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（毕业设计全套）排球发球机的设计（打包下载）

力，从而传递到排球上，开始进入挤压区。在这个过程中，以排球为研究对象，认为排球受到的挤压力与其体积变形量成正比。为了简化计算，先分析单个摩擦轮对排球的作用，皮带是摩擦轮和排球之间的传递作用力的部件，皮带厚度与排球的直径和摩擦轮的直径相比而言就非常小，在计算中可以忽略不计。并且假设带传动的传动比为，且两主动摩擦轮的直径相同。排球球心从运动到的过程中，球心与左边摩擦轮的中心的连线与两摩擦轮中心连线的夹角由变为，排球被挤压，我们假设把球看成变形为球冠，被挤压掉的部分是球缺。在以下的计算过程中，不计摩擦轮和皮带的变形。球缺的高度为即为排球与摩擦轮中心距的变化量图排球刚进挤压区排球的体力变形量为排球受到的挤压力为的方向可以认为是摩擦轮中心与排球中心的连线并且指向排球中心排球受到的摩擦力与挤压力有关，将挤压力做两个垂直方向的分解可以得到排球所受的摩擦力为单个摩擦轮作用下动量定理为由于排球的重力与比较小，这里暂且忽略。前面有了假设两个主动摩擦轮的转速相同，故可认为排球受到的两轮的摩擦力也相同。则最终的动量定理表达式为在上面的式子中为排球的质量为排球在挤压区的瞬时速度为排球刚进去挤压区的速度，初始速度，这里设为为排球所受到的单个摩擦轮给予的摩擦力为皮带与排球之间的摩擦因数为排球所受到的挤压力为排球弹性体的的弹性系数为摩擦轮的半径为排球的半径为两摩擦轮轮廓之间的最短距离的半为排球刚进入挤压区的临界位置时球心与左边摩擦轮中心线的连线与两摩擦轮中心连线的夹角，可以预先测得或计算出来的为排球在挤压区内球心与左边摩擦轮中心线的连线与两摩擦轮中心连线的夹角将式代入式得到排球半进挤压区的速度计算计算下排球在特殊位置时的速度，即当排球运动到球心与两摩擦轮的中心连线上时，如图所示，阴影部分表示排球的变形形状。此时。这个时候摩擦轮对排球的摩擦力为图排球半进挤压区可以得出的结论是，随着排球的受挤压程度增加，增大，摩擦力增大，排球的瞬时加速度也应增大，则排球的球速也越来越大。其实，随着排球的运动直到球心与两摩擦轮中心连线重合，直在变大，夹角由逐渐减小，最后为的过程中逐渐增大，而直在减小，所以排球受到的摩擦力直在增加，即球速直在增大。并且由于初始时排球的球心处于两摩擦轮的中间平面上，两摩擦轮对其的摩擦力相等，故排球只是沿着带运动的方向滑动而不发生滚动。此时排球的速度与均有密切的关系。其中为常数。设起始时时，其他参数均为定值的情况下考虑摩擦因数对球速的影响，计算可得，越大，排球在进入传动带中的速度也相对越大。设带轮半径不变时，比较起始和时，和对球速的影响，由可知，减小，增大。比较速度计算结果可得当不变时，减小，速度也相对增加。但是不能过小，排球过大的变形会影响寿命。变化带轮半径改写式得到当减小时，减小，增大。而和在式中的地位基本相等，进过计算得出，当其他参数不变时，适当减小，排球的速度增加。排球球心超过两摩擦轮球心连线时速度当排球运动到球心超过两摩擦轮球心的连线时，如图所示，阴影部分表示排球的变形形状。此时排球受到的单个摩擦轮的摩擦力变为，可以看出挤压力在竖直方向上的分力与排球的速度方向相同，使得排球受到的摩擦力继续加大，即排球的加速度越来越大，排球仍然处于加速的过程之中。可以从图中观察到，如果两摩擦轮的轮廓之间的最短距离远小于排球的直径，那么这个时候排球会被压缩的很厉害，即排球的变形量会很大。图排球球心超过两摩擦轮球心连线排球完全进入带传动时速度当排球运动到完全进入传动带的挤压时，阴影部分表示此时的排球的变形形状。如图所示。图排球完全进入传动带在忽略皮带的影响下，我们可以根据对称性做出排球刚好完全进入挤压区的排球的球心位置。此时的，。和排球刚进入挤压区的计算方法类似，我们计算此时的排球的球速其中，这样可以计算出，由于式子过于冗长，暂不写结果。排球在带中的运动情况如果排球进入完全挤压区时的速度小于皮带的传动速度，那么这时候皮带还会给排球在运动方向上的摩擦力，即此时排球在与皮带传动起运动的同时，相对皮带还有稍许滑动。直到排球加速到球速与皮带的速度相同为止，从这以后皮带就夹着球传动，连为体，直至输送排球到末端的从动轮的边缘，将排球以皮带的速度发射出去。小结当带传动的传动比为时，且两主动摩擦轮的转速相同时，排球从初始位置进入皮带传动装置，排球的速度直不断的增加，直到与皮带的速度相同为止，最终以此速度射出。.两个主动摩擦轮的转速不同时排球的速度分析当两主动摩擦轮的转速不同的时候，排球的运动过程相对复杂，先做如下的简单推理说明。先假设，即右边的主动摩擦轮的转速比左边的主动摩擦轮的转速要快，如图所示。图主动摩擦轮的转速不同排球也是从初始位置即与两主动摩擦轮相切的地方进入挤压区，因为所以排球刚进入挤压区时受到右边摩擦轮的冲击大于左边摩擦轮，将使排球在前进的同时有向左运动的趋势，故经过短暂的时间后，排球的球心会随着排球运动向左偏定的距离。从排球开始进入挤压区到整体全部进入挤压区这个过程中，排球受到的挤压力是右边的摩擦轮大，可以推出排球受到的摩擦力也是右半部分的比较大。这里做下简化处理，由定轴转动的微分方程可得其中为排球的转动惯量，得出排球有逆时针方向的角加速度。所以刚开始的时候，排球在大小不等的摩擦力的作用下是既有沿着皮带传动方向上的滑动，又有绕球心的逆时针的转动。随着时间的推移，抛球完全进入皮带挤压区后，速度达到定值时，排球将可以看成与皮带是个整体起运动，即不出现排球在皮带上的滑动，但由于排球两侧与皮带相接触的部位受到的瞬时速度，所以排球还是得绕球心转动。最终从从动轮上发射出球时的排球的状态分析如图所示。图排球最终出球时状态根据理论力学中的求物体速度的基点法的计算方法得到其中线速度相对速度。所以那么球心的速度排球射出的速度为两从动轮线速度之和的半，且有定的角速度旋转，排球为右旋排球，在撞向挡板的飞行过程中，球有向左偏转的情况，经过挡板的撞击反弹后最终排球是以上旋形式发出。.两带传动传动比不为的时候排球的速度分析如图所示，假设此时带传动比不为，而带传动的传动比为，他若两传送带均竖直放置，则由下往上看，两个带传动之间的皮带的距离会越来越窄，排球在两皮带中被压缩的程度也越来越大。所以，为了防止排球的损坏或疲劳，两带轮之间距离不能远小于排球的直径，即带传动的传动比不能很大，粗略估计.。假设两主动摩擦轮的转速相同，排球在运动中的速度变化与排球在传动比为的带传动中的情况大致样，只不过在起始条件相同的情况下，排球受到摩擦轮和皮带的挤压力比后者更大些。图传动比不为时的情况小结从上面的推导可以得出，当带传动的中心距足够长时，排球的最终出球速度与传动带的速度相同若中心距较小，则排球还没有被完全加速到传动带的速度时即被甩出，排球的最终速度与均有密切的关系。当中心距时，就是摩擦轮式发球器的情况，显然排球还没到完全被压缩时就被发射出去了，出球速度相对就偏慢了些。得出发旋转球的规律就是如果发球器右边的主动轮的转速高于左边主动轮转速，排球最终以右旋的方式出球，反之即以左旋方式出球。与摩擦轮式发球器相比，带传动式发出排球的角速度更加稳定，适当增大两主动轮的转速差，排球的角速度会越来越大，即发出的排球更转。.为发球器选择带型号及参数翻阅机械零件手册，了解到普通带而对于窄带，。所以这里选择窄带来作为传送排球的载体。.选择电机，额定功率为，转速，电压为，频率为。.确定计算功率查得工作情况系数，故。.选取窄带带型根据确定选用型。.确定带轮的基准直径取主从动轮的直径。.验算带的速度.确定窄带的基准长度和传动中心距根据，初步确定中心距根据公式计算带所需要的基准长度。根据查表所得带的基准长度现计算实际中心距.主动轮的包角为，合适。.计算窄带的根数，查表计算取根。.计算预紧力，查表计算得带轮结构的设计可以选用腹板式或者轮辐式。.设计带发球器装置的参数，计算排球的速度图带发球器简图设计的带轮发球器的机构简图如图所示，具体用到的参数数值有排球的质量排球的半径排球的弹性系数皮带与排球之间的摩擦因数摩擦轮的半径两摩擦轮轮廓之间的最短距离的半排球刚进入挤压区的临界位置，排球与左边摩擦轮中心线的连线与两摩擦轮中心连线的夹角。摩擦轮的转速皮带的传送速度。排球对摩擦轮的作用使轮附加产生的角速度计算得出。.小结本章主要分析了带传动的运动及受力特点，在此基础上提出了使用带传动装置来代替简单的飞轮装置来做排球发球器，以此来延长排球通过摩擦轮时的作用时间，理论上得出排球能充分加速，最终与皮带的速度致，达到了速度增大的目的。探讨了排球在带传动装置中的各个阶段的运动情况，主要是速度的变化，也对排球的旋转做了些讨论，最后为带和机构用作发球器选择了组参数，得出发球的速度。第四章总结本课题在已经设计完成的第代排球扣发球装置的研究基础之上，提出对发球器机构的改进。为排球发球机的进步研究提供了个很好的工作平台和建议。本文主要研究内容有针对目前国内外存在的排球发球器的工作原理，进行相应的了解，主要是针对合肥工业大学课题组研制出来的种排球运动员简易训练器进行分析。研究排球在空中的旋转和摩擦轮式发球器的理论分析，分析摩擦轮发球器发出的球所能达到的最大速度，所能发出的球的旋转的类型及碰到顶部挡板机构之后球的变化情况。分析带传动的力学性能以及带传动发球器的设计，理论上分析排球进入带传动发球器后的受力情况和运动状况并为发球器选择合适的材料以及机构的尺寸。由于个人的时间和精力有限，虽然做出了些成绩，但是也不可能面面俱到，希望这些研究能够起到抛砖引玉的作用，我们将沿着这条路走下去，争取在将来的研究中能够进步完善现在的不足。参考文献杨飞.全方位轮式排球训练机器人的运动研究.合肥工业大学硕士学位论文,.李振斌，陈洪波.我国男排大力跳发球速度影响因素的研究.安徽体育科技.王勇，刘正士，葛运建，等“排球运动员简易训练器“国家发明专利说明书专利号.,.李振飞，朱曼，姜艳华，葛运建.排球机器人开放式控制系统的设计自动化与仪表.，方林.排球训练机器人的机构设计与运动分析研究合肥工业大学硕士学位论文,谢方平，刘芳，汤楚宙，等.“种排球发球器”国家实用新型专利说明书，专利号,.宋雅伟，马继政.降压后排球的运动学浅析.南京体育学院学报贾卫国.对排球发旋转球的分析与探讨.中国体育科技.,濮良贵，纪名刚，机械设计第七版.北京高等教育出版社.哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版.北京高等教育出版社.孙靖民.机械优化设计第版.北京机械工业出版社.汪道勇，许德章，葛运建.排球模拟机器人送球系统.机械工程师.,.李振飞，朱曼，姜艳华，等.排球机器人开放式控制系统的设计.自动化与仪表,郑大宇，孟庆鑫，王立权，等.带传动动力学分析及惯性力影响的研究.哈尔滨工程大学学报.严寒冰，原思聪，季文祥.基于遗传算法及的带优化设计