机械原理课程设计-乒乓球发球机说明书

机械原理课程设计

说明书

机械工程学院机械设计制造及其自动化专业

11级机自9班

设计者：

指导教师：

2013年 07 月 19 日

一．设计题目 (3)

二．项目组成员及分工 (3)

三．设计方案与选择 (4)

1. 功能分析与分解 (4)

2. 设计方案与原理 (4)

送球装置的设计 (4)

3. 方案评价与选择 (6)

4. 总体方案 (7)

5.机构简图： (8)

6.运动循环图： (8)

四．选定机构的尺寸设计 (9)

1. 机构的运动简图 (9)

2. 机构的自由度计算 (10)

3. 机构的尺寸及数据设计 (10)

（1）齿轮机构数据设计 (10)

（2）送球机构的尺寸分析 (12)

（3）摆头机构的尺寸分析 (13)

A. 连杆的尺寸设计 (13)

B. 凸轮的尺寸设计 (15)

五．选定机构的运动分析 (17)

1.送球装置的运动分析 (17)

A.位移分析 (17)

B.速度分析 (18)

C.加速度分析 (19)

D.平衡力矩分析 (20)

3. 发球机构的运动分析 (22)

速度分析 (22)

六．心得体会 (22)

七．参考资料 (23)

八．附录 (23)

一．设计题目

1.选题意义

乒乓球是一种世界流行的体育项目，深受人们的喜爱。但作为一种对抗性运动，当你只有一个人的时候，只能徒唤奈何了。乒乓球发球机便是为了应对这种情况产生的，它对人们技术的提高与自身的锻炼有很大的帮助。

2.设计要求

乒乓球直径d=40mm

发球时的速度v=10~30m／s

乒乓球发球机的摆角为±15°

乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟

乒乓球发球机发出的球需带旋度

乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放

二．项目组成员及分工

小组成员：闫旭赵强郑笑竹

分工：：机构设计、三维图制作、尺寸设计

：机构设计、三维图制作、说明书的编写、尺寸设计

：机构设计、尺寸设计及计算、运动分析、说明书、PPT 制作

三．设计方案与选择

1.功能分析与分解

乒乓球发球机基本分为储球斗、送球装置、摆头装置和发球装置。乒乓球从储球斗进入到送球装置，送球装置可间歇地将球传送到发球装置，发球装置将球发出。摆头装置使球在不同角度发出，增加趣味性。

2.设计方案与原理

送球装置的设计

方案A：方案A所示的送球机构是如图所示的偏心轮机构。当偏心轮以ω的角速度逆时针转动时，滑块2随1转动因而带动3进行左右间歇移动，从而实现间歇将球4送至发球机构。

方案B：方案B是采用带有凹槽的转轮。球靠自身重力落入凹槽内，通过轮的逆时针转动将球送入送球道内。球在球道内排成一排，后面的球将前面的球顶到发球装置，将球发出。

方案C：方案C所示的送球机构是如图所示的履带传送装置。通过主动轮的转动带动履带传动。乒乓球由于自身重力落在履带上，被履带上的挡板推落进入送球道。

（1）发球装置的设计

如图所示是的发球机构。两个轴与两个直流电动机相连，从而实现轴上的两个轮以不同的角速度转动。球从送球管道到达发球口时，通过摩擦作用发出。当两轮角速度相等时，发出不旋转的球；当两轮角速度不同时，发出旋转球。

3.方案评价与选择

方案优点缺点

方案A可以实现间歇性送

球运动转速不高改变偏心轮转速而改变活塞快慢时效果不明显，动平衡性差机器运转中有振动。

4.总体方案

我们选择的方案综合各方案优缺点，利用曲柄七杆机构实现间歇送球。由于该机构有两个自由度，我们用齿轮副将其封闭为一个自由度。我们增加摆头机构并通过齿轮机构将送球机构和摆头机构连在一起，实现一个原动件两个执行端的运动。利用凸轮实现摆头机构的往返运动，可实现乒乓球从不同角度发出，增加运动者运动难度。

5.机构简图：

6.运动循环图：

机构角度

送球机构0°0°-360°360°360°-720°

最左处向右摆最右处向左摆

摆头机构0°

-15°15°

-165°

165°

-195°

195°

-345°

345°

-360°

停止推程停止回程停止

发球机构0°0°-180°180°180°-360°

发球- 发球- 注：送球机构2°对应摆头机构及发球机构1°

四．选定机构的尺寸设计

1.机构的运动简图

2.机构的自由度计算

有一处复合铰链

N=12 pl=16 ph=3

F=3×12-2×16-1×3=1 3.机构的尺寸及数据设计（1）齿轮机构数据设计

齿轮1轴长85

齿轮3轴长20

齿轮2、3间20 凸轮4、5间台35 齿轮3轴长20

齿轮2、3间20 凸轮4、5间台35

（2）送球机构的尺寸分析

（3）摆头机构的尺寸分析A.连杆的尺寸设计

已知尺寸设计过程计算结

果

乒乓球发球机摆角定为

±15°定发球口与转动轴的距离为50mm

则发球口的垂直位移为

2×50×tg15=26.8

凸轮部分的升程为50mm

为确保连杆不与凸轮接触，定滚子与固定杆的机架

竖直位移为50mm

固定杆

的机架

竖直位

移为

50mm

L1=