机械原理课程设计网球自动捡球机分解

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机械原理课程设计

说明书

设计题目网球捡球机

系别：机械与电子工程系

专业（班级）：机械设计制造及自动化(二班)

作者（学号）：李祥(************)

****：***

完成日期：2014年 6月10日

蚌埠学院教务处制

目录

1 设计题目 (3)

2 设计要求 (3)

3 相关产品专利与技术发展现状 (4)

4 网球捡球机的工艺动作及功能分解

5 运动方案及选择

5.1 (6)

5.2 (6)

5.3

5.4 优缺点的比较及最终方案 (7)

6 传动方案设计 (8)

七机构组合﹑参数及运动协调设计

1 机构选用 (8)

2 机构组合 (9)

3 运动协调设计 (9)

4 设计计算 (9)

5 运动循环图 (13)

八设计图纸 (13)

久心得体会 (13)

1 设计题目

网球是一项优美而激烈的运送，盛行于全世界，内称为世界第二大球类运动。但是网球爱好者，特别是运动员在进行网球训练是时候，要平频繁捡起散落在很大范围内的网球就成为一件耗时耗力的工作。具有高效全自动捡球功能的机器可广泛用于各种类型的网球练习场地，为人们进行网球训练提供便利和节省时间。因此这次设计题目为网球自动捡球机。

2 设计要求

为了方便捡球，目前市场上出现了一类手推式网球捡球车。此类捡球车为半自动式，需要有人操作。人把捡球车推到需要捡起的球前，然后捡球车把球拨入车中。此类捡球机相对纯粹的人工捡球在效率上有一定的提高。

但是，这种半自动的网球捡球工具仍有不足之处。它体积大且重，相对于智能化捡球机比较笨拙。既浪费空间，又影响训练人员打球，因为在它捡球的过程中运动员不方便打球。还需要人工操作，相对于智能化捡球机浪费了不必要的时间与体力。如若配置专门的捡球人员则浪费了人力资源。而且，它只适用于地上球较多的情况，但是地上球多会影响运动员打球。地上球少时则没有必要用上述捡球车。因此，它的适用环境较局限，未实现捡球过程的完全自动化、智能化。

为了克服以上半自动网球捡球机的不足之处，构思一种捡球机，使其具有很高的捡球效率和多重自动控制模式，无卡求现象，无盲点等。该网球捡球机可以使网球参与者拥有更多的练球时间和休息时间

3 相关产品专利与技术发展现状

经过图书馆和网络资源查询已知，获得的有关专利与产品如下表3-1所示。

表3-1

4 网球捡球机的工艺动作及功能分解4.1网球捡球机的工艺动作可分解为：

（1）收到球如图（a）；

（2）带球向上运动如图(b)；

（3）使球进入球篮如图(c).

图（a）

图（b）

图（c）

4.2网球捡球机的功能可分解为：

（1）捡球系统；

（2）行走系统。

5 运动方案及选择5.1 捡球系统设计

5.1.1 方案一

此方案是靠摩擦力来实现捡球收球,捡球步骤为:

(1)接触到球,如图5.1.1(a)所示。

(2)将球斜向抬升,再水平运送到球篮,如图5.1.1(b)所示。

图5-1.1（a）捡球

图5-1.1（b）收球

5 .1 .2方案二

此方案靠挡板推力抬升球再靠重力进入球篮，捡球步骤如图5.1.2（a）、5.1.2（b）所示。

图5-1.2（a）捡球

图5-1.2（b）收球

5．1.3 方案三

此方案靠橡皮筋的弹性来捡球，再靠重力使球进入球篮。捡球机构的示意图为图5.1.3（a），捡球过程如图5.1.3（b）、5.1.3（c）所示。

图5.1.3（a）捡球机构视图

图5.1.3（b）收球

图5.1.3（c）捡球5.2 传动系统设计

传动系统的设计如图5.2-1所示。

图5.2-1

齿轮2与输出轮固定，输入齿轮通过齿轮1与齿轮2连接，从而实现传动，可通过手杆将齿轮1、齿轮2分开实现制动。

5.4 优缺点的比较及最终方案

捡球系统方案比较,比较情况如表5.4所示。

表5.4

最终比较选用方案二，理由如下：

（1）方案一可能出现卡球现象，而方案二不会：

（2）方案二中挡板选用橡胶材质减小了方案三中可能出现伤球情况：

（3）方案一、三寻妖经常维护，方案二则相对较少。

7 机构组合、参数及运动协调设计

7.1机构选用

优选定的方案机构的组合可以选用皮带传动，皮带传动相比较于链传动和齿轮传动更适合应用于捡球系统和动力系统的连接。皮带传动的优点：（1）适用于两轴中心距较大的传动场合。

（2）工作时传动平稳无噪声能缓冲、吸振。

（3）工作中如遇到过载，带将会在带轮上打滑可防止薄弱零部件损坏起到安全保护作用。

（4）造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等特点。

电机与输出端之间选用齿轮连接。齿轮传动的优点：

（1）能保证瞬时传动比恒定平稳性较高传递运动准确可靠。

（2）传递的功率和速度范围较大。

（3）结构紧凑、工作可靠可实现较大的传动比。

（4）传动效率高使用寿命长。

7.2机构组合

机构组合如下图7.2-1所示

.

图7.2-1

7.3参数及运动协调设计

（1）行走速度设计

网球标准场地如图7.3-1所示，其尺寸36.58m*18.29m，假设10min能走完整个场地。由于转弯时速度会比直线慢，设定直线距离在5min内走完并覆盖全场。则捡球机行走速度为：