机械原理课程设计说明书.docx

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机械原理课程设计说明书

机械原理课程设计说明书

设计题目：

乒乓球发球机

班级：

机自七班

学生姓名：

温晶晶张津玮张仁奎杜晓东

指导教师；宜亚丽

2015年7月7日

1、设计方案与选择...............................................1

2、传动机构的尺寸设计与计算...........................4

3、选定机构的运动分析......................................6

4、误差分析..........................................................12

5、心得体会..........................................................12

6、参考文献...........................................................13

七、附录...................................................................13

原始数据及设计要求

乒乓球直径d=40mm

发球时的速度v=10~30m／s

乒乓球发球机发球频率f=30~50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

项目组成员及分工

小组成员：

温晶晶张津玮张仁奎杜晓东

小组分工

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

1、设计方案与选择

1.功能分析与工作原理

乒乓球发球机基本分为储球斗、送球装置和发球置。

乒乓球从储球斗进入到送球装置，送球装置可间歇地将球传送到发球装置，发球装置将球发出。

2.设计方案与原理

送球装置的设计

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ω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。

方案B：

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，将球发出。

发球装置的设计

如图所示是的发球机构。

两个轴与两个直流电动机相连，从而实现轴上的两个轮以不同的角速度转动。

球从送球管道到达发球口时，通过摩擦作用发出。

当两轮角速度相等时，发出不旋转的球；当两轮角速度不同时，发出旋转球。

3.方案评价与选择

方案A

优点：

可以实现间歇性送球运动

缺点：

转速不高改变偏心轮转速而改变活塞快慢时效果

不明显，动平衡性差机器运转中有振动。

方案B

优点：

通过叶形轮的转动,将球推入送球管,转动的间歇

就是送球的间歇,将球依次送入送球管，送球管可

以作为机架,节省了材料和空间。

缺点：

球量不足时不能实现发球。

4.总体方案

我们选择的方案综合各方案优缺点，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。

机构简图如下图所示。

二、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=10齿数=15压力角α=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

ω=（2π*40）/60=4.2rad/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

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

3、选定机构的运动分析

1、送球装置的运动分析（图解法）

因机构的对称性，机构可以简化成偏置曲柄滑块机构进行运动分析，机构示意图如下，定杆1与水平方向呈60°夹角。

速度分析

VC=VB+VCB

方向C-D⊥AB⊥BC

大小?

0.27m/s?

加速度分析

ac=anB+anCB+aτCB

方向C-DB-AC-B⊥BC

大小？

1.1m/s20.56m/s2?

建立速度与加速度影像图如A1图纸所示，根据尺寸计