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乒乓球拣拾器设计及运动仿真(含源文件),乒乓球,拣拾器,设计,运动,仿真,源文件
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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表 学 部： 理工学部 学生姓名 周铿 学 号 200841914313 年级专业及班级 2008级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师姓名 全腊珍 指导教师职称 教授 毕业论文（设计）题目 乒乓球捡拾器设计及运动仿真 工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1、 收集大量 关于 乒乓球捡拾器设计的参考资料及期刊 文献 ，并对资料进行了仔细整合、梳理 2、 对 收集的资料仔细的阅读和整合，完成了开题报告，并确定了 乒乓球捡拾器 的整 体方案 3、 按照进度计划， 书写了设计说明书的一部分，完成了 乒乓球捡拾器 收球机构、传送机构、封装机构等的设计计算，并完成了对 装配图、零件图 的小部分 绘制 点凌乱，条理不 够 清晰 ，有待于进一步修改、完善，并最终妥善完成设计说明书 对其装配图e 运动及仿真 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 检查（考核）小组意见 检查小组组长签名： 年 月 日 湖南农业大学东方科技学院 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 周铿 学 号 200841914313 年级专业及班级 2008 级机械设计制造及其自动化 (3)班 指导教师及职称 全腊珍 教授 学 部 理工学部 20 年 月 日 填 写 说 明 一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写 。 二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用 。 三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容 。 四、任务书一经下达，不得随意更改 。 五、各栏填写基本要求 。 （一）主要内容和要求 ： 1工程设计类选 题 明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求 。 2实验研究类选 题 明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等 。 3文法经管类论 文 明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等 。 （二）主要参考文献 与外文资料 ： 在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近 1 3 年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献 。 （三）毕业论文（设计）的进度安排 ： 1设计类、实验研究类课 题 实习、调研、收集资料、方案制 定约占 总时间的 20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的 50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的 30%。 2文法经管类论 文 实习、调研、 资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的 60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的 40%。 六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名 栏必须 相应责任人亲笔签名 。 毕业论文（设计）题 目 乒乓球捡拾器设计及仿真 主要内容和要求 （宋体五号，行间距单 倍 行距 ） 工作效率： 10m2/ （ 1）电机、电源选择和分析 （ 2）整体结构设计 （ 3）收球机构 （ 4）传送机构 （ 5）封装机构 （ 6）自动报警装置 （ 7）其他的一些辅助功能研究 （ 1）根据主要内容，设计合理可靠的 收球机构 、 传送机构和封装机构 。 （ 2）根据主要内容，完成 自动报警装置设计和 整机仿真。 （ 3）整机重量较轻，价廉物美。 （ 4）完成 3 张 纸（折合），并要求 制。 （ 5）撰写设计说明书，文字在 字间，条理清楚，计算有据，格式按湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）规范化要求。 （ 6）设计说明书的内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；总体方案的拟定和主要参数的设计计算；传动 方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；主要零件分析计算和校核；参考文献，鸣谢。 注：此表如不够填写，可另加附页 。 主要参考资料 （具体格式以规范化要求规定为准 ） 1 吴宗泽 .机械设计 M 高等教育出版社 , 2 哈尔滨工业大学理论力学教研室 M. 高等教育出版社 ,3 李鸿 M湖南大学出版社 ,4 胡泓 ,姚伯威 M国防工业出版社 ,1999 5 李华 列单片机实用接口技术 M北京航空航天大学出版社 ,6 吴昌林 ,卢佐潮 础 M高等教育出版社 ,7 睢丙东 M电子工业出版社 ,8 朱东梅 ,胥北澜 M 高等教育出版社 ,9 王先魁 M 机械工业出版社 ,10 刘晋春 ,赵家齐，赵万生 M 机械工业出版社 ,11 A R P H J D A of 1994(5) 12 n 1998 14(6)：963 969 13 F A 1998 22(3)： 129 141 14 秦曾煌 M高等教育出版社 ,1999 15 王卫东 M西安电子科技大学出版社 ,16 李存义 ,孙中岩 M人民邮电出版社 ,17 刘光斌 M人民邮电出版社 ,18 杨旭 ,王兆安 M机械工业出版社 ,19 张阳天 ,韩异凡 路设计 M清华大学出版社 ,20 戴永 M湖南大学出版社 , 工作进度安排（宋体五号，行间距固定值 22 磅 ） 起止日 期 主要工作内 容 题、下达设计任务书 研、查找资料、毕业设计开题 计方案修订 计计算 期考核 图，书写设计说明书 审、修改 辩 要求完成日期： 20 年 月 日 指导教师签名： 接受任务日期： 20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名 栏必须 由相应责任人亲笔签名 。 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表 学生姓名 周铿 学号 200841914313 年级专业及班级 08 级机制三班 指导教师及职称 全腊珍 教授 开题时间 2011 年 12 月 28 日 毕业论文（设计）题目 乒乓球捡拾器设计及仿真 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等） 一、选题背景及其意义 乒乓球发球机的出现、利用计算机进行乒乓球运动轨迹分析等，这一系列的出现都使乒乓球运动员能够得到更好的锻炼，取得更好的成绩。 但目前为止，国内外市场上还没有乒乓球拣球机器的出现。 专业乒乓球拣球机可以应用在业 余或专业的乒乓球训练基地或训练学校。使用专业乒乓球拣球机可以大大减少乒乓球训练基地或学校的工作人员和运动员拣球的工作量和工作时间，是运动员可以更好的投入到专业的训练当中，从而取得更好的比赛成绩。 二 、 文献综述 （国内外研究现状与发展趋势） 我国乒乓球捡拾器现状 国内 目前生产的乒乓球捡拾器机械按动力划分可以分为机动和人推的两类。按动力又分为电动机、汽油机动力式：按配套动力和作业方式分为手推式、手扶推行式等。乒乓球捡拾器的拾球幅度一般为400 乓球捡拾器采用的是人为动力，结构简单，收球效率低，但是价格相对较低，保养、维修和使用都很方便，一般用于中小型乒乓球场，是国内目前较为流行的乒乓球捡拾器，此外，还有机动的乒乓球捡拾器和机动手动混合型的乒乓球捡拾器。 这两种乒乓球捡拾器在市场上很少，收球效率较高，工人工作量低，但由于成本高、结构复杂、操作稳定性较差所以国内大部分乒乓球场采用的还是人推式的乒乓球捡拾器。 国外 乒乓球捡拾器现状 目前国外大多使用机动的乒乓球乒乓球捡拾器，这些乒乓球捡拾器坚固耐用，工作效率高。如美国生产的全自动乒乓球捡拾器不仅能 高效率的拾球，还利用传感器报警装置来恒定收球的量来停止工作，同时利用合理的封装机构使收到的球能更好的收藏，也有利于更换封装机构，这样使收球效率大大提高，这种乒乓球捡拾器不仅效率高，而且使工人工作量大幅度降低。 德国公司生产的乒乓球捡拾器，为了更好收球，使收球机构更好的接近地面 ，从而使收球的效率大幅度提高。荷兰公司生产的乒乓球捡拾器，收球机构采用的广面积方式，这样单位时间内收球数量剧增。同时它采用的封装机构有利有更快更好地更换储球机构，由于同样储球机构可以生产多个便于更换，所以收球效率得到较高的提高。 发展趋势 目前 市面上的乒乓球捡拾器大多引擎会产生较大的噪音，带来环境污染，在室内乒乓球场，这种引擎的乒乓球捡拾器非常不受欢迎。由于保养维护费用较高；同时动力引擎乒乓球捡拾器主要依靠拾球机构快速旋转把球拾进，因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带来强烈的震动，使得操作很不舒服。虽然当前的先进乒乓球捡拾器拾球效率较高，拾球效果较好， 工作量少，适用于各种类型的乒乓球场， 但是价格昂贵， 稳定性较差， 且缺乏报警装置等原因， 对于一般的用户难以接受。 随着我国经济的快速发展， 人们生活水平的提高， 越来越多的 人知道身体健康 的重要性，从而会利用空余时间加强体育锻炼，然而乒乓球作为我国的国球，同时通过乒乓球锻炼能更好的锻炼人们身体的灵活性，越来越多的人会去通过打乒乓球锻炼身体，由此可见，乒乓球捡拾器发展前景一片光明。 所以研究一款操作方便，噪音小， 工作效率高，持久耐用，稳定性较好，环境 污染 少 且造价较低 ，适用范围广 的乒乓球捡拾器势在必行！ 三 、 参考文献 1 吴宗泽 .机械设计 M 高等教育出版社 , 2 哈尔滨工业大学理论力学教研室 M. 高等教育出版社 ,3 李鸿 M湖南大学出版社 ,4 胡泓 ,姚伯威 M国防工业出版社 ,1999 5 李华 列单片机实用接口技术 M北京航空航天大学出版社 ,6 吴昌林 ,卢佐潮 础 M高等教育出版社 ,7 睢丙东 M电子工业出版社 ,8 朱东梅 ,胥北澜 M 高等教育出版社 ,9 王先魁 M 机械工业出版社 ,10 刘晋春 ,赵家齐，赵万生 M 机械工业出版社 ,11 A R P H J D A of 1994(5) 12 n 1998 14(6)： 963 969 13 F A 1998 22(3)： 129 141 14 秦曾煌 M高等教育出版社 ,1999 15 王卫东 M西安电子科技大学出版社 ,16 李存义 ,孙中岩 M人民邮电出版社 ,17 刘光斌 实用抗干扰技术 M人民邮电出版社 ,18 杨旭 ,王兆安 M机械工业出版社 ,19 张阳天 ,韩异凡 路设计 M清华大学出版社 ,20 戴永 M湖南大学出版社 ,21 李增刚 入门与实例 M国防工业出版社， 22 陈伯雄，懂仁扬，张云飞 M化学工业出版社， 23 盛凯 捡拾器运动参数的解析分析 J林大学出版社， 24 s L J. in 007 25 009 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的 ： 解决乒乓球捡拾器噪声大，使用不方便的问题。 本实用新型结构简单，使用方便，一次可捡取大量乒乓球，有效地提高了捡取效率，节约了捡取时间。 设计 内容 ： （一）电机、电源选择和分析 选用电动抽风机，电动机。 （二）收球机构 方案一：如图所示，利用弹齿使球送入传送机构 方案二：利用没用的光碟按恰好可以夹住乒乓球的间距分别排列在转动轴上，当电机传递动力使轴转动时，就可以使光碟夹住乒乓球进行收球 方案三：采用吸气装置进行收球 分析：利用吸气装置进行收球可以达到用时少、工人工作量少，手球效率高的目的 最后选择：方案三 （三）传送机构 该输送通道邻近该吸气装置处设置阻挡乒乓球通过的隔网， （四）封装机构 该隔网的处输送通道扩张形成收 集乒乓球的储球室 （五）自动报警装置：采用传感器自动报警装置 预期成果 ：完成 3张 纸（折合）、一份文字在 其图纸和说明书的电子档。 保障条件 ： 械教研资料室、机械创新期刊、网上提供了大量的相关资料查询； 到问题可以帮忙分析解决。 时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 起止时间 主要工 作内容 2011 选题、下达设计任务书： 调研、查找资料、毕业设计开题： 设计方案修改： 设计计算： 中期考核： 绘图，书写设计说明书： 预审、修改： 答辩。 开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日 专业委员会意见 专业教研室主任签名： 年 月 日 注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学东方科技学院 全日制普通本科生毕业 设计 乒乓球 拣拾 器设计及仿真 F 学生姓名 ： 周 铿 学 号： 200841914313 年级专业及班级： 2008 级机制（ 3）班 指导老师及职称： 全腊珍 教授 学 部 ： 理工学部 湖南长沙 提交日期： 2012 年 05 月 2 湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生 毕业论文（设计）诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 3 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前言 1 2 乒乓球拣拾器工作原理 2 3 主要技术规范及参数 2 4 外型框架结构 3 5 行走机构设计和车轮驱动电机选择 3 走机构设计 3 轮驱动电机选择 5 6 收球机构设计 7 球滚筒 8 筒轴的设计计算和校核 8 、转速 n 和转矩 T 9 步确定轴的最小直径 9 的结构设计 10 上 零件的周向定位 10 定轴上圆角和倒角尺寸 10 轴上的载荷 10 送轴的轴承选 择 13 动轴承的计算 13 的选择和校核 13 的校核 13 7 传送机构设计 14 送支架 15 4 送轴的设计计算 15 算轴的功率 P、转速 n 和转矩 T 15 步确定轴的最小直径 15 的结构设计 15 上零件的周向定位 16 定轴上圆角和倒角尺寸 16 轴上的载荷 16 承选择和计算 18 送滚筒和传送带材料的选择 19 8 传动系统 设计 19 电机的选择 19 电机与收球机构 之 间的带传动设计 19 电机与传送滚筒之间的带传动 设计 21 9 设计总结 23 参考文献 23 致谢 24 附录 24 1 乒乓球捡拾器设计及运动仿真 学 生：周 铿 指导老师：全腊珍 (湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128) 摘 要 ： 本乒乓球 拣拾 器前端采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内，然后通过仿传送带式传送机构将乒乓球传送并收入球桶中 。填补了目前市场上乒乓球 拣 拾器既价格低廉又功能强大的空白。 关键词 ： 乒乓球；直流电机；带传动 10128) a of in by To is DC 前言 乒乓球是我国的国球，无数的乒乓球运动员在国际赛场上争金夺银，为祖国带来了无数的荣誉，这些都是和乒乓球在我国的普及是息息相关的。在全国各地业余乒乓球训练基地和乒乓球学校随处可见，专业的乒乓球训练基地和学校越来越多。随着科学技术的发展，乒乓球的训练也越来越系统化、科学化、合理化。 乒乓球发球机的出现、利用计算机进行乒乓球运动轨迹分析等，这一系列的出现都使乒乓球运动员能够得到更好的锻炼，取得更好的成绩。 但目前为止，国内外市场上还没有乒乓球捡拾器的出现。专业的乒乓球捡拾 2 器可以 应用在业余或专业的乒乓球训练基地或训练学校，使用专业乒乓球捡拾器可以大大减少乒乓球训练基地或学校的工作人员和运动员捡球的工作量和工作时间，是运动员可以更好的投入到专业的训练当中，从而取得更好的比赛成绩。 本乒乓球捡拾器前段采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构， 1 采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内，然后通过仿真传送带式传送机构将乒乓球传送并收入球桶中实现其功能的。 本乒乓球捡拾器主要包括：总体结构和行走机构、收球机构、传送机构、传动系统和控制系统等。 总体结构 和行走机构、收球机构、传送机构属于机械部分，主要是直流电机驱动车轮行走，同时直流电机通过带传动带动带动滚筒和传送带转动。控制部分主要包括直流电机和单片机控制电机的正反转，并有压力控制电路控制球的收满后报警。 通过对本乒乓球捡拾器的设计，我们基本上把大学四年的所学全部派上用场，是对我们所学的一次综合测试，特别是机械设计和电子设计方面，例如：机械原理，机械设计，材料力学，电路设计，单片机技术等。以及各种应用软件的使用。如 、 毕业设 计是我们大学四年的最后一次阅兵，对我们四年所学知识的检测和归纳，只有通过设计，才会发现问题、提出问题及解决问题，也是我们从学生时代走上社会大家庭的最后一扇门。 2 乒乓球捡拾器 工作原理 本乒乓球捡拾器前端采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内，然后通过仿传送机构将乒乓球传送并收入球桶中实现其功能的。 本乒乓球捡拾器主要包括：外框架结构和行走机构、收球机构、输送机构、控制部分等。 本乒乓球捡拾器是一款适用于各地区中、大型乒乓球训练基地和训练学校的专业机器，其主要功能：高 效的捡拾乒乓球馆运动员训练后场地中散落的乒乓球。 3 主要技术规范及参数 乒乓球直径： 40 重量： 机器体积： 600600600球宽度： 6003 工作效率：约为 370m/h(注：机器走过的地面乒乓球即被收起，所以本乒乓球捡拾器一单位时间内机器扫过的面积作为工作效率参数 ) 图 1 总体外观图 外形框架结构 一般乒乓球馆在放置多张球台的情况下，每张所占的面积应为 12 米、宽 6米，用 在离地面 以上装电源 2 。如果是单张球台，所占的面积应为长 14米、宽 7米，用 高的挡板围成，在离地面 5米以上装电源。根据目前国内大部分乒乓球馆的规模和大小，本乒乓球捡拾器的框架尺寸设计为 600600外形图如图 2。 外形框架材料采用 2525方钢管，其壁厚为 4艺采用焊接连接 ， 部分支架杆表面在转配时需要打磨表面和钻孔安装。 5 行走机构设计和车轮驱动电机选择 走机构设计 行走机构是由两直流电机带动 车轮转动，两个电极同时正向或反向转动时，本机器就前进或后退 3 。当两个电机一个正向一个反向转动时，机器进行左转和右转。车轮由两个直轮和两个万向轮组成，其安装位置如图 3。 为了能够使本机器在收球过程中收球完全、不留死角，本机器要求能够直线行走、并能 360度转向，而且在转向过程中保持一定的稳定性和准确性，为了达 4 到以上要求，综合考虑工作情况要求，车轮的安放位置简图如图 3。 图 2 外型框架图 两个电机通过联轴器分别 直接驱动直轮。直轮及万向轮均安放在各边架的中心位置，装配时需要画线和钻孔安装，电机通过弧形铁皮用螺栓固定在底部支架面。 直轮直径尺寸为： 110轮中心高为： 55走电机尺寸： 3680向轮车轮直径为： 56行走情况如下： 直线前进：当电机 1和电机 2同时正向转动时，机器直线前进。 直线后退：当电机 1和电机 2同时反向转动时，机器直线后进。 左 转：当电机 1反向转动，电机 2 正向转动时，机器左转。 右 转：当电机 2反向转动，电机 1 正向转动时，机器右转。 5 轮 驱动电机选择 在工业企业中，大量应用电动机去拖动各种生产机械，如在机械工业、冶金工业、化学工业中，机床、抽水机、鼓风机等用大大小小的电动机来拖动；在自动控制技术中，各式各样的小巧灵敏的电机也广泛的作为检测、发大、执行和解算元件应用在各种产品中。 图 3 车轮安放位置示意图 of 由于直流电动机机械性能优良，过载能力强。我们所使用的电机一般为直流电机，主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。直流电机的控制简单，性能出众，直流电源也容易实现。所以综合考虑以上情况，本机器采用永磁式直流电机。 经过市场调查，发现现在市场上有自带齿轮减速箱的永磁直流电机，其结构简单，外型小巧。外型尺寸和转速以及功率 大小、扭矩均可按照 客户的要求定做，而且价格相当经济。故打算选用此类型的自带齿轮减速箱的永磁式直流电机。 6 根据设计要求，机器速度在 1m/为直车轮直径 10以要求电动机转速为 m 7 6060 估算整个机器的重量 1)估算框架的质量，查铸钢的密度 p= 33 /108.7 G 框架 = (4+4+4+2+4) ( )估算滚筒轴的质量，查合金钢的密度 p= 33 /109.7 5 4 7 2 5)估算滚筒的质量，查铸钢的密度，橡胶的密度分别为： 钢 33 /108.7 橡胶 33 /103.1 233滚筒G0 0 1 7 22 同理估算上升机构总质量约为 虑其他外设装置，所以总重量约为 40右。 查摩擦系数表 （表 1），直轮材质为橡胶，乒乓球馆同为橡胶地面。选取摩擦系数为： 表 1 摩擦系数表 of of 质 静摩擦系数 动摩擦系数 橡胶 ：静摩擦力 f=40 43N 故电机的最小 扭矩为 243 m 7 综合以上条件确定所选电机型号和参数如下： 选用大洋公司的直流减速电机 参数为： 表 2 电机参数 号 额定电压 输出转速 最大扭矩 175r/ 30n m 6 收球机构 设计 收球机构采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内 ，同时用塑料挡板防止求溜出 。 总的收球机构见图 4 图 4 收球机构 此机构主要包括 1） 轴承 2） 滚筒轴 3） 滚筒 8 4） 弧形挡板 球滚筒 滚筒三维图见图 4， 图 5 滚筒外观图 收球滚筒的主视图如下 图 6 滚筒 主视图 of 筒是以刚性材料为骨架，上面固定橡胶材料制作的毛刷，其连接用铆钉和胶水粘结固定，有 视图见图 7。 筒轴的设计计算和校核 9 轴的结构决定于受力情况、轴上零件的布置和固定方式、轴承的类型和尺寸、轴的毛坯，制造和装配工艺、以及运输、安装等条件。轴的结构，应使轴受力合理，避免或减轻应力集中，有良好的工艺，并使轴上零件定位可靠、转配方便。对于要求刚度大的轴，还应该从结构上考虑减小轴的变形。 图 7 滚筒右视图 of 计算轴的 功率 P、转速 n 和转矩 T =承传递的效率 =P=30 n=100r/=9550000 0=4457n 初步确定轴的最小直径 初步估算轴的最小直径： 轴的材料为 45钢，调质处理，根据表 15 03，于是得 10330m 7于直径 00两个键槽应增大直径 10% 15%，所以 2 10 的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度 a. 为了满足从动轮的轴向定位要求， 1段左端需要制出一轴肩，取 1直径为 0承为对开式二螺柱正滑动轴承，此轴承为宽度 B=34以轴左端尺寸为 34据装配尺寸，轴的总长去 00b. 初步选择滑动轴 承。因为轴承主要起定位作用，轴承载荷不大，故选滑动轴承 4 。参照工作要求选取对开式二螺柱正滑动轴承（摘自 2561号： 尺寸为 d D B=303834动轴承因为是采用一体化轴承，所以轴承由螺栓固定在支架上。 轴肩进行轴向定位。由手册上查得轴肩高度 或 a=（ d 所以取定位轴肩高度 h=此取中间轴端直径为： 35据装配尺寸，所以中间轴段长度尺寸为 544 轴上零件的轴向定位 滚轮与轴的定向定位采用平键连接，根据滚筒与联轴接段 5表得平键截面 b h=108B/键槽用键槽铣刀加工，长为 22时为了保证带轮与轴配合有良好的对中性，故选择带轮轮毂与轴的配合为H7/处选轴的直径尺寸公差为 定轴上圆角和倒角尺寸 参考机械设计手册取轴端倒角为 45，具体见轴的零件图 轴上的载荷 首先根据轴的结构图做 出轴的计算简图 5 。在确定轴承的支点位置时，从15查取 a 值。对于滑动轴承，支点在 e=，因此作为简支梁的轴的支撑跨距 578据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图及弯矩图和扭矩图可以看出截面 将计算出的截面 。 做出轴的计算简图（即力学模型） 分析轴所受的垂直分力情况 轴上所受的垂直分力如图 8（ b） 所示 1) 面已算得滚筒质量为 么所用在轴上的重力为 11 ) 皮带轮的分度圆直径为 112么作用在皮带轮上的压轴力 21 8 0s 4122s 103 =568 N (1) 表 3 载荷表 荷 支反力 F 弯矩 M 总弯矩 扭矩 T 水平面 H 07N 000N 24N 68N M=5775N T=4457N 直面 V 5N 090N 5N 0N 由静力平衡方程 0F 2431 01 M 06 6 65 7 82 8 9 324 07N 24N 作弯矩图如图 8（ c） 显然有 000N 析轴所受的水平分力情况 轴上所受的水平方向的分力如图 8（ d）所示 3)每个乒乓球的重量为 合考虑确定估算 0N 由静力平衡方程 0F 0321 01 M 02 8 95 7 8 44 F 可求得 ： 5N ， 5N 作弯矩图 作弯矩图如图 8（ e） 所示 显然有 890N 弯矩 见图 9（ f） M= 2222 28 9050 00 M= (2) 12 作扭矩图 总的扭矩图如图 8（ g） 所示 T=4457N 弯扭矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截 面（即危险截面 3）的强度。根据 机械设计 书式（ 15以上所算的数据，并取 a=的计算应力 223223 )2)(16(4)2)(32( (3) = 8 载荷分析图 13 易知 1 =40 （ 1 0 ） 故安全 送轴的轴承选择 初步确定选择对开式二螺柱正滑动轴承（摘自 2561 动轴承的计算 的平均压力 P M 24 (4) 查表选用耐磨铸铁材料符合要求 表 4 轴承参数表 直径 d 外圈直径 D 安装长度 L 重量 30 40 140 v 0 100624191 0 0100060. ) v 060 pd ) 所以此型号的滑动轴承符合要求 的 选择 和校核 普通平键（摘自 109510966 轴径 d: 30 38 键的工称尺寸 |（ h（ 11）： 的工称尺寸 |L（ 22 110 每 100 槽 |轴槽深 t|基本尺寸： 槽 |轴槽深 t|公差： （ +） 键槽 |毂槽深 本尺寸： 槽 |毂 槽深 差： （ +） 键槽 |圆角半径 r| 槽 |圆角半径 r| 键的校核 14 对键进行校核 键的尺寸为 b h l=10822和轴的材料都是钢 7 ，由表 6得许用挤压应力 =100 120其平均值 10 键的工作长度 l=2触高度 K=8=4 T=m 则 0 0 02 P 可见键的挤压强度合适。 同理，可校核其他键的挤压强度。 7 传送机构设计 上升机构采用传送带方式的上升传送机构，此类型的机构可以保证传送的连续性和稳定性。其图形结构如图如下： 图 9 传动机构 9 15 上升机构主要包括： （ 1） 传送 支架 （ 2）上升轴 （ 3）轴承 （ 4）传送滚筒 （ 5）传送带 本机构是以传送支架作为主体，配合传送 带以仿输送带式的结构将乒乓球源源不断的上升传送，并通过出口将乒乓球输送到收球箱中。 送支架 为了减轻整机的重量，本支架的材料采用塑料板切割加工完成，主要起固定和支撑作用。 出轴 的 设计计算 算轴 的功率 P、转速 n 和转矩 T 轴承传递的效率 8 00 445760/步确定轴的最小直径 初步估算轴的最小直径 轴的材料为 45钢，调质处理 9 。根据表 15，于是得 30m i n (7) 0 的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1 10承为对开式二螺柱正滑动轴承，此轴承为宽度 B=34以轴左端尺寸为 34据装配尺寸，轴的总长度取 00mm 为轴承主要起定位作用，轴向载荷不大，故选滑动轴承。参照工作要求选取对开式二螺柱正滑动轴承（摘自 2561型号： 6 型，其尺寸为 d D B=303834动轴承因为是采用一体化轴承，所以 轴承由螺栓固定在支架上。 轴肩进行轴向定位。由手册上查得轴肩高度 或 a=(0.1)d 所以取定位轴肩高度 h=此取中间轴段直径为： 35据装配尺寸，所以中间轴段长度尺寸为 544 轴上零件的周向定位 滚轮与轴的周向定位采用弹性海绵用来连接轴和传送带。弹性海绵主要是增大摩擦力。 定轴上圆角和倒角尺寸 参考 机械设计 表 1545 10 ，具体见 轴的零件图。 轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置时，从15查取 a 值，对于滑动轴承，支点在 e=，因此作为简支梁的轴的支撑跨距 578据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。 表 5 载荷表 载荷 支反力 F 弯矩 M 总弯矩 扭矩 T 水平面 H 8N 1964N 8N M=72155N T=4457N 直面 V 574N 8731N 19N 出轴的计算简图（即力学模型） 计算简图见图 10（ a） 所示 分析轴所受的垂直分力情况 轴上所受的垂直分力如图 10（ b） 所示 （ 1） 前面已算得输 送机构总质量为 么所用在轴上的重力为 2=略带轮的重量列静力平衡方程 0F 321 01 M 05 7 82 8 9 23 F 17 可求得 ： 8N ， 8N 作弯矩图 弯矩图如图 10（ c） 所示 显然有 1964N 析轴所受的水平分力情况 轴上所受的水平方向的分力如图 10（ d） 所示 （ 2） 皮带轮的分度圆直径为 112么作用在皮带轮上的压轴力 21 8 0s 10 = (8) 由静力平衡方程 0F 231 01 M 05 7 86 6 6 23 F 可求得 574N 19N 作弯矩图 弯矩图如图 10（ e） 所示 显然有 8731N 弯矩 见图 10（ f） M= 2222 6873121964 M=72155 N (9) 作扭矩图 总的扭矩图如图 10（ g） 所示 T=4457 N 弯扭矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 3）的强度。根据机械设计书式（ 15以上 所算的数据 11 ，并取 a=的计算应力 223223 )2)(16(4)2)(32( (10) =知 1 =40 （ 1 0 ） 18 故安全！ 承的选择和计算 初步确定选择对开式二螺柱正滑动轴承（ 256112 滑动轴承的计算 图 10 载荷分析图 10 M p 47 (11) 查表选用耐磨铸铁材料符合要求 v 0054719100100060. 2) 19 v 060 pd 3) 所以此型号的滑动轴承符合要求 13 。 送滚筒 和传送带材 料 的选择 传送滚筒是连接上升轴和传送带之间的，用来传递转矩，带动传送带传动。其材料为橡胶材质 14 。 由于传送带形状复杂，所以 采用橡胶注塑而成，其具体尺寸见零件图 。 8 传动系统 设计 带传动是由固联于主动轴上的带轮、固联于从动轮上的带轮和紧套在两轮上的传送带组成的，当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一 定动力 15 。带传动具有结构简单，运动平稳、造价低廉及缓冲吸震等特点，在近代机械中被广泛应用 16 。在带轮传动常用的有平带传动、 带传动和同步带传动， 综合考虑本机器的工作情况和成本要求，本机器的传动采用带传动。传动部分是电机通过皮带传动分别带动收球滚筒和传动滚筒使其完成收球和传送动作。此皮带传动系统是本乒乓球捡拾器的一个重要组成部分。传动系统包括两个带传动： （ 1） 主电机与收球滚筒之间的带传动 （ 2） 主电机与传送滚筒之间的带传动 电机选择 由于乒乓球的质量很少，两皮带传动所带动的滚筒和传送带并无太多负载，所以选用电机的功率不大， 本符合收球要求，故选用此型号的电机。 电机参数见表 5 表 6 电机参数表 号 额定电压 输出转速 转矩（ 齿轮减速比 100r/ 1:600 电机与收球机构 之 间的带传动设计 1）确定计算功率 17 查表得工作情况系数， 20 故 6 (14) 2）选取 根据 带 3）由 机械设计 表 8径 18 12据式（ 8从动轮基准直径 i 11212据表 8 12式 （ 8验算带的速度 d /00060 36112100060 11 (15) 4）确定基准长度和传动中心距 根据 a 2（ ，根据安装尺寸确定中心距 a=363 根据（ 8算带所需的基准长度 012210 4 )(2)(22 a (16) =2 363+ 112 ）计算包角 201 (17) 6）计算 由式（ 8 (0 (18) 由 6r/12mm,i=1查表得 0p=查表 8a=1查表 8l= 21 0 6 z 取 z=1根 7）计算预紧力 式（ 8 20 ) 0 0 (19) 查表 8 q=m 故 8 4 6 0 20 8）计算作用在轴上
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