10360機械原理課程設計說明書設計題目網球撿球機系別 ：機械與電子工程系專業(yè)（班級）：機械設計制造及自動化 ( 二班 )作者（學號）：李祥 (5)指導教師：張春燕完成日期：2014年 6 月 10日蚌埠學院教務處制目錄1 設計題目32 設計要求33 相關產品專利與技術發(fā)展現(xiàn)狀 44 網球撿球機的工藝動作及功能分解5 運動方案及選擇66優(yōu)缺點的比較及最終方案 76 傳動方案設計 8七 機構組合參數(shù)及運動協(xié)調設計1 機構選用82 機構組合93 運動協(xié)調設計94 設計計算95 運動循環(huán)圖13八 設計圖紙13久 心得體會131 設計題目網球是一項優(yōu)美而激烈的運送， 盛行于全世界，內稱為世界第二大球類運動。但是網球愛好者， 特別是運動員在進行網球訓練是時候，要平頻繁撿起散落在很大范圍內的網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球練習場地，為人們進行網球訓練提供便利和節(jié)省時間。因此這次設計題目為網球自動撿球機。2 設計要求為了方便撿球， 目前市場上出現(xiàn)了一類手推式網球撿球車。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球撿球機的不足之處，構思一種撿球機，使其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。 該網球撿球機可以使網球參與者擁有更多的練球時間和休息時間3 相關產品專利與技術發(fā)展現(xiàn)狀經過圖書館和網絡資源查詢已知，獲得的有關專利與產品如下表3-1 所示。表 3-1專利或產品名稱功能類別參考價格 / 元攜機械手的電動網球撿球機電動網球撿球專利手推式撿球機撿網球專利一種網球撿球及撿網球專利利用摩擦力提升網球的撿球機撿網球專利斯波阿斯網球撿球機撿網球產品4800網球撿球機撿網球產品46004 網球撿球機的工藝動作及功能分解網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）圖（ b）圖（ c）網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。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。 撿球機構的示意圖為圖（a），撿球過程如圖（ b）、（c）所示。圖（a）撿球機構視圖圖（b）收球圖（c）撿球傳動系統(tǒng)設計傳動系統(tǒng)的設計如圖所示。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減小了方案三中可能出現(xiàn)傷球情況：（3）方案一、三尋妖經常維護，方案二則相對較少。7 機構組合、參數(shù)及運動協(xié)調設計機構選用優(yōu)選定的方案機構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)性較高傳遞運動準確可靠。（2）傳遞的功率和速度范圍較大。（3）結構緊湊、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。機構組合機構組合如下圖所示.圖參數(shù)及運動協(xié)調設計（1）行走速度設計網球標準場地如圖所示，其尺寸，假設 10min 能走完整個場地。由于轉彎時速度會比直線慢，設定直線距離在5min 內走完并覆蓋全場。則撿球機行走速度為：v= A = 36.58m 18.29m2.23m/sT5 60s 1m圖（ 2）自動行走路線設計根據(jù)網球的實際布局分析，多數(shù)球會沿四周分布，且考慮撿球機行走速度，所以，設計的自動行走路線之一如圖所示，即先沿四周走一圈，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）球籃設計設計要求整車可以撿球100 個以上?？紤]到單個網球的最大直徑為68.59mm，則裝 100 個球所需的最小為：v=dn=(68.58 10 3m)100=0.323m3式中， v撿球機球籃的容積d 單個網球最大直徑n 球籃所裝網球個數(shù)參考車輛底盤尺寸，確定球籃容積為v=abh=0277m0.477m0.3m=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)設計下圖為傳動機構簡圖。圖電動機轉速為 1550r/min ，輪 5 半徑為 0.1m. 假定車速為 2m/s，則w車v2020rad/sr0.1而 w3w4w車20rad/s ， w1 =1550r/min 162rad / s所以 i13= w1= z3= 1628w3z1201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 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 最終設計圖9 心得體會緊張而有辛苦的一周的課程設計結束了當我快要完成老師下達給我的任務的時候， 我仿佛經過一次翻山越嶺，登上了高山之顛， 課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，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， 通過這次課程設計， 我深深體會到這句千古名言的真正含義 我今天認真的進行課程設計， 學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。通過此次課程設計，我們學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件可以實現(xiàn)什么運動，而通過此次課程設計， 在老師的指導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， 也是對設計的不負責任。 這次課程設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練. 在短短兩周的課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏， 自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，今后需要繼續(xù)努力。作為機械系的學生，我覺得類似的課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。布局的合理性以及產品的經濟效益更是我們在今后設計課程中所要關注的。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，在今后的學習中 , 一定要戒驕戒躁 , 態(tài)度端正 , 虛心認真 . 要永遠的記住一句話 : 態(tài)度決定一切 .10 參考文獻