1新型羽毛球發(fā)球機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2摘 要羽毛球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)動(dòng)作精細(xì)，技術(shù)復(fù)雜多變，對(duì)抗激烈的競(jìng)技項(xiàng)目。當(dāng)今世界羽毛球運(yùn)動(dòng)水準(zhǔn)已發(fā)展到一個(gè)新的水準(zhǔn)，它不僅要求運(yùn)動(dòng)員具有成熟的技術(shù)，靈活多變的戰(zhàn)術(shù)，而且更需要良好的身體素質(zhì)。可見(jiàn)運(yùn)動(dòng)員的心、身、體的統(tǒng)一，是取得優(yōu)異成績(jī)的重要保證。基于這點(diǎn)思想我設(shè)計(jì)了一種可供羽毛球運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的羽毛球發(fā)球機(jī)，它主要由支撐系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)及自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)構(gòu)成。其中在發(fā)射系統(tǒng)中，采用電機(jī)壓縮彈簧，利用彈力將羽毛球發(fā)射出去，自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)則擬采用槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)皮帶輪間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將羽毛球送入發(fā)射管口。本羽毛球發(fā)球機(jī)非常適合運(yùn)動(dòng)員及初學(xué)者使用，目前我國(guó)在這方面已取得了一點(diǎn)成就，但相比國(guó)外來(lái)說(shuō)，我們國(guó)家在發(fā)球準(zhǔn)確性及頻率方面還相差甚遠(yuǎn)，因此需要更加完善。關(guān)鍵詞：羽毛球發(fā)球機(jī) 發(fā)射 自動(dòng)進(jìn)料 槽輪 間歇運(yùn)動(dòng)3AbstractThe badminton movement is a movement fine, the technology is complex and changeable, resists the intense athletics project. Now the world badminton movement standard has developed to a new standard, it not only requests the athlete to have the mature technology, flexible tactic, moreover needs the good physical quality. Obviously athlete's heart, the body, the body unification, is obtains the excellent result the important guarantee. I planned based on this thought to design one kind to be possible to supply badminton serving machine which the badminton athlete trained, it mainly by strut system, transmission system, launching system and automatic feeding system constitution. In the launching system, uses the electrical machinery compression spring, launches using the tension the badminton, automatically feeds the system to plan to use the V-belt pulley organization impetus belt pulley intermittence -like rotation, thus sends in the badminton the launch orifice. This badminton serving machine extremely suits the athlete and the beginner uses, at present our country has obtained an achievement in this aspect, but compares overseas said, our country is serving the accuracy and the frequency aspect is also far from, therefore the need is more perfect.Keywords: Badminton serving machine launch automatic feeding V-belt pulley intermittence4目 錄1 概述 51.1 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于羽毛球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 51.2 本課題的來(lái)源與現(xiàn)實(shí)意義 52 羽毛球自動(dòng)發(fā)球機(jī)總體的介紹與研究基礎(chǔ) .72.1 發(fā)球機(jī)總體的構(gòu)造與布局 72.2 發(fā)球機(jī)的工作原理 83 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 113.1 發(fā)射電機(jī)中的齒輪設(shè)計(jì) 114 發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 134.1 發(fā)射管的構(gòu)造 134.2 發(fā)射座的設(shè)計(jì) 154.3 發(fā)射彈簧的參數(shù)計(jì)算 165 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì) .195.1 選電動(dòng)機(jī)型號(hào) 195.2 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .205.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .215.4 設(shè)計(jì)高速軸 255.5 設(shè)計(jì)低速軸 .295.6 設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu) .306 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的高速軸的可靠性分析 32參考文獻(xiàn) 36總結(jié) 37致 謝 3851 概述1.1 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于羽毛球發(fā)球機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著我國(guó)體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在的體育訓(xùn)練器材已經(jīng)多種多樣,如排球拋球機(jī)、乒乓球發(fā)球機(jī)、足球發(fā)球機(jī)等都早已見(jiàn)于應(yīng)用,但羽毛球發(fā)球裝置卻未出現(xiàn),這與其本身的設(shè)計(jì)難度有關(guān),首先其發(fā)球動(dòng)作要求比較復(fù)雜, 為滿足運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練要求，發(fā)球機(jī)需要可發(fā)射定點(diǎn)球、高拋球、變速球等多種模擬現(xiàn)實(shí)比賽的球，其次還有羽毛球不像足球乒乓球那樣為規(guī)則的球體, 羽毛部分容易受到損傷，這就給設(shè)計(jì)帶來(lái)難度，由于以上原因使羽毛球發(fā)球機(jī)的要求很高，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有專業(yè)人員進(jìn)行類似的研究。目前，體育產(chǎn)業(yè)化的每年產(chǎn)值已達(dá)到 2000 億美元。發(fā)球機(jī)投放市場(chǎng)和使用將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，隨著國(guó)家對(duì)羽毛球運(yùn)動(dòng)的重視，各類專業(yè)隊(duì)的訓(xùn)練型發(fā)球機(jī)總需求量至少 1500 套，選拔測(cè)試用發(fā)球機(jī)由于他的特殊作用，需求量較少。另外，隨著全民健身運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，各類健身場(chǎng)館的發(fā)展也很快，應(yīng)用于城市健身場(chǎng)館的發(fā)球機(jī)需求量至少為 3000 套，由于羽毛球運(yùn)動(dòng)不受場(chǎng)地的限制，各類公共場(chǎng)所也可設(shè)置羽毛球發(fā)球機(jī)供人娛樂(lè)，全民健身發(fā)球機(jī)的需求量若干套。1.2 本課題的來(lái)源與現(xiàn)實(shí)意義為了提高羽毛球運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)水平，倡導(dǎo)更加健康文明的生活環(huán)境，使我國(guó)人民具有強(qiáng)烈的體育運(yùn)動(dòng)意識(shí)，加快我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前我國(guó)體校還沒(méi)有類似發(fā)球機(jī)，為了滿足體育運(yùn)動(dòng)的需要，我們擬設(shè)計(jì)了一種羽毛球自動(dòng)發(fā)球機(jī)。該羽毛球發(fā)球機(jī)主要用于羽毛球運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練，提高實(shí)戰(zhàn)性和訓(xùn)練效率，使運(yùn)動(dòng)員達(dá)到更高的競(jìng)技水平，同時(shí)也可用于全民健身，提高全民素質(zhì)。本 次 研 究 將 開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的羽毛球發(fā)球機(jī)（運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練發(fā)球機(jī)、選拔測(cè)6試用發(fā)球機(jī)、全民健身用便攜式發(fā)球機(jī)），對(duì)備戰(zhàn) 2008 科技奧運(yùn)，振興體育裝備業(yè)，具有重要的社會(huì)意義和很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。長(zhǎng)期以來(lái)，由于各地對(duì)羽毛球運(yùn)動(dòng)的重視程度不同，致使該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)發(fā)展也不平衡。有一部分省、市、自治區(qū)只顧一時(shí)一事的利益而缺乏戰(zhàn)略眼光，他們以該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)國(guó)內(nèi)水平較高，在比賽中難以?shī)Z牌為由，或則下令“暫時(shí)不設(shè)此項(xiàng)”，或則隨意調(diào)整，砍去這個(gè)項(xiàng)目，而看不到羽毛球運(yùn)動(dòng)是中國(guó)的強(qiáng)項(xiàng)這一根本基點(diǎn)，這就影響了我國(guó)羽毛球運(yùn)動(dòng)普及范圍不大，競(jìng)爭(zhēng)面不廣，從而有礙我國(guó)該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的人才輸送和技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展與提高。在訓(xùn)練問(wèn)題上，由于羽毛球運(yùn)動(dòng)技術(shù)性強(qiáng)，各地都重視基本功與基本技術(shù)的訓(xùn)練，加強(qiáng)了身體訓(xùn)練，技、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練也有針對(duì)性，這些都說(shuō)明了訓(xùn)練上有所前進(jìn)。但應(yīng)該說(shuō)，我們?cè)谟?xùn)練改革上的步子邁得還不夠大。必須清醒地看到，我們?cè)谟?xùn)練上還有很多不足和總是急待解決。如訓(xùn)練中盲目性較大，培養(yǎng)新秀時(shí)急于求成，未能總結(jié)出一套適合本地區(qū)和本隊(duì)特點(diǎn)的訓(xùn)練方法等。這就給我們的訓(xùn)練工作提出了一個(gè)新問(wèn)題：改革訓(xùn)練，利用羽毛球發(fā)球機(jī)訓(xùn)練基本功和基本技術(shù)，將我們的羽毛球訓(xùn)練工作轉(zhuǎn)到依靠科技發(fā)展的軌道上來(lái)。這是形勢(shì)和事業(yè)的需要。唯有如此，我們才能接受新時(shí)代的挑戰(zhàn)。 我國(guó)羽毛球運(yùn)動(dòng)的科研工作起步較晚，見(jiàn)諸刊物的像樣的專業(yè)論文寥寥無(wú)幾，科研工作只是停留在一般的調(diào)查研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上，由于沒(méi)有相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員以及資金的短缺，很難給羽毛球運(yùn)動(dòng)提供相應(yīng)的硬件設(shè)備?；谝陨系囊恍﹩?wèn)題及在現(xiàn)實(shí)生活中的所見(jiàn)所聞，我在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，我們擬設(shè)計(jì)了羽毛球自動(dòng)發(fā)球機(jī)，它集支撐系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)與自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)于一體，能朝多個(gè)方位自動(dòng)發(fā)球，我的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)它的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，發(fā)球機(jī)可隨時(shí)供運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，減少了人力的支出，該裝置整體構(gòu)造比較小巧，適合戶外訓(xùn)練，攜帶方便，是現(xiàn)代生活健身的一個(gè)不可或缺的體育器材。72 羽毛球自動(dòng)發(fā)球機(jī)總體的介紹與研究基礎(chǔ)2.1 發(fā)球機(jī)總體的構(gòu)造與布局其實(shí)目前在國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)最多的是乒乓球發(fā)球機(jī)，并且應(yīng)用得最為廣泛，這可能與乒乓球構(gòu)造簡(jiǎn)單有關(guān)，因此設(shè)計(jì)其配套的發(fā)球機(jī)也相對(duì)來(lái)說(shuō)顯得輕而易舉，而羽毛球發(fā)球機(jī)根據(jù)羽毛球構(gòu)造來(lái)設(shè)計(jì)就復(fù)雜了，羽毛球相互之間的摩擦力太大，不能一次裝載數(shù)個(gè)羽毛球然后依次發(fā)射，本次設(shè)計(jì)的這個(gè)羽毛球自動(dòng)發(fā)球機(jī)，其實(shí)也只能是半自動(dòng)的，因?yàn)樗枰斯は騻魉蛶Х徘?，它的?yōu)點(diǎn)是可向多方位發(fā)射球，發(fā)射管可上、下、左、右調(diào)節(jié)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)人自身需要而定，具體外形圖如下：羽毛球發(fā)球機(jī)整體圖8在左圖上，最下面是運(yùn)動(dòng)小車，也就是支撐系統(tǒng)，其次往上依次是傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)，右邊的是我設(shè)計(jì)的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，整體來(lái)說(shuō)它比乒乓球發(fā)球機(jī)大一點(diǎn)，目前，在發(fā)球機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)，發(fā)展較為完善的是乒乓球發(fā)球機(jī)，對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的幾種乒乓球發(fā)球機(jī)的原理及構(gòu)造都有了一定的了解，乒乓球發(fā)球機(jī)主要采用了能量守恒的原理來(lái)設(shè)計(jì)制作的。它首先將彈性撥片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)彈性撥片遇到擋塊阻擋后發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生彈性勢(shì)能。當(dāng)彈性撥片由于彎曲變形而滑過(guò)擋塊后，它將迅速恢復(fù)原形狀并由彈性撥片的前端擊打乒乓球的中后部。將彈性撥片的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為乒乓球的動(dòng)能，從而使乒乓球產(chǎn)生一定的初速度，達(dá)到發(fā)射乒乓球的目的。本羽毛球發(fā)球機(jī)和市場(chǎng)上現(xiàn)有的羽毛球發(fā)球機(jī)相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。本發(fā)球機(jī)的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)僅為彈性撥片的旋轉(zhuǎn)，由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，從而使得本羽毛球發(fā)球機(jī)發(fā)球連續(xù)、準(zhǔn)確，無(wú)卡球現(xiàn)象發(fā)生。(2) 成本低廉。本羽毛球發(fā)球機(jī) 90%以上的材料均為中常見(jiàn)的廢棄物品回收利用而制成的，所以不僅降低了制造成本，而且達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。(3) 適合初學(xué)者使用。由于市場(chǎng)上所銷售的同類產(chǎn)品均是為水平較高的乒乓球愛(ài)好者設(shè)計(jì)的，其發(fā)球形式多種多樣，很不是適合初學(xué)者使用，而本發(fā)球機(jī)發(fā)出的乒乓球路線單一、落點(diǎn)準(zhǔn)確，非常適合初學(xué)者為了練習(xí)羽毛球基本功而使用。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) （1）用擊打方式將球擊出，不同于常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)摩擦方式；（2）利用彈性撥片遇到擋塊而產(chǎn)生的彈性變形來(lái)對(duì)羽毛球進(jìn)行彈射；（3）用鋼絲做成杠桿式攪球桿，在集球器中連續(xù)旋轉(zhuǎn)攪拌球，通過(guò)對(duì)乒乓球發(fā)球機(jī)的研究，可以集百家之長(zhǎng)，運(yùn)用到我的設(shè)計(jì)當(dāng)中。2.2 發(fā)球機(jī)的工作原理1）發(fā)射管的組成該羽毛球發(fā)球機(jī)的發(fā)射管主要由蝸桿、蝸輪、齒輪、齒條、撥爪、槍栓、松鉤、球拍、發(fā)射彈簧、發(fā)射座、彈簧底座、齒條導(dǎo)軌等主要部件組成。2）工作原理羽毛球發(fā)射由三個(gè)運(yùn)動(dòng)組合實(shí)現(xiàn)，機(jī)架筒身的轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)射簡(jiǎn)的上下擺動(dòng)，以9及彈簧的彈射。由筒射轉(zhuǎn)動(dòng)和發(fā)射筒的上下擺動(dòng)復(fù)合實(shí)現(xiàn)面向球場(chǎng)的全方位各角度發(fā)射，符合運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的基本要求。發(fā)射管安裝在機(jī)座上，機(jī)座安裝于運(yùn)動(dòng)小車上，便于在訓(xùn)練場(chǎng)地移動(dòng)放置，發(fā)球過(guò)程中，發(fā)射管的底座可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)射管可在鉛垂面內(nèi)擺動(dòng)，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合，可以滿足發(fā)射管發(fā)球的角度和方位，羽毛球進(jìn)入發(fā)射管后，有定位環(huán)限位，壓縮彈簧在齒輪條的驅(qū)動(dòng)下被壓縮，達(dá)到預(yù)定行程后，在不完全齒輪的作用下，齒條自動(dòng)脫離電機(jī)齒輪，與壓縮彈簧聯(lián)結(jié)在一起的球拍迅速將球擊發(fā)出去，機(jī)器啟動(dòng)后，整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)由單片機(jī)自動(dòng)控制，并能按實(shí)際需求編制程序以完成不同的工作動(dòng)作要求，不需要人力操作。3） 各主要部件工作效用如下：（1）蝸桿： 傳遞驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)并將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞于蝸輪。（2） 蝸輪：由蝸桿帶動(dòng)，使與其安裝一起的發(fā)射管完成水平方向的運(yùn)動(dòng)。（3） 齒輪：傳遞驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的直線運(yùn)動(dòng)。（4）齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)： 驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（5） 壓縮彈簧：由壓縮狀態(tài)釋放，將羽毛球擊發(fā)出去。（6） 齒條座： 固定安裝于發(fā)射管上，便于齒條安裝并通過(guò)其上的導(dǎo)軌限制齒條的運(yùn)動(dòng)方向。10（7）齒條： 通過(guò)直線運(yùn)動(dòng)將與其聯(lián)結(jié)的彈簧壓縮。（8）撥爪：因其固定安裝于齒條上，故能與齒條一起運(yùn)動(dòng)并壓縮彈簧。（9）發(fā)射管： 便于羽毛球安放并為其發(fā)射提供導(dǎo)向作用。（10） 定位環(huán)： 為羽毛球發(fā)射前在發(fā)射關(guān)內(nèi)限位。（11） 球拍： 傳遞壓縮彈簧的運(yùn)動(dòng)，拍擊羽毛球?qū)⑵鋼舭l(fā)出發(fā)射管。4） 該機(jī)器的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)（1） 將彈簧巧妙運(yùn)用，作為發(fā)射動(dòng)力。（2） 將一完整齒輪去掉幾個(gè)齒成不完全齒輪，完成齒輪齒條相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的脫鉤。5） 該機(jī)器和乒乓球發(fā)球機(jī)的區(qū)別（1） 發(fā)球難度比乒乓球大，這也是目前沒(méi)有成熟的羽毛球發(fā)球機(jī)商品問(wèn)世的原因。乒乓球是尺寸規(guī)范的球體，便于分隔和定位，羽毛球雖然也有尺寸規(guī)格，由于尾部帶有羽毛，造成了分隔和定位的困難。（2） 發(fā)球原理和乒乓球發(fā)球機(jī)不一樣,乒乓球發(fā)球機(jī)是利用摩擦力將球發(fā)出去；本羽毛球發(fā)球機(jī)是運(yùn)用機(jī)構(gòu)創(chuàng)新,借用彈簧力推動(dòng)球拍將球擊發(fā)出去。6） 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的組成（1） 它由減速器，槽輪機(jī)構(gòu)，和一個(gè)皮帶輪組成，其中減速器里是一對(duì)大小直齒錐齒輪，布局是交錯(cuò)式，槽輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂和一個(gè)槽輪。7） 工作原理當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)時(shí)，由 帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪的嚙合，將轉(zhuǎn)矩帶給輸出軸，V由于槽輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接在輸出軸上，因此轉(zhuǎn)矩又傳遞給槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪和轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)向相反，當(dāng)轉(zhuǎn)臂做等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)從動(dòng)槽輪時(shí)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而靜止地做單向步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)皮帶輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，由于皮帶輪是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，羽毛球相對(duì)其是靜止的，當(dāng)羽毛球伴隨皮帶一起向前轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)轉(zhuǎn)輪邊界時(shí)，羽毛球自然會(huì)作平拋運(yùn)動(dòng)，以一個(gè)弧線落入發(fā)射管口，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)進(jìn)料。8） 該系統(tǒng)的不足之處由于設(shè)計(jì)水平有限，暫時(shí)沒(méi)能設(shè)計(jì)出能自動(dòng)向皮帶裝載羽毛球的裝置，目前在市場(chǎng)上或是在研究學(xué)術(shù)里還沒(méi)出現(xiàn)過(guò)這樣的裝置，所以還需人工作用，因此本羽11毛球發(fā)球機(jī)從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)也只能算是一個(gè)半自動(dòng)發(fā)球機(jī)。3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3.1 發(fā)射電機(jī)中的齒輪設(shè)計(jì)彈射由電機(jī)提供動(dòng)力源，經(jīng)齒輪、齒條機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)撥爪拉動(dòng)槍栓使彈簧壓縮達(dá)到行程后，由斜滑塊使拔爪松開(kāi)，彈簧射羽毛球。1.選擇材料及確定許用應(yīng)力齒輪：材料選用 45 鋼，齒面硬度為 。250HB齒條：材料 HT250，齒面硬度為 。查機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)圖 6-12 得：； ； （表 6-23） ，則lim380HMPa??lim435HPa??1.3HS?li380[]29MSlim4435[]7.1.HPa???查圖 6-13 得：（表 6-23） ，則lim392;FMPa??lim478;FPa.6FSli3392[]57.1.FMa??lim448[]6FPS2.按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)精度等級(jí)： 8GKB1095-8查表 6-22， 取載荷系數(shù) .?齒寬系數(shù) .2a??12取齒數(shù)： 12Z?壓力角： =0??查圖 6-13 得：齒形系數(shù) 則12.9,FY?.2F10.5[]7F?24[]8FY?因 ，取 設(shè)計(jì)1[]FY??21[]F?模數(shù) m≥ 31233 244.5701.546()[]6aFKTYiZ??????考慮磨損，模數(shù)要加大 10%， m查表 6-16，取模數(shù) 5齒輪如下圖：134 發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介4.1 發(fā)射管的構(gòu)造發(fā)射管 →定位環(huán)→ 球拍→ 發(fā)射座 → 發(fā)射彈簧 → 彈簧底座如下圖：14球拍：球拍是與羽毛球直接接觸，一端要用牛筋繃成網(wǎng)狀，另一端固定在發(fā)射座上，為了減輕重量，球拍鉆中孔，挖外槽。球拍外徑需比發(fā)射管內(nèi)徑略小，固定端外徑取￠63。與球接觸端可略小取￠61，與發(fā)射座用螺釘連接。如下圖：154.2 發(fā)射座的設(shè)計(jì) 彈簧彈射時(shí)直接彈射發(fā)射座，發(fā)射座在發(fā)射管內(nèi)要運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，需要有導(dǎo)向面，因此需要一定厚度 t= ，為了保持彈簧彈射時(shí)正確位置，可把發(fā)射座階梯軸30m小的一端與彈簧內(nèi)孔配合，可根據(jù)彈簧尺寸確定大徑￠64，小徑￠38。如下圖：164.3 發(fā)射彈簧的參數(shù)計(jì)算彈簧參數(shù)根據(jù)羽毛球的初速度以及發(fā)射座與球拍質(zhì)量確定。c=(D-d)/d,初選 c=5 D=60 d=10c=6 D=50 d=7c=7 D=45 d=5.6c=7 D=50 d=6c=7 D=40 d=5取 c=7, D=40, d=5m， ， 1470BMpa??min20FN?ax60???.40.17Bz???23879.12.7.4165. ??????Cck≥d mMPazcK5.4853.][ax.1 ??d= D2=D-d=40-5= 5mmFh65204inax???????壓縮功率： wkVp 1.1in.6501圈數(shù)： 圈a794.358mx83GdnC?????兩端各并緊一圈，則總?cè)?shù)n1=n+2=17 圈極限載荷： = = liF8.0ax6512n?lim33.78590nCmGd???ax8156?h24in?i790833dFNc???17δ 1≥0.1d= 0.5m節(jié)距： 0.1.68ax1??????ndpH750?°??p10maxY=arctarct.39.8D52KFCd??????展開(kāi)長(zhǎng)度： YLn75.6.os??b= 43517H(1) 根據(jù)外徑要求，初選 C=7由 C= = 得 d=2/Dd()/?.m由表 16-2 查得選用 C 級(jí)碳素彈簧鋼絲時(shí)， =1570 。B?Mpa查表 16-1 知， =0.4 =0.4×1570 。[]?B?pa故可得彈簧絲直徑為 d≥ 與原假設(shè) 相差較大，故應(yīng)重新設(shè)計(jì)。4.153.5改選 C=6，K=1.253，得 d=4mm。查表 16-2 得 , =0.4 =608 。20B?Mpa[]?Bpa較核所選直徑 KFmx1.253061.66m3.988Cd??????計(jì)算得出的 d 與改選后所選的直徑基本一致，故確定 , 4d?24Dm(2) 有效工作圈數(shù)變形量 由圖 16-6 確定，即max?=maxaxin5012Fh?????16.7查表 16-1，得 G=79000MPa,所以由式（16-11）得=max3379016.485GdnFC???.取 n=6.5 圈?？紤]到兩端各并緊一圈，則彈簧總?cè)?shù)=n+2=6.5+2=8.5118(3) 確定變形量 、 、 和實(shí)際最小載荷lim?axminminF彈簧的極限載荷為 axli5062.8.FN??因?yàn)楣ぷ魅?shù)由 6.11 改為 6.5，故彈簧的變形量和最小載荷也相應(yīng)有所變化。按式（16-8） ，將 和 分別代替 F 和 得limli??33limli86.527904nCGd??2.m?將 和 分別代替 F 和 得maxFa??33maxax86.57904nd??17.?按圖 16-6 可知minax(1.)h??7.mini33790486.5GdFC??(4) 求彈簧的節(jié)距 p、自由高度 、螺旋升角 和簧絲展開(kāi)長(zhǎng)度 L0H?在 的作用下壓縮彈簧相鄰兩圈的間距 ≥0.1d= , 取 = , 則無(wú)maxF1?0.1?0.5m載荷作用下彈簧的節(jié)距為max147.6503dpn????.2?P 基本符合在 的規(guī)定范圍。123???????2D端面并緊磨平的彈簧自由高為 01.5(6.7231.54)Hnpd????2.95m?取標(biāo)準(zhǔn)值 = 。0H5m無(wú)載荷作用下彈簧的螺旋角為 2.arctarctn.8D????基本滿足 的范圍。??~9?彈簧絲的展開(kāi)長(zhǎng)度 21/os48.5/os.Ln???643.5m?(5) 穩(wěn)定性計(jì)算 05.7bH?19采用兩端固定支座，b=2.175.3,故不會(huì)失穩(wěn)。如下圖：AAFlim=625Nmax0Fmin=196N5 自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 選電動(dòng)機(jī)型號(hào)1） 、本羽毛球發(fā)球機(jī)機(jī)身比較輕，工作環(huán)境無(wú)特殊要求，一般是供羽毛球運(yùn)動(dòng)員練習(xí)或是個(gè)人娛樂(lè)使用，可隨時(shí)工作，對(duì)于自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)而言，需要其具備能向20發(fā)射關(guān)能連續(xù)進(jìn)球的功能，工作載荷比較小，且工作平穩(wěn)，擬選取電動(dòng)機(jī)功率為。7.5KW2） 、V 帶傳動(dòng)比為 ，直齒錐齒輪減速器傳動(dòng)比為 ，則總傳動(dòng)比2~41i? 2~3i?合理范圍是 =4～12，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍是 。則一共有如下幾' 7503/mnr種方案：方案有 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（）KW同步轉(zhuǎn)速（）/ir滿載轉(zhuǎn)速（）/ir1 132YS?7.5 3000 29002 4M7.5 1500 14003 607.5 1000 9704 18L7.5 750 720綜合考慮減輕電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的重量和節(jié)約資金，選用第二方案，因此選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 ，其主要性能如下表：324Y?電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（）KW同步轉(zhuǎn)速（）/minr滿載轉(zhuǎn)速（）/inr額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩1324YM?7.5 1500 1440 2.2 2.2主要外形與安裝尺寸：中心高 ()m外形尺寸 安裝尺寸 ()軸身尺寸 平鍵尺寸 ()mH L （AC/2+AD?） HDA B?D E?F GD?132 515 345 315 21 178 38 80 10 415.2 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1） 確定計(jì)算功率 c?= ___工況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容取 =1.0， =3c?kAkAkAc?。KW2） 選 V 帶型號(hào)21由機(jī)械設(shè)計(jì)課本可查得 V 帶型號(hào)為 A 型，由表 5—32 查得小帶輪直徑為 =1d,核算帶速 ，符合 5 V 25 。80m16.78/0dnms???s?ms求傳動(dòng)比，分配傳動(dòng)比時(shí)考慮到齒輪尺寸太大，增加制造困難，通常取圓錐齒輪的傳動(dòng)比 ≈0.25 ，取 =3。1ii3） 則大帶輪直徑為 = = 根據(jù) 的標(biāo)準(zhǔn)值取 = 。2di142d2d364） 確定中心距 與帶長(zhǎng)aL（1）初選中心距 00.7（ + ） 2（ + ） 則 221 632，初選 =2251d?1d?0a0a（2）初算帶長(zhǎng) 與確定帶長(zhǎng)c0a≈2 + （ + ）+ =2 225+496+27=973，查課本機(jī)械設(shè)L0a2?1d??24???計(jì)得 =1000mm。d（3）確定中心距109732528.50ca m???????.minLmd3x（4）驗(yàn)算小輪包角 1?2368028057. 57.142.01.a????????????功率增量 p?長(zhǎng)度系數(shù) ，包角系數(shù)0PcZ???????.9KL.89K?????0.71.80.????（5）V 帶根數(shù) = cP??????36.9?選取 V 帶根數(shù)為 根4Z（6）確定初拉力 0F保證 V 帶具有一定壽命的單根 V 帶適宜的初拉力是2.50KcFqvZv????225.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力小大齒輪均為直齒錐齒輪，選用 45 鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)，由表 5—32b 查得硬度為 229～286HBS，大齒輪正火，硬度 169～217HBS，由圖 5-32b 查得，由圖 5—33b 查得20,210limliMpapaFF????。651HHli 38.n210li 22.YSTMpaNPF?????6m160in5l152ZpaWHSNP???取 2P??2） 按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)當(dāng)一對(duì)齒輪為鋼制時(shí)，有2346011.5KTduRHP????????????????（1）計(jì)算小齒輪名義轉(zhuǎn)矩7.950.890PTNmn???（2）選取齒寬系數(shù) 31R?（3）選取載荷系數(shù) 因小齒輪懸臂布置，取 1.5K（4）初算小齒輪大端分度圓直徑??23460.57384.761.5dm???????????（5）確定齒輪齒數(shù)與模數(shù) 選取 ，則1z2.561zi??大端模數(shù) ，查表取8.13.42dmZ?3m（6）計(jì)算主要幾何尺寸3.56912dz?23錐距 ??????2220.5.0.591.7.51.1Rd m??????齒寬 bm?分度圓錐角 arctn68.2z??901???分度圓直徑 d1z42m齒頂高 ha3.5ha齒根高 f 21f?齒高 2.7.頂隙 c0齒頂圓直徑 dacos9123.5cos68.295.1mm???????2dm齒根圓直徑 f.4?cos1942f?齒頂角 a?artn.612hR????齒根角 f c.ff頂錐角 ?8.1049.8a????2.232????根錐角 f 6.6.1ff?18.9184???大、小齒輪外形輪廓圖如下：24a 大直齒錐齒輪b 小直齒錐齒輪3） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度23601.5KTYFFspmZR????????????（1）確定 的最大值/Ysp'“261arctnrtarctn1485u???“9068'52????21cosZv?252174cosZv??由課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 ，.15YFs?3.92Ys?.50381YFp?.01p?因?yàn)?，所以校核小齒輪即可。2s?（2）校核小齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度??3601.5784.1528.71 13MpaF F? ???????故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。5.4 設(shè)計(jì)高速軸1） 該軸無(wú)特殊要求，選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼， ，其外形尺寸如640MpaB??下：2） 初步估算軸徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算輸入端聯(lián)軸器處的最小軸徑，按 45 鋼，取 ，輸出10C?軸功率 。7.509.897.2123P????齒數(shù)比為 6u?輸入軸轉(zhuǎn)速為 146/min2.nr26由 ，即為安裝大帶輪的直徑，該軸上有鍵槽7.23105.min6PdC??應(yīng)加大 5%，并圓整，取 ， 為軸肩高度，取 = 。dmaa2.5m則 '21a?取'~5d'382取 'd?3） 軸的各段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)在本羽毛球發(fā)球機(jī)的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)中，軸承選用深溝求軸承承受徑向載荷，也能同時(shí)承受雙向軸向載荷，其極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用最廣泛。我在這個(gè)設(shè)計(jì)中擬采取深溝球軸承 6007[0000 型]，軸承寬度B= ，D=62，d=35， , ,因此選軸的第二段長(zhǎng)度為14m143.dm?53.71D?，其他各部分長(zhǎng)度分別為 、 ，已知齒寬為2l?0l?802lm，則軸的第四段長(zhǎng)度為 。30B4） 軸的結(jié)構(gòu)工藝性主要考察軸的強(qiáng)度驗(yàn)算先做出軸的受力計(jì)算簡(jiǎn)圖，取集中載荷作用于齒輪及軸承中點(diǎn)。圖（一）：1） 齒輪上作用力的大小轉(zhuǎn)矩 337.229.5109.51019.3526PTn?????圓周力 84.FNtdm徑向力 'costacostan20cos68.25411 Nr???????27軸向力 'sintasin190tan2si68.3911FFNar?????????法向力 /co/co3Nt ?且 ， ，2?2rFr?????10.510.57.5ddRm?????2） 求軸承支反力水平面上支反力見(jiàn)圖（二） ， 94.2tFNA垂直面上支反力見(jiàn)圖（三） ，''cosin5468.7cos.10sin2649113954.209.0FArtMNmB???????????????3） 畫(huà)彎矩圖，見(jiàn)圖（二） 、圖（三） 、圖（四）截面處彎矩為水平面上彎矩： 354.2109.MNmB????垂直面上彎矩： '6281??' 391206404.5B??????合成彎矩： '221983.01MNmB?'46124） 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖，見(jiàn)圖（五） 73.84TNm?5） 畫(huà)計(jì)算轉(zhuǎn)矩圖，見(jiàn)圖（六）單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，截面 B 處當(dāng)量彎矩為10.6b?????????????2' 4.3MTNmvB????2' 46.MTNmvB????圖（二）：水平面受力與彎矩圖28圖（三）：垂直面受力與彎矩圖圖（四）：合成彎矩圖29圖（五）：轉(zhuǎn)矩圖6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度截面 B 處最危險(xiǎn)， ，查機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)資料得46.2MNmBv?。01pab???????.0.1603.1c Mpawbd?????????故其強(qiáng)度足夠。5.5 設(shè)計(jì)低速軸1） 該軸的功能主要是帶動(dòng)凸輪旋轉(zhuǎn)，也無(wú)特殊要求，選用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼，取最小軸徑 ， 為軸肩高度，取 ，則32dm?a2.5am?“71?，取~5“39d根據(jù)軸在減速器里的實(shí)際安裝位置，必要時(shí)可增大軸徑，不影響其工作性能，所以取 ，則相應(yīng)地取 ， 。其外形尺寸如下：“23dm?“4m?“375d?302） 軸的各段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)在該軸上選用深溝球軸承 6008，軸承寬度 ， ，15Bm?68D， ，根據(jù)實(shí)際情況及所選用的軸承型號(hào)，低速軸的各段48.1dm?53.71D?長(zhǎng)度如下： ， ， ， ， ，6l?4lm20l023l34l?。35l3） 軸的結(jié)構(gòu)工藝性低速軸的強(qiáng)度驗(yàn)算見(jiàn)高速軸的驗(yàn)算方法，在此不再贅述。5.6 設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)羽毛球發(fā)球機(jī)需要具有能自動(dòng)進(jìn)球并能自動(dòng)發(fā)射的裝置，在本羽毛球發(fā)球機(jī)中有同學(xué)已設(shè)計(jì)了發(fā)射管，故還需要有一個(gè)自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)，我的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)構(gòu)，要能保證能間歇式地進(jìn)球，通過(guò)以前對(duì)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，我了解到可采取槽輪機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)，它是分度、轉(zhuǎn)位等步進(jìn)傳動(dòng)中應(yīng)用最普遍的一種機(jī)構(gòu)，在日常生活中我最熟悉的是外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，其外形如下圖，它由帶有圓銷A 的轉(zhuǎn)臂 1、具有均布徑向開(kāi)口槽的槽輪 2 和機(jī)架所組成。槽輪 2 和轉(zhuǎn)臂 1 的方向相反，當(dāng)主動(dòng)轉(zhuǎn)臂 1 作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)槽輪 2 時(shí)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而靜止地作單向步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。