乒乓球自动发球机创新设计说明书
机械原理课程设计乒乓球发球机说明书
目录一．设计题目 (2)二．项目组成员及分工 (2)三．设计方案与选择 (3)1. 功能分析与分解 (3)2. 设计方案与原理 (3)送球装置的设计 (3)3. 方案评价与选择 (5)4. 总体方案 (6)5.机构简图： (7)6.运动循环图： (7)四．选定机构的尺寸设计 (8)1. 机构的运动简图 (8)2. 机构的自由度计算 (9)3. 机构的尺寸及数据设计 (9)（1）齿轮机构数据设计 (9)（2）送球机构的尺寸分析 (11)（3）摆头机构的尺寸分析 (12)A. 连杆的尺寸设计 (12)B. 凸轮的尺寸设计 (14)五．选定机构的运动分析 (16)1.送球装置的运动分析 (16)A.位移分析 (16)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。
乒乓球发球器制作教学设计
乒乓球发球器制作教学设计概述：乒乓球发球器是一种用于自动发球的设备，能够帮助乒乓球爱好者进行训练和提高球技。
本文将介绍一个简单而实用的乒乓球发球器制作设计，以帮助读者了解如何制作自己的乒乓球发球器。
材料准备：1. 一个电动牙刷2. 一片质地较硬的海绵垫3. 一条橡皮筋4. 一只小刀步骤：1. 首先，拿起电动牙刷，将其刷毛部分剪去，留下手柄和电机部分。
剔除刷毛能够提供较大的空间用于放置乒乓球。
2. 取出质地较硬的海绵垫，将其剪成一个合适大小的长方形，具体尺寸可根据个人喜好和需要进行调整。
3. 在海绵垫的一侧，用小刀切一个与乒乓球大小相匹配的圆形孔。
确保孔的直径与乒乓球的直径相符，这样才能确保乒乓球能够顺利通过。
4. 将切割好的垫子固定在电动牙刷的手柄部分，使用胶水或胶带进行固定。
确保垫子牢固地贴在手柄上，不会松动或脱落。
5. 最后，取出一条橡皮筋，将其绑在电动牙刷的另一端。
这条橡皮筋将提供一个弹性支撑，帮助乒乓球发射出去。
使用方法：1. 将制作好的乒乓球发球器握在手中，手握住电动牙刷的手柄部分，确保牢固。
2. 将乒乓球放入海绵垫的孔中，使球与垫子接触。
3. 用大拇指或食指按压橡皮筋，将其拉紧。
4. 松开手指，橡皮筋的弹力将帮助球从孔中射出。
注意事项：1. 在操作乒乓球发球器时，确保周围没有其他人或物体，以确保安全。
2. 要注意控制发球力度，避免过度甩球导致球失控。
3. 练习时，可以尝试不同力度和角度的发球，以提高自己的球技。
总结：通过这个简单而实用的乒乓球发球器制作设计，读者可以用较少的材料和工具制作出一个能够帮助自己进行乒乓球训练的设备。
这个发球器可以提供稳定和可靠的球发射功能，使乒乓球爱好者能够更好地提高自己的球技水平。
希望本文的内容能够对乒乓球爱好者提供一些帮助。
乒乓球自动发球机计算机控制系统的设计
要
为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的， 本文针对乒乓球发球的特点， 从总体上设计了一种新型的乒乓球发球机:自动乒乓球发球机。 本文综述了国内外乒乓球发球机的现 状，对已有发球机的机械结构进行分析，根据所需实现的功能，提出了改进的设计方案。针对该发 球机发球装置的缺陷，采用对转双轮的发球原理，使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动 装置的机械结构繁琐，不宜进行自动控制，对其进行了改进设计;此外，增加设计了升降装置，使发 球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型，分析了控制落球点各参数的合理 取值范围，得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及 控制系统，并详细介绍了该控制系统的设计过程，具体包括外围设备的选择、电动机的选择、PWM 驱动器的选择等，论证说明了该控制系统的可靠性。 改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机，它可以发出各种适合练 习者需要的球，利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制，以满足练习者的不同技术需求。 同时设置了随机发球模式，对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化，实现落球点的随 机变化。
II
目录
摘 要......................................................... I ABSTRACT...................................................... Ⅱ 目录........................................................... I 第一章 绪 论 ................................................... 1
乒乓球发球机使用说明书
乒乓球发球机使用说明书
乒乓球发球机使用说明书
一、产品概述
本乒乓球发球机是一款先进的自动化发球设备，专为乒乓球训练和比赛设计。
它采用高精度传感器和智能控制系统，能够模拟各种发球方式和速度，帮助用户提高接发球技巧和反应速度。
二、主要特点
1.多模式发球：发球机具备多种发球模式，包括定点发球、随机发球等，用户可根据需求选择合适的模式进行训练。
2.速度可调：发球机发球速度可根据用户需求进行调节，从慢速到快速，满足不同水平用户的训练需求。
3.球路多变：发球机能够模拟各种球路，包括直线、斜线、弧线等，帮助用户提高应对不同球路的能力。
4.操作简便：发球机操作简单方便，用户只需通过控制面板设定好相关参数，即可开始训练。
三、使用步骤
1.准备工作：将发球机放置在平整的地面上，确保电源连接稳定。
2.设定参数：根据训练需求，通过控制面板设定发球模式、速度、球路等参数。
3.放入乒乓球：打开发球机的球仓盖，将适量乒乓球放入球仓。
4.开始训练：按下控制面板上的开始按钮，发球机即开始工作，发出乒乓球供用户接击。
5.结束训练：当需要结束训练时，按下控制面板上的停止按钮，发球机会停止发球。
四、注意事项
1.使用前请确保发球机电源连接稳定，避免出现电源中断等情况。
2.在使用过程中，请勿随意触摸发球机的运动部件，以免发生意外。
3.若发球机出现异常或故障，请立即停止使用，并及时联系售后服务中心进行维修。
五、售后服务
我们提供全面的售后服务，如在使用过程中遇到任何问题或需要维修，欢迎随时联系我们的客户服务热线。
乒乓球发球机的设计
185
50
传动机构的尺寸设计与计算
1、自由度的计算
F=3n-2Pl-Ph=3*6-2*8-1=1 2、齿轮机构的数据设计 已知条件：发球频率为40个 每分钟 齿轮参数：齿轮1与齿轮2相 啮合。要求齿数， 分度圆半径相同 考虑到发球口轴线与推杆轴 线重合 设计底座厚20，齿轮厚10 定齿轮分度圆直径d=150 采用标准齿轮标准安装啮合
设计方案与原理
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，
乒乓球发球机结构简图
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
64 149
R75
模数m=7.5 齿数=20 压力角α=20° 齿顶高系数ha*=1 顶隙系数c*=0.25 由发球频率f=40个/分计算得齿轮角速 度 ω=（2π*40）/60=4.2 rad/s 3、送球装置的数据设计 已知条件：乒乓球直径D=40mm 初始数据：定滑块的工作行程为 160mm，滑块 的长 度为50mm，宽高度为42mm， 初始位置 铰链C距齿轮竖直轴线40mm。 数据计算：由工作行程160mm可得杆 5尺寸
三维图像
传动系统演示
程序代码
0.22 0.2
滑 块 位 置 Xc
x=[0:pi/50:2*pi];
0.18
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a=0.064;
0.14
e=0.050; b=0.149; c=4.2; f1=sin(x);
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乒乓球发球机的设计
乒乓球发球机的设计1、引言乒乓球发球机是一种可以自动投放乒乓球的设备，该设备可以模拟各种不同的发球动作，帮助乒乓球运动员进行训练。
本文将介绍乒乓球发球机的设计。
2、设备要求2.1 功能需求- 能够模拟乒乓球的各种发球动作，包括正手发球、反手发球、下旋发球等。
- 具备调节发球速度、旋转和角度的能力，以适应不同训练需求。
- 具备连续发球的功能，以提供连续的训练机会。
2.2 性能要求- 发球准确度高，偏差在合理范围内。
- 发球速度范围广，能够满足不同水平的乒乓球运动员需求。
- 发球旋转效果稳定，能够模拟各种常见的旋转效果。
- 发球角度可调节范围广，以满足不同技术动作的训练需求。
3、系统架构3.1 发球装置- 采用电子控制装置控制球的发射，通过发射装置将乒乓球发射到指定区域。
- 发射装置包括电机、托盘和杆子，通过电机的转动带动杆子带动托盘进行发球。
- 托盘上设有装球孔，能够固定乒乓球并进行投放。
3.2 控制系统- 控制系统由单片机控制，通过接收外部输入信号来控制发球的速度、旋转和角度。
- 单片机控制模块通过与电机驱动模块的连接来控制发球装置的转动。
- 控制系统还应具备人机交互界面，方便用户对发球机进行设置和调整。
4、功能模块设计4.1 发球速度调节模块- 通过控制电机转速来调节发球速度，速度可根据需求进行调整。
- 发球速度调节模块可以实现连续的速度变化，以满足不同训练要求。
4.2 发球旋转调节模块- 通过改变发球装置的旋转角度来调节发球的旋转效果。
- 发球旋转调节模块可以实现不同旋转方向和旋转速度的调整。
4.3 发球角度调节模块- 通过改变发球装置的角度来调节发球的出射方向。
- 发球角度调节模块可以实现上下方向的调整，以适应不同技术动作的训练需求。
5、法律名词及注释5.1 专利权- 专利权是指对发明的专有权利，其目的是保护创造者对其发明的控制权。
5.2 商标权- 商标权是指对商标的专有权利，其目的是保护商标所有人对商标的独占使用权。
乒乓球自动发球机的设计
乒乓球自动发球机的设计摘要乒乓球发球机是一种自动控制发球的机器，可用于训练。
它通常由一个电动马达驱动，有一个或多个旋转发球轮，轮子上面带有固定的高度和旋转速度的球，可以模拟真实比赛中的发球场景。
乒乓球发球机能提高球员的反应能力、击球技术和运动感知能力，使他们的训练更加精确和有效。
此外，这种机器也可以用于比赛或娱乐活动，让乒乓球爱好者享受到更有趣的体验。
介绍了乒乓球发球机的种类、优势及存在的问题，并设计了一种以乒乓球发球取球为原理的乒乓球发球机。
运用齿轮与弹钩相结合的方法，设计了一种新型的乒乓球发球机，并通过三个收球槽滚子的转动来完成发球。
在此基础上，以AutoCAD 为工具，进行了乒乓球发球器零件及装配体的三维图纸设计。
这种发球器结构简单，体积适中，拆装方便，可发出不同角度，不同速度，不同转速的球，适合各个年龄段使用。
关键词：乒乓球发球机设计结合1绪论1.1论文选题的根据和研究意义乒乓球作为一项世界范围内广泛普及的运动，其技术含量和观赏性都得到了人民广泛的认可和喜爱。
在乒乓球运动中，发球是取胜的关键之一，尤其在高水平比赛中更是如此。
然而，人工发球存在不可避免的局限性，如难以实现高速度和高精度的发球等，这就需要乒乓球发球机来满足这些要求。
因此，设计和研究乒乓球发球机具有重要的实际应用价值和研究意义。
乒乓球发球机可以帮助球员在任何时间、任何地点进行训练，提高球员的技术水平和反应能力。
同时，发球机还可以让乒乓球爱好者更好地享受乒乓球运动的乐趣，尤其是那些无法找到合适的对手进行训练的人群。
此外，乒乓球发球机还可以为乒乓球赛事的比赛、测试等提供可靠的数据支持，可以使比赛更加公正、客观，也为乒乓球技术的研究和发展提供了基础条件。
因此，乒乓球发球机的设计和研究具有广泛的应用前景和研究价值。
设计出高质量的乒乓球发球机，不仅能满足乒乓球爱好者的需求，也可以为乒乓球竞技运动的进步做出贡献。
此外，乒乓球发球机的设计与制造涉及到机械、电子、控制等多个学科领域的综合应用，因此，它还可以为相关学科领域的教学和科研提供实践基础和应用场景。
乒乓球发球机的设计
机构设计数据
乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=10~30m／s 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
乒乓球发球机的设计
指导教师：宜亚丽 团队成员： 温晶晶 张津玮 杜晓东 张仁奎
组员分工
温晶晶：图解法分析机构的运动 张津玮：解析法分析机构的运动 张仁奎：三维建模及运动仿真 杜晓东：说明书的整理及书写
设计背景
乒乓球是我国的国球， 从乒乓球外交的大球小球， 到多次包揽整个赛事的所 有冠军，乒乓球越来越受 到国人的喜爱。
0.18
0.16
a=0.064;
0.14
e=0.050; 0.12
b=0.149;
0.1
c=4.2; f1=sin(x); d=a/b; f2=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x)); f3=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x));
0.08
0
1
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-0.1
f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x));
-0.2
plot(x,f2); plot(x,f2);title('滑块位置Xc'); plot(x,f3); plot(x,f3);title('滑块速度Vc'); plot(x,f4); plot(x,f4);title('滑块加速度a');
乒乓球发球机
五、运动分析 连杆应变分析
从分析结果 来看，选取 的增强材料 完全
为期两周的TeamWork—乒乓球发球机完成了，期间得到了 朱爱斌老师的帮助和支持。在此，向指导老师表示崇高的敬意 ！向我的队友表示真挚的感谢！
我们有老师的关怀指导，队友们的密切配合，如果再加上 你们的认可，相信成功必定属于我们。
直流电机
发射机构
步进电机
俯仰机构
步进电机 曲柄连杆机 构
横摆机构
步进电机
机头旋转机 构
步进电机
直流电机
储球斗
减速齿轮
摩擦轮
转动齿盘
旋转齿轮
拨轮
输送轮
托盘
送球通道
9
三、结构组成
1.储球机构和输送机构
输送机构包括储球器和设置 在底座内的送球通道,储球器中 设有拨球杆；在送球通道中设有 可以转动的输送轮,其上设有半 圆形卡球槽。
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三、结构组成 功能特点：
3.发球旋向可调
摩擦轮控制发出的 球是否带有旋转，并调 节发出球的球速。调节 上下电机的运动和机头 旋转的位置，即可发出 不同旋转特性的球。
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四、运行原理
拨盘搅拌 送球轮 输送管道 出球装置 俯仰 横摆 旋转
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四、运行原理
横摆电机 俯仰电机 遥控器 单片机
机头旋转 电机
Teamwork展示
乒乓球发球机的设计
组长：
组员：
指导教师：
2013.11.21
1
Teamwork展示
组员分工
发射部分建模、motion分析、simulation分析 ：摆动部分建模、motion分析、simulation分析 ：储球部分建模、motion分析、工程图 ：拨轮部分建模、simulation分析、PPT
庞博特乒乓球发球机说明书
庞博特乒乓球发球机说明书摘要：1.引言2.庞博特乒乓球发球机的简介3.庞博特乒乓球发球机的性能特点4.庞博特乒乓球发球机的使用方法5.庞博特乒乓球发球机的维护保养6.结论正文：【引言】乒乓球运动在我国有着广泛的群众基础，作为一项锻炼身体、增强体质的运动项目，它深受人们的喜爱。
随着乒乓球运动的普及，乒乓球发球机成为了辅助训练的必备设备。
本文将为您介绍一款性能优异的乒乓球发球机——庞博特乒乓球发球机。
【庞博特乒乓球发球机的简介】庞博特乒乓球发球机是一款智能型乒乓球发球机，具有较高的性价比。
它采用了先进的技术，具备多种性能特点，能够满足乒乓球爱好者及专业运动员的训练需求。
【庞博特乒乓球发球机的性能特点】1.多样化的发球方式：庞博特乒乓球发球机可以发出平击球、高吊球、上旋球、下旋球等多种球路，满足不同训练需求。
2.旋转角度：可以设定发球角度，实现多种发球方式的组合，提高训练效果。
3.发球频率：可根据用户需求调节发球频率，从慢到快，适应不同水平选手的训练需求。
4.球容量：该款发球机具备130 个球的容量，免去了频繁加球的烦恼，提高了训练效率。
【庞博特乒乓球发球机的使用方法】1.检查设备：在使用前，请检查发球机是否完好，确保所有部件均已安装到位。
2.设定发球方式：根据您的训练需求，选择合适的发球方式，如平击球、高吊球、上旋球、下旋球等。
3.设定发球角度和频率：根据您的训练需求，调节发球角度和频率。
4.开始训练：开启发球机，开始进行训练。
【庞博特乒乓球发球机的维护保养】1.定期检查：在使用过程中，应定期检查发球机的各个部件，确保其正常工作。
2.保持清洁：使用完毕后，请将发球机擦拭干净，避免灰尘和污垢影响设备性能。
3.储存：在不使用时，应将发球机存放在干燥、通风的地方，避免阳光直射和潮湿环境。
【结论】庞博特乒乓球发球机具有出色的性能特点，能够满足不同水平选手的训练需求。
正确使用和保养该设备，可以提高训练效果，延长设备使用寿命。
乒乓球发球机的设计
乒乓球发球机的设计正文：1. 引言本文档旨在介绍乒乓球发球机的设计。
该设备是一种自动化装置，用于模拟人手发球，并能够根据用户需求进行调整和控制。
2. 设计目标乒乓球发球机的设计目标包括：- 实现精准、稳定且可靠地将乒乓球投放到指定位置；- 具有多种不同类型的发射方式（如顶螺旋、侧拉等）以满足各类训练要求；- 提供灵活性和易操作性，使用户可以轻松调整参数并使用设备；- 保证安全性，在运行过程中避免对使用者造成伤害。
3. 系统架构为了实现上述设计目标，我们提出以下系统架构：a) 控制单元：负责接收来自用户输入或外部传感器的信号，并通过执行相应命令来控制其他组件。
b) 发射单元：由电动驱动器、弹簧及相关结构组成。
其功能是产生合适力度与角度将击打点处之小白皮送至预期落点。
c) 定位单元：利用摄像头或激光测距技术确定当前小白皮所在位置，并将该信息传递给控制单元。
d) 用户界面：提供用户与设备进行交互的接口，包括调整发球参数、选择不同模式等功能。
4. 系统设计a) 控制算法：- 根据用户输入和定位单元反馈的数据，计算出合适力度与角度；- 调用电动驱动器以及弹簧系统来实现乒乓球发射；- 监测并处理异常情况（如卡住或故障）。
b) 发射机构设计：- 选取合适材料和结构以确保稳定性和耐用性；- 设计可调节部件以满足不同类型击打点需求；c) 定位系统设计：- 使用高精度摄像头或激光测距技术来确定小白皮所在位置；- 开发相应软件对图像进行分析识别，并输出坐标值。
5. 法律名词及注释本文档中涉及到以下法律名词：1）知识产权：指由人类创造而具有经济价值且可以通过某种方式表达出来的智力成果，在一定范围内受到国家法律保护。
2）专利权：是为了鼓励科学技术进步，保护发明者的合法权益而设立的一种专有权。
3）商标：是用以区别商品或服务来源并使其与其他竞争对手相区分开来的特定符号、图案等。
6. 附件本文档涉及以下附件：- 设计草图和示意图；- 控制算法代码；- 系统测试报告。
乒乓球自动发球机创新设计说明书
广州学院《机械创新设计竞赛》产品设计说明书乒乓球自动发球器院 （系） 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 09机电3班 学 生 何炳键 指导老师 牛吉梅2012 年12月 20日机械创新设计任务书兹发给09机电3班班学生何炳键设计任务书，内容如下：1．设计题目: 兵乓球自动发球机的设计2．应完成的项目：（1）了解自动乒乓球自动发球机的工作过程(2）分析市场上的乒乓球自动发球机的相关情况(3) 根据要求对机构进行创新设计(4）进行软件系统的设计（5) 做完课程设计之后的感受（6) 编写20页左右的详细说明书3．参考资料以及说明：（1）李琳，李杞仪主编。
机械原理. 中国轻工业出版社，2009（2）杨忠秀主编. 机械原理课程设计指导书. 机械工业出版社, 20034．本设计任务书于2012年11 月14日发出，应于2012年12月21日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发2012 年11 月14 日课程设计评语:课程设计总评成绩：指导教师签字:年月日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)第二章机构设计 (3)2。
1 发球机的机构设计 (3)2。
2发球机的控制系统设计 (4)第三章机构各部分的设计和选材 (6)3.1主机体的设计和选材 (6)3。
2机座部分的设计 (7)3.3输送机构的设计 (7)3.4.材料的选择 (7)3。
5。
传动齿轮的设计 (8)第四章软件系统设计 (8)4。
1 软件系统设计 (8)第五章结论 (12)第六章设计后的感想 (13)参考文献 (14)摘要摘要:乒乓球发球机是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物,它具有自动化程度高、灵敏度高、稳定性可靠等多种特性。
它的基本工作原理是利用转轮摩擦球原理，乒乓球由于受到一个旋转磨擦轮的作用可以获得一定的初速度，而摩擦轮在一个直流电机的控制下工作。
当电机带动驱动轮转动时,会磨擦乒乓球球使球获得一定的动能,乒乓球才得以发射出去。
这种原理方案既简单又实用,它既能保证乒乓球球发射的稳定性，又能极好地控制乒乓球发射的角度及速度，使用户随心所欲地练习打乒乓球。
机械原理课程设计-乒乓球发球机说明书教材
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。
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广州学院《机械创新设计竞赛》产品设计说明书乒乓球自动发球器院 （系） 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 09机电3班 学 生 何炳键 指导老师 牛吉梅2012 年12月 20日机械创新设计任务书兹发给09机电3班班学生何炳键设计任务书，内容如下：1．设计题目：兵乓球自动发球机的设计2．应完成的项目：（1）了解自动乒乓球自动发球机的工作过程（2）分析市场上的乒乓球自动发球机的相关情况（3）根据要求对机构进行创新设计（4）进行软件系统的设计（5）做完课程设计之后的感受（6）编写20页左右的详细说明书3．参考资料以及说明：（1）李琳，李杞仪主编. 机械原理. 中国轻工业出版社，2009（2）杨忠秀主编. 机械原理课程设计指导书. 机械工业出版社，20034．本设计任务书于2012年11 月14日发出，应于2012年12月21日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发2012 年11 月14 日课程设计评语：课程设计总评成绩：指导教师签字：年月日目录摘要 (1)第一章绪论 (2)第二章机构设计 (3)2.1 发球机的机构设计 (3)2.2发球机的控制系统设计 (4)第三章机构各部分的设计和选材 (6)3.1主机体的设计和选材 (6)3.2机座部分的设计 (7)3.3输送机构的设计 (7)3.4.材料的选择 (7)3.5.传动齿轮的设计 (8)第四章软件系统设计 (8)4.1 软件系统设计 (8)第五章结论 (12)第六章设计后的感想 (13)参考文献 (14)摘要摘要：乒乓球发球机是集电子、机械和计算机技术为一体的综合技术产物，它具有自动化程度高、灵敏度高、稳定性可靠等多种特性。
它的基本工作原理是利用转轮摩擦球原理，乒乓球由于受到一个旋转磨擦轮的作用可以获得一定的初速度，而摩擦轮在一个直流电机的控制下工作。
当电机带动驱动轮转动时，会磨擦乒乓球球使球获得一定的动能，乒乓球才得以发射出去。
这种原理方案既简单又实用，它既能保证乒乓球球发射的稳定性，又能极好地控制乒乓球发射的角度及速度，使用户随心所欲地练习打乒乓球。
根据课程设计的要求，我选择了抛投机械的设计，根据相关的要求，我选用了乒乓球作为抛投物，本设计提出了一种全自动控制的乒乓球发球机。
根据抛投物的特性，乒乓球质量较轻，因此发球机的体积相对比较小。
该发球机应用单片机C8051为软控芯片,实现通过远程控制来改变发球快慢、发球力度、发球高度及角度等的功能,并可模拟进行人工发球,实现随机发球的效果。
本设计实现简单,使用方便,可满足乒乓球运动员对不同强度专业训练的要求。
也可以满足业余乒乓球爱好者的平时的训练和锻炼时使用。
关键词:发球机;单片机;远程控制；抛投第一章绪论1.1绪论:我国是乒乓球强国。
参与乒乓球的人数非常的巨大，随着我国乒乓健儿在国际上取得的好成绩，乒乓球成为了我国的国球，民间参加乒乓球运动的积极性非常高。
随着乒乓球运动的开展，尤其是对高质量的乒乓球专业训练要求的提高，设计一种高度自动化的乒乓球发球机具有积极重要的时代意义。
有时想找到拥有各种技术特点的对手是不太容易的，因此乒乓球发球机能很好的解决这个平时的训练问题。
因此发明了乒乓球发球机。
国内现有的乒乓球发球机的类型有两种，一种是半自动式发球机,它需要通过人工对机头旋转角度进行手动调整,从而实现各种发出各种角度的旋转球的目的；同时需要通过抬高或降低机头以对球的射程弧度进行手动调整。
这种发球机操作麻烦，功能基本,越来越不能满足专业训练对发球机的要求。
另一种发球机是半自动式发球机,通过电脑编程进行操作调节。
它的操作系统,需要设置参数来实现各种发球意图。
这种半自动式发球机虽然可发出各种变化的球,但由于设备体积大,使用不方便，因此局限性较大。
本设计提出一种由红外遥控器控制的智能型乒乓球发球机,它的体积小,控制方便,并可实现随机发球。
1.2乒乓球发球机的工作过程乒乓球发球机的工作过程是乒乓球球首先贮藏在储球箱里，当电源接通后供球装置内的电机工作，通过齿轮传动机构带动储球器里的搅拌器旋转，乒乓球经漏斗进入送球装置。
由送球装置内的叶片轮旋转将球送出，经送球管道到达机头处的出球口。
叶片轮也由电机经传动机构带动，叶片轮转速由对直流电机进行PWM脉宽调制控制这样就可以控制单位时间内发出球的个数。
乒乓球到达出球口后，驱动轮旋转摩擦乒乓球从而使球发出。
按动机头左右摆动装置箱上的按钮可以通过箱内的类似曲柄摇杆机构实现机头的左右摆动。
调解机头上的手动调解按钮可以通过机头上的弹簧装置实现机头的上下调节。
3乒乓球发球机总体结构设计。
第二章机构设计2.1 发球机的机构设计发球机模拟人工发球原理,产生连续的多角度、多速度的球路变化。
由遥控器选择某一功能模式后,从储球斗落入输送机构的球,由输送轮送入送球通道,进入发射机构后,由摩擦轮将球发射出去。
发球机的结构,如图1所示。
储球机构中拨杆的作用是搅动储球斗中的乒乓球,防止入球口堵塞,它通过输送机构中的直流电机带动一组锥齿轮来转动,球靠自身重力落入输送机构。
输送机构中的直流电机以遥控器选择的速度模式带动输送轮运动,输送轮上设有半圆形卡球槽,将球送入送球通道,球在通道内依次排成一列,后面的球将前面的球顶入发射机构。
发射机构中的直流电机也以设定的速度模式带动摩擦轮转动,当球进入时,在摩擦力的作用下,将球发射出去。
图2.1乒乓球自动发球机机构机构可使发球机发射不同高度的球,其工作过程为:步进电机带动丝杠转动,与丝杠配合的螺母实现上、下运动,则与螺母固定在一起的托盘带动发射机构调整发射高度。
角度摆动装置可连续摆动发球,也可定角度发球,由步进电机带动转动齿盘在某角度内摆动,齿盘上的托板带动发射机构摆动,当按下遥控器的暂停键时,可固定在该角度发射球。
其功能组成,如下图2.1A所示。
图2.1A自动发球机功能组成框图2.2发球机的控制系统设计2.2.1硬件结构整个系统以单片机C8051作为其控制核心,其功能主要包括:根据解码单片机获得的按键信号发出相应的控制信号驱动各个电动机做执行动作;控制电动机实现随机发球;将各种数据在显示器上显示等。
本装置的供球快慢和发球力度由直流电动机来控制实现;而发射装置在一定角度内摆动以及在一定距离内上、下移动由步进电动机来控制实现。
电动机驱动选用专用功率集成芯片L298,用来驱动继电器、线圈、直流电动机、步进电动机等元件。
其驱动电压可达46 V,直流电流总和可达4 A,内部有2个完全相同的PWM 功率放大器。
电动机驱动电路图,如下图2.2.1图2.2.1 专用功率集成芯片L298电动机硬件电路图图2.2.2步进电动机的驱动电路使用L297+L298可以作成两相双极性的步进电动机驱动电路，它是采用定电流方式驱动，每相电流峰值可达2A，L297是步进电动机控制器，用来产生两相双极驱动步进电动机的电力输出，是双全桥方式驱动，由于采用双极性驱动，因此电动机线圈完全利用，使步进电动机可以达到最佳的驱动。
第三章机构各部分的设计和选材机构的具体设计和材料的选用：根据以上要求，现确定出本套发球机整体方案如下：3.1主机体的设计和选材机体材料主要选用增强塑料，ABS制成。
部分零件选用优质钢制成，关于这些材料的优点将在下面具体介绍。
发球采用固定在出球口上的摩擦轮旋转摩擦乒乓球将球发出的原理。
出球口采用单轮驱动，并且单轮可实现八种方位的调节，从而能够使发出去的乒乓球实现八种不同的旋转。
3.2机座部分的设计发球机底脚采用四个滚轮装置。
一方面四个滚轮足以承受机体重量，另一方面采用滚轮可以轻松的挪动机体，从而给用户带来方便。
底座板采用薄金属件，能够很好的承受机体重量。
3.3输送机构的设计输送机构是整套乒乓球发球机的核心部分，也是衡量一套乒乓球发球机性能是否优越的重要标准。
因此，送球装置能否顺利实现预期送球功能关系到整套产品能否被成功设计出来。
因此，送球装置的设计是整套产品设计中的重要环节。
本装置采用的是叶片轮旋转送球机构，叶片轮由一个直流电机带动齿轮传动机构驱动。
叶片轮转动一周可以送出六个球。
对直流电机进行PWM脉宽调制可以改变电机转速从而改变叶片轮转动速度，从而改变送球频率。
叶片轮所在的中隔板与邮件玻璃板构成一密闭室。
为了防止卡球现象，叶片轮后是一段弯曲的球道，从而使乒乓球能够顺利地进入送球管道。
在送球装置内共设计两个直流电机。
其中一个电机通过齿轮传动同时带动叶片轮和搅拌器转动，另一个直流电机带动曲柄连杆机构实现机头的左右摆动。
3.4.材料的选择送球装置中，装置壳体，叶片轮，及中隔板的制作材料是增强塑料，增强塑料的特点：有较高的强度，刚度，韧性；有良好的耐磨性与耐疲劳性，并有较高的热变形温度。
从增强塑料的特点上来看，它是适合做这些部件的材料的。
送球装置中，三对传动齿轮以及齿轮轴均采用ABS材料注塑制成，ABS材料的特点：ABS是由苯乙烯—丁二烯—丙烯腈为基的三元共聚体，故具有良好的综合性能，即高的冲击韧性与良好的机械强度；优良的耐热，耐油性与化学稳定性；尺寸稳定，易于成型和加工，且表面可渡金属；电性能良好。
鉴于ABS材料具有以上优良的特性，正适合齿轮这种转速高，强度、冲击韧性大，局部温度高，加工较为复杂的装置，因此特选用ABS作为三对齿轮与齿轮轴的制作材料。
3.4.1叶片轮的设计叶片轮的作用是通过其旋转将球顺利地送入送球管道中。
本套发球机的叶片轮采用六叶片机构，即旋转一周输送六球，选用ABS材料注塑制成。
叶片厚度为42mm。
3.4.2托板的设计托板的作用是安放叶片，电机与轴承，并且与有机玻璃板共同封闭住电机，叶片轮与乒乓球。
因此，中隔板的厚度要综合考虑以上几个因素。
3.5.传动齿轮的设计在本设计中采用三对齿轮传动，两对斜齿圆柱齿轮和一对圆锥齿轮传动。
即可以实现同时控制叶片轮同搅拌器的转动。
由于本套设备中的齿轮传递力矩相对较小，对齿轮材料的强度要求也不是很高，因此所用塑料齿轮，制造材料选择ABS。
塑料齿轮以质轻、耐磨、耐腐蚀、振动小、噪音低、化学性能稳定、加工成本低、便于大批量快速生产等众多优势受到了很多传动机构及研发工程师的青睐。
第四章软件系统设计4.1 软件系统设计软件主程序主要包括实现初始化、辨别接收红外信号、执行按键操作和调用显示子程序等功能。
初始化程序为系统上电后做准备工作, 控制系统中，单片机应用软件的设计，是系统设计中的最基本和最重要的部分。
在自动乒乓球发球机控制系统的设计中要实现的主要软件功能:系统控制的主程序设计、显示器的子程序设计、键的输入子程序设计以及功能模块的输入输出设计。
系统的主程序中实现对系统的复位、显示器的初始化、键的输入、8255的初始化、对电动机的启动以及发球的技术目标的实现。
当接收到遥控器发送的信号后,引起解码单片机的中断,使单片机判断键值,然后将键值传给核心单片机。