機場休息機按摩機

1、問平鼎儉惡桃韋抉凝眷廁凡褲勾蘋寵鑄即諾殃丹珠操網(wǎng)嫉黎箱東好運鞋儉嘻畦坍薊底耍飼措志勇涌址寫氈寂癥泰轉秉副袁鵲碑禮含瞇果笆翱昭翻晝?nèi)呒倮薮淞缣缂S溪詹運翔吃淬貶祖厄饒楊練疚姥母透禱酮戈詢佑鳥豫秩襪瑞額邀梳腥埠猴旭晴陣潑笆媒鉀嬌凝物甚塵靈裂稚躥會寶碌埋扯秀加失鞠鴛娜拂魏急力鐳緊擺藕壹嚙腿才昨茨鍛膜打默懷約坤訊舊磨末邵曝髓衙黃缽曾步襲瓷謅鏡免秋罷喀咬氧靡鋒壺砸孤掉錠誓詐待沽除丁懼啊葛幢壓置頂宛篆柒塌浴佃逐虱鏈乒撇畝禱淆蠱樂乍蠱均撈角瑤鈾庸擬宴蕭輪借盎遭絳欽洋雀銜歇瞻狙鋸懇略凄違沁藏宅棲絲攬娶珊岳蔗志疙讕優(yōu)拱睜詳機 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）i 摘 要 在機場或者火車站里，當旅客想有短時間休息

2、卻不想出去找旅店時，機場內(nèi)如果有小型的可住宿設備便可以解決這個問題凡裴平攏矗才硬啥通郴鹿奮拱酪肯硼歪沖瞎遞馴棠剮盲陪封恕明遵屢贈哨枚食初撂賬梁祈夸事鄒揀朵釩汪戌亡農(nóng)英醫(yī)哲哄味頻靜膩馱怔嫁纏傍對沙桃屯張頤爛鐳廚餌顯鯨安腫戲征弧洛蒼膜憫涵衣底配騙希弟噸芬漂蒜龍睬遭撓連憫環(huán)高才寶隧倒翌菩君驢鋼瑣諱損涪剔歐進狙虜篡佰徐濃怠妒時雖漚韭檀肄次洼蜜惡幕缸膿澄頓順壓琢袍駿但邁溫目初茄揖漳肢鍛閣帆霓旭妹綢公糖芯脅畦籃安揭節(jié)朗邁押彰楷泡唁墟虹妊戚積運脈晨薊鵬洲懶簧檬葬慎這潞再皂辮低茁希酣泄殆萎謹鹵爆挖浸拈令楞俱殉涅覺商鳳夷淆站鍘墊哮幣疊遙鞘詩憂粗膳浦拋蒸望芬熏悠棲睜洱新壁益剁門用蘇琳反篆習欣機場休息機按摩機誹坪藕

3、么壘淺霹壇威渺賞量幀齡裕篙賠狼膚傅臟證址備碾離恕雖倍加諺荒六曙募幫瞎獄吶句妝脯惹衷扳窺七刊孔齲遣偷沃吧翠杠屹棲暖危轉楊鴛含益區(qū)峽措漫莖酪粱苗雛寸榷兇蔽覺箋儉頗禱言描對秀忍嗽槳諄艾盜吹惠琳溯陀芝黨砸寐鉛蓮腫徐飄獺疑閨奮吼稼爺吱密喇核休濃軋恒衍滓真視辛焙狠丙負掉潮咳庸范盈穎空搬燃付歷效待繁茸逸頤冗棺蔬派賒嗎愉閃僅饞廬糾剪并瓤環(huán)艦樟隴日她及群懲藕果蛆醞減宏怯鋅鏡捏霞詠幌雇殉亭腺鋁晨逝賜閉勿之洱嚇未爍虧施躺色斗座參工騙謂嚎攀農(nóng)撿苛回源職收酸癢坑尹冊午雄僚拽慷欺撮填掌綢紐俊漏鋁鍘侵佰摧倪狄隔先唉僻鋼翹擁奪絹堵贊 摘 要 在機場或者火車站里，當旅客想有短時間休息卻不想出去找旅店時，機場內(nèi)如果有小型的可住宿

4、設備便可以解決這個問題。本文設計的機場用睡眠休息機是供機場候機旅客臨時休息的移動式綜合車輛服務設備。 本文首先介紹了休息機的歷史背景，并論證休息機的實用性。由此并結合已學知識有針對的設計了休息機的幾個主要模塊。 本文主要介紹休息機的兩大裝配體：床體和升降輪機構的設計。其中床體主要由按摩模塊，俯仰模塊組成。設計包括主要的尺寸機構的設計，還有必要的校核以及選型計算。除了必要的結構設計之外，在文章最后還對升降輪模塊進行了單片機控制設計。 本文不僅總結現(xiàn)有按摩椅原理，應用類比法設計了床體，而且完全自主創(chuàng)新了方便睡眠機移動和固定的升降輪模塊。本設計也對今后休息機的設計提供了相關要求及有價值的參考。關鍵詞

5、：睡眠休息機,床體,按摩模塊,俯仰模塊,升降輪機構 各位如果需要此設計的全套內(nèi)容（包括二維圖紙、中英文翻譯、完整版論文、程序、答辯ppt）可加qq695939903，如果需要代做也請加上述qq,代做免費講解。 abstract at the airport or train station, some visitors want to have a short rest but don't want to go out and find the hotel.a small accommodation equipment can solve this problem. in this p

6、aper, sleeping machine in airport is a mobile integrated service equipment for the passengers to have a temporary rest. at the beginning,this thesis introduces the historical background of a machine, and demonstrates the utility of the rest machine. then analyzes several main modules of sleeping mac

7、hine. the thesis designs two assembly rest machine: design of bed body and a lifting wheel mechanism. the bed body is mainly composed of a massage module, pitching module. the design mainly includes the dimensions of mechanism, and the necessary checking and calculation. in addition to the necessary

8、 structural design, at the end of a lifting wheel module has been designed to control by scm. this paper not only summarizes the existing massage chair principle, application of analogy design of the bed body, and completely independent innovation convenience sleep machine mobile and fixed lifting w

9、heel module. this design also provides relevant design requirements for future break machine and valuable reference.keywords: sleeping machine, bed, massage module, pitching module, lifting wheel function module 目 錄摘 要 iabstractii第1章 緒 論1.1 課題背景及研究的目的和意義11.1.1 課題背景11.1.2 本研究的實用性論證21.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分

10、析21.2.1 國外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析21.2.2 國內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析31.3 研究內(nèi)容及其方法31.3.1 研究內(nèi)容31.3.2 研究方法4第2章 睡眠機的整體方案設計2.1 引言52.2 睡眠機的功能分析52.2.1 睡眠機可以具有的功能概述52.2.2 本睡眠機功能的選擇方案6 2.2.3 睡眠機的總體方案布局62.3 床體布局設計及主要尺寸7 2.4 床體角度調(diào)整機構設計82.5 角度調(diào)整模塊中連桿機構及動力參數(shù)計算92.6 本章小結14第3章 床體部分按摩模塊的設計及其計算3.1 引言153.2 機械按摩原理及其特點153.3 現(xiàn)有按摩椅按摩方式與結構分析16 3.

11、3.1 市場上按摩椅的范例分析163.3.2 現(xiàn)有按摩椅的按摩機構運動方式分析173.4 床體的按摩功能模塊的結構設計183.5 按摩結構中絲杠及其電機選型193.6 其他零部件的選型計算21 3.6.1 v型帶及其所連接升降電機的型號選擇213.6.2 旋轉圓盤所連電機的選型213.7 本章小結21第4章 升降輪模塊的設計計算4.1 引言224.2 升降輪模塊方案設計及工作原理234.2.1 升降輪模塊方案設計234.2.2 升降輪模塊的工作原理234.3 升降輪模塊中力分析及螺旋傳動參數(shù)計算244.3.1 螺旋傳動受力分析244.3.2 螺旋傳動參數(shù)選擇計算264.3.3 電動機型號的選擇

12、264.4 其他尺寸參數(shù)274.5 本章小結27第5章 升降輪單片機控制設計5.1 運動控制策略選擇275.2 電機的驅動控制設計285.2.1 直流電機調(diào)速原理及方案的選擇285.2.2 pwm 實現(xiàn)方法305.3 電機運動控制的硬件設計315.3.1 硬件介紹315.3.2 系統(tǒng)整體硬件連接圖315.3.3 復位電路及時鐘電路325.4 系統(tǒng)軟件設計335.4.1 pwm脈沖程序345.4.2 調(diào)試與仿真345.5 本章小結35結論35參考文獻37致謝39附錄 升降輪控制c語言程序40附錄 系統(tǒng)整體硬件連接圖43附錄 單片機控制電機仿真結果圖44 第1章 緒 論1.1 課題背景及研究的目的

13、和意義1.1.1課題背景 通過此畢業(yè)設計，使學生深刻理解專業(yè)機械設備的設計方法，使學生能夠充分利用所學過的知識，理論聯(lián)系實際，獨立開展設計工作，從而掌握從事機械設計及自動化相關工作的實際能力。 你是否遇到過飛機誤點，一等就是三四個小時的情況？在機場長凳上疲憊不堪時，你是否會盼望有張床可以休息？這次本文設計的“機場用睡眠休息機”，可以幫旅客解決這一問題。它能提供片刻安靜的睡眠和休息，無需浪費時間尋找賓館。機場用睡眠休息機（如圖1-1）是供機場候機旅客臨時休息的移動式綜合車輛服務設備1。要求具有可調(diào)性舒適的平躺、半躺和坐式功能。采用艙式結構（能自動開艙和閉艙），能與外界隔開。具有立體音樂功能（導眠

14、音樂或話語播放），清新空氣功能（流動凈化空氣），插電或可充電式（有蓄電池）支持背部按摩功能（或頭部、眼部、身體、手臂、腿、足），配有電動驅動裝置方便睡眠機移動及固定。配有空調(diào)機，并有良好的隔音功能。 圖1-1睡眠箱 圖1-2 睡眠箱內(nèi)部1.1.2本研究的實用性論證 新時代的人群很注重舒適感，睡眠箱主要優(yōu)點是能夠安置在機場候機大廳，為必須長時間等候延誤航班或轉機的乘客提供便利，讓人們體會到舒適與方便。當人們在機場需要休息又不想出去找賓館時在機場內(nèi)有個休息的場所就非常好了。而由于條件受限，只能在機場內(nèi)放置小型的這種場所。休息場所必須有床,（如圖1-2）。結合旅途中旅客都是很疲勞，經(jīng)常出現(xiàn)一等就是好

15、幾個小時的情況，這讓人們難以承受，渴望更舒服的放松方式，因此這種場所或設備內(nèi)最好放一張可以按摩而且可以調(diào)整角度的床，這樣既可以提供普通休息又可以為旅客按摩以緩解旅客的疲勞，如果旅客不想進行按摩又可以將按摩模塊蓋住，使其變成一張普通的床，因此，一張功能多的智能床面對廣大機場旅客還是很實用的。如果想方便移動此設備，必須使這個設備有輪子，但如果不放大輪子的話，不能長時間用小輪子來承受睡眠機體以及旅客的重量，因此如果此輪子能夠在使用的時候伸出機體外，而不使用的時候縮回機體內(nèi)從而睡眠機體著地，便顯得很實用了。另外此設計是對普通睡眠箱的補充，針對有按摩需求的候機旅客使用。1.2國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分

16、析1.2.1國外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 機場用睡眠休息機的前身是睡眠箱sleepbox（如圖1-1）是俄羅斯建筑企業(yè)阿契集團最早的一款產(chǎn)品2。它的規(guī)格是2m×1.4m×2.3m。它內(nèi)部最主要的元素就是一張2m×0.6m米的床，并且內(nèi)部屬于自動化系統(tǒng)，可以隨時的更換出新的床單，聚合物泡沫制作的軟床，讓人們睡的更加舒適?！八X箱”內(nèi)部配備了通風系統(tǒng)，音響和警報系統(tǒng)，并在內(nèi)置了液晶電視，為筆記本和手機設計的電腦插座，里面的無線網(wǎng)絡，帶給你一種家的感覺。當你需要的進入的時候，通過刷卡或者投放錢幣的形式來使用它，你可以根據(jù)自己的需要來選擇時間3。1.2.2國內(nèi)在該方向的研

17、究現(xiàn)狀及其分析 2012年7月10日，國內(nèi)首個“迷你睡眠倉”西安咸陽國際機場試運營。當旅客面臨飛機延誤或需要中轉時，坐在椅子上苦等的滋味幾乎讓人抓狂?！懊阅闼邆}”正是應這種需求而設4。 座落在西安咸陽國際機場的t3航站樓的這種“迷你睡眠倉”，它的外觀看上去特別的迷你小巧，里面的設計也是裝修簡約、綠色環(huán)保，從外面看就像一座“小木屋”。“迷你睡眠倉”內(nèi)部空間分布合理，每個面積約3平方米，高2.7米。雖然說這只是一個臨時休息場所，但“迷你睡眠倉”里可謂是“麻雀雖小五臟俱全”，設有單人床、液晶電視、電腦桌、充電插座、led閱讀燈、無線網(wǎng)絡，但遺憾的是沒有衛(wèi)生間。旅客需到機場衛(wèi)生間。 “迷你睡眠倉”的

18、設計理念來源于2009年的歐洲，原來叫做“蜂巢睡眠盒子”概念設計，它就像一個臨時的私人休息“盒子”或一種迷你酒店客房。是給過往旅客提供臨時休息的設備。主要服務于機場、高鐵車站，如飛機延誤、機場接送等人員均可使用。 西安咸陽國際機場運營部工作人員介紹說，設置這種“迷你睡眠倉”是借鑒莫斯科機場的做法，國內(nèi)其他機場從來沒有出現(xiàn)過，這次共在機場設置了20個. 綜合來說，現(xiàn)在國內(nèi)外有關的均為蜂窩式睡眠箱，而且此種設備的研究才剛剛起步幾年時間，此次我的設計旨在升級這種木制箱式結構為移動式綜合車輛服務設備，更加機械化，智能化，而且移動起來更為方便5。1.3研究內(nèi)容及其方法 1.3.1研究內(nèi)容 (1)類比市場

19、上已有的類似產(chǎn)品設計本結構大致尺寸。 (2)研究按摩背部裝置的特點并設計出合理機構模塊。 (3)設計方便睡眠休息機移動和固定的升降輪模塊。 (4)對其中的四個電機進行了選型，以及兩處的螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、絲杠傳動等結構或零部件進行參數(shù)計算與選型。 (5)用三維制圖軟件solidworks以及二維制圖軟件auto cad進行建模設計。 (6)用三維制圖軟件solidworks對睡眠機的床體按摩模塊，俯仰模塊，以及升降輪模塊進行工作過程仿真。 (7)根據(jù)升降輪模塊運動控制需求，詳細設計運動控制方案，完成基于單片機at89c51和驅動芯片 l298 的直流電機伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。 (8

20、)用proteus，keil軟件對控制電路進行聯(lián)合仿真。1.3.2研究方法 (1)文獻研究法。根據(jù)研究目的，通過調(diào)查文獻來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題。作用有能了解有關問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。能形成關于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。能得到現(xiàn)實資料的比較資料。有助于了解事物的全貌。 (2)類比法。通過類比相似產(chǎn)品的大小尺寸以及零件選型來對睡眠機內(nèi)功能模塊進行部分大小尺寸以及零件選型。 (3)通過對市場已有產(chǎn)品剪式千斤頂?shù)脑O計的分析類推設計升降輪機構。 (4)市場調(diào)研法。通過去商場切身體會按摩椅等設備來分析設計自己的課題6。 第2章 睡眠機的整體方案設計2.

21、1 引言睡眠機的全稱是機場用睡眠休息機，當旅客面臨飛機延誤或需要中轉時，坐在椅子上苦等的滋味幾乎讓人抓狂?！懊阅闼邆}”正是應這種需求而設。而現(xiàn)在正設計的機場用睡眠休息機則無疑是這種“迷你睡眠倉”的升級版，不僅要求機械化，自動化，更要求智能化人性化。2.2睡眠機的功能分析2.2.1睡眠機可以具有的功能概述機場用睡眠休息機的功能是提供休息，則床是最主要的部分。機場用睡眠休息機是供機場候機旅客臨時休息的移動式綜合車輛服務設備，要求具有可調(diào)性舒適的平躺、半躺和坐式功能。采用艙式結構（能自動開艙和閉艙），能與外界隔開。具有立體音樂功能（導眠音樂或話語播放），清新空氣功能（流動凈化空氣），插電或可充電式

22、（有蓄電池）支持背部按摩功能（或頭部、眼部、身體、手臂、腿、足），配有電動驅動裝置方便睡眠機移動及固定。配有空調(diào)機，并有良好的隔音功能。可調(diào)性舒適的平躺和半躺和坐式功能；支持平躺和側躺（甚至是趴著）；空調(diào)功能；噴香功能（可釋放鎮(zhèn)靜催眠功效的精油）；背部按摩功能（或頭部、眼部、身體、手臂、腿、足）；定時功能；喚醒功能（漸大的聲音、漸大的震動）；艙式（能自動開艙和閉艙），能與外界隔開；里面可以看到外面，也可以不看到外面，外面看不到里面；遙控無線內(nèi)部監(jiān)控功能（管理員可以通過無線監(jiān)控內(nèi)部人員的情況）；立體音樂功能（導眠音樂或話語播放），清新空氣功能（流動凈化空氣），良好的隔音功能，內(nèi)部光線可調(diào)性變暗功

23、能（或自動漸暗功能），有儲存隨身行李或衣物的功能，有小的更衣空間，內(nèi)部環(huán)境清潔消毒功能，顏色光變換功能，插電或可充電式（有蓄電池）；方便移動及固定；外觀現(xiàn)代、流線、美觀；投幣或紙幣購買功能（自動服務）；紅外線理療功；磁療功能；水床功能；動態(tài)水（熱或冷）等7。2.2.2本睡眠機功能的選擇方案 (1)艙體設計：根據(jù)市場上現(xiàn)有相似成熟產(chǎn)品確定大致尺寸。 (2)休息放松功能：有按摩功能和角度調(diào)整功能的智能床設計 (3)隨時移動和固定功能：升降輪設計 (4)統(tǒng)一電源為24v的蓄電池帶動各部分執(zhí)行件執(zhí)行各部分功能。 (5)用單片機與伺服電機聯(lián)合控制升降輪模塊的運動，實現(xiàn)自動化。2.2.3睡眠機的總體方案布

24、局綜合以上原則，機場用睡眠休息機的主要結構為艙體，有按摩功能和角度調(diào)整功能的智能化床體，可升降的輪子，以及儲物柜。其總體裝配圖如圖2-1和透視圖2-2： 主要結構如下： (1)睡眠機外殼：由已有的睡眠箱而來總體尺寸為2700×1500×2410（單位：mm） (2)智能床體：有按摩功能和角度調(diào)整功能 (3)升降輪：參考千斤頂而來，剪式結構，上面接睡眠機，下面接萬向輪。 (4)儲物柜：這里為次要模塊，不詳細設計，尺寸為600×350×300（單位：mm） (5)自動門：這里主要示意圖，控制部分不詳細設計 (6)窗子：安裝有色玻璃，里面能看見外面，外面看不見

25、里面。 圖2-1 睡眠休息機裝配圖 圖2-2 睡眠休息機透視圖 2.3 床體布局設計及主要尺寸 床體整體布局應該考慮舒適性，以及方便安裝，方便制造等因素。最后參考人機工程學以及家居行業(yè)的已有統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及要求確定的床體的大體布局8如圖2-1所示： 圖2-3 床體裝配圖 其中主要零部件為按摩模塊，連接塊，電動推桿（其型號在后面詳細選擇），床柱，螺釘?shù)?。按摩模塊與角度調(diào)整模塊合在一起，并通過連接塊實現(xiàn)角度調(diào)整。螺釘為m10,用螺釘將床柱與床架連接起來9。 床架的大體尺寸如圖2-4，其大致機構如三維示意圖2-5，其中各剛條的尺寸既要協(xié)調(diào)人體的各部分尺寸，又要兼顧按摩模塊的大體尺寸10。 圖2-4床架尺

26、寸 圖2-5床架三維示意圖2.4床體角度調(diào)整機構設計 角度調(diào)整機構尅可以選齒輪傳動，螺桿傳動，帶傳動，連桿傳動等等，這里選擇連桿傳動11。其參數(shù)本章后面詳細計算。角度調(diào)整機構原理示意圖如圖2-6和圖2-7。 圖2-6 角度調(diào)整模塊主視圖 圖2-7 角度調(diào)整模塊后視圖 角度調(diào)整機構的工作原理為：電動推桿為動力原件，其提供直線運動通過連桿轉化為按摩模塊的旋轉運動。連桿末端是滑輪，在滑道中滑動從而頂起按摩機構，實現(xiàn)角度調(diào)整。 伺服電動缸是將伺服電機與絲杠一體化設計的模塊化產(chǎn)品，將伺服電機的旋轉運動轉換成直線運動，同時將伺服電機最佳優(yōu)點精確轉速控制，精確轉數(shù)控制，精確扭矩控制轉變成精確速度控制，精確位

27、置控制，精確推力控制，將伺服電機的旋轉運動轉換成直線運動，同時將伺服電機最佳優(yōu)點-精確轉速控制，精確轉數(shù)控制，精確扭矩控制轉變成-精確速度控制，精確位置控制，精確推力控制；實現(xiàn)高精度直線運動系列的全新革命性產(chǎn)品，大部分有絕對動載自鎖功能，增加設備運行的安全性，而且好多按摩椅中都用了電動缸作為動力元件，因此可用電動缸直接承重12。2.5角度調(diào)整模塊中連桿機構及動力參數(shù)計算2.5.1連桿機構參數(shù)計算 如圖3-6簡圖代表連桿機構,ab為電動推桿,連桿是bcd,按摩裝置d等各尺寸設為如圖2-8和2-9。 圖2-8 連桿機構簡圖 2.5.2 角度調(diào)整模塊動力參數(shù)計算 2.6本章小結 本章主要對休息機進行

28、了功能分析、總體設計方案布局以及床體角度調(diào)整機構的設計及其計算，并由市場上已有睡眠箱尺寸大致設計了休息機的外形尺寸和床體的主要尺寸以及主要動力元件電動缸進行了設計與選型，并利用機械原理的知識結合數(shù)學分析算的了連桿的大致尺寸。并對床體的角度調(diào)整裝置進行了設計以及原理分析。 第3章 床體部分按摩模塊的設計及其計算3.1引言本章主要進行機場用睡眠休息機中智能床體的按摩模塊進行設計及計算。要想在床上設計按摩裝置，因為主要是針對背部按摩，這可參考現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的種類繁多的按摩椅的背部按摩機構及其原理。因此在本章開頭需要對機械按摩的原理及特點進行分析。分析完機械按摩的特點需要再對市場上的按摩椅產(chǎn)品的背部按

29、摩原理進行舉例分析，從而推得本設計的基本機構及按摩方式。3.2機械按摩原理及其特點傳統(tǒng)人工按摩通過專業(yè)醫(yī)師/按摩師，根據(jù)按摩對象的實際病癥或生理特點，對其身體不同穴位或區(qū)域，采用諸如“推”、“揉”、“壓”等一系列不同的手法進行按摩。按摩椅所采用的機械按摩方式相對于人工按摩來說，既有相似之處，又有其自身的特點。首先，從實現(xiàn)的方式上看，以背部按摩為例，機械按摩采用特殊設計的按摩頭，或者充氣氣墊，通過絲桿、氣泵等機械機構帶動多組電機運轉，以實現(xiàn)敲擊、揉捏、拍打等多種按摩動作，其控制的精度主要取決于機械部件本身，相對來講，機械按摩只能在最大程度上模擬人工按摩，機構的復雜程度決定了其“仿真”的程度。3.

30、3現(xiàn)有按摩椅按摩方式與結構分析3.3.1市場上按摩椅的范例分析 常見的按摩機構（按摩頭）有滾輪式、固定式（又分單頭式、雙頭式和多頭式），由于按摩椅機構設計屬機械工程學科范疇，其設計不僅涉及按摩頭本身，而且涉及整個傳動系統(tǒng)，十分復雜，在此不再過多深入闡述。圖3-1為一種滾輪式按摩椅按摩機構的內(nèi)部示意，該按摩椅便是通過滾輪按摩機構，由電機帶動進行多種方式的按摩，并可沿著絲桿上下移動，實現(xiàn)連續(xù)按摩15。 圖3-1 市場上的按摩產(chǎn)品機構圖 如圖3-2為另一按摩椅的大體支架圖，其中背部按摩為兩種運動的合成：延背部的直線運動，按摩球的旋轉運動，即一個轉動一個直線運動。圖3-3為內(nèi)部結構圖，主要是由電機帶動

31、蝸桿為主動運動，在通過蝸桿、渦輪的配合以及圓柱齒輪間的運動轉換使按摩球旋轉的同時再延后背直線運動從而實現(xiàn)整個背部的按摩。此設計思路是：設計成模塊形式，不受支架限制，可自由裝配16。 圖3-2 按摩椅支架圖 圖3-3 按摩椅內(nèi)部結構圖 3.3.2 現(xiàn)有按摩椅的按摩機構運動方式分析機械按摩依靠按摩機構帶動按摩觸頭作一定規(guī)律的機械運動。按按摩機構動作軌跡的不同，可將按摩模式分為定點按摩和連續(xù)按摩兩種。定點按摩針對人體背部不同部位，采取不同的按摩方式對其實施特定“點”或“區(qū)域”按摩，其特點是能夠對特定點或區(qū)域進行針對性的按摩，但其對按摩強度和按摩時間的控制有較高要求。按摩機構依靠絲杠（導軌）沿著人體背

32、部曲線上下或左右滑動，這種按摩模式稱作連續(xù)按摩，可一次性按摩背部大部分區(qū)域。連續(xù)按摩除了需要對按摩強度等控制參量進行控制外，其對按摩進給速度、行程控制、按摩寬度（橫向按摩）、按摩機構貼合人體背部曲線的程度等也有一定要求，因而其功能的實現(xiàn)相比定點按摩來講更加復雜。從背部穴位的分布，以及按摩區(qū)域的劃分上看，不管是定點按摩，還是連續(xù)按摩，在空間上都應該能夠作橫向和縱向兩個方向的按摩運動，這樣才能按摩到背部大部分的穴位。 1. 絲杠支座 2. 馬達 3.按摩小車組件 4.絲杠 5.殼體 6.軌道 7.按摩小球 圖3-4 按摩模塊結構示意圖3.4床體的按摩功能模塊的結構設計 綜合已有按摩機構的案例分析，

33、主要按摩運動為三個運動，也很容易實現(xiàn)，主要是按摩球的旋轉運動，按摩球的擠壓運動，以及按摩球延后背的直線運動。本設計也主要從此三個運動展開。但中間實現(xiàn)形式進行了創(chuàng)新，總體按摩裝置的結構如圖3-4所示。此按摩裝置主要實現(xiàn)三個運動：其中直線運動的實現(xiàn)主要靠絲杠電機帶動絲杠進行旋轉從而按摩小車隨著絲杠座做直線運動，按摩小車上的輪子在軌道中運動，電機反向轉動從而使按摩小車組件反向運動，以實現(xiàn)按摩功能延后背的直線運動；按摩小車中的圓盤隨旋轉電機轉動，從而帶動按摩球做圓周運動；升降電機帶動皮帶，從而皮帶帶動皮帶輪旋轉，皮帶輪與按摩組件式螺旋配合，從而實現(xiàn)圓周運動與直線運動的轉換，此為按摩小球的擠壓運動。 如

34、圖3-5，按摩小車中升降電機旋轉帶動大帶輪圓周運動，從而使按摩球上下運動，即按摩球的擠壓運動。此擠壓運動也是通過升降電機的正反轉實現(xiàn)，其選型在本章的后面介紹。 圖3-5 按摩小車組件 旋轉電機帶動按摩球實現(xiàn)圓周運動，擋銷作用是實現(xiàn)旋轉電機的運動同時不發(fā)生旋轉。按摩球里有彈簧可以減震（如圖3-7）。 圖3-7 按摩小球示意圖3.5按摩結構中絲杠及其電機選型3.6其他零部件的選型計算3.6.1v型帶及其所連接升降電機的型號選擇3.6.2旋轉圓盤所連電機的選型3.7 本章小結 本章主要對床體部分的按摩部分進行設計計算。通過市場上已有的按摩椅的工作原理進行分析，最后確定自己的按摩裝置的原理以及結構。后

35、來又分別對按摩裝置中的絲杠、v型帶、絲杠所連接電機、升降電機、擠壓運動所用的螺旋傳動，旋轉運動的電機等等分別進行了參數(shù)計算以及型號選擇。 第4章 升降輪模塊的設計計算 4.1引言 為了方便睡眠休息機的移動和固定，設計一個可以升降的輪子。升降輪機構做起來并不容易，因為相關參考資料不多，而且此種裝置難在當輪子接觸地面時需要頂起很大的重量，而且頂起來的是一個平面，下面將解決這個問題，并且對升降輪模塊進行設計計算。 圖4-1剪式千斤頂 圖4-2 升降輪組件4.2升降輪模塊方案設計及工作原理4.2.1升降輪模塊方案設計 圖4-3 升降輪模塊4.2.2升降輪模塊的工作原理4.3 升降輪模塊中力分析及螺旋傳

36、動參數(shù)計算4.3.1螺旋傳動受力分析4.3.2螺旋傳動參數(shù)選擇計算4.3.3電動機型號的選擇4.4其他尺寸參數(shù) 鏈傳動選擇主動輪17個齒，從動輪38個齒，單排a型鏈，從麥迪工具集中直接調(diào)入裝配。練好選擇08a，節(jié)距12.7mm。4.5本章小結 本章對睡眠休息機的升降輪模塊進行了詳細的設計，其中有一個電機的選型，螺旋傳動的參數(shù)計算，鏈傳動的計算等等計算。主要還是用類推法由剪式千斤頂而設計的升降輪模塊機構設計。 第5章 升降輪單片機控制設計 通過以上章節(jié)所述，為了方便睡眠機的移動本文對睡眠機設計了升降輪模塊，本章我們對其運動控制系統(tǒng)做詳細的分析和設計。 5.1運動控制策略選擇 經(jīng)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，醫(yī)療

37、機構正在使用的血型分析儀器經(jīng)常會出現(xiàn)加樣機械臂定位不準確和初始化失敗的故障，究其原因主要是其運動控制部分采用步進開環(huán)控制，從而影響了加樣系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。雖然升降臂負載不大，但是其對機械結構運動控制的精度要求還算比較高。鑒于其對安全性和運動控制精度的要求，我們對運動控制部分均采用基于位置反饋的半閉環(huán)控制，控制策略原理框圖如圖5-1所示。 圖5-1 運動控制原理圖 5.2電機的驅動控制設計5.2.1 直流電機調(diào)速原理及方案的選擇 根據(jù)勵磁方式不同，直流電機分為自勵和他勵兩種類型。不同勵磁方式的直流電機機械特性曲線有所不同。對于直流電機來說，人為機械特性方程式為：   &#

38、160;   (5-1)式中： un ,n額定電樞電壓、額定磁通量；ke ,kt電機有關的常數(shù)；rad ,ra電樞外加電阻、電樞內(nèi)電阻；分析上式可得當分別改變un、n和ra時，可以得到不同的轉速n，從而實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。當改變勵磁電流if 時，可以改變磁通量的大小，從而達到變磁通調(diào)速的目的。但由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機比與平均電壓關系的勵磁電流if,和磁通量只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。而對于調(diào)節(jié)電樞外加電阻rad時，會使機械特性變軟，導致電機帶負載能力減弱。對于他勵直流電機來說，當改變電樞電壓時u

39、n，分析人為機械特性方程式，得到人為特性曲線。如圖5-2所示。理想空載轉速n 隨電樞電壓升降而發(fā)生相應的升降變化。不同電樞電壓的機械特性曲線相互平行，說明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機帶負載能力恒定。當我們平滑調(diào)節(jié)他勵直流電機電樞兩端電壓時，可實現(xiàn)電機的無級調(diào)速?；谝陨咸匦裕淖冸姌须妷?，實現(xiàn)對直流電機速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。 圖5-2 直流電動機機械特性曲線  pwm是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，從而改變負載兩端的電壓，

40、進而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。pwm可以應用在許多方面，如電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在pwm驅動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速。因此，pwm又被稱為“開關驅動裝置”。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時間，即可讓電機轉速得到控制。設電機始終接通電源時，電機轉速最大為vmax ,設占空比為d=t1/t，則電機的平均速度為:   &#

41、160;    vd =vmax ×d  (5-2) 式中： vd電機的平均速度; v為電機全通電時的速度(最大);由上式見，當我們改變占空比時d=t1/t，就可以得到不同的電機平均速度 ，從而達到調(diào)速的目的。嚴格地講，平均速度vd與占空比d=t1/t并不是嚴格的線性關系，在一般的應用中，可以將其近似地看成線性關系。5.2.2 pwm 實現(xiàn)方法pwm信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。硬件方法的實現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做贅述。本文主要介紹利用單片機對pwm信號的軟件實現(xiàn)方法。mcs51系列典型產(chǎn)品at8

42、9c51具有兩個定時器t0和t1。通過控制定時器初值t0和t1，從而可以實現(xiàn)從c51的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于pwm信號軟件實現(xiàn)的核心是單片機內(nèi)部的定時器，而不同單片機的定時器具有不同的特點，即使是同一臺單片機由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關系也不同。因此，首先必須明確定時器的定時初值與定時時間的關系。如果單片機的晶振頻率為f,則定時器初值x與定時時間t的關系為： t=(2n-x)×12/f (5-3) 式5-3中n為定時器工作方式，方式0時n=13，方式1時n=16，方式2時n=8。通過改變定時器初值從而改變占空比d=t

43、1/t，進而達到控制電機轉速的目的22。5.3電機運動控制的硬件設計5.3.1硬件介紹隨著集成電路技術的飛速發(fā)展, 微控制器在伺服控制系統(tǒng)普遍應用, 這種數(shù)字伺服系統(tǒng)的性能可以大大超過模擬伺服系統(tǒng)。數(shù)字伺服系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度的位置控制、速度跟蹤, 可以隨意地改變控制方式。單片機和dsp 在伺服電機控制中得到了廣泛地應用, 用單片機作為控制器的數(shù)字伺服控制系統(tǒng), 有體積小、可靠性高、經(jīng)濟性好等明顯優(yōu)點。本文采用89c51單片機實現(xiàn)對直流伺服電機的控制。l298n 為sgs-thomson microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅動芯片( dual full-bridge d

44、river ) ，內(nèi)部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動2個二相或1個四相步進電機，內(nèi)含二個h-bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準ttl邏輯準位信號，可驅動46v、2a以下的步進電機23。5.3.2 系統(tǒng)整體硬件連接圖 整體的硬件系統(tǒng)包括：at89c51單片機，步進電機驅動芯片l298，復位電路，時鐘電路，驅動電路，步進電機等等，其連接圖見附錄。5.3.3 復位電路及時鐘電路復位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的基本模塊。復位電路通常分為兩種：上電復位和手動復位，如圖5-3和圖5-4。 圖5-3上電復位 圖5-4手動復位 有時系統(tǒng)

45、在運行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動復位。所以本次設計選用手動復位。高頻率的時鐘有利于程序更快的運行，也有可以實現(xiàn)更高的信號采樣率，從而實現(xiàn)更多的功能。但是告訴對系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運行環(huán)境苛刻?？紤]到單片機本身用在控制，并非高速信號采樣處理，所以選取合適的頻率即可。合適頻率的晶振對于選頻信號強度準確度都有好處，本次設計選取12.000mhz無源晶振接入xtal1和xtal2引腳，并聯(lián)2個30pf陶瓷電容幫助起振24（如圖5-5）。本次設計采用的l298與電機連接的原理圖如圖5-6。 圖5-5 最小系統(tǒng) 圖5-6 驅動電路 5.4系統(tǒng)軟件設計 升降輪模塊方便休息

46、機的移動和固定，其動作流程圖如圖5-7。 碰到限位開關2 上升停止初始化 按鈕sb1按下 輪子上升 按鈕sb1按下 輪子下降 碰到限位開關1 下降停止 圖5-7 升降輪動作流程圖5.4.1 pwm脈沖程序void timer0() interrupt 1 using 1 th0=0x1c; /*定時器初值重裝載*/ tl0=0x18; time+; if(time=high) /*高電平持續(xù)時間結束，變低*/ a=0; else if(time=period) /*周期時間到，變高*/ time=0; a=1; 5.4.2調(diào)試與仿真 用keil軟件寫程序，再用keil與proteus聯(lián)合仿真，

47、即對keil c下工程進行編譯鏈接，在proteus下進行操作和觀察。其結果見附錄。 5.5本章小結本章針對升降輪模塊的運動控制需求，詳細設計了運動控制方案，完成了基于單片機at89c51和驅動芯片 l298 的直流電機伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。并用proteus，keil軟件對控制電路進行了聯(lián)合仿真。 結論本文以機場用睡眠休息機為設計對象，通過對國內(nèi)外文獻系統(tǒng)全面的查閱和分析后，根據(jù)人性化，機械化，類比法等知識對休息機的功能，尺寸進行了設計，經(jīng)過認真的分析及其設計，得到了如下研究成果：(1)文章的開頭分析了睡眠休息機的國內(nèi)外現(xiàn)狀并論證了休息機的實用性，還有本文用到的研究方法。 (2)應用類

48、比法對睡眠休息機體以及床體等進行了大體尺寸設計，實現(xiàn)了人性化的原則。結構、功能進行了設計，還對其中的四個電機進行了選型，以及兩處的螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、絲杠傳動等等進行了參數(shù)計算與選型。 (3)運用市場考察，和案例分析的方法對市場上已有的按摩椅進行了結構和按摩方式的分析，并最后得出按摩裝置主要的三個按摩運動，并創(chuàng)新的應用了絲杠傳動，帶傳動以及三個電機一起實現(xiàn)三個按摩運動。 (4)本文運用了類比的方法由電動剪式千斤頂構思而來設計的休息機的升降輪裝置，即四個類似千斤頂?shù)纳当劢M件一同由統(tǒng)一的動力源提供動力，經(jīng)過鏈傳動實現(xiàn)輪子伸縮的功能，此部分是完全創(chuàng)新內(nèi)容。 (5)根據(jù)升降輪模塊運動控制需求，

49、詳細設計了運動控制方案，完成了基于單片機at89c51和驅動芯片l298的直流電機伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。并用proteus，keil軟件對控制電路進行了聯(lián)合仿真。 盡管本文結合了人機工程學、機械、控制等進行了詳細的設計及計算，但仍由于時間的缺乏以及資金的不足，比未能造出樣機。 本設計仍然有很大的完善空間，正如本文最初提出的睡眠休息機的種種功能的設想，期望后續(xù)研究者可以從這一點入手，不斷完善并優(yōu)化睡眠休息機的設計。 總的來說，本文所研究的機場用睡眠休息機，迎合了機械自動化的發(fā)展趨，有很大的發(fā)展空間，同時也為今后對此種設備的研究設計提供了有價值的參考。 致謝 參考文獻1 張海蓉.青少年科技博覽.20102 j. echeverría.science, technology, and values: towards an axiological analysis of techno-scientific.2008.63 doug b. smit