乒乓球發(fā)球器的結構設計【發(fā)球機裝置含SW三維及6張CAD圖帶開題報告+外文翻譯】

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充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙I乒乓球發(fā)球器的結構設計摘要乒乓球是一項集速度、耐力、反應力和力量為一體的運動，同時也是考驗技術和戰(zhàn)術的運動。乒乓球運動不僅適合小孩也適合老人的運動，對身體素質要求不高。隨著科技生活的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷的提高，人們追求也不斷提高。為了使廣大練習者能達到學習乒乓球技術和健身的效果，本文設計了一種方便且好控制的乒乓球發(fā)球器。本文綜述了普遍的乒乓球發(fā)球器的類型和優(yōu)缺點。了解乒乓球發(fā)球的原理，設計一種以對轉雙摩擦輪的發(fā)球原理，能夠發(fā)射上下旋球和不旋球；采用了絲杠與螺母的配合其工作的原理，設計出乒乓球發(fā)球器的升降裝置。利用齒輪帶動輸球管上嚙合的齒盤設計搖擺裝置；采用六個收球槽的葉片輪輸球。對乒乓球發(fā)球器的功能結構等設計分析。本文采用三維造型設計和功能設計相結合，利用 SolidWorks 軟件繪制乒乓球發(fā)球器的零部件和總裝三維圖。用 AutoCAD 繪制工程圖。本文設計乒乓球發(fā)球器結構比較簡單，體積適中，拆裝比較簡單，容易操控，老少皆宜，能發(fā)射不同角度、速度和旋轉的球。關鍵詞：三維結構設計；功能結構設計；SolidWorks；AutoCAD。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙IITable Tennis Ball Machine DesignAbstract: Table tennis is a set of speed, endurance, reaction force and strength as one of the sport, but also a test of technical and tactical movement. Table tennis is not only suitable for the elderly is also suitable for the elderly children exercise, physical fitness do not ask. With the development of life science and technology, people's living standards improve, people pursue is also rising. In order to reach the majority of practitioners can learn tennis technique and fitness results, design a convenient and well-controlled device of Table Tennis Service. This article reviews the common tennis ball on the type and advantages and disadvantages of. Learn of Table Tennis Service principles designed to serve a dual friction wheel rotation principle, capable of firing up and down spin and not spin; Using the principle of the screw and nut with its work to design the lifting device of Table Tennis Service. The use of gear drive engaging losing teeth on the tube plate design rocking device. It uses six received the ball slot blade wheels lose. Design and Analysis of Table Tennis the function structure. In this paper, three-dimensional design and functional design combined with SolidWorks software to draw table tennis ball machine components and assembly three-dimensional map. Engineering Drawing with AutoCAD.This design I of Table Tennis Service structure is relatively simple, modest volume, disassembly is simple, easy to control, young and old are easily capable of firing different angle, speed and rotation of the ball.Key words: three-dimensional structure design; functional design; SolidWorks; AutoCAD.充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙3目錄摘要 ......................................................................IAbstract: ................................................................II1 引言 ...................................................................51．1 論文選題的根據(jù)和研究意義 ...........................................51.2 常見的乒乓球發(fā)球器的種類 ............................................51.3 設計的主要內容 ......................................................71.4 小結 ................................................................72 乒乓球發(fā)球器的要求和準則 ...............................................82.1 乒乓球發(fā)球器過程 ....................................................82.2 乒乓球發(fā)球器的要求 ..................................................82.3 整體方案 ............................................................82.4 乒乓球發(fā)球器整體參數(shù) ................................................92.5 小結 ................................................................93 乒乓球發(fā)球器傳動設計 ..................................................103.1 乒乓球發(fā)球器原理 ...................................................103.2 乒乓球發(fā)球器的升降裝置和搖擺裝置的設計 .............................113.3 乒乓球發(fā)球器的電機選擇 .............................................123.4 輸球裝置的設計 .....................................................143.5 傳動部分的設計 .....................................................143.6 儲球箱和撥球裝置的設計 .............................................193.7 小結 ................................................................204 乒乓球發(fā)球器部分零部件三維設計 ........................................214.1 乒乓球發(fā)球器箱體的設計 .............................................214.2 機頭管道設計和摩擦輪的選擇 .........................................21充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙44.3 電機造型 ...........................................................224.4 底座板設計 .........................................................224.5 小結 ...............................................................235 乒乓球發(fā)球器的裝配設計 ................................................245.1 重點部分零部件的裝配設計 ...........................................245.2 輸球裝置電機與葉片輪裝配 ...........................................245.3. 乒乓球發(fā)球器發(fā)射裝置的裝配設計 ....................................255.4 升降裝置的裝配 .....................................................275.5 撥球裝置和儲球箱的裝配 .............................................285.6 搖擺裝置的裝配 .....................................................295.7 各大部分的裝配 .....................................................305.8 本章小結 ...........................................................316 乒乓球發(fā)球器的使用注意事項和保養(yǎng) ......................................327 總結 ..................................................................33致謝 .....................................................................34參考文獻 .................................................................35充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙51 引言1．1 論文選題的根據(jù)和研究意義乒乓球運動是無國界的運動，在乒乓球這個運動中，發(fā)球的好壞決定著輸贏的一半。發(fā)球在乒乓球運動的各個技術中是不受對手限制，能夠體現(xiàn)出自己的個性、進攻性和想象力等。在乒乓球比賽中，高質量的發(fā)球不僅能夠直接得分，還能為進攻創(chuàng)造有利條件，并使對手產生較大的心理壓力。隨著乒乓球運動的不斷發(fā)展，發(fā)球的種類越來越多，發(fā)球的好壞成了一個選手能否成功的首要因素之一。到 21 世紀乒乓球運動已經越來越為人們喜愛，為了推動乒乓球運動更好的融入社會，其中在 2002 年 10 月1 日，將乒乓球發(fā)球改為了“無遮擋發(fā)球” ，國際乒聯(lián)提高了乒乓球比賽的觀賞性，使比賽回合增加，促使世界乒乓球運動更好的向前發(fā)展，以求最大限度地降低發(fā)球者給對方造成的直接威脅，利用無遮擋發(fā)球降低接發(fā)球者的難度。為快速適應新規(guī)則的發(fā)球技術，探索新的發(fā)球技術，尋求更科學、有效的發(fā)球訓練方法，以保持我國乒乓球運動在世界上的領先地位。本課題設計的一種多功能的乒乓球發(fā)球器，主要利用機電相結合，這種發(fā)球器可以將發(fā)球速度控制在 10m/s 到 20m/s，發(fā)射多角度、多速度的線路球或組合球，為更多的業(yè)余的愛好者或專業(yè)選手提供更多的選擇。大大縮短使用者的掌握規(guī)范全面的技術的訓練時間。1.2 常見的乒乓球發(fā)球器的種類1）無需電源類大致分為三類主要有：桌上類、攜帶類、落地類的對打器，主要由特制板塊、乒乓球的塑料膠套、支撐架構成。桌上類和攜帶類板面都是 8 塊方形未剪的膠套大小，紅色為發(fā)膠，海綿厚度約為2.0mm，黑色的為粒膠（介于長膠與半長膠之間） ，海綿厚度大約為 1.0mm。套膠性能同上。落地類的板面是 16 塊方形未剪的膠套大小，膠套的性能和上述的一樣。為了打出不同的旋轉的球，對打器的擊球板面的角度可隨意調節(jié)。落地類的對打器的體積最大，適用于對中遠臺發(fā)力技術的練習，比如連續(xù)發(fā)力拉球；桌上類的對打器體積最小而且只有一個桌上支架，適用于近臺技術的練習，比如正反手攻球；攜帶類的體積比較小有且兩個支架，一個是落地支架同落地類的支架，體積略小，一個是桌上支架和桌上類的支架一樣。對打器的結構接近真實的球拍，通過角度、距離的自由調節(jié)，可以的到真實性練習；對打器分兩面套膠，兩面的性能不同，使用者使用不同套膠訓練，可以練習不同種類的打球技術。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙6缺點：結構雖然比價簡單，但價格卻不低，性價比也不高；相對與常規(guī)的發(fā)球機，對打器的原理比較單一而且單球訓練，雖然利用提高連續(xù)性和協(xié)調性，但無法達到訓練多種類的技術和動作。而常規(guī)的發(fā)球器立足點就是為了多球訓練，接近與人對打，可以對動作進行訓練，長期使用比較容易訓練動作定型。 。初學者使用對打器時，常常把注意力放在增加乒乓球的回擊次數(shù)上，而忽略了動作的規(guī)范和準確性。對打器因為太多細節(jié)都可自由調節(jié)，而反彈力是有其規(guī)律（大于上限會出界，小于下限會下網） ，就造成了不能隨意發(fā)力或減力就顯的單一了。2）桌上類便攜式桌上類便攜式的乒乓球發(fā)球器代表是 IPONG，美國品牌，質量為 2.5 英鎊，發(fā)球的頻率有快有慢，最快的發(fā)球頻率為 70 個/min，最少發(fā)球頻率為 28～34 個/min，最多儲存乒乓球為 110 個，可發(fā)上下旋、重旋、不旋球四種旋轉。IPONG 的操作按鈕可以自主調節(jié)而且很靈活，最新的 IPONG 四代可以發(fā)出簡單的不定落點球。優(yōu)點：IPONG 相比其他自動化發(fā)球器是最便宜的一款，性價比高；雖然說定點球還是不定點球，IPONG 的功能簡單點，但最起碼都比較全面，能夠滿足一般訓練或者使用者的需求。IPONG 主要由可拆的上下底座、中間工作裝置、電源等幾部分組成，體積較小且重量輕，裝拆簡單老少皆可以完成而且攜帶方便。缺點：IPONG 為桌上類的發(fā)球器，容易被使用者的回球擊打到，而為了減輕配置質量，IPONG 使用的塑料材質較薄，當球打到機身上時，長久比較容易損傷機器；IPONG 活動范圍太單一，只能在乒乓球臺內，調節(jié)的空間距離有限，回球的弧度和落點球與標準型發(fā)球機相比較為單一（只有機器本身的三點位不定點練習） ，訓練單一，不能多樣化的訓練。3）標準類標準類的乒乓球發(fā)球器傳統(tǒng)印象中的發(fā)球器，此類發(fā)球器比較常見，而且品牌眾多，型號也是眾多，常見的品牌有以“隨時隨地享受快樂乒乓”為理念的樂吉高手（常見型號為 540、1040、2040 等） 、以物美價廉著稱的超級教練、以精密齒輪起家后專攻發(fā)球機的泰德（常見型號為 V981～V989G 等） 、多領域涉獵的奧奇（常見型號為TW-2700-06～TW-2700-S9 等） 、后起之秀多利先科（常見型號為 DL-161～DL-163 等） 、高端的許紹發(fā)智能教練機和新星 2080 發(fā)球機等等。優(yōu)點：在一定的價格里，標準類發(fā)球器的質量和功能都相對的增加，機器配件的使用性、耐用性大大提升，無論是定點球、兩點球等的基本功能夠完善，出球大多都能達到要求的數(shù)量，售后維修的服務有保障；由于不同的品牌的生產理念和制作手段不同，細節(jié)方面也出現(xiàn)不同的發(fā)展方向，消費者可以根據(jù)愛好的不同有更多不同的選充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙7擇，比如超級教練標稱功能強大、做工用料和實際性能一般，價位走平民化路線；樂吉高手定點等基本功能扎實流暢、出球略顯發(fā)“頂” 、仿真度一般；泰德和奧奇為老牌廠家，產品總體來說質量不錯，型號也最為豐富，泰德 V989E、奧奇 TW-2700-08 至今為發(fā)球機市場上的拳頭產品，同時均依靠其強大研發(fā)能力開發(fā)出雙頭發(fā)球機，泰德研發(fā)的機器人發(fā)球機為發(fā)球機市場的一朵奇葩。缺點：莫說動輒上萬的新星 2080 發(fā)球機，就是許紹發(fā)智能教練機和泰德、奧奇新推出的雙頭發(fā)球機，價位都不是一般愛好者能消受得起的，質量再好，價格始終是不容回避的一道坎；制作工藝日漸復雜、引入電腦編程技術、細節(jié)設置越來越精確化。 “本事越大，麻煩事越多” ，萬一哪個零件出現(xiàn)點小故障，別說智能練習，就是定點練習估計也沒辦法了 [1]。4）機器人發(fā)球機市場上較常見的機器人發(fā)球機，是泰德推出的泰德 1 號、泰德 2 號、泰德 3 號、泰德 5 號，根據(jù)消費人群的不同進行劃分。機器人發(fā)球機可以模仿真人的擊球動作，左手拋球，右手擊球，球拍采用特殊材料制成，節(jié)奏頻率與真人對打類似。優(yōu)點：機器人發(fā)球機號稱“最人性化的發(fā)球機” ，相比其它發(fā)球機，其機器面板親切得多。缺點：鑒于機器人發(fā)球機制作成本較高，價位普遍偏高，一般球友往往承受不起；性能與同價位標準型發(fā)球機相比，功能上沒有質的突破。1.3 設計的主要內容本次設計的主要內容是乒乓球發(fā)球器的結構和三維造型的設計。應用 SolidWorks和 Auto CAD 進行設計 [2]，對乒乓球發(fā)球器的發(fā)射裝置、輸球裝置、搖擺裝置和升降裝置等進行設計，使設計能夠更加直觀的表示出來。結構設計部分對電機的選擇等選擇的依據(jù)參數(shù)進行設計。乒乓球發(fā)球器整體材料主要選用增強塑料 [3]ABS 制成（ABS 樹脂是五大合成樹膠之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工） ，部分結構選用優(yōu)質鋼制成。1.4 小結乒乓球發(fā)球器是集電子、機械和計算機技術為一體的綜合技術產物。能夠更好的適應各種訓練的需求。乒乓球作為我國國球，也是大眾比較喜歡的運動，設計一種能夠合適大眾的乒乓球發(fā)球器，這將對乒乓球發(fā)球器的制造和工作的開展大有好處。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙82 乒乓球發(fā)球器的要求和準則2.1 乒乓球發(fā)球器過程乒乓球發(fā)球器的原理是利用對轉摩擦輪摩擦球原理，乒乓球受摩擦輪的作用力下獲得一定初速度。乒乓球發(fā)球器工作過程：先是乒乓球儲存在儲球器內，當電源接通后，系統(tǒng)控制下開始工作模式，開始工作后通過撥球裝置的電機的帶動下，儲球器里的攪拌機構攪拌，乒乓球利用自重經漏斗進人輸球裝置，輸球裝置中有由直流電機帶動的減速齒輪帶動帶有收球槽葉片輪，由輸球裝置輸送乒乓球到輸球管道內排成一排，經輸球管道輸球到發(fā)射機構，發(fā)射機構發(fā)射乒乓球 [4]。其功能組成如圖 2.1 所示：圖 2.1 乒乓球發(fā)球器功能組成圖框其中升降裝置可以發(fā)射不同高度的球。角度擺動裝置，在一定的角度或者固定的角度內發(fā)射出乒乓球。2.2 乒乓球發(fā)球器的要求1）可調發(fā)球角度；2）使用者可以方便的掌握多角度，多落點的發(fā)球；3）發(fā)球頻率：17~90 次/分鐘；4）發(fā)球速度，可以通過調節(jié)電機的速率改變；5）自動回收和供球系統(tǒng)，持續(xù)擊打，無須撿球；6）快速安裝與拆卸只需幾分鐘，無須任何工具；2.3 整體方案1）發(fā)射裝置固定在出球口由上下兩個摩擦輪組成，可以發(fā)射上下旋球和不旋球；2）輸球機構，漏球口有攪拌機構，采用葉片輪輸送球；3）采用齒輪帶動輸球管上的嚙合的齒盤，實現(xiàn)機頭搖擺；4）用了絲杠與螺母的配合其工作的原理實現(xiàn)機頭的升降；充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙95）底座設計方案四個滾輪；2.4 乒乓球發(fā)球器整體參數(shù)高：1200mm寬：400mm長：540mm質量：25Kg~30Kg發(fā)球頻率：17~90 個每分鐘發(fā)球球速：10~20m/s根據(jù)乒乓球的大小尺寸設計輸球管道內徑為：40mm。2.5 小結本章主要介紹了乒乓球發(fā)球器的相關設計的準則和要求，包括了乒乓球發(fā)球器的設計參數(shù)、材料選擇、設計方案等。在相關的設計要求和準則指導下可以對乒乓球發(fā)球器的相關功能和零部件的設計合理化，保證整個設計的科學性和使用性。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙103 乒乓球發(fā)球器傳動設計3.1 乒乓球發(fā)球器原理設計的乒乓球發(fā)球器的發(fā)射裝置由兩個摩擦輪組成，分別由兩個直流電動機來帶動。兩個摩擦輪的速度決定發(fā)射出來的乒乓球不同，當上摩擦輪速度大于下摩擦輪即發(fā)射上旋球；當下摩擦輪速度大于上摩擦輪時即發(fā)射下旋球；當上下摩擦輪速度一樣時即發(fā)射不旋球。摩擦輪可以通過電動機的轉速調節(jié)球的初始速度。如 3.1 圖所示：圖 3.1 對轉雙摩擦輪原理乒乓球發(fā)球器的發(fā)球原理是利用一對摩擦輪對轉的原理 [5]，乒乓球由于受到兩個反向旋轉的摩擦輪的作用獲初速度。由圖的原理可知，兩個摩擦輪分別由兩個電機帶動，從而摩擦輪與乒乓球摩擦使乒乓球獲得動能，乒乓球發(fā)射出去，這樣設計可以使得乒乓球受到很好的控制，又使得乒乓球發(fā)射的穩(wěn)定。乒乓球飛行過程的力學分析計算：為了控制乒乓球發(fā)射的角度、速度和轉向，下面考慮整個發(fā)射裝置的設計。設輪子的角速度分別為 W1 、W2，半徑都為 R，摩擦輪的線速度為：V1=W1*R (3-1)V2=W2*R (3-2)當 W1＞W2 時，乒乓球發(fā)射上旋球，初速度 V=(V1+V2)/2：當 W1＜W2 時，乒乓球發(fā)射下旋球，初速度為 V=(V1+V2)/2。所以只要測量兩個摩擦輪的角速度就知道乒乓球的初速度。由資料查詢可以知道：乒乓球直徑 40.00mm，重量 2.53-2.70g，乒乓球臺標準尺寸為: 乒乓球臺臺面尺寸：2740×1525mm, 乒乓球臺臺高：760mm ,乒乓球臺網寬1.83m,乒乓球臺網高 0.1525m。設乒乓球的質量 m=0.0027Kg，直徑 d=40.00mm。由發(fā)球機發(fā)射后，產生初速度，測試知道：乒乓球運動的最大速度可達 20m/s，旋轉球的最高轉速可達 3000r/min。建立數(shù)學模型 [6]如圖 3.2 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙11圖 3.2 乒乓球的力學分析已知球桌面的長度為 L1=2740mm、寬度 L2=1525mm、高度 H=760mm，設發(fā)球的高度為 h、飛行距離為 L、擺動的角度為 θ、發(fā)射的速度為 v，（不記阻力和其他外力作用），乒乓球的落球的位置坐標（x，y）表達式為：,, x=,1-2.L2+Lsinθ (3-3)- y=Lcosθ (3-4)則 L=vt=v (3-5)式中 θ、h、v 取值不同，則可得到的不同的落點坐標，設 θ 的取值范圍為-15°~+15°，v 的取值范圍為 10m/s ~20m/s。所以當 θ=0°時，L 的取值范圍為 1.37m ~2.74 則 h ~H 為 18cm ~61cm；當 θ=±15°時，L 的取值范圍為 1.42cm ~2.84cm，則h ~H 的取值范圍為 19cm ~65cm?？紤]到空氣阻力等其他的因素 h ~H 取值在 20cm ~60cm 比較合適。所以可以確定乒乓球發(fā)球器發(fā)球的高度范圍在 40mm 之內。發(fā)球角度在±15°。3.2 乒乓球發(fā)球器的升降裝置和搖擺裝置的設計由上述的內容知道乒乓球發(fā)球器的發(fā)球高度在 40mm 之內，發(fā)球的角度在±15°，所以設計的升降裝置和搖擺裝置如下。升降裝置：為了能更加方便實現(xiàn)不同線路的發(fā)球，乒乓球發(fā)球器設計了可調節(jié)發(fā)球高度的裝置，能夠上下的調整發(fā)球器不同高度的發(fā)球，采用了絲杠與螺母的配合其工作的原理：由步進電動機帶絲杠，螺母固定在托板上帶動發(fā)射裝置和輸球管，絲杠轉動則螺母在絲杠上下運動。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙12圖 3.3 升降裝置如圖 3.3 所示：電機直接和絲杠相連，用鍵連接固定，升降的范圍在 20 ~60mm。同時絲杠與固定盤的螺母相連，固定盤與輸球管道相連，當電機轉動帶動絲杠轉動時，螺母在絲杠的帶動下帶動輸球管的上下運動，實現(xiàn)發(fā)射口在不同高度下發(fā)射乒乓球。搖擺裝置：在托板上有個角度擺動裝置，齒輪由步進電機帶動，齒輪帶動輸球管上的嚙合的齒盤，使得輸球管在齒盤的作用下實現(xiàn)左右的擺動，所以在一定的角度或者固定的角度發(fā)射出乒乓球。搖擺裝置的設計能夠使乒乓球多角度的發(fā)射，通過改變乒乓球角度能夠使使用者感受到與人對打的感覺，改變單一的角度發(fā)射乒乓球而帶來的枯燥。搖擺裝置安裝在靠近機頭附近，如圖 3.4 所示：圖 3.4 搖擺裝置電機與傳動齒輪相連，傳動齒輪帶動套固定在輸球管上的齒輪盤，由于乒乓球臺的大小決定了搖擺的角度不能過大在 30°范圍內，所以使用的齒輪盤的齒數(shù)只有一段，輸球管下端裝有軸承，因為對軸承的強度沒有要求，軸承只是方便機頭的轉動和固定作用。所以根據(jù)管道的大小選擇軸承型號 NU109，內徑為 45mm。3.3 乒乓球發(fā)球器的電機選擇從上述內容可以知道，乒乓球發(fā)球器的運動要靠電動機帶動，所以選擇準確的電動機非常重要 [7]，選擇電動機的要求有：1) 功率的大小選擇要合適帶動裝置的運動。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙132) 容易控制控制精度高3) 性能穩(wěn)定，防震和防干擾性能好4) 電動機的最大轉矩、起動轉矩、牽入轉矩等性能指標均能滿足工作機械的要求。對于升降裝置的步電機選擇，已知電動機和絲杠直接連接的，所以兩者減速比G/L=1/1，絲杠的螺距 BP=40mm，根據(jù)相同類型的乒乓球發(fā)球器了解到一般機頭部分質量為 2.5Kg 左右。設定做功質量為 W=3.0Kg（即搖擺裝置的到發(fā)射裝置的部分） 、鐵密度 ρ=7.85×103Kg/m3，所以設步進電機的負載轉動慣量為 則絲杠的轉動慣量 ：=5.92 (3-6)(其中 的直徑為 40mm，L 為長度 30mm)轉動部分的轉動慣量 ：=1.22 (3-7)(3-8)對于電動機的負載轉矩換選 ：(3-9)(其中 F 為推力為 0，摩擦系數(shù) μ=0.1，絲杠的機械效率 ?=0.9)負載轉矩所以選擇的三相步進電動機的參數(shù)有，保持轉矩 ，轉動慣量 ,功率 P=68W,額定電流 I=0.75A,電壓 U=100V。所以選用YY56 型號的三相電機。因為擺動裝置的擺動部分與升降裝置的作用部分都是一樣的，所以都是擺動 W=3Kg 的，所以選擇的步進電機的參數(shù)：電源電壓輸入 U=100V,額定電流 I=0.75A 功率 P=60W，保持轉矩 T=0.13N/m，轉動慣量 。所以選用 YY56 型號電機。由于發(fā)射裝置是電動機帶動摩擦輪，摩擦輪轉動發(fā)射乒乓球，由普遍的發(fā)球器選擇了解到，所以選擇的兩個直流電動機的參數(shù)：額定功率 P=25W,電流 I=0.27A，電壓U=220V，額定轉速 n=3000r/min。選用型號 4RK25GW-C 的直流電機。參考相似的發(fā)球器和資料，選擇輸送機構和撥球機構的直流電動機的參數(shù)：額定功率P=15W,電流 I=0.20A,額定電壓 U=220V，額定轉矩 T=0.125N/m，額定轉速n=1300r/min。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙14選擇電機型號 3RK15GW-C 的直流電機。3.4 輸球裝置的設計輸球機構是能否發(fā)出球的關鍵部分。所以輸球管道就是能夠把乒乓球順利送到發(fā)球口，而且不能卡球?？紤]到乒乓球的大小和每次都能送一個球，輸球管采用強塑料比較好。輸球裝置采用葉片輪旋轉輸球，葉片輪由直流電動機帶動的一對減速齒帶動?？紤]輸球的速度和效率，葉片輪設計為六個收球槽轉動一圈可以輸送 6 個球。對電動機速度的調節(jié)可以控制輸球頻率。為了防止卡球，葉片輪后是一段彎曲的輸球管，保證乒乓球能夠順利的進人輸球管內。圖 3.5 葉片輪根據(jù)乒乓球的大小為 40mm，選擇如圖 3.5 所示，根據(jù)設計要求，葉片輪采用 6 個收球槽，厚度 40mm，六個收球槽的直徑為 40mm。3.5 傳動部分的設計在乒乓球發(fā)球器的設計中總共有兩對齒輪傳動，一對直齒輪和一對齒輪和齒盤。分別可以實現(xiàn)控制葉片輪的轉動輸球和搖擺裝置的左右搖擺。由于本次乒乓球發(fā)球器設計的齒輪傳遞力矩比較小，對齒輪的強度要求不大，所以選用強塑料齒輪，制造選用材料為 ABS。使用塑料齒輪的優(yōu)點有耐磨、耐腐蝕、震動小、質量輕、性能穩(wěn)定、成本低、制造方便等。所以選擇塑料齒輪成了很多傳動機構的首選考慮。目前經常使用的的塑料齒輪大多數(shù)為漸開線小模數(shù)齒輪，所以選擇齒輪模數(shù)選為 2（齒輪設計參照《機械設計》教材進行設計） [8]。以輸球裝置的一對直齒輪為例。已知條件：圓柱直齒輪傳動，輸入功率為 P=15W，齒輪轉速為 n=1300r/min，由電動機驅動，輕微沖擊，轉向不變，傳動比設為 3 。1）輸球機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度。2）材料：參照機械手冊表 10-1，選用的是塑料齒輪，高速級小齒輪，齒面硬度為30HBS。高速級大齒輪齒面硬度為 30HBS。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙15對一般工作情況下的齒輪傳動，其設計準則是：保證足夠的齒輪彎曲疲勞強度，以免發(fā)生齒根折斷；保證足夠的齒面接觸疲勞強度，以免發(fā)生齒面點蝕。對于高速重載的齒輪傳動，除以上兩種設計準則外，還應按齒面抗膠合能力的準則進行設計。由實踐得知：閉式軟齒面齒輪傳動，以保證齒面接觸疲勞強度為主；閉式硬齒面或開式齒輪傳動，以保證齒根彎曲疲勞強度為主。 該齒輪傳動為閉式硬齒面，具有一定的齒面抗點蝕能力，主要失效形式是齒根折斷，故按齒根彎曲疲勞強度設計，再按齒面接觸疲勞強度校核。設計公式為：(3-10)式中：φd=b/d1 為稱為齒寬系數(shù)（b 為大齒輪寬度）,由機械手冊查??； 稱為齒形系數(shù)， 為彎曲許用應力。齒輪傳動的強度計算說明：彎曲強度計算中，因大、小齒輪的、 、 、 值不同，故按此強度準則設計齒輪傳動時，校核公式為：(3-11)表 3-1 使用系數(shù) K載荷狀態(tài) 工作機器原動機、電動機、內燃機、燃氣輪機均勻輕微沖擊運輸機、輕、中型的卷場機、起重機、發(fā)電機鼓風機1中、小沖擊重型運輸機、卷相機、起重機、混凝土攪拌機、機床主傳動1.25較大沖擊碎礦機、特重型起重機、軋鋼機、鍛壓機1.75充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙16對于軟齒面的閉式傳動，在滿足彎曲疲勞強度的條件下，宜采用較多齒數(shù)，一般取 z1=20～40.因為當中心距確定后，齒數(shù)多，則重合度大，可提高傳動的平穩(wěn)性。對于硬齒面的齒輪傳動，首先應具有足夠大的模數(shù)以保證齒根彎曲疲勞強度，為減小傳動尺寸，宜取較小齒數(shù)，但要避免發(fā)生根切，一般取 z1=17~20。根據(jù)設計要求取z1=20，z2=iz1=3×20=60。載荷系數(shù) K，按表 3-1 取 K=1 轉矩 T1=9.55×106×P1/n1=9.55× ×0.015/1300=110.2N·mm 彎曲疲勞許用應力：(3-12)按齒面硬度中間值查機械手冊得：(3-13)(3-14)設乒乓球發(fā)球器每天工作 8 小數(shù)，工作 5 年（一年按照 30 天算）則：N1=60njLh=60×1300×1×0.015×100×5=5.85× (3-15)N2=N1/i=1.95× (3-16)由機械手冊得彎曲疲勞壽命系數(shù) YN1=1.05，YN2=1.05按一般可靠性要求，取 ,則(3-17)(3-18)充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙17表 3-2 齒輪系數(shù) 及應力校正系數(shù)查表 3-2(3-20)(3-21)由公式：=43 (3-22)=45 (3-23)取較小者計算齒輪的模數(shù)查機械手冊按齒輪相對軸承對稱布置取 φd=0.6將以上數(shù)據(jù)代入下式，得(3-24)由上述選取 m=3確定主要參數(shù)Z（）17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 292.97 2.91 2.85 2.80 2.76 2.72 2.69 2.65 2.62 2.60 2.57 2.55 2.531.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.575 1.58 1.59 1.595 1.60 1.61 1.62Z（）30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 150 200 ∞2.52 2.45 2.40 2.35 2.32 2.28 2.24 2.22 2.20 2.18 2.14 2.12 2.061.625 1.65 1.67 1.68 1.70 1.73 1.75 1.77 1.78 1.79 1.83 1.865 1.97充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙181）小齒輪齒數(shù)選 Z1=20，大齒輪齒數(shù) Z2=24×3=60。2）分度圓直徑為： ， ，則中心距為 160mm。3）壓力角 α=20°。4）齒頂高系數(shù)=2，則兩個齒輪的齒頂圓直徑為： ， 。5）頂隙系數(shù)=0.5，則兩個齒輪的齒跟圓直徑為： ， 。圖 3.6 傳動齒輪傳動齒輪如圖 3.6。另外一對齒輪的參數(shù)選擇方法同這一對齒輪類似，因為齒盤與輸球管配合，輸球管的直徑已知為外徑=46mm 則這對齒輪的參數(shù)如圖 3.7 所示：圖 3.7 搖擺裝置齒輪無論是輸球裝置還是搖擺裝置，所需要的齒輪強度要求都不是很高，而且傳遞的力矩都比較小，所以設計的齒輪都符合強度要求。根據(jù)設計的齒輪的參數(shù)和葉片輪的尺寸和參數(shù)，設計的傳動軸。軸常選用材料有碳素鋼、合金鋼和鑄鐵。根據(jù)摩擦輪軸、回轉中心軸和卸載滾輪軸。選擇的材料為 ABS，根據(jù)公式 查機械設計表 13-1 確定 C 的值取 120充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙19(3-25)而設計的軸 遠大于 2.37，所以軸的強度都符合要求，根據(jù)機械課程設計 [9]設計軸如圖 3.8 所示：3.8 傳動軸因為葉片輪主要是運輸乒乓球，而乒乓球的質量只有 0.27g，乒乓球產生的力基本可以忽略不記，所以對于產生的阻力是非常的小。3.6 儲球箱和撥球裝置的設計儲球箱是用來存放乒乓球的裝置，負責把乒乓球送入輸球裝置中。在設計中整個箱體使用 ABS 材料，在儲球器設計上，儲球器設計成漏斗狀，上端設計斜圓錐形方便乒乓球集中在漏口。根據(jù)乒乓球的大小，儲球箱內至少要能容納 200 個乒乓球以上，設計的儲球箱如圖 3.9 所示：圖 3.9 儲球箱200 個乒乓球的體積為 6.7× mm2，設計的儲球箱至少要滿足要求，所以設計儲球箱的總體尺寸為長 350mm、寬為 200mm、高 180mm。同時防止乒乓球相互擠壓，造成卡球在漏口處。在儲球器的漏口旁設計一個攪拌器，攪拌器由直流電動機帶動，不需要速度太快，通過攪拌器的不停轉動攪拌消除乒乓球之間的擠壓而產生卡球的現(xiàn)象。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙20圖 3.10 撥球桿選擇撥球桿如 3.10 圖所示，撥球桿可以選擇 2 葉片的、3 葉片或者是多葉片的，根據(jù)乒乓球大小，對撥球桿的要求，撥球桿葉片不宜過密，所以設計 4 葉片的撥球桿。3.7 小結本章主要介紹了乒乓球發(fā)球器整個機器的功能結構。其他介紹了選擇的傳動齒輪和乒乓球飛行過程的力學分析及計算。考慮了乒乓球發(fā)球器功能結構的設計和實現(xiàn)發(fā)球影響因素，進而實現(xiàn)設計的乒乓球發(fā)球器的能順利發(fā)球功能。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙214 乒乓球發(fā)球器部分零部件三維設計對于乒乓球的一些重要部分的零部件進行設計，設計這些零部件時候應該遵守模具設計的要求，同時也要考慮到與其他零部件的搭配使用和功能問題 [10]。也對另一部分的尺寸要求和搭配進行設計 [11]。這樣便于設計乒乓球發(fā)球器的結構和減少成本。4.1 乒乓球發(fā)球器箱體的設計乒乓球發(fā)球器的箱體上連著有存球箱，和輸球管，整體連著發(fā)球器的外殼，內部有輸球裝置、撥球裝置和輸球管，設計箱體如圖 4.1 所示：圖 4.1 箱體設計箱體的外形尺寸是根據(jù)選擇的葉片輪大小和輸球管道的大小設計而來。4.2 機頭管道設計和摩擦輪的選擇根據(jù)乒乓球的大小尺寸 40mm 和市場選用的摩擦輪大小尺寸，設計的摩擦輪如圖4.2 所示：圖 4.2 摩擦輪設計選用的摩擦輪尺寸：外徑為 44mm、厚度 14mm、內徑為 9mm。選用的摩擦輪帶有凹槽的，凹槽最小外徑為 40mm。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙22圖 4.3 機頭管道如圖 4.3 所示機頭部分的管道設計，其中一部分采用 90°的管道設計?？紤]到乒乓球的大小和摩擦輪的大小，出球口采用長度直徑為 46mm、壁厚 3mm 的增強塑料。考慮摩擦輪的大小，發(fā)射管口開了 2 個直徑 55mm 的孔同時和開有 4 個螺釘孔，方便安裝帶動摩擦輪的電機的位置。4.3 電機造型圖 4.4 步進電機和直流電機由于本設計應用三維設計軟件 SolidWorks 對果乒乓球發(fā)球器進行三維造型，乒乓球發(fā)球器的各部分相互關聯(lián)，為了能夠更好的搭配零件的設計和裝配，故根據(jù)電機的型號和尺寸參數(shù)，將其三維模型繪制如圖 4.4 所示：左圖為帶動摩擦輪的直流電機，共計 2 個。右圖為其他電機造型。4.4 底座板設計為了方便移動整個乒乓球發(fā)球器同時方便安裝和拆卸，底座板設計如圖 4.5 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙23圖 4.5 底座板在底部采用四個滾輪滑動，可以很好的移動整個發(fā)球器，同時配合乒乓球發(fā)球器的底座，使乒乓球發(fā)球器整體外形更加美觀。同時也為安全考慮，四個圓角比四個直角沒那么容易割傷。底座板采用薄金屬材料，能夠很好的支撐整個機體重量。4.5 小結本章結合乒乓球發(fā)球器相關設計準則和裝配要求，對乒乓球發(fā)球器的部分零部件進行了設計 [12]。對零部件設計的是否合理，對乒乓球發(fā)球器的裝配合理性有著至關重要的影響，同時也是乒乓球發(fā)球器設計是否合理、可用的關鍵。所以對本章零部件三維建模和數(shù)據(jù)的設計時，反復進行修改完善，以達到最好效果。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙245 乒乓球發(fā)球器的裝配設計5.1 重點部分零部件的裝配設計本次設計重點除了對乒乓球發(fā)球器的零部件設計形狀和尺寸外，另外一個重點是將相互聯(lián)系各個零部件裝配起來。零部件根據(jù)設計要求準則和三維外觀設計和裝配的設計要求，完成零部件的設計功能形狀。零部件在裝配過程中，有些零部件需要特殊裝配（比如鍵槽的裝配要求等） [13]。為了能夠清晰的表達此次設計的零部件裝配過程和合理性，對特殊部分進行設計裝配過程的說明。相對與其他的裝配形式和過程，由于其他裝配比較簡單和與之相似，故不做其他部分的特殊說明。5.2 輸球裝置電機與葉片輪裝配輸球裝置電機與葉片輪裝配部分包括：電機與傳動齒輪的裝配；傳動齒輪之間的裝配；葉片輪與齒輪的裝配；軸承與葉片輪的裝配。下圖 5.1 為裝配所使用的零部件：a）葉片輪 b）軸c）軸承 d）大齒輪充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙25f）小齒輪 g）電機圖 5.1 葉片輪、傳動軸、軸承、大齒輪、小齒輪、電機根據(jù)設計的各個部分的要求和尺寸，傳動軸一端連著底座箱，中間連接著大齒輪、軸承、葉片輪。為了能夠變現(xiàn)出整個裝配過程和要求，如圖 5.2 為繪制的裝配過程圖：↓ ↓ ↓圖 5.2 輸球機構裝配過程圖鍵在鍵槽中軸向的固定良好，齒輪和電機的裝配采用鍵連接 [14]，軸與齒輪及葉片輪的連接同樣用鍵連接。電機帶動小傳動齒輪的轉動從而帶動大齒輪的轉動，大齒輪和軸連接，軸同時和葉片輪相連，從而實現(xiàn)乒乓球的輸送。在軸的兩端同時裝有兩個圓柱軸承，軸承的作用只是為了方便軸的轉動和軸的定位，對軸承的強度沒有具體的要求，所以根據(jù)設計選用軸承為 16006 普通深溝球軸承。5.3. 乒乓球發(fā)球器發(fā)射裝置的裝配設計充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙26發(fā)射器的部分裝配，乒乓球發(fā)球器的最主要功能就是能夠發(fā)射不同類型的球，通過調節(jié)電機速率能夠實現(xiàn)發(fā)射上下旋球和不旋球的功能。乒乓球發(fā)球器發(fā)射裝置部分裝配主要零部件有：直流電機（2 個） 、摩擦輪（2 個） 、發(fā)射管道，如圖 5.3 所示：a）摩擦輪 b）發(fā)射管c）電機 d）彎管圖 5.3 摩擦輪、發(fā)射管、電機、彎管圖 5.4 所示為直流電機和摩擦輪的裝配，摩擦輪通過六角螺釘墊片與電機連接，保證摩擦輪在電機的高速運轉下的穩(wěn)定，保證發(fā)球速度要求下的穩(wěn)定性。圖 5.4 電機與摩擦輪裝配充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙27圖 5.5 發(fā)射機構裝配如圖 5.5 所示為發(fā)射裝置的裝配圖電機上有固定的支架，通過用 2 個銷釘與管道連接從而使電機固定在發(fā)射管道上。5.4 升降裝置的裝配升降裝置設計是整個乒乓球發(fā)球器的主要部分，升降裝置的設計雖然比較簡單，但能夠實現(xiàn)不定點的發(fā)射乒乓球，實現(xiàn)多落點的裝置，能夠滿足不同使用者的需求，是整個乒乓球發(fā)球器的靈魂。升降裝置需要的零部件如 5.6 圖所示：a）螺桿 b）電機c）螺母套圖 5.6 絲桿、電機、螺母套充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙28如下圖 5.7，電機直接和絲杠相連，用鍵連接固定，升降的范圍在 25 ~60mm。同時絲杠與固定盤的螺母相連，固定盤與輸球管道相連，當電機轉動帶動絲杠轉動時，螺母在絲杠的帶動下帶動輸球管的上下運動，實現(xiàn)發(fā)射口在不同高度下發(fā)射乒乓球。5.7 升降機構裝配5.5 撥球裝置和儲球箱的裝配乒乓球發(fā)球器的撥球裝置是保證整個機器能夠實現(xiàn)不斷的發(fā)射乒乓球的裝置。撥球裝置所有的零部件如圖 5.8 所示：a）撥球桿 b）電機c）套筒圖 5.8 撥球桿、電機、套筒充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙29下圖 5.9 為撥球裝置的裝配圖，電機與套筒相連，套筒前端帶有平頭鍵用于與撥球桿相連電機轉動帶動撥球桿轉動，使撥球桿在儲球箱內不停的轉動，從而是乒乓球之間壓力消除而順利掉進輸球管內。圖 5.9 撥球裝置裝配5.6 搖擺裝置的裝配搖擺裝置的設計能夠使乒乓球多角度的發(fā)射，通過改變乒乓球角度能夠使使用者感受到與人對打的感覺，改變單一的角度發(fā)射乒乓球而帶來的枯燥。搖擺裝置安裝在靠近機頭附近，搖擺裝置的主要零部件如圖 5.10 所示：a)傳動齒輪 b）傳動齒輪套c）軸承 d）電機圖 5.10 傳動齒輪（2 個） 、軸承、電機充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙30圖 5.11 搖擺機構裝配如圖 5.11 所示，電機與傳動齒輪相連，傳動齒輪帶動套固定在輸球管上的齒輪盤，由于乒乓球臺的大小決定了搖擺的角度不能過大在 30°范圍內，所以使用的齒輪盤的齒數(shù)只有一段。5.7 各大部分的裝配雖然將乒乓球發(fā)球器的裝配分成了五部分：、輸球裝置、發(fā)射裝置、升降裝置、撥球裝置、搖擺裝置。但各大部分的裝配也非常重要，各大部分和重要部分裝配起來才能夠組成乒乓球發(fā)球器整個整體，完成乒乓球發(fā)球器的設計。各大部分的裝配如圖5.12 所示：圖 5.12 各大部分裝配圖 5.13 為整個的爆炸視圖。各大部分與主要部分的裝配按照設計的要求和尺寸進行裝配如圖 5.14 所示：充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙31圖 5.13 爆炸圖圖 5.14 總體裝配完成乒乓球發(fā)球器的整體裝配，標志著整體乒乓球發(fā)球器的設計已經完成。5.8 本章小結本章對乒乓球發(fā)球器的裝配進行了設計 [15]，主要分主要部分和各大部分的裝置設計介紹。整個裝配設計的好壞直接影響設計的乒乓球發(fā)球器的可行性和性能要求的實現(xiàn)。本章的裝配設計通過類似的產品裝配方法和設計要求準則兩方面，實現(xiàn)乒乓球發(fā)球器的裝配設計。但是由于個人專業(yè)水平有限及乒乓球發(fā)球器行業(yè)專業(yè)了解不多，在這個設計過程中，不可避免會忽略一些重要的設計要素，故也是本設計的缺陷所在。充值購買-下載設計文檔后，加 Q--1459919609 免費領取圖紙326 乒乓球發(fā)球器的使用注意事項和保養(yǎng)1）請以水平方式放在堅固的地面上。地面若傾斜或不平則影響發(fā)球，請?zhí)貏e注意。2）請務必裝上接地線及漏電保護開關。電源插頭應該完全插入插座中，對待接地的產品，應該與帶接地插口的插座連接。3）請不要用手或細根的棒子插入輸球管道或者是儲球箱漏球管內。因為如果正當電機轉動時，會發(fā)生危險或者是損壞電機。4）當交流電插頭未拔出時，不得打開儲存箱底部和觸碰底部的任何部件。否則有可能造成設備損壞或人員觸電造成傷害。5）在機器帶電的任何情況內，避免身體易受傷的部分或者是眼睛處于發(fā)球機頭出球口內或前方，以免被發(fā)射出的球擊傷。6）清理摩擦輪，摩擦輪外沿與球接觸的，比較易沾染球帶來的污垢，污垢多了后對發(fā)球有影響?？捎谜礉窬凭拿耷虬艋虿疾脸厦娴姆e垢。切莫用汽油或任何其它溶劑。7）因為整個乒乓球發(fā)球器的大部分零部件都是用 ABS 塑料，不宜在陽光下暴曬。工作溫度為攝氏 5 度到 30 度之間，那樣比較理想。8）使用同種規(guī)格的乒乓球，以免不同類型的球制造的規(guī)格和大小不一，以免對乒乓球