参赛信息：
参赛赛事：SOLIDWORKS 新青年杯 AAKRUTI 大赛
参赛院校：陕西工业职业技术大学
指导老师：任军辉、乔琳
参赛组员：田瑞涵、王俊尧、师陈陈、邓建
一、设计背景
现代生活方式下，按摩从专业医疗场景向日常健康消费普及，可有效缓解 “久坐族”“低头族” 的颈肩腰背痛，成为大众认可的健康预防方式。当前市面按摩设备多以局部按摩为主，无法实现全身同步按摩，且难以精准匹配用户的按摩位置与力度需求。
本作品设计一款全方位按摩床，可实现全身波动放松，同时支持用户自主调节局部按摩的位置与力度，适用场景涵盖上班族日常放松、商场 / 家庭自助按摩、老人与术后人群的康复护理，可有效预防压疮、促进血液循环。
二、作品结构与工作原理
本设计以 “科技服务生活” 为理念，核心结构包含床架、凸轮轴、独立空心块、三坐标局部按摩机构，支持手动、电动双驱动模式。
按摩床工程图
全身波动按摩机构
床垫由多个相互独立的空心块组成，通过多根凸轮轴驱动各空心块高度周期性变化，不断改变人体支撑受力点，形成波纹式起伏，模拟人手推拿效果，同时避免长期卧床产生压疮。凸轮采用统一规格的圆心偏置盘形凸轮，仅通过调整偏转角度实现床面的波动效果，结构简单可靠。
图一凸轮轴按摩床三维模型
图二按摩原理图
图三凸轮偏转角度不同
局部精准按摩机构
搭载三坐标机器人结构，将震动按摩头安装于 Z 轴末端，用户可自主调整按摩位置、设置按摩时长，实现针对性的局部精准按摩。
三、核心创新点
结构精简可靠：依托凸轮轴机构实现多空心块协调运动，减少冗余电子元器件，运行稳定性高、维护成本低。
按摩范围全面：兼具全身波动放松与局部精准按摩两种模式，覆盖全身肌肉群与定点舒缓需求。
适用场景多元：既可用于日常休闲按摩，也可适配养老、术后康复场景，无需人工辅助翻身即可预防压疮。
产品扩展性强：通过调整凸轮廓线、偏心距、偏转角，可衍生不同按摩节奏与强度的细分产品，适配不同人群需求。
四、运动仿真验证
基于 SOLIDWORKS Motion 进行运动仿真，为凸轮轴添加 12rpm 旋转马达，仿真时长 5s。结果显示，空心块床面高度变化幅值达 80mm，可实现有效的按摩放松效果。
图四床面高度变化曲线图
图五床面运动速度变化曲线图
图六运动仿真视频
五、CAE 有限元分析
针对核心受力零件凸轮轴，使用 SOLIDWORKS Simulation 进行静力学与疲劳分析：
材料：1060 铝合金
载荷：两根凸轮轴承受极限体重 240kg
静力学结果：最大变形量 0.26mm（位于轴中部），最大应力 9.4MPa，远低于材料屈服极限，安全余量充足。
疲劳寿命分析：100 万次循环周期内无疲劳破坏风险，满足长期使用要求。
图七凸轮轴合位移URES云图
图八凸轮von Mises应力云图
图九疲劳分析云图
六、结构工艺设计
焊接床架
床体主结构采用焊接设计，主体使用 120*80*8 矩形管，配套多种规格方管，符合实际加工工艺要求，结构强度高、加工成本低。
钣金设计
床头机构设计钣金罩进行隔离防护，提升设备安全性与外观整洁度。
图十焊接床架模型图
图十一床头钣金罩图
七、可行性与应用展望
落地可行性
本作品结构简单，相比传统按摩椅制造成本更低，仅通过调节电机转速即可改变按摩频率；床面空心块可采用 3D 打印工艺制作，加工便捷、材料可回收。
市场前景
2024-2025 年中国按摩设备市场规模预计达 428-492 亿元，年增速 9.5%-12.8%，年轻群体与康养需求持续增长，产品可适配共享按摩、家庭康养、医疗护理等多种商业模式。
八、环保设计
全生命周期贯彻环保理念：
选材阶段：优先选用 FSC 认证竹材 / 榉木、再生金属，降低碳足迹与甲醛风险；
生产阶段：采用水性漆、粉末喷涂工艺，设置废料回收系统，废料回收率目标≥90%；
使用回收：推出以旧换新服务，形成 “生产 - 使用 - 回收” 闭环，结合共享模式提升设备利用率。
