【2018年必威体育精装版整理】乒乓球发球机.ppt

乒乓球发球机 团队成员： 王辉 何海波 许永波 张国锋 团队分工 王辉：部分建模、有限元分析 何海波：部分建模、运动仿真 许永波：整体建模 张国锋：概念设计、PPT 概念设计 一、需求和问题 1.运动消费在人们日常消费中的比例呈增长趋势 现代社会，随着物质生活水平的提高，人们越来越重视生命质量和生活质量。据统计，运动消费作为一种绿色消费，近几年来在我国人民日常消费中所占比例呈增长趋势。可以预见，全民性的运动热潮将会持续增长，因此，健身器材的市场需求也将会不断扩大。 2.乒乓球运动在我国有着广泛的群众基础 乒乓球作为我国的国球，它集健身、竞技、娱乐于一体，不仅可以锻炼身体，还可以练习头脑的灵活性、眼睛的反应力以及全身的协调性，因此在我国有着广泛的群众基础。 3.使用乒乓球发球机进行辅助训练具有一定的优势 对于初学者，捡球的时间比真正在台上练球的时间还要多，这样要提高技术水平就很慢，也会削弱对乒乓球的兴趣。对于高水平的专业运动员，由于人手发球速度和频率会有一个极点，因此要进行变化多、强度大的训练比较困难。使用乒乓球发球机进行辅助训练就可以解决这些问题，所以，乒乓球发球机的使用越来越普及了。 二、同类产品比较 目前市场上销售的乒乓球发球机，按出球方式可分为三类： 1.撞击式发球机 撞击式发球机有多种设计方案，最常见的是通过凸轮带动摆杆，将落入发球口的乒乓球撞击出去，这种发球方式性能单一，而且不方便控制，已经逐渐被淘汰。 2.压气式发球机 压气式发球机是利用空气压缩机来发射乒乓球的，球被装入长桶的底部由一窄口固定住，这个窄口的直径比球的直径略小一些。当压缩空气推挤乒乓球通过窄口的时候，球就被发射出去了。这种发球机的缺点是噪音极大，而且不能提供高的性能，同时空气压缩的消耗功率很大，难以用电池来供电。 3.轮式发球机 轮式发球机的原理是由于装有轮子的通道空间很小，当球从轨道进入通道时，轮子就将球喷出，这种情形如同小石子被打滑的车轮挤出一般。这种发球方式有两种，一种是单轮驱动，另一种是双轮驱动。单轮发球机的弊端是：如果发球速度快，那么旋转也快；如果发球速度慢，那么旋转也慢。这种和人们实战打球是完全不同的，实际上球速和旋转并不是完全成正比的，比如攻球的速度很快，但旋转并不强，而弧圈球旋转虽快，速度未必快。双轮驱动发球机完全解决了单轮驱动速度和旋转的矛盾，可以发出各种旋转球，也能发出不转球。 按照控制类型可分为两类： 1.半自动，简单操作系列 半自动乒乓球发球机，无论是安装还是使用都比较麻烦，而且发球的方式、力量、速度都是固定的，如果要改变各项参数就必须停下来，人工调整。而且机械性能较差，但市场占有量很大，究其原因，主要是价格低。 2.全自动，电脑程控系列 全自动乒乓球发球机，是全电脑程控的，能模拟运动员常用的技术，发球的方式、力量、速度可随意变化，使用非常人性化，其电脑记忆功能还能记录球员打球的路数，能起到专业陪练效果。这种机器虽性能高，但价格太贵。 三、总体设计思路 1.乒乓球发球机的总体设计示意图 发射机构 俯仰机构 摇摆机构 储球器 拨球机构 输送轮 送球通道 2.乒乓球发球机的设计思想 储球机构中的乒乓球在自身重力的作用下，落入输送机构，输送轮通过其上的半圆形卡球槽将球送入送球通道，求在后面的通道内依次排成一列，后面的球将前面的球顶入发射机构。发射机构中的双旋转轮可将球发射出去，调节两轮速度和旋向可实现不同旋向球；发射机构上的调整装置可调节出球口的上下角度，即可改变球的弧度。通过摇摆机构调节球的左右变化角度。 3.乒乓球发球机相关参数 要设计好整个自动乒乓球发球机的机械结构，首先需要了解乒乓球和球桌的参数。乒乓球是一种硝化纤维组成的直径为40mm的圆球，重量2.7g，弹性较好。标准的乒乓球桌长为2.74m，宽为1.525m，球网高12.25cm。球在球桌上方沿一定弧线飞行，如果要准确的落入对方台面，不仅受球台长度和球网高度的限制，还有球桌宽度的制约。为此必须要求乒乓球的飞行方向正确，保证乒乓球既不会出界，又能落到战术所需范围内。 4.发球基本原理 如上图所示，乒乓球由于受到两个反向旋转摩擦轮的作用，可以获得一定的初速度，而两个摩擦轮分别由两个直流电机带动工作。