机械原理课程设计网球自动捡球机.docx

10360机械原理课程设计说明书设计题目 网球捡球机系 别：机械与电子工程系专业（班级）:机械设计制造及自动化（二班）作者（学号）：祥⑸指导教师：春燕完成日期：2014年6月10日学院教务处制目 录1设计题目2设计要求3相关产品专利与技术发展现状 44网球捡球机的工艺动作及功能分解5运动方案及选择5.1 65.2 65.35.4优缺点的比较及最终方案 76 传动方案设计 8七机构组合、参数及运动协调设计1 机构选用 82 机构组合 93运动协调设计 94 设计计算 95运动循环图 13八设计图纸 13久心得体会 131设计题目网球是一项优美而激烈的运送，盛行于全世界，称为世界第二大球类运动 但是网球爱好者，特别是运动员在进行网球训练是时候， 要平频繁捡起散落在很 大围的网球就成为一件耗时耗力的工作 具有高效全自动捡球功能的机器可广泛 用于各种类型的网球练习场地，为人们进行网球训练提供便利和节省时间 因此 这次设计题目为网球自动捡球机2设计要求为了方便捡球，目前市场上出现了一类手推式网球捡球车 此类捡球车为半自动式， 需要有人操作人把捡球车推到需要捡起的球前， 然后捡球车把球拨入车中。

此类捡球机相对纯粹的人工捡球在效率上有一定的提高但是，这种半自动的网球捡球工具仍有不足之处 它体积大且重，相对于智能化捡球机比较笨拙既浪费空间，又影响训练人员打球， 因为在它捡球的过程中运动员不方便打 球还需要人工操作，相对于智能化捡球机浪费了不必要的时间与体力 如若配置专门的捡球人员则浪费了人力资源而且，它只适用于地上球较多的情况， 但是地上球多会影响运动员打球地上球少时则没有必要用上述捡球车因此，它的适用环境较局限，未实现捡球过 程的完全自动化、智能化为了克服以上半自动网球捡球机的不足之处， 构思一种捡球机，使其具有很高的捡球效率和多重自动控制模式， 无卡求现象，无盲点等该网球捡球机可以使网球参与者拥有更多的练球时间和休息时间3相关产品专利与技术发展现状经过图书馆和网络资源查询已知，获得的有关专利与产品如下表 3-1所示表3-1专利或产品名称功能类别参考价格/元携机械手的电动网球捡球机电动网球捡球专利手推式捡球机捡网球专利一种网球捡球及捡网球专利利用摩擦力提升网球的捡球机捡网球专利斯波阿斯网球捡球机捡网球产品4800网球捡球机捡网球产品46004网球捡球机的工艺动作及功能分解4.1网球捡球机的工艺动作可分解为：（1） 收到球如图（a）；（2） 带球向上运动如图（b）；（3） 使球进入球篮如图（c）.图（a）图(b)4.2网球捡球机的功能可分解为：(1) 捡球系统；(2) 行走系统。

5运动方案及选择5.1捡球系统设计5.1.1 方案一此方案是靠摩擦力来实现捡球收球，捡球步骤为：(1)接触到球,如图5.1.1(a)所示⑵ 将球斜向抬升,再水平运送到球篮,如图5.1.1(b)所示DItifI1 [w图5-1.1 (a)捡球5 .1.2 方案二此方案靠挡板推力抬升球再靠重力进入球篮，捡球步骤如图 5.1.2 (a)、5.1.2 (b)所示图5-1.2 ( a)捡球篮图5-1.2 ( b)收球5. 1.3方案三此方案靠橡皮筋的弹性来捡球，再靠重力使球进入球篮捡球机构的示意图为图5.1.3 （a）,捡球过程如图5.1.3 （b）、5.1.3 （c）所示h i11图5.1.3 （ a）捡球机构视图图5.1.3 （ b）收球图5.1.3 (c)捡球5.2传动系统设计传动系统的设计如图5.2-1所示图 5.2-1齿轮2与输出轮固定，输入齿轮通过齿轮1与齿轮2连接，从而实现传动, 可通过手杆将齿轮1、齿轮2分开实现制动5.4优缺点的比较及最终方案捡球系统方案比较,比较情况如表5.4所示表5.4万案是否伤球是否易卡球扌口升高度万案一否可能高万案二否否较高万案三可能否一般最终比较选用方案二，理由如下：（1） 方案一可能出现卡球现象，而方案二不会：（2） 方案二中挡板选用橡胶材质减小了方案三中可能出现伤球情况:（3） 方案一、三寻妖经常维护，方案二则相对较少。

7机构组合、参数及运动协调设计7.1机构选用优选定的方案机构的组合可以选用皮带传动，皮带传动相比较于链传动和齿 轮传动更适合应用于捡球系统和动力系统的连接皮带传动的优点：（1） 适用于两轴中心距较大的传动场合2） 工作时传动平稳无噪声能缓冲、吸振3） 工作中如遇到过载，带将会在带轮上打滑可防止薄弱零部件损坏起到 安全保护作用4） 造价低廉、不需要润滑以及缓冲、吸震、易维护等特点电机与输出端之间选用齿轮连接齿轮传动的优点:(1) 能保证瞬时传动比恒定平稳性较高传递运动准确可靠2) 传递的功率和速度围较大3) 结构紧凑、工作可靠可实现较大的传动比4) 传动效率高使用寿命长7.2机构组合机构组合如下图7.2-1所示图 7.2-17.3参数及运动协调设计(1)行走速度设计网球标准场地如图7.3-1所示，其尺寸36.58m*18.29m,假设10min能走完整个场地由于转弯时速度会比直线慢，设定直线距离在5min走完并覆盖全场 则捡球机行走速度为：2.23m/sA 36.58m 18.29m v= = 一T 5 60s 1m/—%cu00~a图 7.3-1(2)自动行走路线设计根据网球的实际布局分析，多数球会沿四周分布，且考虑捡球机行走速度，所以，设计的自动行走路线之一如图7.3-2所示，即先沿四周走一圈，如图7.3-2(a)所示，然后按z字形路线走完其余场地，如图7.3-2 (b)所示。

36 5E?0(a)36^80CJ(b)图7.3-2捡球绿线(3)球篮设计设计要求整车可以捡球100个以上考虑到单个网球的最大直径为68.59mm 则装100个球所需的最小为：v=dn=(68.510 3m)100=0.323m3式中，V——捡球机球篮的容积d ——单个网球最大直径n 球篮所装网球个数参考车辆底盘尺寸，确定球篮容积为3v=abh=0277m 0.477m 0.3m=0.0396m其中，a,b,h分别为球篮的长、宽、高4) 传送带速度设计考虑到效率可以将传送带速度定为 0.5m/s5) 其他参数设计下图7.3-3为传动机构简图J图 7.3-3电动机转速为1550r/min，轮5半径为0.1m.假定车速为2m/s,则v 20w 车 20rad/sr 0.1而 w3 w4 w车 20rad/s , w1=1550r/min 162rad / s所以w1 = z3 = 162w3 z1 20因此齿轮1的分度圆直径均为0.02m,模数为1mm齿数为20,齿轮2分度圆 直径为0.10,模数为1mm齿数为100,齿轮3分度圆直径为0.08m,模数为1,齿数 为160轮4半径为0.025m,。

6）运动循环图8最终设计图\r79心得体会紧而有辛苦的一周的课程设计结束了•当我快要完成老师下达给我的 任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，课程设计是我们专业 课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少 的过程•"千里之行始于足下"，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名 言的真正含义.我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为 明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过此次课程设计，我们学到了很多理论课上无法得到的收获以前原理 课上只知道什么构件可以实现什么运动， 而通过此次课程设计，在老师的指导下 我们知道什么样的能力干什么样的活， 不要大才小用，杀鸡用宰牛刀这既是一 种浪费增加了机器的成本，也是对设计的不负责任这次课程设计使我在工作作 风上得到了一次难得的磨练•在短短两周的课程设计，使我发现了自己所掌握的 知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足， 今后 需要继续努力作为机械系的学生，我觉得类似的课程设计是十分有意义的，而且是十分 必要的布局的合理性以及产品的经济效益更是我们在今后设计课程中所要关注 的。

在思维能力，动手能力加强的同时，我们团队合作精神又得到了进一步的加 强所以，在今后的学习中，一定要戒骄戒躁，态度端正，虚心认真….要永远的记 住一句话：态度决定一切•10参考文献。