网球自动捡球机设计[含24张CAD图纸和说明书 全套打包]

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摘    要

　　　随着网球运动的不断普及，越来越多的网球爱好者开始投身于网球锻炼中来，而在网球训练时，网球的使用量非常大，频繁捡起随机散落在很大范围内的网球是一件耗时耗力的工作，且不是每个人都能像专业网球运动员一样拥有属于自己的球童，因此高效的自动捡球机会为训练者们提供便利，节省时间。本课题研究目的在于设计一款网球自动捡球机，使其具有高效和不遗漏的特点，并尽可能解决卡球、伤球的问题。本次设计完成了捡球机机械系统运动方案设计，零部件的设计计算和分析，以及三维图和二维图纸的绘制，最终完成了网球自动捡球机的整体机构的设计。

关键词：捡球机构；驱动系统；控制系统

Abstract

　　　With the continuous popularization of tennis，a growing number of tennis enthusiasts begin to come into tennis exercise。And in the tennis training，the usage of tennis ball is very large，it’s a time-consuming and effort-consuming work to frequently pick up the tennis balls which are scattered in a wide range，but not everyone could have their own caddie just like the professional tennis players，so high-efficiency automatic tennis ball pick-up machine will provide convenience for the trainers，and save time。The main purpose of the topic is to design a kind of automatic tennis ball pick-up machine which has the characteristics of high efficiency and not missing，and solve the problem of ball stuck and damage。This topic deals with kinematic precept design，calculation and analysis of components and parts，and three-dimensional diagram and two-dimensional drawing，finally finish design of the automatic tennis ball pick-up machine。

Keys：Agency to pick up the ball；Driving system；Control system

目  录

1 绪论 1

　　　1.1课题的研究背景 1

　　　1.2国内外研究现状 1

　　　1.3本章小结 4

2 总体方案设计 5

　　　2.1设计要求 5

　　　2.2关键问题 5

　　　2.3方案的选择和确定 5

　　　2.4整体方案三维图 7

　　　2.5本章小结 8

3 机械结构及零部件的设计与校核 9

　　　3.1捡球篮的尺寸 9

　　　3.2捡球机行走速度的计算 10

　　　3.3同步带的设计 11

　　　3.4球道的设计 12

　　　3.5捡球机同步带电机的选择 13

　　　3.6同步带轴的设计与校核 15

3.6.1求轴上的功率、转速和转矩 15

3.6.2初步确定轴的最小直径 16

3.6.3轴的结构设计 16

3.6.4计算轴上的载荷 18

3.6.5按照弯扭合成应力校核轴的强度 19

　　　3.7车轮的选择 19

　　　3.8驱动原动机的选择 19

　　　3.9车轮轴的设计与校核 21

3.9.1确定轴的最小直径 21

3.9.2轴的结构设计 21

3.9.3轴的校核 22

　　　3.10本章小结 23

4 自动控制系统设计 24

　　　4.1行进方案的确定 24

　　　4.2 单片机的选用 24

　　　4.3本章小结 25

总结与展望 26

　　　总结 26

　　　展望 26

参考文献 27

致谢 29

1 绪论

1.1课题的研究背景

　　　根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics, IFR）2014年发布的服务机器人研究报告，2013年个人和家用服务机器人的销量在全球范围内大约为四百万台，相比2012年同比增长28%，粗略统计市场规模约为17亿美元，据估计，未来2014到2017年之间将会有3100万台个人服务机器人售出[1]。这也就意味着在服务机器人领域将会有持续而强劲的增长，服务机器人将越来越多的走进人们日常生活当中。

　　　根据中国网球协会官方最新数据统计，到2008 年，凭借着郑洁温网杀入四强和李娜的奥运会四强，国人网球热情空前高涨。据统计，目前中国网球人口现已经突破900 万。而随着李娜在法网和澳网夺冠，国际女子职业网联（WTA，Women's Tennis Association）官网甚至认为，李娜的大满贯冠军将为中国增加3亿网球人口[2]。