乒乓球发球机的工作原理过程及设计.docx
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1、乒乓球发球机的工作原理、过程及设计摘要:乒乓球发球机的工作原理、过程、设计及在实际中的应用。关键词:乒乓球发球机,工作原理,设计1. 乒乓球发球机的工作原理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
2、地练习打乒乓球。设轮子的角速度为3,半径为R,那么就可以计算出轮子线速度:V=3XR 则在瞬时间网球所获得的速度为V,这就是乒乓球的初速度。因此通过测量轮子的线速度就可以求得乒乓球的初速度。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
3、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 计乒乓球发球机总体结构设计包括:底座部分的设计,送球装置的设计,球道 的设计,储球器的设计,调整装置的设计,机头部分的设计,电动机的选择等。3.1乒乓球发球机整体方案的确定3.1.1乒乓球发球机设计要求:乒乓球发球机需要满足的主要要求如下所示:1、令使用者更加掌握有度,多落点,多角度。2、出球频率:30-72次/分钟;出球速度:4-50公尺/秒3、出球角度:可调范围30度;出球孤度:可调范围40度4、出球速度,
4、出球频率通过遥控器操作。3.2.2整体方案的确定:根据以上要求,现确定出本套发球机整体方案如下:1、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。2、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、送球装置,球口驱动轮装置,储球器内搅拌器均采用小功率直流电机驱 动。4、通过曲柄连杆装置实现机头的左右来回摆动,曲柄轮装置仍采用直流电 机驱动。3.2底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
5、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送球装置的设计送球装置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
6、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。电机的选用在下面章节介绍。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是由苯乙烯一丁二烯一丙烯腊为基的三元共聚体,故具有良好的综 合性能,即高的冲
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