網(wǎng)球發(fā)球機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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網(wǎng)球發(fā)球機(jī)作 者 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 指導(dǎo)教師姓名 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 教授 1目 錄摘要.3第一章 緒論41.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的及意義.41.2 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀41.3 國(guó)內(nèi)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀51.3.1國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀.51.3.2國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀.61.4 網(wǎng)球發(fā)球機(jī).7 1.4.1網(wǎng)球發(fā)球機(jī)設(shè)計(jì)要求71.4.2研究設(shè)計(jì)方法及技術(shù)路線(xiàn)71.5 本章小結(jié).8第二章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作原理及工作過(guò)程92.1網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作原理.92.2網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作過(guò)程.9第三章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).103.1發(fā)球裝置.113.1.1發(fā)球動(dòng)力.113.1.2發(fā)球裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)123.1.3發(fā)球裝置中軸的設(shè)計(jì)143.1.4軸承的選擇.153.1.5鍵的選擇.163.1.6聯(lián)軸器的選擇.173.2 調(diào)節(jié)俯、仰角度裝置.183.2.1電機(jī)的選擇.183.2.2鍵的選擇183.2.3聯(lián)軸器的選擇193.2.4齒桿的選擇203.2.5軸承的選擇203.3供球裝置.213.4底板與殼體223.5本章小結(jié).222第四章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).22第五章 總結(jié)23參考文獻(xiàn)25致謝263 3摘 要為了使練習(xí)者能更好地自學(xué)習(xí)網(wǎng)球技術(shù)以達(dá)到健身的目的，從而提高全民參與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的積極性，針對(duì)網(wǎng)球發(fā)球的特點(diǎn)，從總體上設(shè)計(jì)了一臺(tái)新型的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)。本文論述了智能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的設(shè)計(jì)思想、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制系統(tǒng)，并探討了網(wǎng)球發(fā)球及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，從摩擦輪發(fā)球原理談起，介紹了網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的、性?xún)r(jià)比高的發(fā)球裝置。該裝置利用雙輪摩擦原理，發(fā)出各種適合練習(xí)者需要的球，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)各種球的速度、角度、旋轉(zhuǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以滿(mǎn)足練習(xí)者的各種技術(shù)需要。關(guān)鍵詞：網(wǎng)球發(fā)球機(jī) 工作原理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)ABSTRACTIn order to enable the learners to study the tennis technology well and achieve the goal of building their body as well as thus enhances all the people s enthusiasm to participate in the tennis movement, i has designed a new tennis serving machine considering the characteristics of the tennis serving. That is the intelligent tennis serving machine. This article elaborated the design thought, the principles of work, the unique feature as well as the control system of the intelligent tennis servin. From the principle of friction wheel driving about on the tennis serve and the structure of the machine system design. On this basis, the design of a new, cost-effective installation service.The device using the principle of double friction, the issue of a variety of needs for practitioners of the ball, while the use of computers for a variety of ball speed, angle of rotation for remote control, in order to meet the needs of practitioners of the various technologies.Key words：Tennis Serve Machine ；Working Principle ；System Design4第一章 概論1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的意義作為新世紀(jì)的大學(xué)生，作為祖國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的主力軍，我們肩負(fù)著歷史賦予的神圣使命。我們?cè)诖髮W(xué)校園里度過(guò)了四年美好的時(shí)光，學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以綜合性地運(yùn)用幾年內(nèi)所學(xué)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，在作畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)會(huì)得到疏理和運(yùn)用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉，可以不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，去創(chuàng)造的自信心。1.2 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代社會(huì)，隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視生命質(zhì)量和生活質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)動(dòng)消費(fèi)作為一種綠色消費(fèi)，近幾年來(lái)在我國(guó)人民日常消費(fèi)中所占的比例呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，全民性的健身運(yùn)動(dòng)熱潮不僅不會(huì)減弱，而且將愈演愈烈，健身器材的市場(chǎng)需求也必將隨之不斷擴(kuò)大。網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)近年來(lái)傳入我國(guó)后，普及迅速，尤其深受廣大青年人的喜愛(ài)。但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，要想在短時(shí)間內(nèi)很快地提高技術(shù)，沒(méi)有先進(jìn)的網(wǎng)球訓(xùn)練設(shè)施是很難實(shí)現(xiàn)的。而目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)球球館的設(shè)備仍存在著較大的缺陷，特別是用于發(fā)球的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，科技含量較低，價(jià)格較高，容易損壞，在一定程度上影響了人們的使用。鑒于此，開(kāi)發(fā)一種科技含量高、價(jià)格低、美觀耐用、大容量的智能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)具有廣闊的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。由相關(guān)文獻(xiàn)和網(wǎng)上資料調(diào)查得知：國(guó)外對(duì)網(wǎng)球發(fā)射器的研究開(kāi)始得相對(duì)較早，最早的專(zhuān)利是 1998 年美國(guó)的 Rose 發(fā)明的。此后，各國(guó)紛紛開(kāi)始投入此項(xiàng)5研究，其中美國(guó)、英國(guó)和日本占主導(dǎo)地位，技術(shù)成熟，且有一些產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)使用。此外，國(guó)外對(duì)網(wǎng)球接發(fā)球的研究要細(xì)膩得多，除了通過(guò)對(duì)蹬地轉(zhuǎn)體到鞭打等增加發(fā)球時(shí)速的一系列動(dòng)作的研究外，更是要求如何在發(fā)球的過(guò)程中，是核心力量更集中，逐漸由上步的動(dòng)作改為不上步。我國(guó)對(duì)此類(lèi)裝置的研究雖然起步較晚，但近些年來(lái)也涌現(xiàn)出了很多這方面的想法和創(chuàng)意，但是并沒(méi)有申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。目前我國(guó)的大部分網(wǎng)球發(fā)射器生產(chǎn)廠(chǎng)家還是應(yīng)用國(guó)外的網(wǎng)球發(fā)射技術(shù)。我國(guó)的網(wǎng)球發(fā)射技術(shù)既不先進(jìn)也不十分成熟。本課題研究的題目為“智能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)” ，主要是利用機(jī)械電子相結(jié)合的技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)、控制電路加以改進(jìn)升級(jí)，設(shè)計(jì)出一種低成本、耐用、美觀且可控的多功能智能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)?？砂l(fā)出上旋球、下旋球、中場(chǎng)、后場(chǎng)等，為使用者提供底線(xiàn)、中場(chǎng)、網(wǎng)前等各種訓(xùn)練，并可自動(dòng)發(fā)球，便于單人正、反手跑動(dòng)訓(xùn)練或雙人同時(shí)訓(xùn)練，所具備的遙控可為教學(xué)、訓(xùn)練或單人使用帶來(lái)極大的方便。并且在設(shè)計(jì)中兼顧考慮了業(yè)余愛(ài)好者和專(zhuān)業(yè)選手的不同需求，提供了不同技術(shù)階段的“多種訓(xùn)練”和“肌肉一記憶運(yùn)動(dòng)”的強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)者掌握規(guī)范全面技術(shù)的時(shí)間大為縮短。1.3 國(guó)內(nèi)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀1.3.1 國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀國(guó)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的起步較早。它們的主要功能有可發(fā)出上旋球、下旋球、側(cè)旋球、直球、高吊球、網(wǎng)前球、后場(chǎng)球、底線(xiàn)球、短截?fù)羟蚣斑吘€(xiàn)球等。它既適合普通練習(xí)者的需求又能滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練要求。目前世界生產(chǎn)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的廠(chǎng)家比較多，最具有代表意義的是美國(guó) TUTOR公司和 LOBSTER 公司生產(chǎn)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)。二者所采用網(wǎng)球發(fā)球原理不同，前者是高性能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，它通常是利用兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪子(旋轉(zhuǎn)方向相反)，由于輪子的空間小于球的直徑，當(dāng)球從滑輪滾入兩輪之間的時(shí)候，輪子將球噴6出。這種情況和小石頭被打滑的車(chē)輪噴出是一個(gè)道理，只不過(guò)車(chē)輪滾石只用到一個(gè)輪子。而后者是利用空氣壓縮原理來(lái)工作。壓縮空氣使用一個(gè)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生。球被裝入長(zhǎng)桶的底部由一個(gè)窄口固定住，這個(gè)窄口的直徑略小一些，當(dāng)壓縮空氣推擠網(wǎng)球穿過(guò)窄口的時(shí)候，球就被發(fā)射出去了?，F(xiàn)在市面上銷(xiāo)售的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)多以對(duì)轉(zhuǎn)雙輪原理為主，這是因?yàn)榭諝鈮嚎s發(fā)球機(jī)的噪音極大而且不能提供高的性能，而對(duì)轉(zhuǎn)雙輪發(fā)球機(jī)能提供高的性能。同時(shí)，空氣壓縮發(fā)球機(jī)消耗的功率很大，無(wú)法使用電池來(lái)供電，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格比較便宜。美國(guó)和德國(guó)生產(chǎn)網(wǎng)球公司不僅在發(fā)球機(jī)構(gòu)上有獨(dú)到之處而且在控制方面也處于領(lǐng)先地位。他們能夠采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，并備有遙控裝置可以同時(shí)測(cè)速。1.3.2 國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究才剛剛處于一個(gè)起步階段，用于成品的很少。主要有以下幾個(gè)典型方面。1.豐潤(rùn)牌網(wǎng)球發(fā)球機(jī):該機(jī)型由臺(tái)灣豐潤(rùn)集團(tuán)生產(chǎn)研制，它利用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪原理的特性，借助于輪子和球之間的摩擦力來(lái)獲取能量，使球獲得一定的初速度將球發(fā)射出去。這個(gè)原理和雙輪旋轉(zhuǎn)發(fā)球原理同出一則。它的優(yōu)點(diǎn)很明顯，即:速度高、易控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。缺點(diǎn)是故障率高、質(zhì)量差。2.力王牌舉升式網(wǎng)球發(fā)球機(jī)該機(jī)是由北京太陽(yáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)公司生產(chǎn)研制的舉升式網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，升華了科學(xué)訓(xùn)練過(guò)程。對(duì)初學(xué)者和專(zhuān)業(yè)選手均提供了不同技術(shù)階層的”多球訓(xùn)練“和網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)是“肌肉記憶運(yùn)動(dòng)“的強(qiáng)化訓(xùn)練，使掌握規(guī)范網(wǎng)球技術(shù)的時(shí)間大大縮短為“一年賽三年” 。舉升式網(wǎng)球發(fā)球機(jī)是一種比較先進(jìn)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)。此機(jī)可發(fā)出上旋、下旋、平擊球，可仿真模擬網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)時(shí)真實(shí)擊出的左側(cè)上旋或下旋7球，右側(cè)上旋或下旋球，更可以仿真發(fā)出落點(diǎn)在發(fā)球區(qū)內(nèi)任意點(diǎn)球的全新功能，提供了網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中重要的接發(fā)球技術(shù)高難度訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)理念上采用了電動(dòng)控制與液壓技術(shù)相結(jié)合，這樣不僅解決了上下旋轉(zhuǎn)不好控制等問(wèn)題，而且增加了發(fā)射的準(zhǔn)確性。我國(guó)對(duì)此類(lèi)裝置的研究雖然起步較晚，但近些年來(lái)也涌現(xiàn)出了很多這方面的想法和創(chuàng)意，但是并沒(méi)有申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。目前我國(guó)的大部分網(wǎng)球發(fā)射器生產(chǎn)廠(chǎng)家還是應(yīng)用國(guó)外的網(wǎng)球發(fā)射技術(shù)。我國(guó)的網(wǎng)球發(fā)射技術(shù)既不先進(jìn)也不十分成熟。1.4 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人1.4.1 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一款自動(dòng)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，此便攜式網(wǎng)球發(fā)球機(jī)既可用于訓(xùn)練專(zhuān)業(yè)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員的特定動(dòng)作與快速反應(yīng)能力，又可以作為個(gè)人體育鍛煉及高校網(wǎng)球教學(xué)訓(xùn)練器材使用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)在無(wú)交流電源下使用，可以發(fā)出各種適合練習(xí)者需求的球，具有攜帶方便，操作簡(jiǎn)易，收納不占空間，成本低廉，功能齊全，控制靈活的特點(diǎn)。1.4.2 研究設(shè)計(jì)方法及技術(shù)路線(xiàn)本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)是有機(jī)結(jié)合了單片機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)代技術(shù)，根據(jù)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和競(jìng)技訓(xùn)練理論，實(shí)現(xiàn)智能化給球的自動(dòng)化設(shè)備。本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)與傳統(tǒng)的空氣壓縮發(fā)球機(jī)不一樣，采用了摩擦作為動(dòng)力源以擊打網(wǎng)球，用兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪子，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反（所以后面用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪來(lái)描述） 。輪子間的空間很小。當(dāng)球從滑軌滾入兩輪之間的時(shí)候，輪子就將球噴出。使網(wǎng)球快速飛向指定區(qū)域。本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)由動(dòng)力裝置，調(diào)節(jié)俯、仰角度8裝置，儲(chǔ)球裝置，供球裝置，電控等幾大部分組成。 調(diào)節(jié)俯、仰角度裝置由支軸架、軸、雙支承板架、齒桿、齒輪、絲母、步進(jìn)電機(jī)組成；供球裝置由供球盤(pán)、分球輪、撥球彈簧、擋球柱、供球孔組成。在殼體與盛球箱之間，在殼體頂口內(nèi)裝供球盤(pán)，靠近伸縮把手的供球盤(pán)內(nèi)加工有容納分球輪的孔，分球輪置入該孔內(nèi)可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，分球輪上均分有三個(gè)供求孔，與三個(gè)供球空的位置相對(duì)應(yīng)，靠近伸縮把手一側(cè)的分球輪的孔地面上，加工一個(gè)與供球孔直徑相同的孔，于該孔上方，在供球盤(pán)的內(nèi)側(cè)上布有兩個(gè)擋球柱，于分球輪的頂柱上均置三個(gè)外套塑料的撥球彈簧；該供球裝置主要將集中在盛球箱內(nèi)的球，按設(shè)定的時(shí)間，有間隔的準(zhǔn)時(shí)供給 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上，并設(shè)有按時(shí)間順序供球和實(shí)現(xiàn) 1—20 秒間隔出球的自動(dòng)控制。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) （1）該網(wǎng)球陪練機(jī)采用摩擦作為動(dòng)力源，具有變角度、變速度、多功能的半自動(dòng)（全自動(dòng)）網(wǎng)球陪練發(fā)球機(jī)器人；（2）送球系統(tǒng)通過(guò)分球輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，及撥球彈簧的攔截，使網(wǎng)球一個(gè)一個(gè)的送入沒(méi)有擋球柱的兩個(gè)供求孔內(nèi)；（3）由于兩個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反，網(wǎng)球受兩個(gè)高速驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)，通過(guò)出球孔拋擲指定區(qū)域。推廣應(yīng)用價(jià)值： 該網(wǎng)球陪練機(jī)的開(kāi)發(fā)符合網(wǎng)球訓(xùn)練的要求，主要適用于運(yùn)動(dòng)員、業(yè)余網(wǎng)球愛(ài)好者及高校網(wǎng)球教學(xué)中的基本訓(xùn)練，包括各種擊球技術(shù)的訓(xùn)練，步法訓(xùn)練等等，將有利于提高網(wǎng)球訓(xùn)練的效率，有利于訓(xùn)練網(wǎng)球愛(ài)好者的實(shí)戰(zhàn)性，競(jìng)技水平，還可以大大地降低教練員的工作強(qiáng)度，加快網(wǎng)球?qū)W習(xí)者掌握網(wǎng)球技術(shù)的速度。同時(shí)，此網(wǎng)球發(fā)球機(jī)各部件需要用計(jì)算機(jī)制圖軟件如 Auto CAD 畫(huà)出詳細(xì)的零件圖和整體裝配圖。1.5 本章小結(jié)本章主要介紹了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，以及國(guó)內(nèi)外網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀，讓大家對(duì)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)有一個(gè)初步的了解，從而能夠更好的閱讀本設(shè)計(jì)論文，同9時(shí)介紹了本人設(shè)計(jì)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的設(shè)計(jì)要求，研究設(shè)計(jì)方法及技術(shù)路線(xiàn)，為第二章的工作原理與工作過(guò)程的論述做好準(zhǔn)備。第二章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作原理及工作過(guò)程2.1 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作原理目前在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的高性能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)都是用輪子來(lái)發(fā)球的。因此本設(shè)計(jì)也就采用此基本工作原理，即通常是用兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪子，他們的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，因而又被稱(chēng)為對(duì)轉(zhuǎn)雙輪。兩個(gè)輪子間的空間很小。當(dāng)球從滑軌滾入兩輪之間的時(shí)候，輪子就將球噴出。這種情況和小石頭被打滑的車(chē)輪噴出是一樣的。只不過(guò)車(chē)輪滾石只用到一個(gè)輪子。此外，對(duì)轉(zhuǎn)雙輪發(fā)球機(jī)的雙輪相對(duì)轉(zhuǎn)速的變化可以改變球的選轉(zhuǎn)。當(dāng)上面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得比下面得轉(zhuǎn)輪快時(shí)，發(fā)出來(lái)的是上旋球。當(dāng)下面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得快時(shí)，發(fā)出來(lái)的是下旋球。當(dāng)然，當(dāng)雙輪轉(zhuǎn)速相同時(shí)，機(jī)器人發(fā)出平擊球。 2.2 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的工作過(guò)程首先，根據(jù)訓(xùn)練要求，調(diào)節(jié)好水平角度，和俯、仰角度，在盛球箱內(nèi)可盛500 個(gè)以?xún)?nèi)的網(wǎng)球，接通電源，用遙控器或者手動(dòng)依次開(kāi)啟供求裝置中的步進(jìn)電機(jī)。1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、分球輪，就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，網(wǎng)球受到撥球彈簧的攔截，就會(huì)將一個(gè)一個(gè)網(wǎng)球分別送入沒(méi)有擋球住的兩個(gè)供求孔內(nèi)，且分球輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)裝有網(wǎng)球的供求孔與供球盤(pán)上的供求孔對(duì)準(zhǔn)后，其網(wǎng)球就會(huì)落下，并沿上、下導(dǎo)球槽送到 1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪和 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪之間的間距中。由于 1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪為沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)球受兩高速驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)，就將網(wǎng)球通過(guò)出球孔拋射至指定位置。10如此循環(huán)操作，就可以很輕松的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球教學(xué)與訓(xùn)練。其操作、使用都是十分方便。宗以上采用的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的目的。第三章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在各種機(jī)械中，結(jié)構(gòu)主要起支撐或者傳遞載荷的作用。由于金屬材料具有強(qiáng)度高、重量輕、質(zhì)量穩(wěn)定的特性，因此，現(xiàn)在絕大部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)都使用金屬材料制成的。在這個(gè)意義上，機(jī)械結(jié)構(gòu)又可稱(chēng)為金屬機(jī)構(gòu)。它是以金屬材料軋制的型鋼（角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管等）和鋼板等作為基本元件，通過(guò)焊接、鉚釘或螺栓等方式，按一定的規(guī)律連接制成基本構(gòu)件后，再用焊接、鉚釘或螺栓等將基本構(gòu)件聯(lián)結(jié)成能夠承受外在載荷的結(jié)構(gòu)物。金屬結(jié)構(gòu)和其他材料制成的結(jié)構(gòu)相比，具有下列一些特點(diǎn)：1）強(qiáng)度高、重量輕 金屬結(jié)構(gòu)大都采用鋼材。鋼材比木材、裝飾、混凝土等材料的強(qiáng)度要高出很多倍，因此，當(dāng)承受的載荷和條件向同時(shí)，用鋼材制成的結(jié)構(gòu)自重較輕，所需截面較小，運(yùn)輸和架設(shè)易較方便。2）塑性和韌性好 鋼材具有較好的塑性。在一般情況下，不會(huì)因偶然超載或局部超載造成突然斷裂或破壞，而是事先出現(xiàn)較大的變形前兆，以便人們采取補(bǔ)救措施。鋼材還具有良好的韌性，使得結(jié)構(gòu)對(duì)經(jīng)常作用在機(jī)械上的動(dòng)載荷的適應(yīng)性強(qiáng)，為金屬機(jī)構(gòu)的安全使用提供了可靠保證。3）材質(zhì)均勻 鋼材的內(nèi)部組織均勻，各個(gè)方向的物理力學(xué)性能基本相同，很接近各向同性體，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，剛才處于理想彈性狀態(tài)，與工程力學(xué)所采用的基本假定較符合，故計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。4）制造方便，具有良好的裝配性 金屬結(jié)構(gòu)是通過(guò)機(jī)械加工制成的型鋼和鋼板等組成，采用焊接、鉚接或螺栓等手段制造成基本構(gòu)件，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)裝配拼接。故制造簡(jiǎn)便、施工周期短、效率高，且修配、更換也方便。5）密封性好 金屬結(jié)構(gòu)如采用焊接連接方式易做到緊密不滲漏，密封性11好，是用于制作容器、油罐、油箱等。6）耐腐蝕性差 有些機(jī)械特別是工程機(jī)械，經(jīng)常處在潮濕環(huán)境中作業(yè)，用鋼材制作的金屬結(jié)構(gòu)在濕度大或有侵蝕性的介質(zhì)情況下容易銹蝕，因而需要經(jīng)常維修和保養(yǎng)，如除銹、油漆等維護(hù)費(fèi)用較高。7）耐高溫性差 鋼材具有一定的耐熱性，但不耐高溫，隨著溫度的升高，鋼材強(qiáng)度會(huì)下降，因此對(duì)重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。下圖為我設(shè)計(jì)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的原理圖：3.1 發(fā)球裝置3.1.1 發(fā)球動(dòng)力本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)與傳統(tǒng)的空氣壓縮發(fā)球機(jī)不一樣，采用了摩擦作為動(dòng)力源以擊打網(wǎng)球，用兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪子，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反（所以后面用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪來(lái)描述） 。輪子間的空間很小。當(dāng)球從滑軌滾入兩輪之間的時(shí)候，輪子就將球噴出。使網(wǎng)球快速飛向指定區(qū)域。通過(guò)改變對(duì)轉(zhuǎn)雙輪的轉(zhuǎn)速來(lái)發(fā)出上旋球，下旋球，平擊球等。123.1.2 發(fā)球裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)距，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，減少了由電能轉(zhuǎn)化為壓力能的中間環(huán)節(jié)，直接獲得要求的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，由于電氣驅(qū)動(dòng)具有益于控制，運(yùn)動(dòng)精度高，響應(yīng)快，使用方便，信號(hào)監(jiān)測(cè)、傳遞和處理方便，成本低廉，驅(qū)動(dòng)效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，電氣驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為最普遍、應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式，90 年代后生產(chǎn)的機(jī)器人大多數(shù)采用這種驅(qū)動(dòng)方式。由于本課題所研究的乒乓球發(fā)球機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)負(fù)載小，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，所以我選用了電氣驅(qū)動(dòng)方式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線(xiàn)位移的機(jī)電執(zhí)行元件，每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，它便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱(chēng)為步距角 β，簡(jiǎn)稱(chēng)為步距。脈沖一個(gè)一個(gè)的輸入，電動(dòng)機(jī)便一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂戚斎朊}沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的接通次序，可以得到各種需要的運(yùn)行特性。本設(shè)計(jì)的主軸傳動(dòng)由于要帶動(dòng)整個(gè)發(fā)球機(jī)構(gòu)，因此選用三相功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩一般為 5N·m～7 N·m。本設(shè)計(jì)的發(fā)球裝置中的電動(dòng)機(jī)選用輸出功率為 0.75kw。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo) (1) 步距角 ββ 是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)之一。不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)步距角大小的要求不同。它的大小直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行頻率，因此，在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)角 β 時(shí)，若通電方式和系統(tǒng)的傳動(dòng)比已初步確定，則步距角應(yīng)滿(mǎn)足βTLmax式中，Tst——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；TLmax ——最大靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩。通常取Tst= TLmax/（0.3～0.5）以便有相當(dāng)?shù)牧貎?chǔ)備。（3）精度精度是用一周內(nèi)最大的步距角誤差值表示的。對(duì)于所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距精度 Δβ 應(yīng)滿(mǎn)足Δβ=i(ΔβL)式中，ΔβL——負(fù)載軸上所允許的角度誤差。至于輸入電壓 U、輸入電流 I、相數(shù) m 這三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，反映了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源所提出的要求。由于網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的發(fā)球機(jī)構(gòu)，要求能夠靈活控制角度、方向，因此選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。由于本設(shè)計(jì)側(cè)重于結(jié)構(gòu)方面，因此上述參數(shù)就不予計(jì)算了。3.1.3 發(fā)球裝置中軸的設(shè)計(jì)考慮發(fā)球速度，網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人供球裝置的水平方向轉(zhuǎn)速適中即可,初選電機(jī)的額定功率為 0.75KW，經(jīng)調(diào)角輪與連臂桿傳遞效率是 90%，則軸傳動(dòng)的功率是：14。80%.7580.6PeKW???計(jì)算軸的最小直徑：；/63/min2vnrR??由轉(zhuǎn)矩確定軸的最小尺寸 ??233950795067TWd? ??????062A?取 d=30mm。校核軸的強(qiáng)度1、各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸： nm= 150r/min 減速器軸： n1=nm/i1=150/5.12=29.73 r/min主軸： n2=n1/i3=29.73/2.973=30 r/min其中nm為電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，n1 、n2分別為減速器軸、主軸的轉(zhuǎn)速2、各軸所傳遞的功率電動(dòng)機(jī)軸： Pd=0.75kw減速器軸： P1=Pdη1 =0.75×0.92=0.69 kw主軸： P2=P1η2 =0.69×0.96=0.66 kw其中 Pd 為電動(dòng)機(jī)輸出功率，P1、P2 分別為Ⅰ、Ⅱ軸上所傳遞的功率。3、各軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸：Td=9550× =9550× N·m =7.46N·mmdnP96075.Ⅰ軸： T1=Td i1η1 =7.46×0.92=6.8632 N·mⅡ軸： T2=T1i3η2 =6.8632×0.96=6.59N·m其中 Td 為電動(dòng)機(jī)軸所受轉(zhuǎn)矩，T1、T2 分別為Ⅰ、Ⅱ軸上所受轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速(r/min) 傳遞功率(kw) 傳遞轉(zhuǎn)矩(Nm)電動(dòng)機(jī)軸 150 0.75 7.46Ⅰ 軸 29.73 0.69 6.863215Ⅱ 軸 10 0.66 6.59因?yàn)榕ぞ厍袘?yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，則 α=0.6，MPadWTMca 67.13.094)(22?????；tbd2)(3??則 Paca5??45 鋼的許用應(yīng)力為 =60Mpa 52MPa；ca??式中： ——軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 Mpa；caM ——軸所受的彎矩，單位為 N·mm；T ——軸所受的扭矩，單位為 N·mm；W ——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm3，計(jì)算公式見(jiàn)表 15-4；因此得出直徑為 30 的軸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 3.1.4 軸承的選擇滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)所選用的常用滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、主要性能和特點(diǎn)如下表：類(lèi)型代號(hào)類(lèi)型名稱(chēng)結(jié)構(gòu)代號(hào)基本額定動(dòng)載荷比極限轉(zhuǎn)速比軸向承載能力軸向限位能力性能和特點(diǎn)6深溝球60000 1 高 少量 Ⅰ主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小。工作中允許內(nèi)外圈軸向偏16軸承斜量=8′～ 16′，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低。本設(shè)計(jì)的供球裝置中的軸主要承受徑向載荷和少量軸向載荷，軸徑為30mm，因此選用深溝球軸承，軸承代號(hào)為 6006，原軸承代號(hào)106.d=30mm,D=55mm,B=13mm；基本額定動(dòng)載荷為： ;基本額定13.2rNCKF??靜載荷為: 極限轉(zhuǎn)速,脂潤(rùn)滑 10000r/min,油潤(rùn)滑;8.30NCorKF??13000r/min，滿(mǎn)足所要求運(yùn)動(dòng).3.1.5 鍵的選擇此鍵選擇最常用的平間連接，由軸確定平鍵的尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度核算：鍵連接處軸的直徑為 36mm，則選擇鍵的公稱(chēng)尺寸為鍵寬 b×鍵高 h 為：10 8,鍵的長(zhǎng)度 L=18。需要較緊鍵連接，則軸和轂為過(guò)盈配合，圓角半徑 r 最?小為 0.16，最大為 0.25。鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平間連接（靜連接） ，鍵失效的主要形式為工作面被壓潰，除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，因而通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為][1023pPdlkT?????式中：T ——傳遞的轉(zhuǎn)距（T=F×y≈F×d/2） ，單位為 N·m；k ——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處 h 為鍵的高度，單位為 mm；l ——鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 mm，圓頭平鍵 l=L—b，平頭平鍵l=L，這里 L 為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，單位為 mm，b 為鍵的寬度，單位為 mm；d ——軸的直徑，單位為 mm；——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的需用擠壓應(yīng)力，單位為][p?Mpa，見(jiàn)表 6-2。T=F r=733 22.5 =16.5 m?310???N17k=0.5h=4.5mml=L-b=16-10=6mm3216.502.1454ca MPa????由設(shè)計(jì)手冊(cè)和在輕微沖擊下，[ ]=100~130Mpa 遠(yuǎn)大于 ，故鍵滿(mǎn)足使用條件。p r?3.1.6 聯(lián)軸器的選擇此設(shè)計(jì)中選用沒(méi)有彈性遠(yuǎn)見(jiàn)的撓性聯(lián)軸器，這類(lèi)聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減震。采用十字滑塊聯(lián)軸器，十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)在端面上開(kāi)有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩面帶有凸牙的中間盤(pán)組成。因凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對(duì)位移。這種聯(lián)軸器零件的材料可用 45 鋼，工作表面需進(jìn)行熱處理，以提高其硬度，要求較低時(shí)也可用 Q275 鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時(shí)應(yīng)該從中間盤(pán)的油孔里注油進(jìn)行潤(rùn)滑。因?yàn)榘肼?lián)軸器與中間盤(pán)組成移動(dòng)副，不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對(duì)位移的情況下工作時(shí)，中間盤(pán)就會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動(dòng)載荷及磨損。因此選用時(shí)應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。這種聯(lián)軸器一半用于轉(zhuǎn)速 n250r/min,軸的剛度較大，且無(wú)劇烈沖擊處。效率 η=1-(3～5)fy/d，這里 f 為摩擦系數(shù)，一般取為 0.12～0.25；y為兩軸間徑向位移量，單位為 mm，d 為軸徑，單位為 mm.3.2 調(diào)節(jié)俯、仰角度裝置調(diào)節(jié)俯、仰角度裝置由伺服電機(jī)、齒桿、支軸架、鉸軸、雙支承板架、絲母組成；183.2.1 電機(jī)的選擇伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。對(duì)比直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。現(xiàn)在常采用（Powerrate）這一綜合指標(biāo)作為伺服電動(dòng)機(jī)的品質(zhì)因數(shù)，衡量對(duì)比各種交直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。功率變化率表示電動(dòng)機(jī)連續(xù)（額定）力矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比?？紤]到改角度調(diào)節(jié)裝置對(duì)速度要求不高，但需要外型盡量小巧型的電機(jī)，因此，在此調(diào)節(jié)俯，仰角裝置中采用 SL 系列交流伺服電動(dòng)機(jī) 45SL001。頻率400Hz?？蛰d轉(zhuǎn)速 9000r/min。3.2.2 鍵的選擇此鍵選擇最常用的平間連接，由軸確定平鍵的尺寸并進(jìn)行強(qiáng)度核算：鍵連接處軸的直徑為 12mm，則選擇鍵的公稱(chēng)尺寸為鍵寬 b×鍵高 h 為：4 4,鍵?的長(zhǎng)度 L=10。鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算：對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平間連接（靜連接） ，鍵失效的主要形式為工作面被壓潰，除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，因而通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為][1023pPdlkT?????19式中：T ——傳遞的轉(zhuǎn)距（T=F×y≈F×d/2） ，單位為 N·m；k ——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處 h 為鍵的高度，單位為 mm；l ——鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 mm，圓頭平鍵 l=L—b，平頭平鍵l=L，這里 L 為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，單位為 mm，b 為鍵的寬度，單位為 mm；d ——軸的直徑，單位為 mm；——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的需用擠壓應(yīng)力，單位為][p?Mpa。T=F r=177 6 =1.06 m?310??Nk=0.5h=1mml=L-b=10-4=6mm Mpa4.29160.23???P?由設(shè)計(jì)手冊(cè)和在輕微沖擊下，[ ]=100~130Mpa 遠(yuǎn)大于 ，故鍵滿(mǎn)足使用條件。p r?3.2.3 聯(lián)軸器的選擇此處選擇剛性凸緣聯(lián)軸器，剛性聯(lián)軸器分為凸緣聯(lián)軸器、徑向鍵凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和平行軸聯(lián)軸器,凸緣聯(lián)軸器對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高，當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí)，就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)常采用。根據(jù)軸孔直徑12mm，此處選擇 GY1型凸緣聯(lián)軸器3.2.4 齒桿的選擇與絲母嚙合部分此部分設(shè)計(jì)為螺桿，使用螺旋傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本裝置中的螺桿部分主要是將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。20根據(jù)螺桿和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，螺旋傳動(dòng)的常用運(yùn)動(dòng)形式，主要有以下兩種：一是螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)，多用于機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中；另一種是螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)，多用于螺旋起重器或螺旋壓力機(jī)中。本裝置中采用了第一種，即螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母移動(dòng)，從而帶動(dòng)雙支撐板架運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的俯、仰角度調(diào)節(jié)的功能。選擇梯形螺紋，因此由 ，其中 Pp=15， =320.65FdPp???340.15??=17.9mm由此計(jì)算并選出小徑，大徑及螺距：螺距 p=2.5mm大徑 d=20mm中徑 d2=18mm小徑 d1=17mm并由此選出螺母。3.2.5 軸承的選擇推力軸承是用來(lái)專(zhuān)門(mén)承受軸向力的專(zhuān)用軸承,就是軸垂直的方向的力的軸承. 推力軸承也稱(chēng)作止推軸承.由于在此裝置中，為了實(shí)現(xiàn)齒桿在豎直位置的固定，因此選擇立式推力軸承。 本設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)俯，仰角裝置中的齒桿主要承受軸向載荷和少量徑向載荷，軸徑為 19mm，因此選用推力球軸承，軸承代號(hào)為 51203，原軸承代號(hào)為 8203， d1=19mm,D=35mm；基本額定動(dòng)載荷為： ;基本額定靜載荷為:17.0rNCKF??極限轉(zhuǎn)速,脂潤(rùn)滑 4500r/min,油潤(rùn)滑 6300r/min，滿(mǎn)足所要;27.NCorKF??求運(yùn)動(dòng).213.3 供球裝置供球裝置由Ｉ＃、２＃電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪、出球孔、盛球箱、由供球盤(pán)、分球輪、撥球彈簧、擋球柱、供球孔組成。在殼體與盛球箱之間，在殼體頂口內(nèi)裝供球盤(pán)，靠近伸縮把手的供球盤(pán)內(nèi)加工有容納分球輪的孔，分球輪置入該孔內(nèi)可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，分球輪上均分有三個(gè)供求孔，與三個(gè)供球空的位置相對(duì)應(yīng)，靠近伸縮把手一側(cè)的分球輪的孔地面上，加工一個(gè)與供球孔直徑相同的孔，于該孔上方，在供球盤(pán)的內(nèi)側(cè)上布有兩個(gè)擋球柱，于分球輪的頂柱上均置三個(gè)外套塑料的撥球彈簧；接通電源，用遙控器或者手動(dòng)依次開(kāi)啟供求裝置中的步進(jìn)電機(jī)。1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、分球輪，就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，網(wǎng)球受到撥球彈簧的攔截，就會(huì)將一個(gè)一個(gè)網(wǎng)球分別送入沒(méi)有擋球住的兩個(gè)供求孔內(nèi)，且分球輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)裝有網(wǎng)球的供求孔與供球盤(pán)上的供求孔對(duì)準(zhǔn)后，其網(wǎng)球就會(huì)落下，并沿上、下導(dǎo)球槽送到 1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪和 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪之間的間距中。由于 1#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪為沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)球受兩高速驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)，就將網(wǎng)球通過(guò)出球孔拋射至指定位置。該供球裝置主要將集中在盛球箱內(nèi)的球，按設(shè)定的時(shí)間，有間隔的準(zhǔn)時(shí)供給 2#電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪上，并設(shè)有按時(shí)間順序供球和實(shí)現(xiàn) 1—20 秒間隔出球的自動(dòng)控制。3.4 底板與殼體底板和殼體等零件，在一臺(tái)機(jī)器的總質(zhì)量中占有很大的比例（例如在機(jī)床中約占總質(zhì)量的 70%～90%） ，同時(shí)在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度和抗震性能，若兼作運(yùn)動(dòng)部件的滑道（導(dǎo)軌）時(shí)，還影響著機(jī)器的耐磨性等。所以正確的選擇底板和殼體等零件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減小機(jī)器22質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高工作精度、增強(qiáng)機(jī)器剛度及耐磨性等的重要途徑。底板和殼體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置、受力與運(yùn)動(dòng)情況等。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使所裝的零件或部件便于裝拆與操作。設(shè)計(jì)底板和殼體時(shí)，為了機(jī)器裝配、調(diào)整、操縱、檢修及維護(hù)等的方便，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)有大小適宜的孔洞。箱體零件上必須鏜磨的孔數(shù)及各孔位置的相關(guān)影響應(yīng)盡量減少。位于同一軸線(xiàn)上的各孔直徑最好相同或順序遞減。3.5 本章小結(jié)本章是此設(shè)計(jì)論文的重點(diǎn)所在，詳細(xì)介紹了我設(shè)計(jì)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的組成部分，與各組成部分的零件選擇、設(shè)計(jì)，由于知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)的有限，考慮不夠周全，設(shè)計(jì)中難免有些錯(cuò)誤和不完善的地方，在此表示歉意。第 4 章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的控制方式及工作原理機(jī)器人控制器從算法的處理方式看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。其中，串行控制器從計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和控制方式可分為三種:(l)單 CPU 結(jié)構(gòu)，集中控制方式用一臺(tái)功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部的控制功能，但是控制過(guò)程需要許多計(jì)算，如坐標(biāo)變換等，因此，這種控制結(jié)構(gòu)速度最慢，而且，控制系統(tǒng)不易維護(hù)。(2)二級(jí) CPU 結(jié)構(gòu)，集中控制方式一級(jí) CPU 為主機(jī)，擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)管理、機(jī)器人語(yǔ)言編譯和人機(jī)接口功能等。二級(jí) CPU 完成全部關(guān)節(jié)數(shù)字控制。這類(lèi)系統(tǒng)的兩級(jí) CPU 之間沒(méi)有聯(lián)系，僅23通過(guò)公用內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，是一個(gè)松禍合關(guān)系。(3)多 CPU 結(jié)構(gòu)，分布式控制方式目前普遍采用這種上、下位機(jī)二級(jí)分布式結(jié)構(gòu)。上位機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)管理及運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，軌跡規(guī)劃等;下位機(jī)由多 CPU 組成，每個(gè) CPU 控制一個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。這些 CPU 和主控機(jī)聯(lián)系是通過(guò)總線(xiàn)形式的緊藕合。這種結(jié)構(gòu)控制器的工作速度和控制性能明顯提高。本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人在選擇控制方案時(shí)，不需要采用多 CPU 結(jié)構(gòu)，僅采用二級(jí) CPU 結(jié)構(gòu)(如圖 2.2 所示)。PC 機(jī)作為上位機(jī)通過(guò)串行通信接口與下位的單片機(jī) MCU 進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的單片機(jī)自主控制和 PC 機(jī)控制兩種方式。單片機(jī)控制接受上位機(jī)的控制指令或自主控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以實(shí)現(xiàn)所要求的功能，上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的遠(yuǎn)程在線(xiàn)控制，進(jìn)行訓(xùn)練效果監(jiān)測(cè)。24第五章 總結(jié)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)結(jié)束了，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能夠熟練運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)了分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想。學(xué)會(huì)了從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型，制定傳動(dòng)方案，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)部件的類(lèi)型和型號(hào)，正確計(jì)算工件的工作能力，確定其尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，培養(yǎng)了機(jī)械設(shè)計(jì)能力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我還學(xué)習(xí)了運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱科技文獻(xiàn)資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等，培養(yǎng)了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能和獲取有關(guān)信息的能力。同時(shí)使我的 AUTO CAD、PRO/E 等制圖軟件的操作更加熟練。不可否認(rèn)，設(shè)計(jì)的過(guò)程中還有很多不足的地方，我會(huì)加倍努力，繼續(xù)學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在以后的學(xué)習(xí)工作中做出好的成績(jī)，回報(bào)在大學(xué)期間幫助過(guò)我的老師，同學(xué)。經(jīng)過(guò)三十多年的改革開(kāi)放，我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)正在蓬勃發(fā)展，面對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)任務(wù)的增長(zhǎng)，和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)的嚴(yán)峻，各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)都對(duì)機(jī)械產(chǎn)品和技術(shù)裝備提出了日益增長(zhǎng)的需求，已經(jīng)從事和正在培育成長(zhǎng)的機(jī)械設(shè)計(jì)工作者都在面臨著光榮而艱巨的任務(wù)。我們一定要學(xué)好機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，并在此基礎(chǔ)上，刻苦鉆研，努力奮斗，樹(shù)雄心，立壯志，攻難關(guān)，攀高峰，不斷用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)技術(shù)來(lái)武裝與發(fā)展我國(guó)的機(jī)械工業(yè)，密切結(jié)合用戶(hù)需求和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)動(dòng)向，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量、高性能、多品種、多功能的現(xiàn)代化機(jī)器人，為推進(jìn)全人類(lèi)的物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。25參考文獻(xiàn)[1] 裴若忠.智能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)[D]. 長(zhǎng)春理工大學(xué), 2006:117-119[2] 董曉奇,高明.多功能網(wǎng)球發(fā)球機(jī)[P].中國(guó)專(zhuān)利:CN2234288, 1996-09-04. 4-7[3] 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