裝于控制箱上的主操作顯示屏和安裝于車把上的輔操作顯示屏。
所述的電機(jī)的底座與底架絕緣，電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入軸絕緣，其它與底架和車架接觸處均為安全電壓。
一種所述的自行車模擬訓(xùn)練器的操作控制方法，其特征在于包括如下步驟通過(guò)操作顯示屏，輸入初始參數(shù)，包括體重、車重、風(fēng)速、鏈輪齒數(shù)；通過(guò)操作顯示屏，選擇或輸入訓(xùn)練規(guī)律，所述的訓(xùn)練規(guī)律包括不同里程或時(shí)間段對(duì)應(yīng)的不同道路坡度的集合；輸入的訓(xùn)練規(guī)律以文件形式保存在主控制器上；或者不按訓(xùn)練規(guī)律而自由加載；啟動(dòng)該模擬訓(xùn)練器，按訓(xùn)練規(guī)律自動(dòng)加載或自由加載；主控制器根據(jù)輸入的初始參數(shù)和訓(xùn)練規(guī)律或自由加載量，實(shí)現(xiàn)對(duì)加載力矩及車架姿態(tài)的控制；主控制器接受脈沖傳感器和心率傳感器的信號(hào)；并根據(jù)接收的信號(hào)計(jì)算出里程、時(shí)間、功率、心率，踏頻、速度、平均速度、坡度、風(fēng)速，并以數(shù)字和曲線方式顯示于操作顯示屏上；中軸支桿位于車架和底架之間，其上端與車架鉸接，下端與底架鉸接，由電機(jī)、減速器、絲杠和螺母組成的升降機(jī)構(gòu)構(gòu)成坡度模擬裝置，帶動(dòng)車架前叉升降，車架隨之?dāng)[動(dòng)，模擬自行車在上坡、平道、下坡的姿態(tài)。車架后軸上裝有飛輪，部分模擬運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)慣性。摩擦輪與磁粉制動(dòng)器同軸，浮壓在飛輪上，并保證一定的壓緊力，磁粉制動(dòng)器產(chǎn)生的阻力矩通過(guò)摩擦輪傳遞到飛輪，實(shí)現(xiàn)加載。磁粉制動(dòng)器是電驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了阻力矩可按照訓(xùn)練規(guī)律自動(dòng)加載。車架的車把和鞍座可調(diào)、可換，兩鏈輪可換成不同齒數(shù)。在中軸鏈輪側(cè)面裝有脈沖傳感器，鏈輪每轉(zhuǎn)一個(gè)齒產(chǎn)生一個(gè)脈沖，由主控制器接受，用于計(jì)算蹬踏頻率(也稱踏頻)和里程。在運(yùn)動(dòng)員身上的心率傳感器產(chǎn)生的信號(hào)也由主控制器接受。主控制器根據(jù)訓(xùn)練規(guī)律、鏈輪齒數(shù)、飛輪慣性、運(yùn)動(dòng)員體重和車重調(diào)節(jié)加載力矩和車架姿態(tài)，再根據(jù)傳感器信號(hào)計(jì)算出里程、時(shí)間、功率、心率，踏頻、速度、平均速度、坡度、風(fēng)速，并以數(shù)字和曲線方式顯示于操作顯示屏上，所有的這些訓(xùn)練參量最后以文件的形式保存在主控制器上。
通過(guò)操作顯示屏，可以輸入訓(xùn)練規(guī)律。訓(xùn)練規(guī)律是以里程或時(shí)間為訓(xùn)練目標(biāo)，不同里程或時(shí)間段對(duì)應(yīng)的不同道路坡度的集合。輸入的訓(xùn)練規(guī)律以文件形式保存在主控制器上，備隨時(shí)調(diào)用。
使用本發(fā)明時(shí)可按訓(xùn)練規(guī)律單次或重復(fù)訓(xùn)練，也可訓(xùn)練時(shí)任意調(diào)節(jié)阻力大小。
主控制器配有串行通信接口，可與計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)本發(fā)明組成網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見(jiàn)的該訓(xùn)練器不僅能按照訓(xùn)練規(guī)律來(lái)模擬各種阻力，也能模擬自行車在上坡、平道、下坡的姿態(tài)，同時(shí)能檢測(cè)、顯示、記錄、分析、保存訓(xùn)練中的各種訓(xùn)練參數(shù)，以便科學(xué)的調(diào)整訓(xùn)練量和訓(xùn)練方法。


本發(fā)明附圖2張，其中圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的操作控制流程圖。
圖中，1.底架 2.減速器 3.電機(jī) 4.螺母 5.絲杠 6.輔操作顯示屏 7.車架 8.磁粉制動(dòng)器 9.摩擦輪 10.擺動(dòng)桿 11.飛輪 12.中軸支桿 13.控制箱14.主操作顯示屏。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由底架1、車架7、坡度模擬裝置、電驅(qū)動(dòng)加載裝置、控制系統(tǒng)、操作顯示系統(tǒng)組成。
底架1是本發(fā)明的載體，是鋼結(jié)構(gòu)件。
坡度模擬裝置由電機(jī)3、減速器2、絲杠5、螺母4組成，電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速器2減速后，由絲杠5、螺母4機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與螺母4鉸鏈的車架7擺動(dòng)模擬自行車上坡、平道、下坡。
車架7是鋼結(jié)構(gòu)件，大小與比賽車一致，通過(guò)中軸支桿12作為活動(dòng)支撐，即中軸支桿12的上端與車架7鉸接，中軸支桿的下端與底座1鉸接。車把和鞍座位置可調(diào)，中軸和后軸鏈輪可更換，齒數(shù)可變。車架7后軸配飛輪11，用來(lái)部分模擬人和自行車的慣性。
電驅(qū)動(dòng)加載器裝置由擺動(dòng)桿10、磁粉制動(dòng)器8、摩擦輪9組成，阻力矩由磁粉制動(dòng)器8產(chǎn)生，摩擦輪9裝在磁粉制動(dòng)器8輸出軸上，摩擦輪9浮壓在飛輪11上，并保證一定的壓緊力，在飛輪11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦輪9通過(guò)滾動(dòng)摩擦將磁粉制動(dòng)器8產(chǎn)生的阻力矩傳遞到飛輪11，實(shí)現(xiàn)加載。
主控制器和其它控制元器件在控制箱13內(nèi)，控制箱上面是主操作顯示屏14，用于啟動(dòng)/停止機(jī)器，加減阻力，輸入數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)和曲線。車把上有輔操作顯示屏6，可啟動(dòng)/停止機(jī)器，加減阻力，顯示數(shù)據(jù)。
為了安全起見(jiàn)，電機(jī)3底座與底架1絕緣，電機(jī)3輸出軸與減速器2輸入軸絕緣，其它與底架和車架接觸的均為安全電壓。
權(quán)利要求
1.一種自行車模擬訓(xùn)練器，包括底架(1)、中軸支桿(12)和車架(7)，中軸支桿(12)上端與車架(7)鉸接，中軸支桿(12)的下端與底架(1)鉸接，其車把和鞍座位置可調(diào)，車架的中軸和后軸的鏈輪可更換，齒數(shù)可變，車架(7)的后軸裝配飛輪(11)，其特征在于還包括坡度模擬裝置、電驅(qū)動(dòng)加載裝置、控制系統(tǒng)和操作顯示系統(tǒng)；所述的坡度模擬裝置包括電機(jī)(3)、減速器(2)、絲杠(5)、螺母(4)，電機(jī)(3)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速器(2)減速，由絲杠(5)、螺母(4)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，螺母(4)與車架(7)的前叉鉸接；所述的電驅(qū)動(dòng)加載裝置包括擺動(dòng)桿(10)、磁粉制動(dòng)器(8)、摩擦輪(9)，擺動(dòng)桿的一端與底架的后立柱鉸接，另一端與磁粉制動(dòng)器的外殼固接，摩擦輪固裝于磁粉制動(dòng)器的輸出軸上并浮壓于車架后軸的飛輪上；所述的控制系統(tǒng)包括裝于控制箱內(nèi)的主控制器和其它控制元器件以及中軸鏈輪側(cè)面?zhèn)鞲衅骱瓦\(yùn)動(dòng)員身上的心率傳感器；所述的操作顯示系統(tǒng)包括安裝于控制箱上的主操作顯示屏(14)和安裝于車把上的輔操作顯示屏(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車模擬訓(xùn)練器，其特征在于所述的電機(jī)(3)的底座與底架(1)絕緣，電機(jī)(3)的輸出軸與減速器(2)的輸入軸絕緣，其它與底架(1)和車架(7)接觸處均為安全電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車模擬訓(xùn)練器，其特征在于所述主控制器配有串行通信接口，可與計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)本發(fā)明組成網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的自行車模擬訓(xùn)練器的操作控制方法，其特征在于包括如下步驟通過(guò)操作顯示屏，輸入初始參數(shù)，包括體重、車重、風(fēng)速、鏈輪齒數(shù)；通過(guò)操作顯示屏，選擇或輸入訓(xùn)練規(guī)律，所述的訓(xùn)練規(guī)律包括不同里程或時(shí)間段對(duì)應(yīng)的不同道路坡度的集合；輸入的訓(xùn)練規(guī)律以文件形式保存在主控制器上；或者不按訓(xùn)練規(guī)律而自由加載；啟動(dòng)該模擬訓(xùn)練器，按訓(xùn)練規(guī)律自動(dòng)加載或自由加載；主控制器根據(jù)輸入的初始參數(shù)和訓(xùn)練規(guī)律或自由加載量，實(shí)現(xiàn)對(duì)加載力矩及車架姿態(tài)的控制；主控制器接受脈沖傳感器和心率傳感器的信號(hào)；并根據(jù)接收的信號(hào)計(jì)算出里程、時(shí)間、功率、心率，踏頻、速度、平均速度、坡度、風(fēng)速，并以數(shù)字和曲線方式顯示于操作顯示屏上；所有訓(xùn)練參量最后以文件的形式保存在主控制器上；按下停止按鈕，自行車模擬訓(xùn)練器停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自行車模擬訓(xùn)練器的操作控制方法，其特征在于可按訓(xùn)練規(guī)律單次或重復(fù)訓(xùn)練，也可訓(xùn)練時(shí)任意調(diào)節(jié)阻力大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自行車模擬訓(xùn)練器械及其操作控制方法，所述訓(xùn)練器包括底架、車架、坡度模擬裝置、電驅(qū)動(dòng)加載裝置、控制系統(tǒng)、操作顯示系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，它不僅能按照訓(xùn)練規(guī)律來(lái)模擬各種阻力，也能模擬自行車在上坡、平道、下坡的姿態(tài)，同時(shí)能檢測(cè)、顯示、記錄、分析、保存訓(xùn)練中的各種訓(xùn)練參數(shù)，以便科學(xué)的調(diào)整訓(xùn)練量和訓(xùn)練方法。
文檔編號(hào)A63B69/16GK101041109SQ20071001101
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月19日
發(fā)明者關(guān)天民, 馬英駒, 任喜巖 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)