網(wǎng)球發(fā)球機機械原理課程設(shè)計

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1、班級班級 : : 0502060405020604小組成員小組成員 : : 吳軍吳軍 （061201061201）周少豐（周少豐（061209061209）毛海龍（毛海龍（指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 ：葛文杰：葛文杰自動網(wǎng)球發(fā)球機 機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計報告機械原理課程設(shè)計報告目錄目錄一、一、 設(shè)計背景簡介：設(shè)計背景簡介： .3 3二、初始設(shè)想方案簡介二、初始設(shè)想方案簡介.3 3類牛頭刨床機構(gòu)。類牛頭刨床機構(gòu)。.3 3三、最終選擇方案簡介：三、最終選擇方案簡介：.4 4四、功能的實現(xiàn)四、功能的實現(xiàn).4 4五、送球部分相關(guān)參數(shù)的計算與選定五、送球部分相關(guān)參數(shù)的計算與選定.6 6（一）機構(gòu)尺寸的計

2、算（一）機構(gòu)尺寸的計算.6 6（二）參數(shù)確定過程及考慮因素（二）參數(shù)確定過程及考慮因素.7 7六、出球部分相關(guān)計算與參數(shù)選定六、出球部分相關(guān)計算與參數(shù)選定.8 81 1、相關(guān)計算、相關(guān)計算.8 82 2、電動機轉(zhuǎn)速的確定、電動機轉(zhuǎn)速的確定.8 83 3、選取相關(guān)參數(shù)、選取相關(guān)參數(shù).9 9七、設(shè)計項目總結(jié)七、設(shè)計項目總結(jié).9 9八、參考文獻八、參考文獻.1010附錄：組內(nèi)成員及完成的相關(guān)任務(wù)附錄：組內(nèi)成員及完成的相關(guān)任務(wù)和上交文件清單和上交文件清單.1010一、一、 設(shè)計背景簡介設(shè)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

3、運動，當(dāng)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(shè)想，便是為了應(yīng)對這種情況而產(chǎn)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(shù)的提高與自身的鍛煉還是有很大的幫助的。二、最初設(shè)想方案簡介。二、最初設(shè)想方案簡介。類牛頭刨床機構(gòu)類牛頭刨床機構(gòu)：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(gòu)可以實現(xiàn)送球與拋球的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，由于采用的是牛頭刨床的急回原理，故結(jié)構(gòu)可以稍微小一些。缺點：由于是連桿機構(gòu)，所以運動速度不可能過大，因此，球的拋射距離不會很遠(yuǎn)。三、三、 最終選擇方案簡介：最終選擇方案簡介

4、：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(zhuǎn)的輪把球擠壓并拋射出去。優(yōu)點：機構(gòu)體積相對來說比較小，機構(gòu)平穩(wěn)性比較好?？梢詫崿F(xiàn)拋球與送球的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。缺點：球的拋出速度計算比較復(fù)雜，只能采用經(jīng)驗公式來粗略計算。四、功能的實現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)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(diào)整基座上可調(diào)支架的長度，并用銷釘將其夾緊可以起到調(diào)

5、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(zhuǎn)速可以調(diào)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(gòu)實現(xiàn)發(fā)球機在一定角度內(nèi)的轉(zhuǎn)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(guān)參數(shù)的計算與選定五送球部分相關(guān)參數(shù)的計算與選定1.1.機構(gòu)尺寸的計算機構(gòu)尺寸的計算( 齒輪連桿等效圖 )1、偏心輪及相關(guān)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7568684、大輪及

6、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 19cm2.2.參數(shù)確定過程及考慮因素參數(shù)確定過程及考慮因素1、由球的直徑（正常狀態(tài)下約為 65.41- 68.58mm） ，確定筒的截面為 6969，留出適當(dāng)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(zhǔn)確，特取 75，比 68 稍大，利于滑塊的滑進，不易卡住！且與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

7、，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(yīng)遠(yuǎn)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，并實現(xiàn)球的旋轉(zhuǎn)，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(gòu)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(zhuǎn)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(guān)計算與參數(shù)選定六、出球部分相關(guān)計算與參數(shù)選定

8、1 1、相關(guān)計算、相關(guān)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：21221*20.336 ,0.914t0.262 ,0.243Hg tHm Hms ts1由于其中，解得：水平方向：11*5.5t0.243vLv tLms由于 其中 ，解得：=22. 63m / s即時速 81.5km/h因此發(fā)球機距離球網(wǎng)的距離為：22*22.63*0.2625.9Lv tm2 2.電動機轉(zhuǎn)速的確定電動機轉(zhuǎn)速的確定：上下輪的速度有如下關(guān)系：不管哪種情況下，網(wǎng)球的速度都可以認(rèn)為等于上下輪速度的平均值，但由于上下輪之間的速

9、度差異極小，因此可以近似認(rèn)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(zhuǎn)速為 1450r/min.3 3、選取相關(guān)參數(shù)、選取相關(guān)參數(shù)輪速：1450r/min傳動比為 1：1電動機功率：7.5kw七、設(shè)計項目總結(jié)七、設(shè)計項目總結(jié)剛剛開始設(shè)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(guān)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(shè)計教材上的一些設(shè)計實例的研究，我們漸漸確定了設(shè)計的方向，但是由于考慮到大小等多種因素，我們先期的多個設(shè)計

10、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(nèi)完成了自己的任務(wù)，然后我將大家完成的任務(wù)做了整理和修改。制作了三維演示動畫，當(dāng)然制作過程也經(jīng)歷了不少的挫折，盡管最后的結(jié)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(shè)計的過程中，我們經(jīng)歷了很多挫折，但最終還是完成了預(yù)訂的設(shè)計任務(wù)，在最后總結(jié)一下整個過程中的經(jīng)驗，并對整個設(shè)計的不足進行總結(jié)。經(jīng)驗：1、在設(shè)計中要早作計劃，要進行充分的討論，論證 2、整個組內(nèi)既要注意分工，也要注意進行必要的交流。 3、隨機應(yīng)變，對于預(yù)

11、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。缺乏具體實驗的驗證，這是本次設(shè)計最大的不足。最后，我們要感謝葛文杰老師對我們的指導(dǎo)。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(xué)的幫助。八、參考文獻八、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(xué)出版社2.機械原理與設(shè)計課程設(shè)計 王三民主編 機械工業(yè)出版社附錄 1：組內(nèi)成員及完成的相關(guān)任務(wù)吳軍 原理的主要設(shè)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(shè)計，運動簡圖繪制 毛海龍 參與設(shè)計、語言描述及文檔組編