自动网球发球机

1、机械原理课程设计报告目录一、设计背景简介：3二、初始设想方案简介3类牛头刨床机构。3三、最终选择方案简介：4四、功能的实现4五、送球部分相关参数的计算与选定6（一）机构尺寸的计算6（二）参数确定过程及考虑因素7六、出球部分相关计算与参数选定81、相关计算82、电动机转速的确定83、选取相关参数9七、设计项目总结9八、参考文献10附录：组内成员及完成的相关任务和上交文件清单10一、 设计背景简介：起源于法国的网球现在成为了全世界最流行的球类运动之一，深受户外运动人士的喜爱。但事实上，作为一个对抗性的运动，当你只有一个人的时候，或许也只能徒唤奈何了，而我们的这个网球发球机的设想，便是为了应对这种情

2、况而产生的。尽管可能无法获得如同与人对抗时的乐趣，但对于技术的提高与自身的锻炼还是有很大的帮助的。二、最初设想方案简介。类牛头刨床机构：原理：主要采用的是牛头刨床的急回原理，因为急回现象存在着较大的瞬时速度，在击球的同时使球获得大的动能，从而实现抛球。优点：该机构可以实现送球与抛球的协调统一，由于采用的是牛头刨床的急回原理，故结构可以稍微小一些。缺点：由于是连杆机构，所以运动速度不可能过大，因此，球的抛射距离不会很远。三、 最终选择方案简介：具体的运动情况请点击参看三维运动动画。原理：主要靠得是两个高速反方向旋转的轮把球挤压并抛射出去。优点：机构体积相对来说比较小，机构平稳性比较好。可以实现抛

3、球与送球的协调统一。缺点：球的抛出速度计算比较复杂，只能采用经验公式来粗略计算。四、功能的实现1.其中将上面皮带轮做成圆锥形，如图：这样皮带在转动过程中将沿着圆锥体左右运动，也就可以起到改变上面大皮带轮转速的作用。由于上面皮带轮速度可变，因此上下轮的速度有如下关系：即：上轮速度小于下轮速度，上下轮速度相同，上轮速度大于下轮速度因此也就分别实现了上旋球，平击球，下旋球。2.通过调整基座上可调支架的长度，并用销钉将其夹紧可以起到调节发球机整体高度的目的。3.利用上面一个偏心轮的运动，可以将球有规律的发出，并且通过改变偏心轮的转速可以调整发球的间隔。4.利用偏心轮的运动以及齿轮与齿条机构实现发球机在

4、一定角度内的转动，以此实现发球角度的自动改变。如图：综上，发球机最终的简图为：五送球部分相关参数的计算与选定1.机构尺寸的计算( 齿轮连杆等效图 )1、偏心轮及相关尺寸两个偏心轮采用相同的尺寸：偏心轮：直径20cm，偏心到圆心的距离5cm，长杆L=20cm ，短杆 L=5cm。2、齿轮及齿条尺寸齿轮分度圆直径为20cm，齿条长度为7cm3、滑块尺寸75×68×684、大轮及皮带轮的尺寸两个大轮大小为30cm，两个大轮之间距离为65mm下面及右边的两个皮带轮直径为20cm，圆锥形的上皮带轮大径为21cm，小径为19cm2.参数确定过程及考虑因素1、由球的直径（正常状态下约为6

5、5.41- 68.58mm），确定筒的截面为69×69，留出适当空间方便下球。2、确定滑块宽、高为68×68。3、滑块长度也可由送球的通道长度确定了，为了保证送球平稳，准确，特取75，比68稍大，利于滑块的滑进，不易卡住！且与连杆的铰接点并不在中间位置，这是防止齿轮打到滑块！4、连杆长度及偏心轮尺寸的确定。滑块长度为75，综合考虑，尤其考虑实际情况，取长杆L=20cm，短杆L=5cm，直径20cm，偏心到圆心的距离5cm。5、为了使网球发出时平稳有力，则大皮带轮的直径应远大于网球直径，且间距略小于网球直径。因此取大轮的直径为30cm，间距为65mm6.为了提高传动效率，并实

6、现球的旋转，取圆柱皮带轮直径20cm，圆锥皮带轮直径在19cm-21cm之间。7. 下面一个偏心轮需要带动齿轮齿条机构运动，因此需要计算齿轮及齿条的尺寸。经过计算得发球机需要转过的角度为21度，取齿轮分度圆直径为20cm，则齿条长度最小为3.66cm，考虑实际情况，取齿条长度为7cm六、出球部分相关计算与参数选定1、相关计算:网球发球装置的放置高度约为1.25m出球点距离网高点的垂直高度h=0.336m 将速度分解为竖直方向和水平方向竖直方向：水平方向：即时速81.5km/h因此发球机距离球网的距离为：2.电动机转速的确定：上下轮的速度有如下关系：不管哪种情况下，网球的速度都可以认为等于上下轮

7、速度的平均值，但由于上下轮之间的速度差异极小，因此可以近似认为网球的速度等于下轮的速度。又由于网球速度为22.63m/s,所以下轮的速度为22.63m/s.由大皮带轮的直径为30cm，解得皮带轮转速为1450r/min.3、选取相关参数轮速：1450r/min传动比为1：1电动机功率：7.5kw七、设计项目总结刚刚开始设计的时候,坦白的说真的不知道从何下手。尽管老师给我们讲过相关的知识,但是毕竟"纸上得来终觉浅,绝知此事须躬行",一开始我们整个小组真的有一种无处下手的感觉。经过对于课程设计教材上的一些设计实例的研究，我们渐渐确定了设计的方向，但是由于考虑到大小等多种因素，我

8、们先期的多个设计方案都被否决了。在很长的一段时间里，我们都为该采用什么样的方案而苦苦思考，小组在一起开了很多次会，最终确定了最后的方案。之后的工作基本就按部就班了，大家基本都在规定的期限内完成了自己的任务，然后我将大家完成的任务做了整理和修改。制作了三维演示动画，当然制作过程也经历了不少的挫折，尽管最后的结果不是特别理想，但是我们已经尽了我们的最大努力了。在整个设计的过程中，我们经历了很多挫折，但最终还是完成了预订的设计任务，在最后总结一下整个过程中的经验，并对整个设计的不足进行总结。经验：1、在设计中要早作计划，要进行充分的讨论，论证 2、整个组内既要注意分工，也要注意进行必要的交流。 3、随机应变，对于预料之外的变化要妥善处理。不足：由于方案本身的限制，使得很多的参数都是通过估算决定的，这尽管有一定的根据，但是缺乏实践的验证。缺乏具体实验的