機械原理課程設(shè)計網(wǎng)球自動撿球機

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1、 10360 機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 網(wǎng)球撿球機 系 別 ： 機械與電子工程系 專業(yè)（班級）： 機械設(shè)計制造及自動化 ( 二班 ) 作者（學(xué)號）： 李祥 (5) 指導(dǎo)教師： 張春燕 完成日期： 2014年 6 月 10日 蚌埠學(xué)院教務(wù)處制 目 錄 1 設(shè)計題目3 2

2、設(shè)計要求3 3 相關(guān)產(chǎn)品專利與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 4 4 網(wǎng)球撿球機的工藝動作及功能分解 5 運動方案及選擇 6 6 優(yōu)缺點的比較及最終方案 7 6 傳動方案設(shè)計 8 七 機構(gòu)組合 ﹑參數(shù)及運動協(xié)調(diào)設(shè)計 1 機構(gòu)選用8 2 機構(gòu)組合9 3 運動協(xié)調(diào)設(shè)計9 4 設(shè)計計算9 5 運動循環(huán)圖13 八 設(shè)計圖紙13 久 心得體會13 1 設(shè)計題目

3、 網(wǎng)球是一項優(yōu)美而激烈的運送， 盛行于全世界，內(nèi)稱為世界第二大球類運動。 但是網(wǎng)球愛好者， 特別是運動員在進行網(wǎng)球訓(xùn)練是時候， 要平頻繁撿起散落在很 大范圍內(nèi)的網(wǎng)球就成為一件耗時耗力的工作。 具有高效全自動撿球功能的機器可 廣泛用于各種類型的網(wǎng)球練習(xí)場地，為人們進行網(wǎng)球訓(xùn)練提供便利和節(jié)省時間。 因此這次設(shè)計題目為網(wǎng)球自動撿球機。 2 設(shè)計要求 為了方便撿球， 目前市場上出現(xiàn)了一類手推式網(wǎng)球撿球車。 此類撿球車為半自動式， 需 要有人操作。 人把撿球車推到需要撿起的球前， 然后撿球車把球撥入車中。 此類撿球機相

4、對 純粹的人工撿球在效率上有一定的提高。 但是，這種半自動的網(wǎng)球撿球工具仍有不足之處。 它體積大且重， 相對于智能化撿 球機比較笨拙。 既浪費空間， 又影響訓(xùn)練人員打球， 因為在它撿球的過程中運動員不方便打 球。還需要人工操作， 相對于智能化撿球機浪費了不必要的時間與體力。 如若配置專門的撿 球人員則浪費了人力資源。 而且，它只適用于地上球較多的情況， 但是地上球多會影響運動 員打球。地上球少時則沒有必要用上述撿球車。因此，它的適用環(huán)境較局限，未實現(xiàn)撿球過 程的完全自動化、智能化。 為了克服以上半自動網(wǎng)球撿球機的不足之處， 構(gòu)思一種撿球機， 使其

5、具有很高的撿 球效率和多重自動控制模式， 無卡求現(xiàn)象， 無盲點等。 該網(wǎng)球撿球機可以使網(wǎng)球參與者擁有更多的練球時間和休息時間 3 相關(guān)產(chǎn)品專利與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源查詢已知，獲得的有關(guān)專利與產(chǎn)品如下表 3-1 所示。 表 3-1 專利或產(chǎn)品名稱 功能 類別 參考價格 / 元 攜機械手的電動網(wǎng)球撿球機 電動網(wǎng)球撿球 專利 手推式撿球機 撿網(wǎng)球 專利 一種網(wǎng)球撿球及 撿網(wǎng)球 專利 利用摩擦力提升網(wǎng)球的撿球機 撿網(wǎng)球 專利 斯

6、波阿斯網(wǎng)球撿球機 撿網(wǎng)球 產(chǎn)品 4800 網(wǎng)球撿球機 撿網(wǎng)球 產(chǎn)品 4600 4 網(wǎng)球撿球機的工藝動作及功能分解 網(wǎng)球撿球機的工藝動作可分解為： （1） 收到球如圖（ a）； （2） 帶球向上運動如圖 (b) ； （3） 使球進入球籃如圖 (c). 圖（ a）

7、 圖（ b） 圖（ c） 網(wǎng)球撿球機的功能可分解為： （1）撿球系統(tǒng)； （2）行走系統(tǒng)。 5 運動方案及選擇 撿球系統(tǒng)設(shè)計 方案一 此方案是靠摩擦力來實現(xiàn)撿球收球 , 撿球步驟為 : (1) 接觸到球 , 如圖 所示。 (2) 將球斜向抬升 , 再水平運送到球籃 , 如圖 所示。

8、 圖（ a）撿球 圖（ b）收球 5 .1 .2 方案二 此方案靠擋板推力抬升球再靠重力進入球籃， 撿球步驟如圖（a）、（b） 所示。 圖（ a）撿球

9、 圖（ b）收球 5． 方案三 此方案靠橡皮筋的彈性來撿球， 再靠重力使球進入球籃。 撿球機構(gòu)的示意圖 為圖（a），撿球過程如圖（ b）、（c）所示。 圖（a）撿球機構(gòu)視圖

10、 圖（b）收球 圖（c）撿球 傳動系統(tǒng)設(shè)計 傳動系統(tǒng)的設(shè)計如圖所示。

11、 圖 齒輪 2 與輸出輪固定，輸入齒輪通過齒輪 1 與齒輪 2 連接，從而實現(xiàn)傳動， 可通過手桿將齒輪 1、齒輪 2 分開實現(xiàn)制動。 優(yōu)缺點的比較及最終方案 撿球系統(tǒng)方案比較 , 比較情況如表所示。 表 方案 是否傷球 是否易卡球 抬升高度 方案一 否 可能 高 方案二 否 否 較高 方案三 可能 否 一般 最終比較選用方案二，理由如下： （1）方案一可能出現(xiàn)卡球現(xiàn)象，而方案二不會： （2）方案二中擋板選用橡膠材質(zhì)減小了方案三中可能出現(xiàn)傷球情況：

12、 （3）方案一、三尋妖經(jīng)常維護，方案二則相對較少。 7 機構(gòu)組合 、參數(shù)及運動協(xié)調(diào)設(shè)計 機構(gòu)選用 優(yōu)選定的方案機構(gòu)的組合可以選用皮帶傳動， 皮帶傳動相比較于鏈傳動和齒輪傳動更適合應(yīng)用于撿球系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的連接。皮帶傳動的優(yōu)點： （1）適用于兩軸中心距較大的傳動場合。 （2）工作時傳動平穩(wěn)無噪聲能緩沖、吸振。 （3）工作中如遇到過載，帶將會在帶輪上打滑可防止薄弱零部件損壞起到安全保護作用。 （4）造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護等特點。 電機與輸出端之間選用齒輪連接。齒輪

13、傳動的優(yōu)點： （1）能保證瞬時傳動比恒定平穩(wěn)性較高傳遞運動準(zhǔn)確可靠。 （2）傳遞的功率和速度范圍較大。 （3）結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠可實現(xiàn)較大的傳動比。 （4）傳動效率高使用壽命長。 機構(gòu)組合 機構(gòu)組合如下圖所示 . 圖 參數(shù)及運動協(xié)調(diào)設(shè)計 （1）行走速度設(shè)計 網(wǎng)球標(biāo)準(zhǔn)

14、場地如圖所示，其尺寸 ，假設(shè) 10min 能走完整個場 地。由于轉(zhuǎn)彎時速度會比直線慢，設(shè)定直線距離在 5min 內(nèi)走完并覆蓋全場。則 撿球機行走速度為： v= A = 36.58m 18.29m 2.23m/s T 5 60s 1m 圖 （ 2）自動行走路線設(shè)計 根據(jù)網(wǎng)球的實際布局分析，多數(shù)球會沿四周分布，且考慮撿球機行走速度， 所以，設(shè)計的自動行走路線之一如圖所示，即先沿四周

15、走一圈，如圖（ a）所示， 然后按 z 字形路線走完其余場地，如圖（ b）所示。 （ a） （ b） 圖撿球綠線 （3）球籃設(shè)計 設(shè)計要求整車可以撿球 100 個以上?？紤]到單個網(wǎng)球的最大直徑為 68.59mm， 則裝 100 個球所需的最小為： v=

16、d n=(68.58 10 3m) 100=0.323m3 式中， v——撿球機球籃的容積 d ——單個網(wǎng)球最大直徑 n ——球籃所裝網(wǎng)球個數(shù) 參考車輛底盤尺寸，確定球籃容積為 v=abh=0277m 0.477m 0.3m=0.0396m 3 其中， a,b,h 分別為球籃的長、寬、高。 （ 4）傳送帶速度設(shè)計 考慮到效率可以將傳送帶速度定為 0.5m/s 。 （ 5）其他參數(shù)設(shè)計 下圖為傳動機構(gòu)簡圖。

17、 圖 電動機轉(zhuǎn)速為 1550r/min ，輪 5 半徑為 0.1m. 假定車速為 2m/s，則 w車 v 20 20rad/s r 0.1 而 w3 w4 w車 20rad/s ， w1 =1550r/min 162rad / s 所以 i13 = w1 = z3 = 162 8 w3 z1 20 1 因此齒輪 1 的分度圓直徑均為，模數(shù)為 1mm,齒數(shù)為 20, 齒輪 2 分度圓直徑為 , 模數(shù)為 1mm,齒數(shù)為 100, 齒輪 3 分度圓直徑為

18、 0.08m, 模數(shù)為 1, 齒數(shù)為 160。輪 4 半徑為 0.025m，。 （6）運動循環(huán)圖 8 最終設(shè)計圖

19、 9 心得體會 緊張而有辛苦的一周的課程設(shè)計結(jié)束了．當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我 的任務(wù)的時候， 我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺， 登上了高山之顛， 課程設(shè)計是我們專 業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練， 這是我們邁向社會， 從事職業(yè)工作前一個必不 少的過程．＂千里之行始于足下＂， 通過這次課程設(shè)計， 我深深體會到這句千古名言的真正含義． 我今天認(rèn)真的進行課程設(shè)計， 學(xué)會腳踏實地邁開這一步， 就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。

20、 通過此次課程設(shè)計，我們學(xué)到了很多理論課上無法得到的收獲。以前原理 課上只知道什么構(gòu)件可以實現(xiàn)什么運動， 而通過此次課程設(shè)計， 在老師的指導(dǎo)下 我們知道什么樣的能力干什么樣的活， 不要大才小用， 殺雞用宰牛刀。 這既是一 種浪費增加了機器的成本， 也是對設(shè)計的不負(fù)責(zé)任。 這次課程設(shè)計使我在工作作 風(fēng)上得到了一次難得的磨練 . 在短短兩周的課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的 知識是真正如此的缺乏， 自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足， 今后 需要繼續(xù)努力。 作為機械系的學(xué)生，我覺得類似的課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。布局的合理性以及產(chǎn)品的經(jīng)濟效益更是我們在今后設(shè)計課程中所要關(guān)注的。在思維能力， 動手能力加強的同時， 我們團隊合作精神又得到了進一步的加強。所以，在今后的學(xué)習(xí)中 , 一定要戒驕戒躁 , 態(tài)度端正 , 虛心認(rèn)真 . 要永遠(yuǎn)的記住一句話 : 態(tài)度決定一切 . 10 參考文獻