自動網(wǎng)球發(fā)球機

1、機械原理課程設計報告目錄一、設計背景簡介：3二、初始設想方案簡介3類牛頭刨床機構。3三、最終選擇方案簡介：4四、功能的實現(xiàn)4五、送球部分相關參數(shù)的計算與選定6（一）機構尺寸的計算6（二）參數(shù)確定過程及考慮因素7六、出球部分相關計算與參數(shù)選定81、相關計算82、電動機轉速的確定83、選取相關參數(shù)9七、設計項目總結9八、參考文獻10附錄：組內成員及完成的相關任務和上交文件清單10一、 設計背景簡介：起源于法國的網(wǎng)球現(xiàn)在成為了全世界最流行的球類運動之一，深受戶外運動人士的喜愛。但事實上，作為一個對抗性的運動，當你只有一個人的時候，或許也只能徒喚奈何了，而我們的這個網(wǎng)球發(fā)球機的設想，便是為了應對這種情

2、況而產生的。盡管可能無法獲得如同與人對抗時的樂趣，但對于技術的提高與自身的鍛煉還是有很大的幫助的。二、最初設想方案簡介。類牛頭刨床機構：原理：主要采用的是牛頭刨床的急回原理，因為急回現(xiàn)象存在著較大的瞬時速度，在擊球的同時使球獲得大的動能，從而實現(xiàn)拋球。優(yōu)點：該機構可以實現(xiàn)送球與拋球的協(xié)調統(tǒng)一，由于采用的是牛頭刨床的急回原理，故結構可以稍微小一些。缺點：由于是連桿機構，所以運動速度不可能過大，因此，球的拋射距離不會很遠。三、 最終選擇方案簡介：具體的運動情況請點擊參看三維運動動畫。原理：主要靠得是兩個高速反方向旋轉的輪把球擠壓并拋射出去。優(yōu)點：機構體積相對來說比較小，機構平穩(wěn)性比較好?？梢詫崿F(xiàn)拋

3、球與送球的協(xié)調統(tǒng)一。缺點：球的拋出速度計算比較復雜，只能采用經(jīng)驗公式來粗略計算。四、功能的實現(xiàn)1.其中將上面皮帶輪做成圓錐形，如圖：這樣皮帶在轉動過程中將沿著圓錐體左右運動，也就可以起到改變上面大皮帶輪轉速的作用。由于上面皮帶輪速度可變，因此上下輪的速度有如下關系：即：上輪速度小于下輪速度，上下輪速度相同，上輪速度大于下輪速度因此也就分別實現(xiàn)了上旋球，平擊球，下旋球。2.通過調整基座上可調支架的長度，并用銷釘將其夾緊可以起到調節(jié)發(fā)球機整體高度的目的。3.利用上面一個偏心輪的運動，可以將球有規(guī)律的發(fā)出，并且通過改變偏心輪的轉速可以調整發(fā)球的間隔。4.利用偏心輪的運動以及齒輪與齒條機構實現(xiàn)發(fā)球機在

4、一定角度內的轉動，以此實現(xiàn)發(fā)球角度的自動改變。如圖：綜上，發(fā)球機最終的簡圖為：五送球部分相關參數(shù)的計算與選定1.機構尺寸的計算( 齒輪連桿等效圖 )1、偏心輪及相關尺寸兩個偏心輪采用相同的尺寸：偏心輪：直徑20cm，偏心到圓心的距離5cm，長桿L=20cm ，短桿 L=5cm。2、齒輪及齒條尺寸齒輪分度圓直徑為20cm，齒條長度為7cm3、滑塊尺寸75×68×684、大輪及皮帶輪的尺寸兩個大輪大小為30cm，兩個大輪之間距離為65mm下面及右邊的兩個皮帶輪直徑為20cm，圓錐形的上皮帶輪大徑為21cm，小徑為19cm2.參數(shù)確定過程及考慮因素1、由球的直徑（正常狀態(tài)下約為6

5、5.41- 68.58mm），確定筒的截面為69×69，留出適當空間方便下球。2、確定滑塊寬、高為68×68。3、滑塊長度也可由送球的通道長度確定了，為了保證送球平穩(wěn)，準確，特取75，比68稍大，利于滑塊的滑進，不易卡?。∏遗c連桿的鉸接點并不在中間位置，這是防止齒輪打到滑塊！4、連桿長度及偏心輪尺寸的確定?；瑝K長度為75，綜合考慮，尤其考慮實際情況，取長桿L=20cm，短桿L=5cm，直徑20cm，偏心到圓心的距離5cm。5、為了使網(wǎng)球發(fā)出時平穩(wěn)有力，則大皮帶輪的直徑應遠大于網(wǎng)球直徑，且間距略小于網(wǎng)球直徑。因此取大輪的直徑為30cm，間距為65mm6.為了提高傳動效率，并實

6、現(xiàn)球的旋轉，取圓柱皮帶輪直徑20cm，圓錐皮帶輪直徑在19cm-21cm之間。7. 下面一個偏心輪需要帶動齒輪齒條機構運動，因此需要計算齒輪及齒條的尺寸。經(jīng)過計算得發(fā)球機需要轉過的角度為21度，取齒輪分度圓直徑為20cm，則齒條長度最小為3.66cm，考慮實際情況，取齒條長度為7cm六、出球部分相關計算與參數(shù)選定1、相關計算:網(wǎng)球發(fā)球裝置的放置高度約為1.25m出球點距離網(wǎng)高點的垂直高度h=0.336m 將速度分解為豎直方向和水平方向豎直方向：水平方向：即時速81.5km/h因此發(fā)球機距離球網(wǎng)的距離為：2.電動機轉速的確定：上下輪的速度有如下關系：不管哪種情況下，網(wǎng)球的速度都可以認為等于上下輪

7、速度的平均值，但由于上下輪之間的速度差異極小，因此可以近似認為網(wǎng)球的速度等于下輪的速度。又由于網(wǎng)球速度為22.63m/s,所以下輪的速度為22.63m/s.由大皮帶輪的直徑為30cm，解得皮帶輪轉速為1450r/min.3、選取相關參數(shù)輪速：1450r/min傳動比為1：1電動機功率：7.5kw七、設計項目總結剛剛開始設計的時候,坦白的說真的不知道從何下手。盡管老師給我們講過相關的知識,但是畢竟"紙上得來終覺淺,絕知此事須躬行",一開始我們整個小組真的有一種無處下手的感覺。經(jīng)過對于課程設計教材上的一些設計實例的研究，我們漸漸確定了設計的方向，但是由于考慮到大小等多種因素，我

8、們先期的多個設計方案都被否決了。在很長的一段時間里，我們都為該采用什么樣的方案而苦苦思考，小組在一起開了很多次會，最終確定了最后的方案。之后的工作基本就按部就班了，大家基本都在規(guī)定的期限內完成了自己的任務，然后我將大家完成的任務做了整理和修改。制作了三維演示動畫，當然制作過程也經(jīng)歷了不少的挫折，盡管最后的結果不是特別理想，但是我們已經(jīng)盡了我們的最大努力了。在整個設計的過程中，我們經(jīng)歷了很多挫折，但最終還是完成了預訂的設計任務，在最后總結一下整個過程中的經(jīng)驗，并對整個設計的不足進行總結。經(jīng)驗：1、在設計中要早作計劃，要進行充分的討論，論證 2、整個組內既要注意分工，也要注意進行必要的交流。 3、隨機應變，對于預料之外的變化要妥善處理。不足：由于方案本身的限制，使得很多的參數(shù)都是通過估算決定的，這盡管有一定的根據(jù)，但是缺乏實踐的驗證。缺乏具體實驗的