本發明屬于娛樂器械技術領域，具體涉及一種輪系式自行車騎行模擬器械。

背景技術：

目前，針對兒童的娛樂器械品種多樣。這些器械在商場、小區、公園等場合大量使用。隨著電子屏大量應用于娛樂器械，兒童開始長時間使用帶電子屏的娛樂器械，而這會對視覺造成傷害。大部分兒童娛樂器械只有短暫的視覺沖擊或心情愉悅，并沒有實質性的體驗。因此，設計一款適用于兒童娛樂且擁有鍛煉功能的器械有極大的意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種機械傳動、運作平穩的自行車騎行模擬器械，用以鍛煉兒童的平衡協調性。

本發明包括車架、連桿架、顛簸俯仰裝置、把手裝置、腳踏裝置、傾斜裝置和底座。所述的傾斜裝置包括傾斜模擬平臺和電動推桿。所述傾斜模擬平臺的一側與底座構成轉動副。所述電動推桿的一端與底座構成轉動副，另一端與傾斜模擬平臺構成轉動副。

所述的顛簸俯仰裝置包括從動非圓齒輪、主動非圓齒輪、中心軸、第一內齒輪、太陽輪、雙聯行星輪、行星架、第二內齒輪、周轉架和俯仰驅動件。所述的第一內齒輪固定在傾斜模擬平臺上；所述的中心軸及第二內齒輪均支承在傾斜模擬平臺上。中心軸由俯仰驅動件驅動。中心軸、第一內齒輪及第二內齒輪同軸設置。所述的太陽輪及主動非圓齒輪均固定在中心軸上。所述行星架的一端與中心軸構成轉動副，另一端與雙聯行星輪構成轉動副。雙聯行星輪中的第一行星輪與太陽輪外嚙合，與第一內齒輪內嚙合。雙聯行星輪中的第二行星輪與第二內齒輪內嚙合。第二內齒輪與周轉架固定。周轉架與從動非圓齒輪構成以從動非圓齒輪中心軸線為公共軸線的轉動副。主動非圓齒輪與從動非圓齒輪外嚙合。

所述連桿架的一端與車架后部的底端鉸接，另一端與傾斜模擬平臺鉸接。車架前部的底端與從動非圓齒輪構成轉動副。車架、從動非圓齒輪所構成轉動副的公共軸線與周轉架、從動非圓齒輪所構成轉動副的公共軸線平行設置。車架后部的頂端固定有自行車坐墊。

所述的把手裝置包括轉向軸和把手。所述的轉向軸支承在車架前部的頂端。轉向軸的頂端與把手固定。

所述的腳踏裝置包括自行車腳踏、腳踏軸和腳踏驅動件。所述的腳踏軸通過軸承支承在車架的后部。腳踏軸的兩端與兩個自行車腳踏分別固定。腳踏軸由腳踏驅動件驅動。腳踏軸的軸線與底座、傾斜模擬平臺所構成轉動副的公共軸線垂直。

所述的俯仰驅動件包括俯仰電機、第一同步輪、第二同步輪和第一同步帶。所述的俯仰電機固定在傾斜模擬平臺上。所述的第一同步輪固定在俯仰電機的輸出軸上；所述的第二同步輪固定在中心軸上。第一同步輪與第二同步輪通過第一同步帶連接。

所述的腳踏驅動件包括第二同步帶、第三同步輪和腳踏電機。所述的腳踏電機固定在車架上。兩個第三同步輪分別固定在腳踏軸和腳踏電機的輸出軸上。兩個第三同步輪通過第二同步帶連接。

所述太陽輪的齒數為25；所述第一內齒輪的齒數為68；所述雙聯行星輪中的第一行星輪的齒數為21；所述第二內齒輪的齒數為67；所述雙聯行星輪中的第二行星輪的齒數為20。所述從動非圓齒輪、主動非圓齒輪、第一內齒輪、太陽輪、第二內齒輪及雙聯行星輪的模數均為2mm。

所述的把手裝置還包括聯軸器和轉向電機；所述的轉向電機固定在車架上。轉向電機的輸出軸通過聯軸器與轉向軸固定。

所述把手的朝向與傾斜模擬平臺的傾斜方向時刻對應。

本發明具有的有益效果是：

1、本發明能夠模擬自行車騎行時的不同姿態。在模擬過程中，人是被動服務的對象。使用者只要坐上去，機器能夠自行運作，對于用戶沒有很高的技術要求。使用者在使用的過程中身體能夠得到鍛煉。

2、本發明采用非圓齒輪組來模擬震動，利用了非圓齒輪傳動瞬時傳動比不等的特性，從而更真實模擬騎行時的震動。

3、本發明通過電動推桿的伸縮，模擬左右傾斜。左右傾斜的方向與把手轉動方向保持同步，保證了騎行時的合理姿態。

4、本發明能夠應用于長期臥病在床者的復健。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明中傾斜裝置的結構示意圖；

圖3是本發明中顛簸俯仰裝置的結構示意圖；

圖4是本發明中把手裝置的結構示意圖；

圖5是本發明中腳踏裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種輪系式自行車騎行模擬器械，包括車架1、連桿架2、顛簸俯仰裝置3、把手裝置4、腳踏裝置5、傾斜裝置6和底座8。

如圖1和2所示，傾斜裝置6包括傾斜模擬平臺7、電動推桿29和支座31。兩個支座31均固定在底座8上。兩個支座31均通過軸承與傾斜模擬平臺7的一側構成轉動副；兩個支座31與傾斜模擬平臺7所構成轉動副的公共軸線共線。電動推桿29的一端與底座8構成轉動副，另一端與傾斜模擬平臺7構成轉動副。傾斜模擬平臺7在電動推桿29的推動下能夠翻轉。

如圖1和3所示，顛簸俯仰裝置3包括從動非圓齒輪9、主動非圓齒輪10、中心軸11、第一內齒輪12、太陽輪13、雙聯行星輪14、行星架15、第二內齒輪17、周轉架18和俯仰驅動件。第一內齒輪12固定在傾斜模擬平臺7上；中心軸11及第二內齒輪17均支承在傾斜模擬平臺7上。中心軸11由俯仰驅動件驅動。中心軸11、第一內齒輪12及第二內齒輪17同軸設置。太陽輪13及主動非圓齒輪10均固定在中心軸11上。行星架15的一端與中心軸11構成轉動副，另一端與雙聯行星輪14構成轉動副。雙聯行星輪14中的第一行星輪與太陽輪13外嚙合，與第一內齒輪12內嚙合。雙聯行星輪14中的第二行星輪與第二內齒輪17內嚙合。第二內齒輪17與周轉架18固定。周轉架18與從動非圓齒輪9構成以從動非圓齒輪9中心軸線為公共軸線的轉動副。主動非圓齒輪10與從動非圓齒輪9外嚙合。俯仰驅動件包括俯仰電機32、第一同步輪30、第二同步輪16和第一同步帶33。俯仰電機32固定在傾斜模擬平臺7上。第一同步輪30固定在俯仰電機32的輸出軸上；第二同步輪16固定在中心軸11上。第一同步輪30與第二同步輪16通過第一同步帶33連接。周轉架18繞中心軸11轉動，使得從動非圓齒輪9繞中心軸11公轉。從動非圓齒輪9繞中心軸11的公轉幅度大、速度慢，用以模擬騎行中的前傾和后仰。主動非圓齒輪10帶動從動非圓齒輪9自轉。從動非圓齒輪9的自轉幅度小、速度慢，用以模擬騎行中的顛簸。由于非圓齒輪瞬時傳動比不同，能夠模擬出震動過程中的加速度變化。太陽輪13的齒數為25；第一內齒輪12的齒數為68；雙聯行星輪14中的第一行星輪的齒數為21；第二內齒輪17的齒數為67；雙聯行星輪14中的第二行星輪的齒數為20。從動非圓齒輪9、主動非圓齒輪10、第一內齒輪12、太陽輪13、第二內齒輪17及雙聯行星輪14的模數均為2mm。中心軸11與第二內齒輪17的轉速比為45.63：1。

連桿架2的一端與車架1后部的底端鉸接，另一端與傾斜模擬平臺7鉸接。車架1前部的底端與從動非圓齒輪9構成轉動副。車架1、從動非圓齒輪9所構成轉動副的公共軸線與周轉架18、從動非圓齒輪9所構成轉動副的公共軸線平行設置，且距離為120mm。車架1后部的頂端固定有自行車坐墊。

如圖1和4所示，把手裝置4包括轉向電機19、聯軸器20、轉向軸21、把手22和立式軸承23。轉向電機19及立式軸承23均固定在車架1前部的頂端上。轉向軸21支承在立式軸承23上。轉向軸21的底端通過聯軸器20與轉向電機19的輸出軸固定，頂端與把手22固定。把手22的朝向與傾斜模擬平臺7的傾斜方向時刻對應，用于模擬轉彎時的姿態變化。

如圖1和5所示，腳踏裝置5包括自行車腳踏24、腳踏軸25、第三同步輪26、第二同步帶27和腳踏電機28。腳踏電機28固定在車架1上。腳踏軸25通過軸承支承在車架1的后部。腳踏軸25的兩端與兩個自行車腳踏24分別固定。腳踏軸25的軸線與支座31、傾斜模擬平臺7所構成轉動副的公共軸線垂直。兩個第三同步輪26分別固定在腳踏軸25和腳踏電機28的輸出軸上。兩個第三同步輪26通過第二同步帶27連接。

本發明的工作原理是：

腳踏電機28轉動，帶動自行車腳踏24轉動，模擬騎行時的腳踏動作。俯仰電機32轉動，帶動中心軸11轉動，進而帶動主動非圓齒輪10轉動。主動非圓齒輪10帶動從動非圓齒輪9自轉。同時中心軸11帶動雙聯行星輪14自轉及公轉，進而帶動第二內齒輪17自轉，實現從動非圓齒輪9的公轉。從動非圓齒輪9自轉幅度小、速度慢，用以模擬騎行中的顛簸。由于非圓齒輪不同時刻的瞬時傳動比不同，故模擬出的顛簸過程中存在明顯加速度變化，更加真實。從動非圓齒輪9的公轉幅度大、速度慢，用以模擬騎行中的前傾和后仰。

轉向電機19正轉，使得把手22向一側轉動。電動推桿29伸出，傾斜模擬平臺7翻轉，傾斜模擬平臺7翻轉的方向與把手22轉動方向相同。當傾斜模擬平臺7的底面翻轉至與水平面成10°角時，轉向電機19反轉，使得把手22向另一側轉動。電動推桿29縮回，傾斜模擬平臺7翻轉，傾斜模擬平臺7翻轉的方向與把手22轉動方向相同。當傾斜模擬平臺7底面翻轉至與水平面成10°角時，轉向電機19正轉，電動推桿29伸出。轉向電機19的轉向及電動推桿29的伸縮依次循環往復。