摘要Ⅰ摘要Ⅰ題目移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)摘要在世界上流行的體育項(xiàng)目中，網(wǎng)球就是其中之一。為了提高全民參與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的積極性，根據(jù)網(wǎng)球發(fā)球的特點(diǎn)與要求，本論文進(jìn)行設(shè)計(jì)研究了一臺(tái)移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)。首先明確移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的作業(yè)原理及作業(yè)過(guò)程，通過(guò)對(duì)移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算與制定，使用三維建模軟件來(lái)確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)強(qiáng)度需求進(jìn)行機(jī)構(gòu)材料的分析與選擇，最后對(duì)移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的遙控控制部分選擇與設(shè)計(jì)。通過(guò)一系列的設(shè)計(jì)與選定，最終設(shè)計(jì)研究出性價(jià)比較高的新型網(wǎng)球服務(wù)機(jī)構(gòu)。這個(gè)裝置主要使用雙輪摩擦的工作原理，發(fā)射球的位置和高度可被遙控控制。關(guān)鍵詞：移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)作業(yè)原理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料選擇AbstractⅡ目錄AbstractAbstractTennisisoneofthemostpopularsportsintheworld.Inordertoimprovetheenthusiasmofthewholepeopletoparticipateintennis,accordingtothecharacteristicsandrequirementsoftennisservice,thispaperdesignsandstudiesamobiletennislaunchingmechanism.Firstly,theoperationprincipleandprocessofthemobiletennislaunchingmechanismaredefined.Throughthecalculationandformulationoftheparametersofthemobiletennislaunchingmechanism,thedesignofthemechanicalstructureisdeterminedbyusingthethree-dimensionalmodelingsoftware,andtheanalysisandselectionofthemechanismmaterialsarecarriedoutaccordingtothestrengthdemand.Finally,theselectionanddesignoftheremotecontrolpartofthemobiletennislaunchingmechanismaremade.Throughaseriesofdesignandselection,thefinaldesignandresearchofahighcost-effectivenewtennisservicemechanism.Thisdevicemainlyusestheworkingprincipleoftwowheelfriction.Thepositionandheightofthelaunchingballcanbecontrolledremotely.Keywords:MobiletennislaunchingmechanismOperationprincipleStructuraldesignMaterialselectionⅣ目錄摘要 第一章緒論1.1前言隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和國(guó)民生活水平的提高，人名大眾開(kāi)始越來(lái)越重視生活質(zhì)量。近幾年來(lái)，中國(guó)體育事業(yè)在宏觀政策與資本幫助支持下飛速發(fā)展。大眾對(duì)體育消費(fèi)品的需求也明顯不同。以前局限于運(yùn)動(dòng)鞋等基礎(chǔ)體育產(chǎn)品的消費(fèi)，但是由于跑步機(jī)、減脂機(jī)等逐漸多元化，也帶動(dòng)了了專業(yè)體育領(lǐng)域的產(chǎn)品需求。全民健身熱潮的掀起，使運(yùn)動(dòng)器材的需求不斷擴(kuò)大。近幾年來(lái)，隨著網(wǎng)球傳入中國(guó)后，便很快的流行起來(lái)。各大城市相繼出現(xiàn)網(wǎng)球會(huì)與俱樂(lè)部組織，但是對(duì)于新手入門來(lái)講，擁有先進(jìn)的網(wǎng)球訓(xùn)練設(shè)施能夠快速讓他們提高技能水準(zhǔn)。但是，當(dāng)下國(guó)內(nèi)的網(wǎng)球場(chǎng)館缺乏先進(jìn)的器材設(shè)施，特別是網(wǎng)球的發(fā)球設(shè)備。球伴的發(fā)球技術(shù)很難每次都做到快準(zhǔn)狠，發(fā)球發(fā)的好并不是一件容易的事情。因此，研發(fā)出一種成本底、質(zhì)量好、外形美觀的移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)可以促進(jìn)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的更進(jìn)一步普及群眾。為了讓大眾都能學(xué)習(xí)網(wǎng)球，本論文設(shè)計(jì)研究了附合網(wǎng)球發(fā)球原理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，促使網(wǎng)球發(fā)射機(jī)逐步專業(yè)化繼而適用于訓(xùn)練。通過(guò)使用三維建模軟件和對(duì)一系列強(qiáng)度、速度的不斷計(jì)算和檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一款囊括網(wǎng)球存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)球方位轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)球發(fā)射結(jié)構(gòu)以及可移動(dòng)走位的網(wǎng)球發(fā)射裝置。這個(gè)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)器人可以保證發(fā)球的速度、方向和發(fā)球的降落點(diǎn)，這些都是可以根據(jù)訓(xùn)練者的要求選擇改變，一套流程都是通過(guò)手搖遙控器完成。本網(wǎng)球發(fā)射裝置是一種新型結(jié)構(gòu)，與以前復(fù)雜的機(jī)構(gòu)不同，避免了老舊的機(jī)器設(shè)備故障和發(fā)球質(zhì)量忽上忽下的缺點(diǎn)。另外，由于網(wǎng)球的走廊沒(méi)有磨損，網(wǎng)球的使用時(shí)間也增加了。1.2國(guó)內(nèi)國(guó)外網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的研究現(xiàn)狀現(xiàn)在主流網(wǎng)球發(fā)球，是以兩個(gè)摩擦輪的相對(duì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力打網(wǎng)球。它們的前半部分有球眼，通過(guò)投手球洞可以清晰地看到兩個(gè)摩擦輪形狀。國(guó)外對(duì)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的研究時(shí)間較早，最初的專利是1998年由美國(guó)Rose發(fā)明的。接著，各國(guó)開(kāi)始埋頭研究該項(xiàng)目。其中美國(guó)的LOBSTER公司生產(chǎn)的網(wǎng)球發(fā)射機(jī)最具有代表性，并且產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)使用。它利用空氣壓縮機(jī)工作，壓縮空氣是由空氣壓縮機(jī)制造的。要把球裝好，利用壓縮空氣來(lái)推進(jìn)網(wǎng)球的時(shí)候，球桿底部有一個(gè)直徑稍小的狹窄開(kāi)口球從狹窄的洞口射出。在國(guó)外，網(wǎng)球接發(fā)球的研究要非常細(xì)致，除了從踏板轉(zhuǎn)向鞭打等提高發(fā)球速度的一系列動(dòng)作的研究外，在發(fā)球過(guò)程中，也需要集中核心力量的方法，從一個(gè)逐漸上步的動(dòng)作變?yōu)椴簧喜?。雖然我國(guó)對(duì)這種裝置的研究起步較晚，但近幾年出現(xiàn)了很多這樣的想法和理念，只是沒(méi)有申請(qǐng)國(guó)家專利。目前，我國(guó)的網(wǎng)球發(fā)射機(jī)生產(chǎn)企業(yè)大多應(yīng)用外國(guó)的網(wǎng)球發(fā)射機(jī)技術(shù)。我國(guó)網(wǎng)球發(fā)射技能不先進(jìn)也不十分成熟。目前潮流的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)發(fā)射球主要是彈射式發(fā)球,有部分采用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪結(jié)構(gòu),但是都存在著功能單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較差等明顯劣勢(shì)。而且這類發(fā)球機(jī)構(gòu)的服務(wù)對(duì)象都針對(duì)一般性的網(wǎng)球愛(ài)好者。所售商品大多都有結(jié)構(gòu)輕便、體積較小等特點(diǎn)?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1.3本文的主要內(nèi)容與課題意義本課題的研究?jī)?nèi)容是初步研究移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的整體設(shè)計(jì)和可行性，進(jìn)行相應(yīng)的分析和設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)方案，從結(jié)構(gòu)開(kāi)始在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行討論后，設(shè)計(jì)了控制電路所需的設(shè)計(jì)，得出了網(wǎng)球發(fā)射機(jī)完全可行的結(jié)論。具體內(nèi)容分下面兩個(gè)部分:1.移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)球機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)及其控制系統(tǒng)是集電子、機(jī)械、于一體的綜合性技術(shù)產(chǎn)品。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)或生態(tài)觀點(diǎn)來(lái)看，移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的開(kāi)發(fā)、研究和應(yīng)用，大大促進(jìn)了體育事業(yè)的發(fā)展。1.4小結(jié)也就是說(shuō)，中國(guó)網(wǎng)球發(fā)球起步較晚，但在研究上具有重要、真正的意義。體育運(yùn)動(dòng)在中國(guó)蓬勃發(fā)展，特別是中國(guó)運(yùn)動(dòng)員參加奧運(yùn)會(huì)不斷取得的成績(jī)極大地激發(fā)了全國(guó)人民對(duì)體育的熱情。網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的迅速普及，更迫切需要一種能夠適應(yīng)各種培訓(xùn)場(chǎng)所設(shè)備的研發(fā)。在這種情況下，研究移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)是很有必要的。移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)工作原理及工作過(guò)程第二章移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)工作原理及工作過(guò)程2.1工作原理網(wǎng)球發(fā)射機(jī)和其控制系統(tǒng)是一種電子和機(jī)器結(jié)合在一起的綜合技術(shù)，該產(chǎn)品含有自動(dòng)化水平高、靈敏度好、穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性棒等優(yōu)點(diǎn)。基本工作原理是使用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪原理，如圖2.1所示:網(wǎng)球是兩個(gè)反方向旋轉(zhuǎn)摩擦輪的作用，可以在一定程度上獲得初速度。圖2-1對(duì)轉(zhuǎn)雙輪原理圖根據(jù)上述原理，我們可以看到，傳動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)摩擦輪旋轉(zhuǎn)反方向，摩擦網(wǎng)球在發(fā)射網(wǎng)球前有一定的運(yùn)動(dòng)能量。這個(gè)原理方案不僅簡(jiǎn)單還實(shí)用，不僅能保證網(wǎng)球發(fā)射的穩(wěn)定性，還可以調(diào)節(jié)網(wǎng)球發(fā)射角度和速度，用戶可以隨意打網(wǎng)球。假設(shè)摩擦輪角速度為ω，半徑為R，那么我們就可以計(jì)算摩擦輪的線速度:v=ωR網(wǎng)球在瞬時(shí)的速度是v，這也是網(wǎng)球的初速度。經(jīng)過(guò)測(cè)量摩擦輪的角速度就可以知道網(wǎng)球初速度。2.2移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程這項(xiàng)工作過(guò)程是把網(wǎng)球事先放在儲(chǔ)球筒里，電源接通后，電機(jī)的作業(yè)控制了網(wǎng)球的下滑，網(wǎng)球通過(guò)下球口到滑球的導(dǎo)軌上，再通過(guò)送球的舵機(jī)將球傳到兩個(gè)摩擦輪之間。這時(shí)接通電源，兩摩擦輪已高速旋轉(zhuǎn)送球。。球漏只有一個(gè)孔，兩個(gè)舵機(jī)帶動(dòng)網(wǎng)球滑行，可以在單位時(shí)間內(nèi)調(diào)整發(fā)球的個(gè)數(shù)。同時(shí)，直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩輪運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，可以控制網(wǎng)球的速度。發(fā)射箱體把兩輪固定在一起，箱體是通過(guò)法蘭盤和云臺(tái)電機(jī)連接起來(lái)的，這樣發(fā)射箱體就可以朝自己想要的方向移動(dòng)。訓(xùn)練者需要發(fā)出上、下旋球時(shí)可以通過(guò)遙控器控制云臺(tái)電機(jī)達(dá)到目的，通過(guò)控制四個(gè)行走輪在球場(chǎng)上到達(dá)所需的位置，這樣就可以發(fā)出不同角度的球，達(dá)到跑位的效果。（如圖2-2所示）圖2-2爆炸圖2.3網(wǎng)球運(yùn)行的基本假設(shè)網(wǎng)球?qū)諝庵羞\(yùn)動(dòng)影響的因素很復(fù)雜。如果把所有的問(wèn)題都想在一起，不僅把這個(gè)問(wèn)題復(fù)雜化，而且很難解決。在自然科學(xué)對(duì)這些問(wèn)題的主要因素和次要因素進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，引入一些可能的簡(jiǎn)單假設(shè)，我們必須暫時(shí)忽略次要因素，解決主要因素。，得出問(wèn)題的原因，然后分別考慮那些次要因素加以修改。通過(guò)這種方式，我們掌握了問(wèn)題的本質(zhì)，簡(jiǎn)化了就能得到符合實(shí)際情況的結(jié)果?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文這些假設(shè)整體如下:在網(wǎng)球整個(gè)運(yùn)營(yíng)期間，假定章動(dòng)角為0網(wǎng)球是軸對(duì)稱物體?；谶@種假設(shè)的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)，可以說(shuō)網(wǎng)球的一切質(zhì)量都集中在質(zhì)心和質(zhì)點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)上。地面表面是平面。重力加速度的大小不改變和方向始終垂直朝下?？剖霞铀俣葹榱?，只考慮對(duì)地球旋轉(zhuǎn)的影響包括重力的慣性離心力部分。氣象條件標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有風(fēng)雨。參數(shù)的計(jì)算與制定 第三章移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算與制定3.1設(shè)計(jì)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù):發(fā)球頻率為15次/分鐘，最大線速度為10米/秒。在20°～40°發(fā)射角之間,可以調(diào)節(jié)發(fā)射角，調(diào)整球的力量,要求自身能實(shí)現(xiàn)：上旋，下旋等。3.2網(wǎng)球基本參數(shù)調(diào)查圖3-1國(guó)際網(wǎng)球標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物圖任何網(wǎng)球項(xiàng)目的網(wǎng)球都要符合國(guó)際網(wǎng)球聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)。所有的網(wǎng)球都需要嚴(yán)格的測(cè)試，以保證它們特性都達(dá)到規(guī)定的要求范圍內(nèi)。這些測(cè)試包括重量、尺寸、反彈和變形程度。ITF的網(wǎng)球標(biāo)準(zhǔn):直徑：65.41mm—68.58mm反彈：135cm—147cm受壓變形：5.59mm—7.37mm恢復(fù)變形：8mm—10.8mm3.3擠球輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算根據(jù)國(guó)際網(wǎng)球ITF的標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)球受壓變形是：5.59mm—7.37mm；恢復(fù)變形是：8mm—10.8mm。設(shè)計(jì)的網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的不僅對(duì)網(wǎng)球產(chǎn)生了有效的彈性變形，而且要以每10米每秒的速度出去，而且不能弄壞網(wǎng)球?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文3.3.1選定擠球輪類型、精度等級(jí)、材料1.材料選擇：根據(jù)相關(guān)資料，選擇了擠球輪的材料為PU。聚氨酯（PU）具有化學(xué)腐蝕、抗力、高彈性、耐高壓負(fù)荷、耐磨強(qiáng)度高、吸附性強(qiáng)、耐沖擊力、高強(qiáng)度、減壓緩沖等良好性能。在比較寬的硬度范圍里（邵氏A10到邵氏D75）能保持算高的彈性。特異獨(dú)特的綜合性能不是一般的塑料和橡膠擁有的。2.精度選擇：網(wǎng)球發(fā)射器是室外一般作業(yè)機(jī)器，加工精度普通，所以選用7級(jí)精度。（GB10095--88）3.據(jù)圖3-2設(shè)計(jì)的方案，選則擠球輪傳動(dòng)。圖3-2擠球輪示意草圖3.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即d確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)kt計(jì)算擠球輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T計(jì)算齒寬與齒高之比b計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=5.49m∕S、7級(jí)精度、載荷系數(shù)。k參數(shù)的計(jì)算與制定按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能公式：12Kχ3.3.3計(jì)算擠球輪彈性系數(shù)：擠球輪的彈性系數(shù)選為：k=178.3N∕sx因此，兩個(gè)擠球輪對(duì)網(wǎng)球的受壓變形是6.56mm但網(wǎng)球受擠壓的變形范圍為：5.59mm——73.7mm所以選擇圖3-3摩擦輪與電機(jī)相配合。圖3-3摩擦輪3.4網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的計(jì)算3.4.1網(wǎng)球運(yùn)行基本假設(shè)研究網(wǎng)球在空氣里的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，前提要確定網(wǎng)球在空氣里的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)主要通過(guò)什么變量來(lái)說(shuō)明。因?yàn)榫W(wǎng)球的基本問(wèn)題是平面運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，因此要明確網(wǎng)球質(zhì)心在空氣里的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一定要知道網(wǎng)球離開(kāi)網(wǎng)球發(fā)射器后的任意時(shí)間t時(shí)坐標(biāo)(x,y);若能同時(shí)知道t時(shí)的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度的大小v和方向—網(wǎng)球傾角θ，就可以確定網(wǎng)球?qū)⒁允裁此俣蕊w向何方。因此如果能夠知道變量t，x，速度矢量的大小及方向，還可以用水平分速u及鉛直分速?；蛘哂盟椒炙賣和網(wǎng)球傾角θ的正切P＝v=P=tgθ=以上所討論的任意變量，在理論上都可以以獨(dú)立變量構(gòu)成網(wǎng)球的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程。但在在很多情況下，根據(jù)實(shí)際上需要，常采用作自變量的有t，淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖3-4描述網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的主要參數(shù)以時(shí)間t為自變量的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組:在基本假設(shè)中，網(wǎng)球的作用只有重力和空氣阻力。因此可寫出網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的矢量方程:?3.4.2網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組位于直角坐標(biāo)的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組:是指將矢量方程在直角坐標(biāo)二坐標(biāo)軸上的投影而得到方程組。先將矢量方程放在x軸上投影(如圖3.5所示)，得?u圖3-5直角坐標(biāo)系參數(shù)的計(jì)算與制定由于，ax=CH故得：?u其次將矢量方程在y軸上投影，得：?ω將ar及ω=v?ω由于坐標(biāo)x，y?x?t=U故y為自變量的直角坐標(biāo)系的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組如下：?u?t=?cHy?ω?t=?cH?y?t=ω?x?t=uvr=U積分t=0時(shí)：v=ω=y=kx=式中第（5）式是個(gè)聯(lián)系變量Vr和u、和y因?yàn)榻夥e分第(1)方程?U時(shí)，必須知道其右端的u和ω是t的什么函數(shù)后，才能積分出來(lái)。而要知道y和ω是t的什么函數(shù)，又一定解第(2)及第(3)方程。同上，在解第(2)或者第(3)方程時(shí)，也要同時(shí)積分出第(1)、第(3)或者第(1)、第(2)方程。這個(gè)方程式是一種常見(jiàn)的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的解法。所言自然坐標(biāo)系的:網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組是矢量方程在所言自然坐標(biāo)軸(即切向τ和法向n）上的投影而得的方程組。(如圖3-6所示)阻力加速度矢量及重力加速度矢量在切向上投影分別是ag故得切向加速度?v?v又由于ax和gag參數(shù)的計(jì)算與制定淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖3-6自然坐標(biāo)系故得法向加速度v?θv或者?θ將上兩個(gè)方程和確定坐標(biāo)的兩個(gè)方程合起來(lái)，就是構(gòu)成獲得自然坐標(biāo)的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程式：?V??y?y?xV積分t=0V=x=y=0以x、y為變量的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組：為了獲得較直角坐標(biāo)系上的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組和自然坐標(biāo)系的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組形成簡(jiǎn)單的方程組，以取橫坐標(biāo)x為自變量較好。首先根據(jù)復(fù)合微分，得到?U其次根據(jù)?Pdx=?gu2參數(shù)的計(jì)算與制定v=1+P2?u?Pay?tv積分的起始條件為x=0時(shí)；u=uP=y=t=這個(gè)方程組在θ≤60°時(shí)計(jì)算方便且準(zhǔn)確，但當(dāng)θ0≥600后，由于變化過(guò)速（θ→π2為了算網(wǎng)球的空中運(yùn)行的軌跡，宜去縱坐標(biāo)y為自變量，由復(fù)合微分?U??P?t?xu=u得到以y獨(dú)立變量的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組。只要讓自然坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方程組的獨(dú)立量t換成弧長(zhǎng)s即可得到以弧長(zhǎng)s為自變量的網(wǎng)球質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程組（注意?s=v?t）?u?θ?y?x淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文?tv積分的起始條件為s=sv=y3.4.4確定網(wǎng)球運(yùn)行軌跡的參數(shù)根據(jù)公式及其條件（t=0）可以知道；任意時(shí)間t,與此相應(yīng)的網(wǎng)球運(yùn)行諸元v，θ，x,y一定都是始條件與包含在方程組內(nèi)的第一式中的網(wǎng)球運(yùn)行軌跡系數(shù)c和自變量tv=vθ=θy=yx=x(c,當(dāng)c,vo,θ0,給定時(shí)，任意點(diǎn)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)軌跡諸元僅由時(shí)間根據(jù)上描述網(wǎng)球運(yùn)行軌跡的這些特性，可以用數(shù)值法實(shí)現(xiàn)這四個(gè)參變x,y，3.5發(fā)球電機(jī)的選擇發(fā)球機(jī)使用兩個(gè)大疆2312E型號(hào)電機(jī)分別帶動(dòng)摩擦輪擠壓達(dá)到發(fā)射網(wǎng)球的目的。3.5.1產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)重量56g額定電壓：12v轉(zhuǎn)速：20000/min3.5.2安裝定位尺寸參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算圖3-7直流無(wú)刷電機(jī)定位尺寸3.6移動(dòng)電機(jī)的選擇移動(dòng)用的電機(jī)選擇電機(jī)直流行星減速電機(jī)，型號(hào)M24GXRL5.2K4D/RS370-1230。3.6.1電機(jī)性能產(chǎn)品特點(diǎn)：電機(jī)直徑24mm，出軸直徑4mm，單扁軸軸長(zhǎng)8mm，扁高3.5mm，軸長(zhǎng)13mm中心出軸，電機(jī)總長(zhǎng)度為56mm。行星減速電機(jī)具有體積小，轉(zhuǎn)矩大，電機(jī)消耗功率小，噪音低，用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。3.6.2電機(jī)參數(shù)額定電壓：12V電機(jī)功率：0.5W（瓦）空載轉(zhuǎn)速：577轉(zhuǎn)/分減速比：1:5.2額定轉(zhuǎn)矩：0.6Kg.cm最大負(fù)載：1.5Kg.cm3.6.3安裝定位尺寸圖3-8直流行星減速電機(jī)定位尺寸3.7送球舵機(jī)的選擇送球結(jié)構(gòu)選擇SM-S3217M型號(hào)舵機(jī)。3.7.1舵機(jī)參數(shù)重量：61g額定電壓：4.8v扭力：13kg*cm180.54oz*in速度：0.21sec/60°線長(zhǎng)：30cm3.7.2安裝定位尺寸圖3-9舵機(jī)安裝定位尺寸移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第四章移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)市場(chǎng)上有各種形式和結(jié)構(gòu)的發(fā)球器，按照發(fā)球的動(dòng)力等自身特點(diǎn)，該模式保留了一些傳統(tǒng)國(guó)內(nèi)外網(wǎng)球發(fā)球設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了一定程度的創(chuàng)新。從移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的作業(yè)原理和作業(yè)過(guò)程來(lái)看，該移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的主要組成部分為三部分:移動(dòng)結(jié)構(gòu)、發(fā)球結(jié)構(gòu)和供球結(jié)構(gòu)。根據(jù)這些方面的功能，本文采用以下設(shè)計(jì)方案：圖4-1移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)示意圖4.1移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的移動(dòng)設(shè)計(jì)本論文從網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的實(shí)用性能出發(fā)，為了適合場(chǎng)地風(fēng)雨交加的環(huán)境條件，采用玻璃纖維和ABS，同時(shí)它的造價(jià)相對(duì)較低，重量相對(duì)較輕，更方便帶到室外。由于本機(jī)器含有上下擺動(dòng)的性能，所以需要設(shè)計(jì)成發(fā)射架和存球筒分離的結(jié)構(gòu)，這樣可以保證發(fā)球機(jī)出上、下旋球.。（如圖4-1所示）圖4-2移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)移動(dòng)結(jié)構(gòu)爆炸圖淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文兩側(cè)車輪之間用直徑60壁厚2mm的鋁管連接，將電機(jī)固定在側(cè)邊擋板，鋁管套在電機(jī)上以保護(hù)電機(jī)，鋁管中間銑出腰圓槽，以方便走線，車身周圍有三個(gè)藍(lán)色燈條用來(lái)顯示機(jī)器電量。車輪部分：車輪選用橡膠外胎，海綿內(nèi)膽，工程塑料輪轂。（如圖4-2所示）尺寸：直徑：130mm，厚度：60mm，內(nèi)壁全部加厚特點(diǎn)：外圈為橡膠輪胎，內(nèi)含海綿內(nèi)膽，尼龍輪轂，用于手動(dòng)機(jī)器人，可以連接六角聯(lián)軸器，內(nèi)含鍵槽，也可以通過(guò)鍵連接。輪胎胎紋：仿攀爬胎花紋，負(fù)重能力，抓地力超強(qiáng)。聯(lián)軸器：加長(zhǎng)型六角剛性聯(lián)軸器8mm孔。（如圖4-3）圖4-3車輪圖4-4聯(lián)軸器4.2移動(dòng)式網(wǎng)球發(fā)射機(jī)構(gòu)的發(fā)球結(jié)構(gòu)發(fā)球結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，整體結(jié)構(gòu)采用箱體的方式，把發(fā)球電機(jī)和摩擦輪固定在箱體內(nèi)部并配備130mm長(zhǎng)的管道，以約束球的軌跡，并將舵機(jī)固定下方用來(lái)帶動(dòng)送球?qū)к?。圖4-5移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的發(fā)球結(jié)構(gòu)裝配圖淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文材料及加工方式的選擇：所設(shè)計(jì)的發(fā)球機(jī)構(gòu)的主要功能是隔絕外界以及支持發(fā)射機(jī)內(nèi)部的電機(jī)，屬于箱體類零件。因?yàn)橐苿?dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)大多是戶外作業(yè)，并且多由人工攜帶，所設(shè)計(jì)的箱體所應(yīng)具有的適應(yīng)性：高溫、潮濕環(huán)境、材料輕巧、防銹、耐用，最好為一體化設(shè)計(jì)，并因大疆2312E電機(jī)通體導(dǎo)電，所以要求整個(gè)箱體為絕緣材料，綜上所述考慮到零件復(fù)雜所以使用3D打印和ABS材料完成箱體零件的加工。4.3移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的供球結(jié)構(gòu)供求結(jié)構(gòu)如圖4-6所示，把網(wǎng)球依次放入球道里，球道下方有兩個(gè)撥球器，網(wǎng)球順著球道軌跡下滑時(shí)，第一個(gè)撥球器控制網(wǎng)球的數(shù)量，第二個(gè)撥球器控制球網(wǎng)球發(fā)射的時(shí)間。網(wǎng)球發(fā)射出去時(shí)，第一個(gè)撥球器打開(kāi)，第二個(gè)撥球器關(guān)閉，順勢(shì)落入一個(gè)預(yù)備球。接著第一個(gè)撥球器關(guān)閉，阻礙其他網(wǎng)球亂入預(yù)備球口，第二個(gè)撥球器打開(kāi)，調(diào)整好需要的方向角度，準(zhǔn)備發(fā)射。圖4-6移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)供球結(jié)構(gòu)爆炸圖因造型復(fù)雜、孔較多，且精度要求較高，不適合傳統(tǒng)的加工方式，所以同樣使用3D打印和ABS材料完成箱體零件的加工。4.4底板和殼體底板和殼體等零件，在一臺(tái)機(jī)器的整體質(zhì)量中占有很大比例(如在機(jī)床中占總質(zhì)量的70%~90%)，同時(shí)在一定程度上影響著機(jī)器的作業(yè)精度和抗震性能，如果兼作運(yùn)動(dòng)部件的滑道(導(dǎo)軌)時(shí)，也影響著機(jī)器的耐磨性等。因此，正確選擇底板和殼體等零部件的材料和正確設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式及尺寸，是減少機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料、提高作業(yè)精度、加強(qiáng)機(jī)械剛度和耐磨性等重要途徑。移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底板和殼體的結(jié)構(gòu)形態(tài)和大小，決定了安裝在它的內(nèi)部或外部的零部件的形狀和尺寸大小、相互配置、受力與運(yùn)動(dòng)情況等。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)便于拆卸、操作安裝的零件或零件。設(shè)計(jì)底板和殼體時(shí)，為了方便機(jī)器裝配、調(diào)整、操縱、檢修及維護(hù)等，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置適宜大小的孔。在箱體零件上，必須最大限度的減少鏜、磨的孔數(shù)及各孔位置的影響。同一軸線上的各孔，最好直徑相同或順序遞減。4.53D打印的特點(diǎn)3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)（3DP），是一臺(tái)累計(jì)制造技術(shù)快速成形的機(jī)器。它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可黏附的材料，印刷出層層粘結(jié)材料，形成三維物體?，F(xiàn)階段三維打印機(jī)用于制造產(chǎn)品。一層一層的印刷方式構(gòu)成物體的技術(shù)，3D打印機(jī)的原理是將數(shù)據(jù)和原料放入3D打印機(jī)中，機(jī)器是按照順序?qū)a(chǎn)品分層制造出來(lái)。移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5.1加工的優(yōu)勢(shì)制造復(fù)雜物品不增加費(fèi)用在傳統(tǒng)的制造中，物體的形狀越復(fù)雜，制造成本就越高。對(duì)于3D打印機(jī)來(lái)說(shuō)，制作復(fù)雜形狀的單品的費(fèi)用不會(huì)增加，制作華麗形狀的復(fù)雜單品不會(huì)消耗比打印的簡(jiǎn)單方框更多的時(shí)間、技能或成本。不增加費(fèi)用，制造復(fù)雜的東西會(huì)打破傳統(tǒng)的定價(jià)模式，改變計(jì)算成本的方式。產(chǎn)品復(fù)雜化不添加成本各種形式打印出來(lái)的3D打印機(jī)像匠人一樣，每次都能制造出不同形狀的東西。傳統(tǒng)的制造設(shè)備功能少，做出的形態(tài)有限。3D打印可以減少對(duì)機(jī)器公司的培訓(xùn)或購(gòu)買新設(shè)備的費(fèi)用，一臺(tái)3D打印機(jī)只要不同的數(shù)字設(shè)計(jì)藍(lán)圖和新的原材料。設(shè)計(jì)空間廣傳統(tǒng)制造技術(shù)和工匠制造的產(chǎn)品造型能力有限，造型能力受到使用機(jī)構(gòu)的制約。比如，傳統(tǒng)的木制車床只能加工圓形物體，軋機(jī)只能制造用銑刀組裝的零件，制模機(jī)也只能制造模鑄形狀。3D打印機(jī)能克服這一界限，創(chuàng)造出巨大的設(shè)計(jì)空間，甚至現(xiàn)在能打印只存在于自然界的形狀上的物體。4.5.2工作步驟首先，通過(guò)電腦建模軟件建模后，通過(guò)SD卡或者U盤把它復(fù)制到3D打印機(jī)中上進(jìn)行打印設(shè)置，打印機(jī)就能把它們打出來(lái)。打開(kāi)UG10.0軟件，繪制需要加工的零件，單機(jī)菜單欄中的文件，點(diǎn)擊導(dǎo)出，選擇導(dǎo)出STL格式文件，彈出窗口點(diǎn)擊確定，選擇需要加工的零件對(duì)，點(diǎn)擊確定，選擇導(dǎo)出文件的位置，打開(kāi)切片軟件Cura15.04.6，窗口提示點(diǎn)擊否，在左側(cè)設(shè)置好打印機(jī)的參數(shù)，和材料的參數(shù)，打開(kāi)STL格式的文件，發(fā)現(xiàn)零件在坐標(biāo)系內(nèi)顯示，調(diào)整坐標(biāo)系，把零件放到合適的位置，點(diǎn)擊左上角保存Savetoolpath按鍵，把生成的gcode格式文件保存到SD卡或者U盤中，打開(kāi)3D打印機(jī)將坐標(biāo)歸零，選擇打印按鍵，找到保存的文件點(diǎn)擊確定，等待溫度到達(dá)設(shè)置的溫度時(shí)，打印機(jī)自動(dòng)工作，工件打印完成后打印機(jī)自動(dòng)停止工作?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖4-7Cura工作界面淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文4.6小結(jié)本章全面說(shuō)明網(wǎng)球發(fā)球的設(shè)計(jì)原理和整體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了有關(guān)部分的細(xì)節(jié)功能，對(duì)該機(jī)器的實(shí)際問(wèn)題提出了設(shè)計(jì)解決辦法。這將對(duì)移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的制作和這方面事業(yè)的發(fā)展起到很大的作用。移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)遙控控制部分設(shè)計(jì)第五章移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)遙控控制部分設(shè)計(jì)5.1遙控器航模遙控器選擇天地飛7，三角翼混控模式控制。5.1.1具體參數(shù)應(yīng)用：直升機(jī)、固定翼、車、船頻率：2.400GHz-2.483GHz編碼方式：2.4GHzDSSS(擴(kuò)頻)+調(diào)頻發(fā)射功率：≤100mW工作電流：≤190mA電壓：4.8V-6V重量：9.6g尺寸：40.42mm×27.27mm×11.885.1.2具體說(shuō)明圖5-1遙控器按鍵說(shuō)明淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5.2接收機(jī)天地飛7配套接收機(jī)具體參數(shù)：應(yīng)用：固定翼、直升機(jī)、滑翔機(jī)、車、船頻段：2.400GHz-2.483GHz靈敏度：-97dBm失控保護(hù)功能解碼方式：PPM/PCMS1024/PCMS4096電源：4.8-6V尺寸：40.42×27.27×11.88mm重量：9.6g移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)控制部分設(shè)計(jì)圖5-2接收機(jī)5.3直流行星減速電機(jī)的控制使用好盈QUICRUN-WP-1060-BRUSHED電調(diào)控制直流行星減速電機(jī)。產(chǎn)品參數(shù)：尺寸重量：3.655×32×18（mm）/39g輸出：5V/2A內(nèi)阻：正轉(zhuǎn)0.0001Ω反轉(zhuǎn)0.002Ω峰值電流：60A/360A30A/180A電池節(jié)數(shù)：2-3節(jié)鋰電池，5-9節(jié)鎳氫電池圖5-3好盈QUICRUN-WP-1060-BRUSHED電調(diào)5.4直流無(wú)刷電機(jī)的控制使用好盈天行者12AE無(wú)刷電調(diào)控制大疆2312E直流無(wú)刷電機(jī)。產(chǎn)品參數(shù)：輸出能力：持續(xù)電流30A，短時(shí)電流40A電源輸入：2-3節(jié)鋰電池，5-9節(jié)鎳氫電池BEC輸出：5V@2A最高轉(zhuǎn)速：2極馬達(dá)210000轉(zhuǎn)/分鐘，6極馬達(dá)70000轉(zhuǎn)/分鐘，12極馬達(dá)35000轉(zhuǎn)/分鐘尺寸：68MM*25MM*8MM重量：37g圖5-4好盈天行者12AE無(wú)刷電調(diào)淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5.5步進(jìn)電機(jī)的控制用驅(qū)動(dòng)器TB6600來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)。產(chǎn)品參數(shù)：輸入電壓：DC9~42V電流：4A細(xì)分?jǐn)?shù)：6400細(xì)分各種保護(hù)：過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、短路等保護(hù)脫機(jī)：脫機(jī)保護(hù)功能圖5-5步進(jìn)電機(jī)接線圖5.6控制電路的設(shè)計(jì)首先通過(guò)遙控器上的說(shuō)明書(shū)將天地飛7遙控器的控制模式設(shè)置成三角翼混空模式，將在發(fā)射機(jī)同一側(cè)用于行走的兩個(gè)個(gè)直流行星減速電機(jī)串聯(lián)接線，注意電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，將電機(jī)兩極的線接到好盈QUICRUN-WP-1060-BRUSHED電調(diào)的輸出端，另一側(cè)的直流行星減速電機(jī)同楊接法，好盈QUICRUN-WP-1060-BRUSHED電調(diào)的輸入端接電源，信號(hào)線接到天地飛7的接收機(jī)上，好盈QUICRUN-WP-1060-BRUSHED電調(diào)會(huì)通過(guò)信號(hào)線給接收機(jī)供上5.8v的電源，所以不需要另外給接收機(jī)供電；將大疆2312E電機(jī)的3個(gè)輸入接口接上好盈天行者12AE無(wú)刷電調(diào)的輸出端，通過(guò)調(diào)換3個(gè)接口的順序改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，使兩個(gè)無(wú)刷電機(jī)形成對(duì)轉(zhuǎn)的效果；把好盈天行者12AE無(wú)刷電調(diào)的輸入端接上電源，信號(hào)線接上天地飛7的接收機(jī)；將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器TB6600按接線圖接好即可，舵機(jī)可以直接接到接收機(jī)上，不需要另行供電；在接收機(jī)供電狀態(tài)下常按STATUS鍵，待指示燈閃爍，打開(kāi)天地飛7遙控器開(kāi)關(guān)，選擇“菜單”“高級(jí)設(shè)置”找到“對(duì)碼”點(diǎn)擊確定，待接收機(jī)上指示燈熄滅，遙控器提示成功，及可實(shí)現(xiàn)遙控控制各個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)。圖5-6控制電路原理圖5.7小結(jié)本章針對(duì)移動(dòng)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)使用的電機(jī)，選取適合的驅(qū)動(dòng)器，闡