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1、全日制普通本科生毕业设计乒乓球拣拾器设计及仿真THE DESIGN OF TABLE TENNIES PICKERS AND SIMULATION 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706 学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008级机制（3）班指导老师及职称： 学 部：理工学提交日期：2012年05月 全日制普通本科生 毕业论文（设计）诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
2、对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录 摘要1 关键词1 1前言1 2乒乓球拣拾器工作原理2 3主要技术规范及参数 2 4外型框架结构3 5行走机构设计和车轮驱动电机选择3 5.1行走机构设计3 5.2车轮驱动电机选择5 6收球机构设计7 6.1收球滚筒8 6.2滚筒轴的设计计算和校核8 6.2.1计算轴的功率P、转速n和转矩T9 6.2.2初步确定轴的最小直径9 6.2.3轴的结构设计10 6.2.4轴上零件的周向定位10 6.2.5确定轴上圆角和倒角尺寸10 6.2.6求轴上的
3、载荷10 6.3传送轴的轴承选择13 6.3.1滑动轴承的计算13 6.4键的选择和校核13 6.4.1键的校核13 7传送机构设计14 7.1传送支架15 7.2输送轴的设计计算15 7.2.1计算轴的功率P、转速n和转矩T15 7.2.2初步确定轴的最小直径15 7.2.3轴的结构设计15 7.2.4轴上零件的周向定位16 7.2.5确定轴上圆角和倒角尺寸16 7.2.6求轴上的载荷16 7.3轴承选择和计算18 7.4传送滚筒和传送带材料的选择19 8传动系统设计19 8.1主电机的选择19 8.2主电机与收球机构之间的带传动设计19 8.3主电机与传送滚筒之间的带传动设计219 设计总
4、结23 参考文献 23 致谢24附录 2411乒乓球捡拾器设计及运动仿真摘 要：本乒乓球拣拾器前端采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内，然后通过仿传送带式传送机构将乒乓球传送并收入球桶中。填补了目前市场上乒乓球拣拾器既价格低廉又功能强大的空白。关键词：乒乓球；直流电机；带传动 The Design of Table Tennis Pickers and Simulation for MoveAbstract: The table tennis picker uses a roller brush with the combination of curv
5、ed baffle structure in the front,makes the roller brush rotate by direct current motor,and puts table tennisinto the machinery.Then the imitative belt-type conveyor transmit them into the ballcontainer. To fill the current market table tennis picker is both inexpensive and powerful blank.Key words:
6、Table tennis; DC motor;Belt transmission1 前言 乒乓球是我国的国球，无数的乒乓球运动员在国际赛场上争金夺银，为祖国带来了无数的荣誉，这些都是和乒乓球在我国的普及是息息相关的。在全国各地业余乒乓球训练基地和乒乓球学校随处可见，专业的乒乓球训练基地和学校越来越多。随着科学技术的发展，乒乓球的训练也越来越系统化、科学化、合理化。 乒乓球发球机的出现、利用计算机进行乒乓球运动轨迹分析等，这一系列的出现都使乒乓球运动员能够得到更好的锻炼，取得更好的成绩。但目前为止，国内外市场上还没有乒乓球捡拾器的出现。专业的乒乓球捡拾器可以应用在业余或专业的乒乓球训练基地或训练
7、学校，使用专业乒乓球捡拾器可以大大减少乒乓球训练基地或学校的工作人员和运动员捡球的工作量和工作时间，是运动员可以更好的投入到专业的训练当中，从而取得更好的比赛成绩。本乒乓球捡拾器前段采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收入机器内，然后通过仿真传送带式传送机构将乒乓球传送并收入球桶中实现其功能的。本乒乓球捡拾器主要包括：总体结构和行走机构、收球机构、传送机构、传动系统和控制系统等。总体结构和行走机构、收球机构、传送机构属于机械部分，主要是直流电机驱动车轮行走，同时直流电机通过带传动带动带动滚筒和传送带转动。控制部分主要包括直流电机和单片机控制电机的正反转，并有压力
8、控制电路控制球的收满后报警。通过对本乒乓球捡拾器的设计，我们基本上把大学四年的所学全部派上用场，是对我们所学的一次综合测试，特别是机械设计和电子设计方面，例如：机械原理，机械设计，材料力学，电路设计，单片机技术等。以及各种应用软件的使用。如AUTOCAD、PRO/E、PROTEL、CAXA、Microsoft Word等。毕业设计是我们大学四年的最后一次阅兵，对我们四年所学知识的检测和归纳，只有通过设计，才会发现问题、提出问题及解决问题，也是我们从学生时代走上社会大家庭的最后一扇门。2 乒乓球捡拾器工作原理本乒乓球捡拾器前端采用滚筒毛刷配合弧形挡板的结合结构，采用直流电机驱动其转动，将乒乓球收
9、入机器内，然后通过仿传送机构将乒乓球传送并收入球桶中实现其功能的。本乒乓球捡拾器主要包括：外框架结构和行走机构、收球机构、输送机构、控制部分等。本乒乓球捡拾器是一款适用于各地区中、大型乒乓球训练基地和训练学校的专业机器，其主要功能：高效的捡拾乒乓球馆运动员训练后场地中散落的乒乓球。3 主要技术规范及参数乒乓球直径：40mm 重量：2.7克机器体积：600mm600mm600mm手球宽度：600mm工作效率：约为370m/h(注：机器走过的地面乒乓球即被收起，所以本乒乓球捡拾器一单位时间内机器扫过的面积作为工作效率参数)图1 总体外观图Fig.1 Over all exterior pictur
10、e4 外形框架结构一般乒乓球馆在放置多张球台的情况下，每张所占的面积应为12米、宽6米，用0.75米高的挡板围成，在离地面3.5米以上装电源。如果是单张球台，所占的面积应为长14米、宽7米，用0.75米高的挡板围成，在离地面5米以上装电源。根据目前国内大部分乒乓球馆的规模和大小，本乒乓球捡拾器的框架尺寸设计为600mm600mm572.5mm,其外形图如图2。外形框架材料采用25mm25mm的方钢管，其壁厚为4mm，工艺采用焊接连接，部分支架杆表面在转配时需要打磨表面和钻孔安装。5 行走机构设计和车轮驱动电机选择5.1 行走机构设计行走机构是由两直流电机带动车轮转动，两个电极同时正向或反向转动
11、时，本机器就前进或后退。当两个电机一个正向一个反向转动时，机器进行左转和右转。车轮由两个直轮和两个万向轮组成，其安装位置如图3。为了能够使本机器在收球过程中收球完全、不留死角，本机器要求能够直线行走、并能360度转向，而且在转向过程中保持一定的稳定性和准确性，为了达到以上要求，综合考虑工作情况要求，车轮的安放位置简图如图3。图2 外型框架图Fig.2 Appearance framework 两个电机通过联轴器分别直接驱动直轮。直轮及万向轮均安放在各边架的中心位置，装配时需要画线和钻孔安装，电机通过弧形铁皮用螺栓固定在底部支架面。 直轮直径尺寸为：110mm直轮中心高为：55mm行走电机尺寸：
12、36mm80mm万向轮车轮直径为：56mm其行走情况如下：直线前进：当电机1和电机2同时正向转动时，机器直线前进。直线后退：当电机1和电机2同时反向转动时，机器直线后进。左 转：当电机1反向转动，电机2正向转动时，机器左转。右 转：当电机2反向转动，电机1正向转动时，机器右转。5.2 车轮驱动电机选择在工业企业中，大量应用电动机去拖动各种生产机械，如在机械工业、冶金工业、化学工业中，机床、抽水机、鼓风机等用大大小小的电动机来拖动；在自动控制技术中，各式各样的小巧灵敏的电机也广泛的作为检测、发大、执行和解算元件应用在各种产品中。图3 车轮安放位置示意图Fig.3 Wheel placement
13、of drum 由于直流电动机机械性能优良，过载能力强。我们所使用的电机一般为直流电机，主要用到永磁直流电机、伺服电机及步进电机三种。直流电机的控制简单，性能出众，直流电源也容易实现。所以综合考虑以上情况，本机器采用永磁式直流电机。经过市场调查，发现现在市场上有自带齿轮减速箱的永磁直流电机，其结构简单，外型小巧。外型尺寸和转速以及功率大小、扭矩均可按照 客户的要求定做，而且价格相当经济。故打算选用此类型的自带齿轮减速箱的永磁式直流电机。 根据设计要求，机器速度在1m/s左右，因为直车轮直径D为110mm,所以要求电动机转速为 此处已删除故 (14)2）选取V带带型根据Pca、n1由图8-8确定
14、选用普通V带A型3）由机械设计表8-3和8-7取主动轮基准直径 dd1=112mm根据式（8-15），从动轮基准直径dd2 dd2=i dd1=1112mm=112mm根据表8-7，取 dd2=112mm按式（8-13）验算带的速度 (15)4）确定基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+ dd2）a2（dd1+ dd2），根据安装尺寸确定中心距 a=363根据（8-20）计算带所需的基准长度 (16) =2363+mm=1077.685）计算包角 (17) 6）计算V带的跟素由式（8-22）知 (18)由n1=36r/min, dd1=112mm,i=1查表得 =0.47kw 查表8-8得K
15、a=1查表8-2得Kl=0.89则取z=1根7）计算预紧力F0由式（8-23）知 (19)查表8-4得 q=0.12kg/m故 8）计算作用在轴上的压轴力 (20)9）带轮的结构设计见零件图8.3 主电机与传送滚筒之间的带传动设计1）确定计算功率Pca查表得工作情况系数，KA=1.1故 Pca= KAP=1.10.03kw=0.033kw (21)2）选取V带带型根据Pca、n1由图8-8确定选用普通V带A型3）由机械设计表8-3和8-7取主动轮基准直径 dd1=112mm根据式（8-15），从动轮基准直径dd2 dd2=i dd1=1112mm=112mm根据表8-7，取 dd2=112mm
16、按式（8-13）验算带的速度 (22)4）确定基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+ dd2）a2（dd1+ dd2），根据安装尺寸确定中心距=380mm根据机械设计（8-20）计算带所需的基准长度 (23) =2380+mm=1111.68mm由机械设计表8-2选带的基准长度为5）计算包角 (24) 6）计算V带的跟数 (25)由=100r/min, dd1=112mm,i=1查表得 =0.56kw 查表8-8得Ka=1查表8-2得=0.89则 (26)取z=1根7）计算预紧力F0由机械设计式（8-23）知 查机械设计表8-4得 q=0.12kg/m故 (27)8）计算作用在轴上的压轴力
17、(28)9）带轮的结构设计见零件图9 设计总结通过这两个月的设计，我的毕业设计基本算是完成，通过这次毕业设计，使我所学的知识得到了归纳和贯通，但是也通过这次设计，使我深刻认识到自己这方面知识的不足，特别在机械设计器装置的控制部分时，通过反复的翻看教材和从图书馆所借书籍并在全老师的指导下才逐步走出困境。 在这次设计中，我收获颇丰，在设计中遇到的种种困难，让我真正明白了设计过程的艰辛，不过也坚定我继续学习的信念。由于我在设计经验和实践经验上匮乏，似的此次设计中还是可能存在着各种问题和知识上的错误，有待于进一步改进。在以后的工作和学习中，我一定继续学习以适应时代的发展，用知识完善自我，用知识来促进使
18、自己的事业发展和成功。参考文献：1 李增刚.Pro/E入门与实例M.北京:国防工业出版社，2011.6-12 2 孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006.5-183 张淑娟，全腊珍.画图几何与机械制图M.长沙:中国农业出版社,2007.8-204 胡泓,姚伯威.机电一体化原理及应用M.北京大学:国防工业出版社,1999.125-1385 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1993.8-256 吴昌林,卢佐潮.机械CAD基础M.北京:高等教育出版社,1997.12-367 睢丙东.单片机应用技术与实例M.北京:电子工业出版社,20
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21、ssional Books,2000.56-72 致 谢 本毕业设计论文是在指导老师全腊珍教授的悉心指导下完成的，在设计过程中，我从指导老师身上学到了很多的东西。她认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅，无论在理论上还是在实践中，都给了我很大的帮助，使我得到很大的提高。这对于我以后的工作和学习都有巨大的帮助。非常感谢全老师给我的指导，另外，在设计过程中，我还得到很多同学的帮助才顺利完成毕业设计，在此一并表示感谢。附录 附录1：V带轮零件图附录2：传送带零件图附录3：传送带挡板零件图附录4：传送轴2零件图 附录:5：框架零件图附录:6：收球滚筒零件图附录:7：滚筒轴零件图附录:8：装配图