喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目： 簡易羽毛球發(fā)球機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 學 院： 機電與車輛工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名： 黎 小 豪 學 號： 6 3 1 5 0 4 0 1 0 5 0 5 指 導 教 師： 方 軼 琉 評 閱 教 師： 完 成 時 間： 重慶交通大學 CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY 簡易羽毛球發(fā)球機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名（親筆）： 年 月 日 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，本科生在校攻讀期間畢業(yè)論文（設(shè)計）工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬重慶交通大學，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)重慶交通大學可以將畢業(yè)論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編畢業(yè)設(shè)計（論文）。 作者簽名（親筆）： 年 月 日 導師簽名（親筆）： 年 月 日 I 簡易羽毛球發(fā)球機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 在經(jīng)濟和科技不斷進步的當下，良好的身體狀況越來越受到民眾的重視，為了鍛煉身體加強體質(zhì)，許多人都選擇了進行體育運動。為了讓體育運動更加便捷，能夠更好的服務民眾，自動化的體育產(chǎn)品和器械開始漸漸的出現(xiàn)在大眾的眼前。國內(nèi)關(guān)于自動化運動器材的種類越來越多，設(shè)計也越來越成熟?，F(xiàn)今，國內(nèi)關(guān)于發(fā)球機的研究還有一部分的空白，除了乒乓球發(fā)球機的技術(shù)較為成熟，其他發(fā)球機的技術(shù)都還在初步發(fā)展階段。 羽毛球運動是一種多人運動, 無論是訓練、教學還是娛樂, 都至少需要兩個人相互配合。特別是在羽毛球教學和訓練中, 需要有大量重復性的練習動作, 為保證訓練效果, 對陪同人員要求較高而羽毛球發(fā)球機的使用正好彌補了一個人無法打羽毛球的不足，哪怕一個人也可以練習羽毛球，因此羽毛球發(fā)球機的市場前景非常大。針對情況，設(shè)計出一款羽毛球發(fā)球機，這種發(fā)球機通過雙輪摩擦的方式發(fā)射羽毛球，針對不同的訓練要求可以調(diào)整方向和角度。本次畢業(yè)設(shè)計主要就該款發(fā)球機的發(fā)射系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)進行設(shè)計。 這種發(fā)球機的設(shè)計參考了乒乓球發(fā)球機發(fā)球的原理，改善了現(xiàn)有的羽毛球發(fā)球機，達到了更好的訓練和娛樂效果。 關(guān)鍵詞：羽毛球發(fā)球機；發(fā)射系統(tǒng)；傳動系統(tǒng) Mechanical structure Design of simple Badminton serve Machine Abstract With the continuous progress of economy and science and technology, people pay more and more attention to their good physical condition. In order to exercise and strengthen their physique, many people have chosen to carry out sports. In order to make sports more convenient and can better serve the people, automated sports products and equipment began to appear in front of the public. There are more and more kinds of automatic sports equipment in China, and the design is becoming more and more mature. At present, there are still some gaps in the domestic research on serve machines. In addition to the relatively mature technology of table tennis serve machines, the technology of other serving machines is still in the preliminary stage of development. Badminton is a kind of multiplayer sports, whether it is training, teaching or entertainment, at least two people need to cooperate with each other. In particular, in badminton teaching and training, a lot of repetitive exercises are needed. In order to ensure the training effect, the high requirements for accompanying personnel and the use of badminton serve machine just make up for the lack of a person who can not play badminton. Even one person can practice badminton, so the market prospect of badminton serve machine is very big. In view of the situation, a badminton serve machine is designed, which launches badminton by ejection mode, and can adjust the direction and direction according to different training requirements. angle This graduation project mainly designs the launch system, transmission system and automatic feeding system of the serve machine. The design of this kind of serve machine refers to the principle of table tennis serve machine, improves the existing badminton serve machine, and achieves better training and entertainment effect. Key words: Badminton service machine; transmission system; transmission system 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 概述 1 1.1 羽毛球發(fā)球機概述 1 1.2 羽毛球發(fā)球機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 3 1.3 羽毛球發(fā)球機的發(fā)展前景和方向 4 1.4 課題的目的與意義 4 2羽毛球自動發(fā)球機總體的介紹與設(shè)計 5 2.1 發(fā)球機總體的構(gòu)造與布局 5 2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計 6 2.3 功能和性能指標 7 2.4 機械方案簡介 9 3 發(fā)射機設(shè)計方案 10 3.1 發(fā)射機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.2 運動學分析 11 3.3 電機選型 12 4 儲球結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 13 4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 4.2 運動學分析及電機選型 14 5 傳送結(jié)構(gòu)的設(shè)計 15 5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 6 升降支撐機構(gòu)的設(shè)計 16 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 設(shè)計總結(jié) 17 致 謝 18 參 考 文 獻 19 - VI - 重慶交通大學2015屆機械設(shè)計制造及其自動化（機械設(shè)計制造及其自動化）專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 1 概述 1.1 羽毛球發(fā)球機概述 羽毛球的比賽十分具有觀賞性，羽毛球運動本身也趣味十足, 如今已成為人們喜愛的體育運動, 是人們用來鍛煉和娛樂的絕佳選擇。羽毛球運動是需要大量基礎(chǔ)練習的, 特別是競賽和教學方面。同時, 羽毛球運動又是一種多人運動, 無論是訓練、教學還是娛樂, 都至少需要兩個人相互配合。特別是在羽毛球教學和訓練中, 需要有大量重復性的練習動作, 為保證訓練效果, 對陪同人員要求較高而羽毛球發(fā)球機的使用正好彌補了一個人無法打羽毛球的不足，哪怕一個人也可以練習羽毛球，因此羽毛球發(fā)球機的市場前景非常大。 羽毛球是一項同時擁有競技和娛樂屬性的運動項目，隨著對羽毛球發(fā)球機研究的加深，這種發(fā)球機會增加很多不一樣的屬性，比如說方便快捷，自動調(diào)整發(fā)球，智能化和人性化的設(shè)計。這種發(fā)球機主要有儲球系統(tǒng)、發(fā)球系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)組成。利用solid Works軟件進行設(shè)計, 利用3D打印和激光加工技術(shù)進行加工, 制作出實物模型, 完成了功能驗證。 中國的體育產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展的時代，各種體育產(chǎn)品層出不窮但也參差不齊，各種球類的發(fā)球機，投球機以及一些輔助運動訓練的產(chǎn)品，但是在這之中很少能看到羽毛球發(fā)球機，成熟的羽毛球發(fā)球機產(chǎn)品要求不同角度，不同高度，不同速率的發(fā)球，如挑高球，扣殺球，平擋球等，這讓羽毛球發(fā)球機更加不同與其他發(fā)球機的設(shè)計。 研究了國內(nèi)羽毛球市場發(fā)現(xiàn)了一些問題，大型廠家設(shè)計的羽毛球發(fā)球機比較成熟，但是其他廠家生存的羽毛球發(fā)球機就存在換湯不換藥的問題，存在了一些明顯的問題，對于市場的發(fā)展不是很好。在售的羽毛球發(fā)球機存在著羽毛球容易被磨損，羽毛球容易卡球等缺點，而一款成熟的發(fā)球機，必定是要經(jīng)得起市場的考驗的。 - 1 - 1.2 羽毛球發(fā)球機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 世界上第一臺羽毛球發(fā)球機就是由中國機械科學研究院和體育大學聯(lián)合開發(fā)的，由國家體育總局監(jiān)制?，F(xiàn)在被采用為國家隊集訓用的訓練設(shè)備。這種發(fā)球機可以儲存160個球，并且發(fā)球速度能夠達到專業(yè)男運動員的扣殺平均速度，有效的發(fā)球率能夠達到95%以上。它具有發(fā)球方式多，發(fā)球變化大，發(fā)球不間斷和電腦群控戰(zhàn)術(shù)訓練的功能特點，可以說是非常成熟的羽毛球發(fā)球機了。 國內(nèi)對于體育運動產(chǎn)品的研究，讓我國的體育事業(yè)發(fā)展欣欣向上，也加快了體育訓練器材的更新，在不斷進步的科研水平的支持下，各行各業(yè)都在不斷的進行創(chuàng)新創(chuàng)造，研發(fā)自己的產(chǎn)品。 國內(nèi)對于發(fā)球機的研究最為成熟的就是乒乓球發(fā)球機和網(wǎng)球發(fā)球機的開發(fā)和設(shè)計，這種類型的發(fā)球機的研發(fā)都較為簡單，針對的球形都比較規(guī)則，原理都是以摩擦單輪或者雙輪發(fā)射的方式發(fā)射球，這一類的產(chǎn)品已經(jīng)趨于成熟，逐漸被群眾接受。不同于其他的規(guī)則球類，羽毛球本身就十分不規(guī)則，它自身的羽毛是阻礙設(shè)計的一大問題，羽毛對于羽毛球來說是必不可少的成分，它的球托的材質(zhì)也不同于其他球類。在不損害羽毛球的羽毛，有充足活動場地的情況下設(shè)計出一款適合的羽毛球發(fā)球機是比較困難的。作為國內(nèi)三小球最受歡迎的一種，羽毛球發(fā)球機的設(shè)計是一定會被提上進程的，這就不得不說到設(shè)備上需要克服的損傷球體，放置球體和控制球速的諸多問題。最早的羽毛球自動化發(fā)球機是由悍客自主研發(fā)的氣動羽毛球發(fā)球機，該發(fā)球機通過空氣壓縮噴射羽毛球，還有秦德的通過雙輪摩擦方式發(fā)射羽毛球的羽毛球發(fā)球機。這些發(fā)球機的普遍存在體積大，成本高，操作困難和體驗不好的問題，因此并沒有存活太久便被淘汰了。 目前來看，最成熟的發(fā)球機是斯波阿斯羽毛球發(fā)球機，斯波阿斯的發(fā)球機以操作簡單便捷，降低成本等理念出發(fā)，開發(fā)出了第一代的S2025羽毛球發(fā)球機，這種發(fā)球機主要由球籠、主機體、發(fā)球籠和手動升降的主支架組成，該產(chǎn)品的主要特點就是容易放置，有很好的體驗性，拆裝合理。在市場的考驗下，該產(chǎn)品的設(shè)計日漸成熟，更加合理。S2025的研發(fā)設(shè)計給了很多廠家靈感，開始效仿這種設(shè)計對其進行改造研發(fā)出針對性更強的產(chǎn)品，面對不同的用戶進行銷售。斯波阿斯將該種發(fā)球機進行組合，設(shè)計出了一款五合一的發(fā)球機，通過智能化的設(shè)計，讓改款羽毛球發(fā)球機更加專業(yè)，玩法更多。但是這種發(fā)球機成本較高，針對性較強，自身的體積也十分龐大，不適用于普通人群。但是針對于專業(yè)的羽毛球訓練，斯波阿斯S4025高端智能立式發(fā)球機是更好的選擇，這種發(fā)球機具備遙控、電動升降的功能，還有大容量的鋰電池高效續(xù)航。最高可以打8米的高吊球，這是目前市面上最好的羽毛球發(fā)球機，當然價格也十分昂貴，一臺羽毛球發(fā)球機可以達到1萬元的價格。比起乒乓球發(fā)球機來說，這個價格可以說是十分昂貴了。 目前市場上的在售的羽毛球發(fā)球機原理和構(gòu)造都大同小異，所以他們都或多或少的存在一些問題，這些問題歸結(jié)為 1）通過雙摩擦輪擠壓羽毛球發(fā)球會損傷羽毛球的羽毛部分，降低了羽毛球的使用壽命。 2）擠壓摩擦羽毛球球頭的發(fā)球雖然不會損傷羽毛，但是會降低出球速度，降低體驗。 3）雙輪發(fā)送電機的差異會損傷羽毛。 4）機構(gòu)復雜，無法靈活調(diào)整發(fā)射角度和方向。 羽毛球發(fā)球機的開發(fā)和設(shè)計不斷的加深，國內(nèi)人工智能也越來越成熟，未來羽毛球發(fā)球機的開發(fā)趨勢必然會靠著人工智能方向靠近。目前的羽毛球發(fā)球機還處在初步發(fā)展的階段，還不夠智能，不夠完善，依靠不斷進步的機器人技術(shù)和人工智能技術(shù)，智能化的羽毛球發(fā)球機會越來越穩(wěn)定。未來我們會開發(fā)出更多的實惠智能的產(chǎn)品。 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 國外的發(fā)展并不比國內(nèi)好，因為在國外羽毛球這種運動并不普及，所以羽毛球發(fā)球機的發(fā)展相對也比較緩慢。最具有代表意義的廠家就是BLACKKNINGHT的黑騎士。 黑騎士發(fā)球機的第一代已經(jīng)被淘汰了，是通過空氣壓縮噴射來發(fā)球，這種方式太繁瑣，成本高。經(jīng)過升級，在2012年重新出現(xiàn)，體積變小了，但是價格更加高昂。體博會上的羽毛球發(fā)球機都是依靠雙輪擠壓摩擦發(fā)射。但是雙輪擠壓摩擦十分容易損害羽毛球自身的羽毛，也不是非常理想的發(fā)射方式。 國外對于羽毛球這項運動并不重視，導致了國外羽毛球發(fā)球機的研究并沒有比國內(nèi)有多大的優(yōu)勢甚至于國內(nèi)關(guān)于羽毛球發(fā)球機方面的研究已經(jīng)超出國外很多了。 1.3 羽毛球發(fā)球機的發(fā)展前景和方向 目前國內(nèi)的體育產(chǎn)業(yè)化的每年產(chǎn)值已經(jīng)到達了2000億美元。國內(nèi)在羽毛球發(fā)球機的使用上有很大的一片空白，國內(nèi)目前急需一大批的羽毛球發(fā)球機用于專業(yè)訓練和健身器材。所以降低羽毛球發(fā)球機的成本，增大羽毛球發(fā)球機的產(chǎn)量是目前急需解決的問題。 以往發(fā)球機的設(shè)計都是以標準的圓球體進行設(shè)計，而羽毛球發(fā)球機由于其形狀的特殊，沒有前人的參考，設(shè)計困難，所以對于羽毛球發(fā)球機的設(shè)計要做到實現(xiàn)大部分發(fā)球操作是比較困難的。比較之前的羽毛球發(fā)球機是通過雙輪擠壓摩擦發(fā)射，要做到更好的發(fā)球，更加需要用到現(xiàn)在更多的科技方式。 要做到羽毛球的發(fā)射具有科技感，大的儲球量，自動去球，發(fā)球方位自動調(diào)整，自動調(diào)速等功能的同時還具備出球速度范圍大，球速精確可控，落球集中，不傷球，手機藍牙操控，可玩性高等功能就需要把機械設(shè)計，電路設(shè)計，嵌入式控制，無線傳輸和多傳感器監(jiān)測 技術(shù)結(jié)合于一體。在滿足這些條件的同時，還需要對機構(gòu)外觀進行設(shè)計創(chuàng)新，需要發(fā)球機的電氣硬件和多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)和下位機嵌入式控制系統(tǒng)，上位機遙控系統(tǒng)及其通信協(xié)議。 未來的羽毛球發(fā)球機是智能化的，而不是單純的進行機構(gòu)的運動，通過多種感應器，能夠?qū)崿F(xiàn)人機互動才是做發(fā)球機的目標，通過電腦操控更能夠?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)術(shù)訓練和實戰(zhàn)模擬，是羽毛球發(fā)球機的最終形態(tài)。國內(nèi)的發(fā)球機市場還不是特別完善，發(fā)球機的市場具有很大的開發(fā)空間。 1.4 課題的目的與意義 羽毛球發(fā)球機的研究與設(shè)計是為了滿足國內(nèi)對于這類產(chǎn)品的需求，提高羽毛球運動員的訓練強度，加強國民體質(zhì)，目前國內(nèi)的發(fā)球機設(shè)計不是很成熟，也為了彌補這一個空白，設(shè)計了羽毛球發(fā)球機。羽毛球發(fā)球的研究與設(shè)計能夠加大羽毛球發(fā)球機相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為一項老少皆宜的運動，羽毛球發(fā)球機的市場也是非?？捎^的。同時提高羽毛球發(fā)球機的質(zhì)量也能夠帶來更好的對抗和游戲體驗，也能夠在一定程度上加強羽毛球運動員的訓練強度，提高技術(shù)水平。 2羽毛球自動發(fā)球機總體的介紹與設(shè)計 2.1 發(fā)球機總體的構(gòu)造與布 其實目前在國內(nèi)外出現(xiàn)最多的是乒乓球發(fā)球機，并且應用得最為廣泛，這可能與乒乓球構(gòu)造簡單有關(guān)，因此設(shè)計其配套的發(fā)球機也相對來說顯得輕而易舉，而羽毛球發(fā)球機根據(jù)羽毛球構(gòu)造來設(shè)計就復雜了，羽毛球相互之間的摩擦力太大，不能一次裝載數(shù)個羽毛球然后依次發(fā)射，本次設(shè)計的這個羽毛球自動發(fā)球機，其實也只能是半自動的，它的優(yōu)點是可向多方位發(fā)射球，發(fā)射管可上、下調(diào)節(jié)，根據(jù)運動時人自身需要而定，外形圖如下： 圖2.1 羽毛球發(fā)球機整體圖 如圖可見，這個羽毛球發(fā)球機由支撐系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，發(fā)射系統(tǒng)，大小適中，也就比乒乓球發(fā)球機大一點。在國內(nèi)的發(fā)球機研究領(lǐng)域，乒乓球發(fā)球機的研究是最成熟的，目前國內(nèi)的幾種乒乓球發(fā)球機的原理及構(gòu)造都有一定的參考價值，乒乓球發(fā)球機主要是通過能量守恒的原理來制造的，它需要將彈性撥片旋轉(zhuǎn)，當彈性撥片被阻擋后會發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生彈性勢能。當彈性撥片由于彎曲變形而滑過擋塊后，它將迅速恢復原形狀并由彈性撥片的前端擊打乒乓球的中后部。這樣的話，彈性撥片的彈性勢能就會被轉(zhuǎn)化成乒乓球的動能，可以讓乒乓球產(chǎn)生一個初速度，讓乒乓球發(fā)射出去。 該羽毛球發(fā)球機的特點是：（1）發(fā)球機主要機械結(jié)構(gòu)為雙輪旋轉(zhuǎn)摩擦，機械結(jié)構(gòu)簡單。正是因為這種簡單的機械結(jié)構(gòu)，使得發(fā)球機的發(fā)球順暢，無卡球的現(xiàn)象（2）成本低廉。該羽毛球發(fā)球機的材料大多數(shù)都是常見的物品，平時可以通過回收獲得，這樣不僅降低了成本，也保護了環(huán)境。（3）適合新手使用。該發(fā)球機發(fā)球大小力度都是固定的，并不像市面上的高端產(chǎn)品發(fā)球多種多樣，路線和落點都很一定，適合練習羽毛球發(fā)球。 主要創(chuàng)新點（1）旋轉(zhuǎn)摩擦的方式擊球，出球的穩(wěn)定性得到保證。（2）取送機構(gòu)簡單可靠且快速。（3）通過仰角調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)發(fā)球方向。 2.2 羽毛球發(fā)球機總體原理介紹 由設(shè)計要求，明確設(shè)計的要點，首先就得知道發(fā)球機的整機的工作原理過程，這樣有助于幫助后面的設(shè)計結(jié)構(gòu)布置。該羽毛球發(fā)球機的主要部件分別包括傳動齒輪，鏈條，電機，撥抓，發(fā)球輪，渦輪，蝸桿，升降柱，萬向輪等結(jié)構(gòu)的組成。 工作原理：根據(jù)以上的主要部件，可以知道羽毛球發(fā)球機要求是可以調(diào)節(jié)角度，可以調(diào)節(jié)方向，可以調(diào)節(jié)快慢，還可以靈活的變換位置。 （1） 則整個結(jié)構(gòu)原理就是位置的變換由三角架下面的萬向輪實現(xiàn)，萬向輪帶動整個發(fā)球機的運動，并且萬向輪的設(shè)計應該帶有制動器，這樣方便固定于任意的位置，同時保證在發(fā)球的同時，發(fā)球機不會有位置的偏移，造成發(fā)球的不準確。 圖2.2 羽毛球發(fā)球機三角架腳輪圖 （2） 整個結(jié)構(gòu)的高低調(diào)節(jié)則是通過套管的上下移動來實現(xiàn)的，固定套管的則是螺紋調(diào)節(jié)把手，把手的材料使用，握柄部的材質(zhì)使用的是膠木，有一定的柔軟度，手持使用方面，螺紋桿則使用鍍鋅鋼制成，使用鍍鋅鋼的目的是保證在羽毛球發(fā)球機在戶外使用時，防止生銹造成卡住螺紋。 圖2.3 羽毛球發(fā)球機握柄調(diào)節(jié)圖 （3） 整個發(fā)球機的羽毛球都是存放在儲球籠里面，整個儲球籠是包括8個有機玻璃管，每個機玻璃管里面可以存放14個羽毛球，整體存放數(shù)量在104個羽毛球。儲球籠的旋轉(zhuǎn)則是通過保護殼底部電機的帶動實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，通過對電機的設(shè)置，實現(xiàn)在固定的位置實現(xiàn)停止。 圖2.4 羽毛球發(fā)球機儲球籠圖 （4） 取球結(jié)構(gòu)的設(shè)計：根據(jù)總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求取球機構(gòu)的效率要高，能夠快速的取一個球，并且送到傳動鏈條上，取球結(jié)構(gòu)則是由電機的帶動，通過傳動軸帶動齒輪組的轉(zhuǎn)動，通過這樣的方式實現(xiàn)取球的高效率性。齒輪組由4個齒輪組成，2個主動齒輪，2個從動齒齒輪，中間的2個齒輪為主動齒輪，周邊2個則為從動齒輪。在齒輪上固定撥抓，在齒輪的轉(zhuǎn)動帶動撥抓的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)把羽毛球取下。 圖2.5 羽毛球發(fā)球機取球結(jié)構(gòu)圖 （5） 傳球結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理：通過取球結(jié)構(gòu)將羽毛球取下后，會落入到設(shè)計的傳球的結(jié)構(gòu)上，傳球的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括齒輪，鏈條等主要部分，通過電機的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)傳動軸的轉(zhuǎn)動，從而帶動鏈條的傳動，因此通過這樣一樣過程就將羽毛球帶動到發(fā)球輪位置。 圖2.6 羽毛球發(fā)球機取球結(jié)構(gòu)圖 （6） 發(fā)球機構(gòu)：發(fā)球機構(gòu)是通過2個對稱的發(fā)球輪布置而成，每個發(fā)球輪下面都是有一個電機帶動，電機布置在發(fā)球輪的下面，直接連接起來，這樣才能達到高速的發(fā)球的狀態(tài)。發(fā)球的過程是通過傳送結(jié)構(gòu)將羽毛球傳送到發(fā)球輪邊上，通過發(fā)球輪的摩擦力將球帶進發(fā)球位置，因發(fā)球輪的寬度布置是小于羽毛球的寬度，所以在通過發(fā)球輪的過程中，真?zhèn)€羽毛球是受擠壓狀態(tài)，由電機的高速旋轉(zhuǎn)，使羽毛球高速的飛出，達到發(fā)球的效果。 圖2.7 羽毛球發(fā)球機發(fā)球結(jié)構(gòu)圖 2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計 羽毛球場標準場地為一個長13.4m寬6.1m的矩形區(qū)域，范圍較大，所以羽毛球的出球類型也多種多樣；根據(jù)羽毛球的飛行軌跡，羽毛球有高遠球、平高球、平射球、平抽擋球、吊球、扣殺球、網(wǎng)前球、挑高球等出球類型，每種球類都有左、中、右三個方位。 羽毛球質(zhì)量較輕，在4.74克到5.5克之間，一般使用的是4.9克、5克和5.1克三種羽毛球。羽毛球在空中運動過程中，除了空氣阻力的強烈干擾，球的質(zhì)量和羽毛的損壞程度也極大的影響了羽毛球的速度和軌跡。對于專業(yè)的羽毛球球員，羽毛球的最高速度可達84m/s(300m/s),這是拋體運動中最快的速度。但是對于普通羽毛球球員和業(yè)余愛好者來說，速度達到50m/s(180m/s)已經(jīng)是屬于速度的極限值了。 經(jīng)過系統(tǒng)分析，本論文需要解決的問題有以下方面： （1） 整體系統(tǒng)方案的研究設(shè)計 （2） 發(fā)射機系統(tǒng)的設(shè)計 （3） 儲球和送球機構(gòu)的設(shè)計 （4） 支撐機構(gòu)的設(shè)計 2.3 功能和性能指標 （1）羽毛球發(fā)球機的性能指標 表2-1 羽毛球發(fā)球機性能指標 項目 指標 出球速度 30km/h~180km/h 出球速度誤差 ±0.8km/h 水平方位角度 -25°~25° 俯仰方位角度 -10°~40° 發(fā)球頻率 0.5s-6s每個 儲球數(shù)量 200個 發(fā)球類型 常見球類 升降方式 手動升降 供電 家用220v交流供電 自重 ≤20kg 移動性 三腳架支撐，可拆卸 羽毛球發(fā)球機除了達到這些基本的性能指標還需要具有美觀的外形和產(chǎn)品的可靠性，還有功能的多樣性和可玩性。 （2）羽毛球發(fā)球機各個主要部件工作效用如圖所示： 圖2.2 發(fā)球機主要部件 表2.1 主要部件工作效用 儲球籠 裝載羽毛球 羽毛球 發(fā)射用羽毛球 主機 負責保護發(fā)球機起到一定的保護和外形美觀的作用 發(fā)球輪保護殼 保護發(fā)球輪免收損害 發(fā)球輪 擠壓摩擦羽毛球?qū)⒂鹈驌舭l(fā)出去 仰角調(diào)節(jié)旋鈕 改變傳送帶的角度達到改變羽毛球發(fā)射角度的作用 主馬達 電機，帶動發(fā)球輪轉(zhuǎn)動 升降柱 調(diào)節(jié)羽毛球發(fā)球機發(fā)射高度 定位銷 固定羽毛球發(fā)射高度 三腳架 起支撐作用 傳送機構(gòu) 輸送羽毛球到發(fā)球輪出 2.4 機械方案簡介 作為一款實體產(chǎn)品，發(fā)球機的機械系統(tǒng)是發(fā)球機系統(tǒng)的做基本的要素，是整機系統(tǒng)的最終執(zhí)行端，也是產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式。 根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計和發(fā)球機的性能指標可知，發(fā)球機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包含有儲球機構(gòu)、送球機構(gòu)、發(fā)射機構(gòu)、升降支架支撐機構(gòu)組成。 各個機構(gòu)的機構(gòu)的描述 （1） 儲球機構(gòu) 儲球機構(gòu)安裝在主機機構(gòu)之上，可以最多一次性儲存200個羽毛球。儲球機構(gòu)內(nèi)每個球都必須整齊安放，避免卡頓。 （2） 送球機構(gòu) 送球機構(gòu)安裝在主機機構(gòu)之內(nèi)，送球機構(gòu)由兩根鏈條、兩個鏈條軸和四個傳動齒輪組成。送球機構(gòu)負責將球完整的運送到發(fā)球輪處，讓發(fā)球輪將球發(fā)射出去。 （3） 發(fā)射機構(gòu) 發(fā)射機構(gòu)安裝在主機機構(gòu)之內(nèi)，外殼用發(fā)球輪罩保護，發(fā)球輪本身比較脆弱容易受傷。發(fā)射機構(gòu)又兩個主機一塊墊板和兩個發(fā)球輪組成，通過轉(zhuǎn)速相同的兩個發(fā)球輪將羽毛球發(fā)射出去。 （4） 升降支撐機構(gòu) 升降支撐機構(gòu)和地面直接接觸，承載著整個發(fā)球機的主題，提供手動升降功能，需要保證整個發(fā)球機的穩(wěn)定性以及方便移動， （5） 主機機構(gòu) 主機機構(gòu)安裝在升降支撐機構(gòu)之上，包含了主體承力支架和外殼，主機機構(gòu)需要提供儲球機構(gòu)、取球機構(gòu)和升降支撐機構(gòu)的安裝固定位置，還要提供電器元件的安裝固定位置。 3 發(fā)射機設(shè)計方案 3.1 發(fā)射機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 羽毛球發(fā)球機根據(jù)總體設(shè)計方案，發(fā)射機構(gòu)設(shè)計需要滿足以下幾點要求： （1） 機構(gòu)簡單可靠效率高。 （2） 通過擠壓的方式發(fā)射羽毛球 （3） 雙輪速度同步且可精確可控（最低30km/h最高180km/h）。 （4） 質(zhì)量不能過重 （5） 能夠?qū)⒂鹈蚣铀僦林付ǖ陌l(fā)射速度 圖3.1 發(fā)射機機構(gòu) 發(fā)射機機構(gòu)由兩個發(fā)射電機、兩個發(fā)射輪及其安裝底板組成，形成左右中心線鏡像結(jié)構(gòu)，中心校處為羽毛球加速發(fā)射通道。發(fā)射電機穿過底板和發(fā)球輪罩嵌入發(fā)射輪中，然后安裝于底板上。羽毛球在發(fā)球輪中間加速穿過獲得速度，以一定的速度發(fā)射出去。 3.2 運動學分析 如圖3.1為發(fā)射機機構(gòu)的模型圖。機構(gòu)左右鏡像對稱，正常運行時，發(fā)射輪在發(fā)射電機的驅(qū)動力矩M作用下，發(fā)射輪以的角速度旋轉(zhuǎn)，射電機轉(zhuǎn)速為nRPM,穩(wěn)定后 （3-1） 羽毛球進入發(fā)射機發(fā)射口，通過摩擦力進入發(fā)射通過，之后通過擠壓羽毛球球頭產(chǎn)生的摩擦力對羽毛球進行加速，經(jīng)過L的加速距離使羽毛球的速度V球達到V帶的速度，然后以制定的角度發(fā)射出去。 由于羽毛球與發(fā)射輪接觸時間非常短，相互之間的作用力是變力，急劇增大和急劇減小，平均作用力大，其所受的外部作用力可以近似為零，可以作為動量守恒的碰撞問題處理，在發(fā)球瞬間，假設(shè)電機驅(qū)動力矩僅供克服轉(zhuǎn)動阻力的動力且羽毛球可視為繞直徑為的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，根據(jù)角動量守恒定律可知： （3-2） 其中羽毛球的質(zhì)量取5g，發(fā)射輪和皮帶質(zhì)量為1000g，則有 （3-3） 由此可見，羽毛球質(zhì)量較小，發(fā)射時發(fā)射機損失的動能較小，且可由電機動力及時補充，羽毛球的出球速度可近似為廚師發(fā)射機設(shè)定達到的速度。 3.3 電機選型 由發(fā)球機系統(tǒng)的總體設(shè)計的性能指標可知，出球速度的范圍為30km/h(8.3m/s)至180km/h(50m/s)，考慮空間限制，設(shè)計D大小為94mm，根據(jù)公式（3-1）計算可知，電機轉(zhuǎn)速需求范圍為1700rpm至10200rpm。 由于電機屬于高轉(zhuǎn)速類型所以需要選擇無刷電機，考慮到成本、體積、重量等因素。選擇了颶風電機U3508外轉(zhuǎn)子無刷電機，具備機構(gòu)小巧、質(zhì)量低、轉(zhuǎn)速高和售價低的優(yōu)勢。 由于這種模型的電機啟動和運行電流較大，所以要選擇電流范圍較小，電壓較大的電機，差颶風電機U3508參數(shù)可知分別有KV值380、550、700三種可選，其中電壓為22.2V，KV值為550的型號轉(zhuǎn)速為500*22.2=12210rpm滿足轉(zhuǎn)速要求且有一定的余量，最大額定電流為19A，一般瞬時電流可達額定電流的兩到三倍，功率可達416.38W滿足發(fā)射電機要求。因此選擇U3508（KV550）作為發(fā)射機電機型號選擇。 4 儲球結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 羽毛球發(fā)球機的儲球結(jié)構(gòu)的總體方案余姚滿足以下幾個要求： （1） 儲球數(shù)量大可以裝200個羽毛球。 （2） 機構(gòu)簡單可靠效率高。 （3） 儲球筒易拆便攜裝球出球不卡球。 （4） 外觀要求精美。 （5） 處于最高點，要求穩(wěn)定不晃動。 圖4.1 球籠 如圖4.1所示，儲球機構(gòu)由球筒，旋轉(zhuǎn)電機及其安裝座和球筒做構(gòu)成，球筒設(shè)計有8個內(nèi)徑為75mm、高度為510mm的透明的圓管，再由上進球板和下出球板固定，裝配好組成球筒，儲球量為200個標準的羽毛球。經(jīng)過測試下出球板出球口設(shè)計為60mm比較合適，達到了保證取球的拉力嬌小且保證羽毛球不會因為重力作用而掉出球筒，上進球板向上則無需要求，開孔至最大值75mm。球筒底部有底座安裝，還有一個電機帶動球筒轉(zhuǎn)動。球筒頂部設(shè)計有便攜的把手，方便攜帶。 4.2 運動學分析及電機選型 儲球機構(gòu)只有一個旋轉(zhuǎn)電機，旋轉(zhuǎn)軸豎直向上安裝，儲球筒水平方向旋轉(zhuǎn)。儲球筒共有8個儲球管子，每次只需選擇1/8個圓周，電機力矩只需克服球筒在外殼上的滑動旋轉(zhuǎn)阻力。球筒座的材料為POM，其摩擦因數(shù)為0.18，球筒裝滿球的質(zhì)量仿真結(jié)果m約為5.6kg，設(shè)計滑動處半徑r為112mm，則電機需要提供的扭矩 （3-4） 根據(jù)設(shè)計需求且為了統(tǒng)一電壓供電，選擇GM37-520電機，24V供電，其參數(shù)查數(shù)據(jù)可知，其中減速比為1：150的電機額定轉(zhuǎn)速為31rpm，即換球管最短時間約為0.1s，額定轉(zhuǎn)矩為0.7N.m。堵轉(zhuǎn)矩為2.8N.m，符合選型參數(shù)要求，同時具有成本低、控制簡單的優(yōu)點。故選項GM37-520電機配1：150減速比的電機作為儲球機構(gòu)的動力。 5 傳送結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)發(fā)球機的總體方案，送球機構(gòu)需要滿足以下幾點要求： （1） 機械簡單可靠效率高 （2） 在任何角度都可輸送羽毛球到發(fā)射輪 （3） 羽毛球不會掉落且穩(wěn)定送球 送球機構(gòu)由送球電機，傳送齒輪，傳送軸，傳送鏈條，皮帶，安裝座組成。其中的材料都是可以隨處購買的，低成本。傳送電機帶動傳軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為鏈條的運動從而帶動皮帶輪運動羽毛球運動。 5.2 運動學分析及電機選型 送球機構(gòu)設(shè)計簡單，傳送軸直裝于電機上，啟動電機進行勻速圓周運動即可實現(xiàn)推球功能，電機只需帶動皮帶轉(zhuǎn)動運動羽毛球即可，電機轉(zhuǎn)速和扭矩要求較低，根據(jù)設(shè)計需求且為了同一電壓供電，選擇GM25-370電機，24v供電，其參數(shù)查表可知其中GM25-370配減速比為1：34的減速電機基本滿足基本需求，可作為選擇。 6 升降支撐機構(gòu)的設(shè)計 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)發(fā)球機的總體設(shè)計方案，升降與底板的設(shè)計需要滿足以下幾點要求： （1） 結(jié)構(gòu)簡單可靠效率高。 （2） 承載重量大于20kg且穩(wěn)定晃動小。 （3） 具有方便手動升降的功能，高度范圍合適。 （4） 方便拆卸和攜帶。 （5） 屬于外觀的一部分要求美觀。 如圖6.1 升降支撐機構(gòu) 升降支撐機構(gòu)由三腳架和一塊底板組成，由于外觀需要和成本控制，市場上有售符合要求的三腳架和腳輪，只需設(shè)計三個相連件即可。選用美觀、做工精細的三腳架以及剎車功能的腳輪是最直接有效的方案。其中三腳架高度4m至6m可手動調(diào)節(jié)，承重50kg，可拆卸收縮。 設(shè)計總結(jié) 通過學習機械設(shè)計、機械原理、機電傳動控制的知識，同時，經(jīng)過查找網(wǎng)絡上的市場資料，進行市場調(diào)研，已取得了詳細的設(shè)計資料。通過指導老師的指導，以及同組同學之間的相互討論，終于完成了本次設(shè)計任務，我本次的課題是簡易羽毛球發(fā)球機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，在前幾年我們做過了幾次課程設(shè)計，為這次的畢業(yè)設(shè)計做了很多鋪墊，指導老師為我們選擇的這個課題，就國內(nèi)的目前的市場來講有很大的研究價值，也能夠讓我們學到很多東西，在設(shè)計的過程中可以不斷的學習，邊學邊做，讓我懂得了如何獲取知識，懂得了如何面對陌生的新生事物。對于即將步入社會的我們來說，這種學習和克服困難的精神比什么都重要。同時對于指導老師不斷的給我們指導和意見深深的感到感謝。這次畢業(yè)設(shè)計作為我大學最后的一次作業(yè)，我盡自己的努力認真的完成了。對于本課題，我在很大的程度上是通過上網(wǎng)、圖書館、向同學請教等方面收集資料，然后進行整理、編輯、打印，整個過程收獲頗豐。 關(guān)于羽毛球發(fā)球機的參考資料相對較少，我在知網(wǎng)上查詢了相關(guān)的國內(nèi)外的文獻資料，得知了現(xiàn)在發(fā)球機領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展較為完善的是乒乓球發(fā)球機，所以我就對乒乓球發(fā)球機的原理進行了一定的了解，通過乒乓球發(fā)球機的原理，參考設(shè)計了羽毛球發(fā)球機。本次設(shè)計主要完成了以下： （1） 調(diào)查研究了羽毛球發(fā)球機的研究背景和國內(nèi)外羽毛球發(fā)球機的研究現(xiàn)狀 （2） 完成了對課題文獻的研究與總結(jié) （3） 計算了羽毛球發(fā)球機內(nèi)各種主要部件和構(gòu)件的數(shù)據(jù) （4） 完成了羽毛球發(fā)球機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，重點針對傳動系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)和儲球機構(gòu)進行設(shè)計。 （5） 利用AutoCAD軟件繪畫制圖 （6） 編輯設(shè)計說明書 在本次的設(shè)計過程中，通過查閱網(wǎng)絡資料，知網(wǎng)文獻，不斷補充知識，不斷克服設(shè)計當中碰到的一個又一個困難。同時在與老師和同學的探討中，解決問題，完善設(shè)計方案。最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計。 致 謝 時間匆匆的過去，我在大學里面度過了非常有意義的四年，漫長的四年時光，從江津雙福校區(qū)到南岸校區(qū)，在機械類專業(yè)這個大家庭，學習到了很多對我未來工作就業(yè)有用的知識。本論文是在方軼琉老師的悉心指導下和熱情關(guān)懷下完成的，在方老師的指導下，我們改正了很多論文格式和用語方面的錯誤，非常感謝方老師給我們的指導。 感謝母校四年來的教育，我一直牢記母校的校訓：“明德行遠，交通天下”，走出社會，這句話會一直陪伴我走過以后的路。感謝指導老師為我提供了研究這個課題的機會，讓我有機會鍛煉自己，提高自己。感謝輔導員四年來不停的關(guān)懷和操心。感謝四年來所有老師給我的學習的機會和良好的環(huán)境。感謝宿舍的室友帶來的良好融洽的生活和學習氛圍，還有學習上的指導和支持。 最后感謝抽出寶貴的時間來評審本論文的各位專家學者和本次畢業(yè)設(shè)計答辯的所有專家學者，對你們致以誠摯的謝意！ 參 考 文 獻 [1]彭文生等主編·機械設(shè)計 第二版·武漢·華中理工大學出版社·2000 [2]彭文生等主編·機械設(shè)計[M] 長沙·湖南科學技術(shù)出版社·1993 [3]孫桓、傅則紹主編·機械原理 第四版·北京·高等教育出版社·1989 [4]黃純穎·機械創(chuàng)新設(shè)計[M]·北京·高等教育出版社·2000 [5]劉光復·綠色設(shè)計與綠色制造[M] ·北京·機械工業(yè)出版社·2001 [6]楊叔子·機械加工工藝師手冊[M] ·北京·機械工業(yè)出版社·2001 [7]吳圣莊·金屬切削機床[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1992 [8]徐灝·機械設(shè)計手冊[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1998 [9]徐灝·新編機械設(shè)計師手冊[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1995 [10]王文博·機構(gòu)和零部件優(yōu)化設(shè)計[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1990 [11]李華·機械制造技術(shù)[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1997 [12]孟憲源·現(xiàn)代機構(gòu)手冊[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1994 [13]鄭文緯、吳克堅·機械原理[M]·北京·高等教育出版社·1996 [14]辛一行·現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1996 [15]鄒慧君·機械運動方案設(shè)計手冊[M]·上?！ど虾＝煌ù髮W出版社·1994 [16]機械設(shè)計手冊編委會·機械設(shè)計手冊（新版）[M]·.北京·機械工業(yè)出版社·2004 [17]孟繁華、李天貴·氣動技術(shù)在氣動化中的應用[M]·北京·國防工業(yè)出版社·1989 [18]機械工程手冊編委會·機械工程手冊[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1982 [19]李繼慶、陳作模主編·機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]·北京·高等教育出版社·1999 [20]張根保主編·自動化制造系統(tǒng)[M]·北京·機械工業(yè)出版社·1999 [21]劉朝儒主編·機械制圖[M]·高等教育出版社·1999 [22]COHENDET,P.;LLERENA,P.;SORGE,A.:MUST-Final report(Draft version)[M],Strabourg 1991. 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