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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,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。 虽然爱好乒乓球运动的人越来越多,但往往由于缺少陪练人员或者陪练的发球力度、角度、远近距离及球的旋转等技术发挥 不稳定而导致训练效果欠佳,所以为解决这些问题而设计一机器帮助他们。,设计背景,机构设计数据,乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=1030ms 乒乓球发球机发球频率f=3050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,设计方案与原理,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。,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,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,模数m=7.5 齿数=20 压力角=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 =(2*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,传动机构的尺寸设计与计算,l5=185mm,滑块通道长度为210mm,由乒乓球直径 40mm得落球口距通道最右端10mm,再由几何关系 计算可得各杆尺寸如下 l1=l2=64mm,l3=l4=149mm 4、发球装置的设计 已知条件:乒乓球直径D=40mm,乒乓球发出的速度 V=20m/s 设计过程:,发球机内有两个摩擦轮,可将球以所需的速度发出发出 (当两个摩擦轮速度相同时) (当两轮速度不同时) 设计机头100 宽60 摩擦轮直径25 厚度 20,三维图像,传动系统演示,程序代码,x=0:pi/50:2*pi; a=0.064; e=0.050; b=0.149; 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); f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x); 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);,谢谢!,
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