机械原理课程设计说明书

1、机械原理课程设计 说明书 设计题目网球训练发球机 专 业机械设计制造及其 自动化 班号 0 5 021103 设计者 1: 景韬 201 1 301235 2 : 王宁 201130 1 2 49 3 : 徐浩然 2 0 11301 2 5 0 指导教师 完成时间 张永红 2 014年4月21日 1、设计题目3 2、机械系统得方案拟定3。 2、1工作原理确定3 2、2执行构件及其运动设计4。 2、3原动机得选择4 2、4执行构件得运动协调性设计4 2、5机构选型及组合5 2、6方案评价及优选 3.相关机构得尺度综合 7。 4 . 机械系统得运动简图绘制及相关性能分析或说明 10 5、课程设计体

2、会及建议11。 6、主要参考文献11。 7、附录112 8、附录 212。 1.设计题 为了减轻网球教练员陪练得工作强度，需设讣一台网球训练较好用得发球装置。该装置 必须能将标准得网球一个一个地从标准网球场得一边抛射过球网，使它们落在由球场白线所 确定得三块场地之一内，如图所示得A、B场地，且三块球场得每一块上落球得顺序与频率必 须就是随机得。该装置除装球外应无需要人照管而能自动工作，每次装球可持续抛射50个 球，所发岀球得速度就是可变化得,并希望用一个电动机驱动自动完成。此外，为了满足室内 外训练均可使用，该装置还应方便于携带或移动与安装使用 设计技术要求如下： 1）标准网球得直径在65、4

3、1 6球网得长度（即 两网柱中心得距离）为1 2.80 m,网柱顶端距地平面为1 . 07 m,而球网中心上沿距地平而 为09 14 m. 3）要求网球发球装置得放宜高度约为1. 25m.位宜上下可调，且必须保持稳左，不允 许发生倾翻。 4）该装巻设计在实现述基本功能与技术要求得前提下，应考虑尽可能地满足好得发球 要求，即发出得球具有较大得攻击力，使球在速度、力疑、旋转与落点方面就是可以变化得。 亠5）若有可能得活，为了满足网球高水平训练得需要，还可以考虑对该装置作进一步 得设讣，即扩展能发出不同类型球得功能。如平击球（即速度快、力量大，平线飞行轨迹得过 网球），切削球（即以右侧并略带下族转，

4、弧线飞行轨迹得过网球）与上旋球（即以上族为主, 侧旋为辅，弧形飞行轨迹得过网球），等等。 2.机械系统得方案拟定 2、1工作原理确定 主要工作原理为通过挤压轮得摩擦使网球获得初速度，通过两轮速度得不同可以实现平 直球与旋球。出球机构通过拨球杆防止网球卡在托盘，与偏心轮1连接曲柄滑块得往复运动 来将球周期性送入发球机构。通过偏心轮2转动与连接得齿条带动球架上得齿轮转动，从而 实现机构得左右旋转。 2、2执行构件及其运动设计 1、出球机构 组成零件:拨球机构，偏心轮1及曲柄滑块。 2、发球机构 组成零件:输球通道，摩擦轮系含凸轮,动力源电机。 3、左右旋机构 组成零件:小型电机，偏心轮2,齿条。

5、4、支撑机构 组成零件:圆形支撑台，1个可调高度支撑架。 2、3原动机得选择 电动机转速：1459、46 r/min 电动机功率:2 0 0W 2、4执行构件得运动协调性设计 全套机构通过一个电机驱动，通过复合轮1,2实现两轮得反向，再通过与挤压轮固连得凸 轮皮带轮实现挤压轮速度得调节。电动机与英她运动构件为齿轮系连接，保证各执行构件得 协调运动。 2、5机构选型及组合 主要机构为岀球机构、发球机构、左右旋机构、支撑机构 2、6方案评价及优选 方案一 原理：采用抛仃机原理，考杠杆把球抛掷出去。 优点：结构简单，便于设计。 缺点:因为就是连杆机构，所以速度不能过髙,如果速度过髙，机构将产生强烈虎

6、动。无法 实现旋球。 方案二 类牛头刨床机构: 原理:主要采用得就是牛头创床得急回原理“因为急回现象存在着较大得瞬时速度，在击 球得同时使球获得大得动能，从而实现抛球。 优点:该机构可以实现送球与抛球得协调统一，由于采用得就是牛头刨床得急回原理，故 结构可以稍微小一些。 缺点:由于就是连杆机构,所以运动速度不可能过大，因此，球得抛射距离不会很远。无法 实现旋球。 方案三 原理：通过两个挤压轮得摩擦使球飞出。 优点: 1、自动连续发球。 2、发球速度可调，且具有一定得速度。 3、落点得随机性。 4、可实现球得旋转。 比较:方案3在速度调T、工作范围、工作稳左性方而都相对较好，因此成为最终方案。

7、3相关机构得尺度综合 1相关数据 标准网球场地尺寸:2 2. 7 7m（长）X 8.23m （宽），球网中心上沿距地而为0.914m o网柱 顶端距地平面为1.07 m,而球网中心上沿距地平面为0.9 1 4 m。 网球发球装置得放宜高度约1 . 2 5m。 2、发球位置得确定 水平方向:L=V* t 竖直方向:H=、25-0、5 * g*tA2 球落地时间:H=0则 匸0、5 05s 球落到网髙得时间:H=0、914则1=0、262s 1）当网球发射机在底线处 则最小初速度 V=L/（2*t）=2 2、77 / （2 *0. 262）=4 3 . 3 21 m/s 则落球点位置 P二 v *

8、t二 4 3、32 1 * 0、505二 2 1. 8 7 7 m 由于网球场长为22. 77 m而落球点为2 1.8 77 m 落球点距离底线太近，且不满足题目要求,所以网球发射机不能放在底线处。因此发射 机应该放在场地内。 2）当网球发射机在场地内 一般得网球球速为2 025m / s,现在取发球速度为20m/ s 则发射机距离网得距离S二20*0、2 62=5. 2 4 m 因此确定发球机到网得距离为5. 2 4 m 3 .计算最大球速 网球最大初速度 V = (S+2 2、77/2)/0、5 05=3 2. 851 m/s 4、发射机摇摆角度与最小球速得确定 由图形可得 sin a=(

9、8. 23/2) / (22. 7/2+5、24)=0、248 a =ar c s in(0. 2 4 8)=1 4 . 3 所以摇摆角度为14、3 *2=28、6 由此确泄最小球速 V=(5、24/cos(14、3 )/0、2 62=2 0 .641 m/s 5、皮带轮转动速度得确定及凸轮大小半径得确定 网球水平方向速度Vx取决于摩擦轮得速度，设上摩擦轮得速度为a,下摩擦轮得速 度为b,岀球速度示意图如下 Vx=(a+b)/2 网球直径为65、4168. 5 8mm,两轮中间得间隙也约为此数值，为了保证轮得稳左 性，故选取轮得直径应大于球宜径，也考虑到机构得体积不宜大,所以选取轮直径为网球直

10、径 得5倍,选35cm。 1)下皮带轮转速得确定 由V x = 20. 641m/ s与轮直径35 cm可得岀轮得转速大致为1126、32 6 r/mi n 由Vx二32. 8 5 1m/ s与轮直径3 5cm可得岀轮得转速大致为1 7 9 2、594r /min选取轮速（取中间值）:1459、4 6r / min 则下皮带轮朱转动速度为1 4 59、46 r/mi n 2 ）上皮带轮最大半径与最小半径得确定 由于上轮就是一凸轮，则设凸轮最大半径为c ,最小半径为d、 先给左下皮带轮半径与复合轮1得直径都为2 0 cm 则其线速度为 0、1* （145 9、46* 2 * n / 6 0 ）=

11、 1 5.2 8 3m/s 由于复合轮1与复合轮2半径一样，故复合轮2得线速度为15. 283m/s 下挤压轮线速度为2 6. 7 4 6m/s要使网球有最小速度20. 6 4 lm / s则上挤压轮线 速度为1 4. 536m/s同理要使网球有最大速度32. 8 5 lm/s则上挤压轮线速度为3 8.9 5 6 m/s 则凸轮最大半径 c 二 15、2 83 / （14、53 6*2/ 0、35）二 0.184m 凸轮最小半径 d=15x 2 83/ （38、956*2/0、3 5 ）=0. 0 69 m 4、机械系统得运动简图绘制及相关性能分析或说明 运动简图 说明:复合轮1，2为齿轮与皮

12、带轮固连，挤压轮1 , 2分别与皮带轮1 ,2固连。苴中皮带 轮1,2为凸轮。 5、课程设计体会及建议 通过这段时间得设讣，我受益匪浅，我认为，这次得机械原理课程设汁，在收获知识得同时, 还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过査找大量资料以及不懈得努力，不仅培养 了独立思考、团结意识、动手操作得能力,在各种其它能力上也都有了提髙。 在学习知识方而有很大拓展，而且以往得一些课程内容得到了巩固。当我们遇到一个问 题时,能够很快得联想到曾经学习得专业知识，这使我们懂得平日里得知识掌握就是十分重 要得,我不再就是只会做题而且更会运用，相信通过自己所掌握得专业能力一泄能解决得平日 里得一些问题。

13、 组员在一起讨论问题让我们明白团结合作得重要性，就像人们常说得众人拾柴火焰高，每 个人得不同思路能使问题简化，有助于问题得解决同时我认为我们得工作就是一个团队得工 作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作得精神。设计改进中只有一个人知 道原理就是远远不够得，必须让每个人都知道。团结协作就是我们优化设计完成得一项非常 重要得保证。 做事要有毅力要有恒心,通过慎重得考虑认真得分析，脚踏实地去完成它，克服重重困难, 当您成功实现目标时，那种成就感一左会成为您成长得动力。 这次设计得题目就是网球训练发球机。主要就是确定机械传动得方案，通过出球机构、 发球机构、左右旋机构及支撑机构使机构达到预计得运动。这次设计课程让我加深了对机械 原理理论课程得理解与认识，培养了我用理论知识去解决实际问题得能力。也许我得这种方 案不就是最好得方案，但它还有很大得改进空间。我希望在以后得时间里可以更好地去完善 自己得方案,让我得方案成为一个切实可行得服务于大众得好方案。 最后，感谢老师得悉心指导,感谢组员们得精诚合作。 6、主要参考文献 1、孙恒、葛作模、葛文杰机械原理 七版北京:高等教冇出版社,2008。 2、梁崇高，陈海宗平面连杆机构得讣算设