机械原理课程设计网球训练发球机.doc

机械原理课程设计 说明书 设计题目 网球训练发球机 目 录 1. 设计题目 3 2. 机械系统的方案拟定 3 2.1 工作原理确定 3 2.2 执行构件及其运动设计 4 2.3 原动机的选择 4 2.4 执行构件的运动协调性设计 4 2.5 机构选型及组合 5 2.6 方案评价及优选 5 3. 相关机构的尺度综合 7 4. 机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明 5. 课程设计体会及建议 11 6. 主要参考文献 11 7. 附录1 12 8. 附录2 12 设计题目 为了减轻网球教练员陪练的工作强度，需设计一台网球训练较好用的发球装置。该装置必须能将标准的网球一个一个地从标准网球场的一边抛射过球网，使它们落在由球场白线所确定的三块场地之一内，如图所示的A、B场地，且三块球场的每一块上落球的顺序和频率必须是随机的。该装置除装球外应无需要人照管而能自动工作，每次装球可持续抛射50个球，所发出球的速度是可变化的，并希望用一个电动机驱动自动完成。此外，为了满足室内外训练均可使用，该装置还应方便于携带或移动和安装使用。 设计技术要求如下： 1）标准网球的直径在65.41~ 68.58mm的范围内，其质量在0.0567~0.0585kg的范围内，网球对硬地面（如水泥地面）的反弹率在0.53~0.58之间。 2）标准网球场地形状如图所示，其尺寸23.77m（长）×10.97m（宽），22.77m（长）×.23m（宽），在每端线应留有空余地不小于6.40 m球网柱中心距离12.80 m，网柱顶端距地平面1.07 m，球网中心上沿距地平面0.914 m。m，位置上下可调，且必须保持稳定，不允许发生倾翻。 4）该装置设计在实现述基本功能和技术要求的前提下，应考虑尽可能地满足好的发球具有攻击力，使球在速度、力量、旋转和落点方面变化。 平击速快切削球右侧下旋转）和上旋球以上旋为主，侧旋为辅弧形飞行轨迹过网。 机械系统的方案拟定 2.1 工作原理确定 主要工作原理为通过挤压轮的摩擦使网球获得初速度，通过两轮速度的不同可以实现平直球和旋球。出球机构通过拨球杆防止网球卡在托盘，与偏心轮1连接曲柄滑块的往复运动来将球周期性送入发球机构。通过偏心轮2转动与连接的齿条带动球架上的齿轮转动，从而实现机构的左右旋转。 2.2 执行构件及其运动设计 1.出球机构 组成零件：拨球机构，偏心轮1及曲柄滑块。 2.发球机构 组成零件：输球通道，摩擦轮系含凸轮，动力源电机。 3.左右旋机构 组成零件：小型电机，偏心轮2，齿条。 4.支撑机构 组成零件：圆形支撑台，1个可调高度支撑架。 2.3 原动机的选择 电动机转速：1459.46 r/min 电动机功率：200W 2.4 执行构件的运动协调性设计 全套机构通过一个电机驱动，通过复合轮1，2实现两轮的反向，再通过与挤压轮固连的凸轮皮带轮实现挤压轮速度的调节。电动机与其他运动构件为齿轮系连接，保证各执行构件的协调运动。 2.5 机构选型及组合 主要机构为出球机构、发球机构、左右旋机构、支撑机构 2.6 方案评价及优选 方案一 原理：采用抛石机原理，考杠杆把球抛掷出去。 优点：结构简单，便于设计。 缺点：因为是连杆机构，所以速度不能过高，如果速度过高，机构将产生强烈震动。无法实现旋球。 方案二 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。无法实现旋球。 方案三 原理：通过两个挤压轮的摩擦使球飞出。 优点： 1.自动连续发球。 2.发球速度可调，且具有一定的速度。 3..落点的随机性。 4.可实现球的旋转。 比较：方案3在速度调节、工作范围、工作稳定性方面都相对较好，因此成为最终方案。 相关机构的尺度综合 1．相关数据 标准网球场地尺寸：22.77m（长）×8.23m（宽），球网中心上沿距地面为0.914m。网柱顶端距地平面1.07 m，球网中心上沿距地平面0.914 m。2. 发球位置的确定 水平方向：L=V*t 竖直方向：H=1.25-0.5*g*t^2 球落地时间：H=0 则