《机械制造装备设计》课程设计任务书网球发球机.docx
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《机械制造装备设计》课程设计任务书网球发球机
清远职业技术学院
课程设计
机电与汽车工程学院2015~2016学年第二学期
课程名称机械制造装备设计指导教师方少强职称高级工程师
组别：
学生姓名黄家豪专业班级机电14—5班学号15
学生姓名陈保康专业班级机电14—5班学号01
学生姓名陈旭阳专业班级机电14—5班学号08
学生姓名专业班级机电14—班学号
题目网球发球机
起止日期2016年3月27日～2016年6月31日
成绩
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计说明书
1
2
课程设计图纸
2
2016年6月29日
目录
一、设计任务……………………………………………….1
二、总体方案的确定……………………...........................7
三、网球发球机总图……………………………………..11
四、相关数据的计算
五．设计心得...........................................................................13
六．参考文献………………………………………………...14
清远职业技术学院
课程设计任务书
2015—2016学年第二学期
机电与汽车工程学院机电一体化专业14-5班级
课程名称：
《机械制造装备设计》
设计题目：
网球发球机
起止日期：
自2016年3月27日至2016年6月31共16周
内
容
及
任
务
一、设计任务:
做一个网球发球机。
二、要求：
尽可能设计出一个可行、可用的网球发球机
三、设计工作量
设计说明书及图纸必须为计算机输出稿；
上交作业应包括电子稿以及打印稿，设计说明书文件格式为word2003版本，平面图纸文件格式为Autocad2010或以下版本文件格式，3D图可用任何三维造型软件绘制。
进度安排（仅供参考）
起止日期
工作内容
2016.3.27——2016.4.9
1、设计准备工作：
明确设计的内容与要求；
2、熟悉有关资料、图纸等
3、结构方案分析；
2016.4.10——2016.6.2
网球发球机的图纸制作；
2016.6.3——2016.6.30
修改并上交作业；
主要参考资料
《机械制造装备设计》陈立德等著机械工业出版社
指导教师（签字）：
方少强2016年3月16日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
序言
机械制造工艺装备设计是包括机械制造基础，互换性基础、机械设计基础等其他课程综合结合而成，是大学里面的比较重要的一门课程。
这次课程设计使我们能综合运用各科基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了网球发球机这一工艺装备，提高了结构设计能力，为今后和毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础
由于能力所限，经验不足，设计中还有很多不足之处，希望各位老师多加指教。
三、网球发球机的设计原理
运用动力学原理将网球推出去，顶盘承载球，转盘每转一圈可实现一次发球，球落入摩擦轮中间，接着有摩擦产生的速度将球带出。
网球发球机图纸
总设计图
CAD三视图图纸
二、螺杆
螺母
三、电动机
提供动力
顶面，网球进球口
四、相关数据的计算
首先网球通过球网所需数据
相关数据：
标准网球场地尺寸：
22.77m（长）×8.23m（宽），网球中心上沿距地面为0.914m。
网球发球装置的放置高度约1.25m。
2、发球位置及球速确定 水平方向：
L=Vx*t
竖直方向：
H=1.25-0.5*g*t^2 H=0 则 t=0.505s 球落到网高的时间 H=0.914 则 t=0.262s
A、 确定发球地点 此时 x :
y=0.93 假设球从底线发出，即接球点距网距离为半场长度的0.93倍，则导致接球范围大大减小，不适合。
解决方案：
移动发球机位置，减小发球机到网的距离
B、 下面确定发球机到网的距离
一般的网球球速为20~25m/s，现在取发球速度为20m/s 网球顺利通过球网且不超出网球场范围的条件：
当网球左右摇摆到最大角度可以通过网时，其他的地方也可以成功
所以计算当网球左右摇摆到最大角度刚好擦网而过且不超出网球场范的数据
L=1/1.93*0.505*20=5.23
所以确定发球机到网的距离为5.23m
C、 计算最大球速
V=（L+22.77/2）/0.505=32.2m/s
结论：
1 发球机到网的距离为5.23m 2 球速20~32.2m/s
2、轮数及齿数的选择
Vx取决于摩擦轮的速度，设上摩擦轮的速度为a,下摩擦轮的速度为b，
3、轮数及齿数的选择
Vx取决于摩擦轮的速度，设上摩擦轮的速度为a,下摩擦轮的速度为b，
Vx=（a+b）/2
网球直径为65.41~68.58mm，两轮中间的间隙也约为此数值，为了保证轮的稳定性，股选取轮的直径应大于球直径，也考虑到机构的体积不宜大，所以选取轮直径为网球直径的5倍，选35cm
无旋转情况下
由Vx=20和轮直径35cm可得出轮的转速大致为1140r/min 由Vx=32.2和轮直径35cm可得出轮的转速大致为1835r/min 选取轮速（取中间值，便于变速）：
1490r/min 电动机功率：
200w
实现上述的左右旋以及无旋发球，所以设计了三组齿轮，分别控制三种发球状态
齿轮组一
上齿数28，下齿数20，因为皮带轮传动比为1:
1，所以下齿轮转速为1490r/min，上齿轮转速为2806r/min，所以可得出发球速度为32m/s，符合要求，球为下旋球。
齿轮组二
上齿数24，下齿数24，因为皮带轮传动比为1:
1，所以下齿轮转速为1490r/min，上齿轮转速为1490r/min，所以可得出发球速度为27.3m/s，符合要求，球为平行球，无旋转。
齿轮组三
上齿数20，下齿数28，因为皮带轮传动比为1:
1，所以下齿轮转速为1490r/min，上齿轮转速为1064r/min，所以可得出发球速度为23.4m/s，符合要求，球为上旋球
如果要得到不同的转速和发球速度，则可以适当增加齿轮组数量
4、摇摆机构数据选择
求解球速与转角的关系，由可得 8.23//2/0.505V=sinα
α=arcsin（8.23//2/0.505V）
求出的数据得出α的范围为14.7°~24° 选取底部转盘的直径为60cm 3.14*d*14.7/360=7.7cm 3.14*d*24/360=12.6cm
所以得到锯齿的长度为15.2cm~25.2cm
由此可得连杆与凸轮的连接点到凸轮中心的距离为7.7cm~12.6cm，连接时锯齿中心位置与主体转盘啮合
五、设计心得
通过网球发球机的设计，使我能综合运用机械制造的课程设计及其他相关专业课程的知识，学会了用所学理论知识指导设计实践，培养了我分析和解决工程实际问题的能力，使我掌握机械制作方面的一般设计方法和步骤，学习运用标准、规范、手册、图册、和查阅有关技术资料等，强化学生的基础设计技能，提高了其今后走上工作岗位所需的专业技能。
六、参考文献
《机械制造装备设计课程设计》 陈立德编 高等教育出版社
《机械制造装备设计》 陈立德编 高等教育出版社
14机电5班：
1074779745@
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