網球發(fā)球機機械原理課程設計

上傳人:仙*** 文檔編號:28558446 上傳時間:2021-08-31 格式:DOC 頁數:11 大?。?30.51KB
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1、班級 : 05020604 小組成員 : 吳軍 (061201) 周少豐(061209) 毛海龍( 指導老師 :葛文杰 自動網球發(fā)球機 機械原理課程設計 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 .4 五、送球部分相關參數的計算與選定 .6 (一)機構尺寸的計算 .6 (二)參數確定過程及考慮因素 .7 六、出球部分相關計算與參數選定 .8 1、相關計算 .8 2、電動機轉速的確定 .8 3、選取相關參數 .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

2、任務 和上交文件清單 .10 一、 設計背景簡介: 起源于法國的網球現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,而我們的這個網球 發(fā)球機的設想,便是為了應對這種情況而產生的。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,從而實現拋球。 優(yōu)點:該機構可以實現送球與拋球的協(xié)調統(tǒng)一,由于采用的是牛頭 刨床的急回原理

3、,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拋 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,只能采用經驗公式來粗略計算。 四、功能的實現 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

4、下輪速度相同,上輪速度大于下輪 速度 因此也就分別實現了上旋球,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發(fā)球機在一定角度內 的轉動,以此實現發(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

5、,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 7cm 3、滑塊尺寸 756868 4、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 19cm 2.參數確定過程及考慮因素 1、由球的直徑(正常狀態(tài)下約為 65.41- 68.58mm) ,確定筒的截面 為 6969,留出適當空間方便下球。 2、確定滑塊寬、高為 6868。 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

6、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、為了使網球發(fā)出時平穩(wěn)有力,則大皮帶輪的直徑應遠大于網球直 徑,且間距略小于網球直徑。因此取大輪的直徑為 30cm,間距為 65mm 6.為了提高傳動效率,并實現球的旋轉,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。經過計算得發(fā)球機需要轉過的角度為 21 度,取齒輪 分度圓

7、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選定 1、相關計算: 網球發(fā)球裝置的放置高度約為 1.25m 出球點距離網高點的垂直高度 h=0.336m 將速度分解為豎直方向和水平方向 豎直方向: 212*0.36,0.914t 3HgtmHsts由 于其 中 ,解 得 : 水平方向: 11*5.t0.243vLms由 于 其 中 ,解 得 : =263/s 即時速 81.5km/h 因此發(fā)球機距離球網的距離為: 22*.63*0.25.9Lvt m 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,網球的速度

8、都可以認為等于上下輪速度 的平均值,但由于上下輪之間的速度差異極小,因此可以 近似認為網球的速度等于下輪的速度。又由于網球速度為 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 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,

9、但是由于考慮到大小等多種因素,我們先期的多 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,但是我們已經盡了我們的最大努力了。 在整個設計的過程中,我們經歷了很多挫折,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驗,并對整個 設計的不足進行總結。 經驗:1、在設計中要早作計劃,要進行充分的討論,論證 2

10、、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,使得很多的參數都是通過估算決定的, 這盡管有一定的根據,但是缺乏實踐的驗證。缺乏具體實驗 的驗證,這是本次設計最大的不足。 最后,我們要感謝葛文杰老師對我們的指導。同時,還要感 謝小組其它組員的配合與協(xié)作及班級其他同學的幫助。 八、參考文獻: 1、機械原理(第七版) 孫桓 陳作模 葛文杰主編 西北工業(yè)大學 出版社 2.機械原理與設計課程設計 王三民主編 機械工業(yè)出版社 附錄 1:組內成員及完成的相關任務 吳軍 原理的主要設計、制作演示 FLASH 動畫、3D 動畫,以 及主要的計算過程 周少豐 參與設計,運動簡圖繪制 毛海龍 參與設計、語言描述及文檔組編

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