乒乓球拾球发球一体机说明书（省赛）

1 乒乓球拾球发球一体机 说明书 设计者： 王泽明 井芳 李凯 邢洁洁 李雨洁 指导教师： 崔 红光 （ 沈阳农业大学 工程学院 ，沈阳 110866） 作品内容简介 乒乓球 作 为国球深受广大人民的喜爱， 越来越多地被作为增强智力、提高工作效率以及保健、医疗和康复的极佳 方式 。 本小组根据生活经验，发现人们在玩乒乓球的时候，总 要 弯下腰捡球，很不方便 ， 即消耗了体力，又浪费了时间 ， 所以想到了这个能自动拾取乒乓球，并能够模拟人发球的装置 “ 乒乓球拾球发球一体机 ” 。 本产品主要由拾球装置和发球器组成。其中拾球装置包括拨球轮和输送链 板及储球箱，拨球轮及输送链板的动力由地轮提供；发球器由电机、发球弹板及多向旋转发射头组成。本产品可实现不用弯路拾起地上散落乒乓球，收集乒乓球的功能，在需要发球练习时，可以实现多角度调节的发球，并且可以进行点发和连续发球两种控制方式。 该产品即适用于单位、家庭娱乐用，又 适用于体育训练场合使用。 联系人： 王泽明 电话：6930423312 摘要： 本设计的产品为“乒乓球拾球发球一体机”，本产品主要由拾球装置和发球器组成。其中拾球装置包括拨球轮和输送链板及储球箱，拨球轮及输送链板的动力由地轮提供；发球器由电机、发球弹板及多向旋转发射头组成。本产品可实现不用弯路拾起地上散落乒乓球，收集乒乓球的功能，在需要发球练习时，可以实现多角度调节的发球，并且可以进行点发和连续发球两种控制方式。 关键词： 乒乓球 ；拾球；发球；点发 1研制背景及意义 乒乓球是一项集健身性、竞技性和娱乐性为一体的运动。首先，它具有较高的锻炼价值。作为一项 全身运动，乒乓球所特有的速度快、变化多的特点 可以使参与者 全身的肌肉和关节组织得到活动，从而提高了动作的速度和上下肢活动的能力 而且还可以 极有效地发展反应、灵敏、协调和操作思维能力。其次由于该项运动极为明显的竞技性特点和娱乐功能，又使其成为一项培养勇敢顽强、机智果断等等品质和保持青春活力，调节神经的有效运动。 乒乓球运动越来越多地被作为增强智力、提高工作效率以及保健、医疗和康复的极佳手段而引起各方面的重视。一位美国科学家这样说到： “ 如果时间允许，又有一位合适的对手作陪练，那么打乒乓球是提高手、眼配合的最好途径。 该运动可使你获益匪浅，它需要敏捷、复杂的行动与当机立断的反应；它还有许多微妙之处，技术、整体配合、节奏感、计谋，对头脑及体能均有很高的要求。在期待和压力并存时，竞赛将充分反应出你非凡的自我完善及自律精神，打乒乓球是开动脑筋的好办法。 ” 而日本顺天堂的一位教授则认为： “ 乒乓球才是对头脑的最佳运动。乒乓球的速度及复杂性是任何运动无法比拟的 。” 日本的一位医生曾在他的社区建水泥球台 100 多处，目的是防止老年人记忆丧失并可加强社区团结，他认为： “ 乒乓球可以改善人的神经系统和反应，降低严重的社会问题 车祸的发生。 ” 在中 国沈阳的一个公园里，一个民间组织的水泥球台乒乓球协会吸收了上百名会员，其中有教授、干部、工人，他们长期晨练在这些水泥球台上，从中获得了健康和乐趣。由于乒乓球运动的这些特点和锻炼价值，使得乒乓球运动员和该项运动的爱好者们逐渐形成了良好的心理品质并在其它某些方面超出常人。在日常生活中，这些人常常显得机敏过人、动作灵活、协调。总之，乒乓球运动的确具有其它运动所不曾有的某些独特功能，令参与者获益终身。 乒乓球发球机可以解决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 的问题。目前国内对乒乓球发球装置的控制系统方面的研究较多 ,而对发球装置的结构研究较少。通过应用仪器测试和人工测试方法 ,对体育院系乒乓球技术考核的结果进行相关分析 ,对多球发球机应用于乒乓球技术考核进行了探索 ,以探求乒乓球技术考核的标准化途径 ，有专家 证明 出 应用多球发球机进行乒乓球基本技术考核是可行的 ,它具有连续性强、长时间持续高强度工作、能保持送球质量的统一和稳定性 ,减小送球的随意性和主观性。 为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的 ， 本小组 针对乒乓球发球的特点 ，从总体上设计了一种新型的乒乓球发 球机 。 乒乓球 拾球 发球 一体 机。改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机 ， 它可以发出各种适合练习者需要的球 ,利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制 ， 以满足练习者的不同技术需求。 更多还原 目前人们玩乒乓球基本上都手动捡球，即费时又费力，特别是对于初学者，“满地找球” 是一大弊病。因此开发一台乒乓球拾球发球一体机 对于提高 玩球的 效率 减轻玩球者体力的消耗 具有重要意义。 2设计方案 3 方案 1 将机器设计为拾球发球完全一体机，即拾球装置和发射装置一体化。将储球箱置于发射器的上端，并与发射器相连接，链条 与输送链板相互合作将小球传送到球框中以便发射。 该设计方案的弊处是：机器设计的太过庞大笨重，使用起来不够方便。而且 本小组 考虑到使用者在使用时不可能边拾球边发球，必须拾球后摆正要发球的位置再接通电源发射，所以改进了机器，设计了如下方案。 方案 2 机器先完成拾球的操作 ，然后根据发射时的需要，将可装卸的收集框取下，将小球倒入储球箱并按下开关发射。 该设计方案的优势是：机器轻巧灵敏，而且外形美观，更利于用户的使用。 乒乓球拾球发球一体机 总体结构设计包括：底座部分的设计，传送装置 的设计，球道的设计，储存装置的设计，操作开关的选择等。 （ 1）令使用者更加掌握有度，多落点，多角度。 （ 2）出球频率： 25 个球 / 3）出球角度： 可由使用者的要求自由控制。 （ 1）机体材料主要选用优质钢管。 （ 2）送球装置由电动机驱动链轮从而驱动输送链板，从而使小球向上传动。运动方向，使小球能沿着球道向上运动。 （ 3）发球装置利用 小杠杆 带动弹簧运动的原理，能够使乒乓球 按规律射出，其中的多向发射器可以控制乒乓球多个方向射出，更能满足使用者的需求。 3理论设计计算 （ 1） 电机的选择 由于 直流电机调速性能好 且 能长时间连续工作 ，而且其外形轻便灵巧， 因此 本小组 选择了直流电机。 根据 本小组 的测试，发球的 力大约在 50N 左右， 因此 选择了 15w， 25r/电动机。并选择了一 个蓄电池 带动电机。 （ 2）外形尺寸的选择 本小组 的装置整体的长为 1000为 500为 1150 轴的直径根据受为大小选择为 20 （ 3） 工作效率分析 带动 杠 杆机构的电机转速为 25r/ 选择连续发球的控制方式时， 一个往复行程耗时 3s 左右。 4工作原理及性能分析 本 产品 集电子和机械为一体。这种原理方案即简单又实用，即能保证乒乓球发射的稳定性，又能极好 4 的控制乒乓球的发射角度，使用户随心所欲的练习打球。 下面进行各部分工作原理和性能进行简单介绍： 本产品实物如图 1 所示。 图 1 整体实物图 工作过程为： 拾球 操作。 如图 2 所示 ， 推动本机械 在室内走动，在前置收集板和输送挡板的共同配合下，乒乓球沿 塑料板按链条的方向向上运动。 输送挡板带着小球一直运动，直到 小球到达顶部，滚落 至事先放好的小收集箱内。 发球操作。 如图 3 所示 ， 将该机械置于乒乓球台案一侧，球出口端对向台案，将储球箱置于发球立柱上方，接通电源 电动机带动小杠杆运动。至使击球 槌 运动，为了增加击球的力， 本小组采 用一个弹簧将击球棒与装置相连，产生一个弹力，将小球击出。 5 图 2 拾球操作 图 3 发球操作 （ 1） 拾球装置 本产品的拾球装置是由收集板、输送挡板和 收集 箱构成 ， 利用收集板前进和输送挡板的转动将 地上掉落的球滚到输送挡板上。 因为 本小组设计 的输送小挡板共有 12 个等距的排列着，所以当第一个小挡板动球时，并不影响其它小球的运输，因此也大大的提高了捡球的效率。 小挡板上的球沿球道上升直至被传送到 收集 箱中。 本小组所设计 的收集板是由一块小薄铁皮制成，前端用软性的胶带缠绕了一圈，以防止收集板碰到小球时将小球弹至远处。 此外 本小组 还在小收集板的两侧分别用硬质铁皮做了两个向外括张的侧向收集挡板，以增大收集的面积。收集 箱是 一个 漏斗形 状的结构 ，方便小球的存储和预备发射的阶段。 如图4 和图 5 所示。 图 5收集板 图 6整体 拾球 装置 图 4 收集板 图 5 整体拾球装置 （ 2） 底座部分的设计 发动机底脚采用四个滚轮装置。四个滚轮可以方便机体的挪动，从而给用户带来方便。底座板采用薄金属件，能够轻松的承受机身的重量。 滚轮的后轮是两个转向轮，更方便拾球时拾到各个角落的乒乓球。如图 6 和图 7 所示。 6 图 6 底座部分 图 7 底座后轮 （ 3） 传送装置的设计 送球装置由一排小挡板构成。小挡板是由薄铁皮制成，用铆钉反方向铆在链条上，推动装置时， 通过地轮传送链的运动， 小挡板将小球收进球道，并随着装置的前进而向上传动，最终落在收集箱中，等待发射。 如图 8 所示 。 （ 4） 球道的设计 球道的设计很简易，就是用一张塑料将链轮和外部支架包住，一方面美观， 另 一方面能构协助输送链板掌握球的运动方向，使小球能沿着球道按理想的方向 向上运动。 （ 5） 储存 装置 的设 计 储存 装置 是球的盛放装置， 由收集箱和储球箱两部分组成。收集箱是活动的，主要作用是将收集挡板上的小球收集到其中，以待使用。储球箱是与发射装置相连接的一个装置，主要作用是储存从收集箱中移入的乒乓球，并将乒乓顺利送入发射装置中。将储球箱底部挖一个比乒乓球直径略大的小口，即方便乒乓球的出入，又不至于使乒乓球产生“拥挤”。小球沿小口落入发射小筒中， 以待发射。 如图 9 所示 图 8 传送及球道 图 9 收集装置 7 （ 6） 发射器的选择 发球器 是由电动机、发球杠杆、发球槌及多向旋转发射头组成。当 按下开关 后，电动机工作，带动小杠杆，小杠杆带动击球槌运动，致使连接在机架与击球槌间的弹簧处于绷紧状态，当击球槌运动到极限时，弹簧放松，击球槌用一定的力击中小筒中的小球将小球射出，如此反复。 发射器与储存箱相连接，中间的过渡部分 本小组 是用一个废弃饮料瓶挖掉顶部构成的筒，能够让乒乓球依次进入以便于发射。该筒的侧面对称的挖出两个足够乒乓球通过的洞，以方便乒乓球被射出。小筒的两端用 铁丝固定 在机架上，避免了小筒的前后倾斜导致的小球掉落，或者击球槌击空等现象 。 整个筒的 结构由一个螺钉固定在一个能自由活动的小滚轮上， 小筒的整体可以在适度范围内左右摆动，从而完成各个角度的发射过程 。 如图 10 和图 11 所示 。 图 10 发射装置（正视） 图 11 发射装置（后视） （ 7）操作开关的选择 本小组设计 的操作开关分为两个小的开关， 一个是启动开关，另一个是行程开关。启动开关用于调节小球是否发射，而行程开关用于限位，以调节小球是否连续发出。其工作原理是，当 用户 想发射乒乓球时，首先要按动启动开关，击球槌来回摆动， 准备击球。若没有击打到行程开关，则小球可持续发射，既完成连击的功能。若击打到行程开关，则产生限位的作用，使击球槌不再运动，既完成一次单击。 根据其原理 本小组 将行程开关的位置设计为可调节的。当用户想要持续练习击球时，将其放置与击球槌击打不到的位置。当用户想要小球按照自己的需要一个一个发射时，就将其置于击球槌能够击到的位置即可。 如图 12所示。 能分析 本 小组所做的装置即为爱打乒乓球 却 又不爱捡球的人们提供了便利，又为那些想自己练习打球的用户们提供了有利条件。这个装置集拾球发球为一体，能够实现大量拾球，多 角度射球的功能，使消费者把一图 12 操作开关 8 机当作两机使用，更大的提高了机器的运用效率，又合理的减小了占用空间，是乒乓球爱好者的首选。 5创新点及应用 （ 1)集拾球、发球一体； （ 2)可多向发射头可发射不同角度、不同方位的球；可高效率的发球； （ 3)乒乓球拾球发球一体机使捡球的效率大大提高，很好的提高了运动效率 ； （ 4)既可以单击发球，又可完成连击过程，可根据使用者的个人需要而定。 参考文献 1 葛云 ,王磊 ,隋敏敏 . 乒乓球发球装置的结构设计 J. 机械 . 2010(09): 122 王金灿 . 多球发球机应用于乒乓球技 术考核的实验研究 J. 武汉体育学院学报 . 2007(05):343 杨子奕 ,谭志光 P. 中国专利 :4 马正月 . 滚笼式乒乓球拾球器 P. 中国专利 :007 5 王琦 . 一