（定稿）排球发球机的设计（全套下载）

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.机械,.李又香，普通，带传动的优化设计.中国新技术新产品.得到设，则，与和有关，是排球质量是常数。实际测量中，增大摩擦轮转速和摩擦力，到了定程度时，排球的最终出球速度将不再变大，即达到了最大值，但是小于摩擦轮边缘的线速度，而理论上应能达到的最大出球速度应与摩擦轮边缘的线速度相等。所以要想增大出球速度，就得设法提高排球的初速度，使得，则最终排球的速度为，即变大。要增加排球的初速度比较困难，现在我们设想延长对排球的作用时间。设想发球器中的摩擦轮部件由带传动机构来替代，这样来，排球的加速距离显然增多，外力对排球的作用时间也太幅度增加，速度的增量应该也增加，最终排球的出球速度达到与摩擦轮边缘的线速度相同。.带传动分析我们改进后的发球器的结构简图如图所示，两个带传动机构竖直的放置着，下面两个主动轮由电机带动转动起来，排球由最低位置进入传动带，受到两侧皮带对它的作用而加速，最终发出球。下面分别对带传动和同步带传动进行些简单的力学以及结构参数设计上的分析。图改进后的发球机构单个带传动中的力分析不工作时工作时工作时图带传动的工作原理图带属于摩擦带传动中的种，靠传动带和带轮之间的摩擦力来实现传动的。安装带传动时，传动带即以定的预紧力紧套在两个带轮上。由于的作用，带和带轮的接触面上就产生了正压力。带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于图。带传动工作时图设主动轮以转速转动，带与带轮的接触面间便产生摩擦力，主动轮作用在带上的摩擦力的方向和主动轮的圆周速度方向相同，主动轮即靠此摩擦力驱使带传动，带作用在从动轮上的摩擦力的方向，显然与带的运动方向相同，带同样靠摩擦力而驱使从动轮以转速转动。这时传动带两边的拉力也相应地发生了变化带绕上主动轮边被拉进，叫做紧边紧边拉力由增加到带绕上从动轮的边被放松，叫做松边松边拉力由减小到参看图。如果近似地认为带工作时的总长度不变，则带的紧边拉力的增加量，应该等于松边拉力的减小量，即图带与带轮的受力分析在图中径向箭头表示带轮作用于带上的正压力，当取主动轮端为分离体时，则总摩擦力和两边拉力转速过高，使得排球与飞轮的整个接触过程中始终处于滑动摩擦力的作用下，则球速计算公式中的积分上限滑动摩擦力作用距离是个定值，从而球速也是个定值，这种情况称为速度饱和，即此时再继续提高飞轮转速对排球的最终速度没有任何影响。实验的结果是随着变频器的输入电压的增加，驱动电机速度加大，飞轮转速也随之加快，排球的出球速度也越来越大。实测排球的最大速度可达。欧美优秀的男排运动员发出的球速可高达，这比较发球机发出的排球速度还不甚理想，因此本文选择用带轮传动来代替飞轮模型，意在延长排球的加速时间，使得排球的最终的动能增加，即加大排球的发球速度。发球器可以发出左旋右旋以及不转球。在电机功率的作用下，当左边的摩擦轮的转速小于右边摩擦轮的转速时，发出的球是右旋的，反之为左旋球。当两摩擦轮的转速相等时，发出的排球是不转的。.发球挡板工作原理发球挡板位于发球器出球口的垂直上方，与发球器之间的竖直距离可调。除了上下运动的自由度外，发球挡板还可以分别围绕两个在水平面内垂直相交的轴线进行转动，用于控制挡板的位置姿态。发球过程中，发球器中射出的排球高速撞击在挡板上，并在挡板上进行反弹形成最终的发球。通过调整发球挡板的高度和位置姿态可以控制最终的发球过网的高度和方向。排球撞击挡板并反弹的过程比较复杂，这里做如下的简化分析处理。发球器发出的排球撞击挡板的瞬间如图所示。图排球撞击挡板示意图此时排球的运动可以分解为平行于挡板和垂直于挡板两个方向，因为方向排球只是受到挡板对其的支持力作用，处理起来相对容易。这里先讨论方向上的情况，假设发球器中发出的排球是不转球，则当排球刚好撞击挡板时，排球绕球心旋转的角速度为。此时为排球的半径，所以排球与挡板之间必然存在着滑动摩擦力，图中以个关于时间的函数表示。将向球心处简化，得到经过球心的力和力矩。，提出用带传动式发球来代替原先的摩擦轮式，并对该系统进行运动学和些简单的受力分析，使其在原有发球精确的基础上提高发球的速度和旋转。第二章排球发球中球的旋转和速度的分析.排球发球中的旋转球的几种现象排球发球器若要能真正提高运动员训练效果，就得能模拟国际上优秀排球运动员所发出的球，也就必须能够使发出的球达到定的速度旋转落点及其变化等的性能要求。由此可见，发球器所具有的功能是非常复杂的。但在设计改进发球器之前，我们必须得清楚发出球后，不同旋转的排球的运动情况。假设空气是粘弹性体。由于粘弹性的作用，旋转的排球带动球体周围的空气起旋转，使得球体周围的空气相对于球体的速度大小不等。根据流体力学的伯努利定律式中为空气的压强，为空气相对球体的速度,为空气的密度，为球体周围空气的相对高度，因非常小，且空气的密度也较小，伯努利定律可以表示为由此可见个重要的现象,即马格努斯效应球周围空气速度大的地方压强小，速度小的地方压强较大，由于排球球体周围的压强不等，即球体表面不同位置所受的空气压力不同，排球将改变出球时原定的轨迹。上旋球分析曲线为排球的旋转方向为排球不旋转时，空气相对排球质心的速度，也称来流速度表示由于排球的旋转引起的，排球表面不同位置的空气相对排球质心的速度，也称环流速度。假设排球由右向左发排球在空气中上前旋转飞行时，球体上部空气的环流速度与来流速度方向相反，球体上部空气的速度为，其大小为球体下部环流速度与来流速度方向相同，球体下部空气的速度为，其大小为，根据马格努斯效应原理排球上部所受空气的压强大于排球下部所受的空气的压强，排球将快速提前下坠，球出现比判断落点近的现象飞行轨迹向下弯曲。下旋球排球在空中下后旋转飞行时，球体上部空气的环流速度与来流速度方向相同，球体上部空气的速度为其大小为球体下部环流速度与来流速度方向相反，球体下部的空气速度为，大小为根据马格努斯效应原理排球下部所受空气的压强大于排球上部所受的空气的压强，压力差克服重力，延长了排球飞行时间，使球出现比判断落点远的现象。不旋球不转球在空中飞行时，球体上部和下部的速度大小相等均与来流速度相反，使得球体上下部空气的总速度相同，即上下不产生压强差。如果空气阻力很小或者忽略空气阻力，那么不转球在空中的运行轨迹就是平抛运动。发球过程中，计算机指令控制电磁铁驱动托盘推动排球向上运动与高速旋转的飞轮接触。由于速度差，飞轮与排球之间存在滑动摩擦力，并在该摩擦力作用下，排球向上加速，直到排球脱离飞轮边缘。湖南农业大学谢方平等人也在年进行排球发球机的研究，并于当年底成功申请国家实用新型专利。该发球机的发球机构是曲柄滑块机构，如图所示。图谢方平等人发明的发球器这种发球机构主要结构特点是套筒是用来安装弹簧及击球杆的装置，其两端分别有端盖和法兰盘，击球弹簧安装在击球杆中部的挡块与法兰盘之间，缓冲弹簧安装在端盖与挡块之间。击球杆由三部分组成，前端是击球头，其材料用橡胶制成且形状大小可变换，其目的是用来改变击球的方向和速度。中部有挡块，固联在击球杆上，其作用是用来压缩弹簧。尾部是钩盘，当控制钩运动到定位置时，控制钩就把钩盘钩住，来传递压缩弹簧的力。考虑到装配的关系，前端的击球头和击球杆用螺纹连接，尾部的钩盘和击球杆用螺钉连接。弹簧分为击球弹簧和缓冲弹簧，缓冲弹簧安装在挡块的前端，击球弹簧安装在挡块的后端，这样当击球杆击完球后，挡块对端盖不会有太大的冲击。挡块是用来压缩弹簧的，挡块并不与套筒的内壁相接触，以免增大摩擦甚至在套筒内卡死。端盖用螺钉与套筒连接，这样方便于装配在其中心轴线位置钻孔，与击球杆是孔与轴的配合，采用间隙配合，以便使击球杆在套筒内能前后自由滑动。法兰盘也是用螺钉与导套以及套筒进行连接，在其中心轴线位置钻孔，与击球杆是孔与轴的配合，采用间隙配合，以便使击球杆在套筒内自由移动。导套是用来使导向轴在导套内进行直线运动，从而使夹板和控制钩能按预定的轨道进行运动。导套通过法兰盘与套筒连接。导套中有夹板控制钩导向轴限位块导向盘端盖导向盘与端盖的共同作用使导向轴在导套内作往排球,发球,设计,毕业设计,全套,图纸第章概述.本课题的来源与现实意义当今体育的竞赛，不仅仅是体能上的竞争战术上的竞争，也是科技上的较量。科技含量高高效率的体育训练设备在运动员的日常训练及水平提高方面起得至关重要的作用。排球是项攻防两重性的体育运动，由于其运动特点与比赛规律，要求运员能掌握全方面的技术。而目前通过人工发球来完成的日常训练已经不能满足运动员的训练需求。人工发球达不到国际水平，而且会随着人体力与情绪的下降，发球质量也会下降，训练效果得不到保证，因此研究能够代替人工发球，提供高质量发球的排球发球机是非常有必要的。国内对排球发球机的研究已有段时间，也有多项研究成果，但是总体来看国内的研究仍然处于样机的状态，并没有向产品转变。目前国内市场上也没有找到相关的产品。排球是项具有较高技巧性的运动。在大多数比赛中，比赛规则要求运动员轮换位置，因此任何位置的队员都会参与防守与进攻，这就要求排球运动员对全面地掌握各项基本技术。排球技术包含两类有球技术，有发球传球垫球扣球和拦网等二无球技术，包括准备姿势移动起跳和掩护等。排球技术由步法和手法结合，并与躯干视野和球场意识相互配合，融为体。训练方法是否正确，在很大程度上影响着排球队的训练效果，排球日常训练中运用的训练方法主要有几种重复训练法，即单在同个阶段训练中多次重复采用，并不断提高。多次重复有利于形成条件反射。变换训练法，即变换不同的训练方法与手段来解决项技术，可以使队员更全面地解决同问题。串联训练法，训练中将各项技术有机地结合起来，使运动有效地适应比赛。综合训练法，把两项及两项以上的技术与战术系统结合起来训练，在各种对抗条件下进行训练。多球训练法，用多球进行项技术训练可以增加训练的密度难度与节奏，能有效提高效果。