乒乓球发球机的设计概要.ppt

乒乓球发球机的设计 指导教师：宜亚丽 团队成员： 温晶晶 张津玮 杜晓东 张仁奎 组员分工 温晶晶：图解法分析机构的运动 张津玮：解析法分析机构的运动 张仁奎：三维建模及运动仿真 杜晓东：说明书的整理及书写 乒乓球是我国的国球， 从乒乓球外交的大球小球， 到多次包揽整个赛事的所 有冠军，乒乓球越来越受 到国人的喜爱。 虽然爱好乒乓球运动的人越来越多，但往往由于缺少陪练人员或者陪练的发球力度、角度、远近距离及球的旋转等技术发挥 不稳定而导致训练效果欠佳，所以为解决这些问题而设计一机器帮助他们。 设计背景 机构设计数据 乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=10~30m／s 乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟 乒乓球发球机发出的球需带旋度 乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放 设计方案与原理 方案A：方案A所示的 送球机构是如图所示 的偏心轮机构。当偏 心轮以ω的角速度逆 时针转动时，滑块2 随1转动因而带动3 进行左右间歇移动， 从而实现间歇将球4送 至发球机构。 设计方案与原理 方案B是采用带有凹槽 的转轮。球靠自身重 力落入凹槽内，通过 轮的逆时针转动将球 送入送球道内。球在 球道内排成一排，后 面的球将前面的球顶 到发球装置， 乒乓球发球机结构简图 利用曲柄七杆机构实现 间歇送球。由于该机构 有两个自由度，我们用 齿轮副将其封闭为一个 自由度 传动机构的尺寸设计与计算 1、自由度的计算 F=3n-2Pl-Ph=3*6-2*8-1=1 2、齿轮机构的数据设计 已知条件：发球频率为40个每分钟 齿轮参数：齿轮1与齿轮2相啮合。要求齿数， 分度圆半径相同 考虑到发球口轴线与推杆轴线重合 设计底座厚20，齿轮厚10 定齿轮分度圆直径d=150 采用标准齿轮标准安装啮合 模数m=7.5 齿数=20 压力角α=20° 齿顶高系数ha*=1 顶隙系数c*=0.25 由发球频率f=40个/分计算得齿轮角速度 ω=（2π*40）/60=4.2 rad/s 3、送球装置的数据设计 已知条件：乒乓球直径D=40mm 初始数据：定滑块的工作行程为160mm，滑块 的长 度为50mm，宽高度为42mm，初始位置 铰链C距齿轮竖直轴线40mm。 数据计算：由工作行程160mm可得杆5尺寸 传动机构的尺寸设计与计算 l5=185mm，滑块通道长度为210mm，由乒乓球直径 40mm得落球口距通道最右端10mm，再由几何关系 计算可得各杆尺寸如下 l1=l2=64mm，l3=l4=149mm 4、发球装置的设计 已知条件：乒乓球直径D=40mm，乒乓球发出的速度 V=20m/s 设计过程： 发球机内有两个摩擦轮，可将球以所需的速度发出发出 （当两个摩擦轮速度相同时） （当两轮速度不同时） 设计机头100 宽60 摩擦轮直径25 厚度 20 三维图像 传动系统演示 程序代码 x=[0:pi/50:2*pi]; a=0.064; e=0.050; b=0.149; c=4.2; f1=sin(x); d=a/b; f2=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x)); f3=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x)); f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x)); plot(x,f2); plot(x,f2);title(滑块位置Xc); plot(x,f3);