乒乓球發球機的工作原理
乒乓球服務器是集電子、機械、計算機技術於壹體的綜合性技術產品。它具有自動化程度高、靈敏度高、穩定可靠等特點。它的基本工作原理是利用轉輪摩擦球的原理。乒乓球能獲得壹定的初速度是因為壹個旋轉的摩擦輪的作用，這個摩擦輪在DC電機的控制下工作。當電機帶動驅動輪轉動時，會摩擦乒乓球，使球獲得壹些動能，然後乒乓球就可以發射出去了。這種原理方案簡單實用，既能保證乒乓球發射的穩定性，又能很好地控制乒乓球發射的角度和速度，讓用戶可以隨心所欲地練習打乒乓球。
設輪子的角速度為ω，半徑為r，則可以計算出輪子的線速度:v = ω× r。
那麽網球在壹瞬間獲得的速度就是V，這就是乒乓球的初速度。
因此，乒乓球的初速可以通過測量輪子的線速度來獲得。
2乒乓球服務器工作流程
乒乓球服務器的工作過程是先將乒乓球存放在儲球盒中。接通電源，供球裝置中的電機工作，通過齒輪傳動機構帶動儲球裝置中的攪拌器轉動，乒乓球通過漏鬥進入送球裝置。通過送球裝置中葉輪的轉動將球送出，並通過送球管道到達機頭的出球口。葉輪也由電機通過傳動機構驅動，葉輪的轉速由DC電機的PWM脈寬調制控制，從而可以控制單位時間內送出的球的數量。乒乓球到達出球口後，驅動輪轉動並摩擦乒乓球，從而將球送出。按下機頭左右擺動裝置箱體上的按鈕，通過箱體內的曲柄搖桿機構實現機頭的左右擺動。調解機頭上的手動調解按鈕可以通過機頭上的彈簧裝置上下調節機頭。3乒乓球服務器的總體結構設計
乒乓球發球機的總體結構設計包括:底座部分的設計、送球裝置的設計、球道的設計、儲球裝置的設計、調節裝置的設計、機頭部分的設計和電機的選擇。
3.1乒乓球發球機總體方案的確定
3.1.1乒乓球發球機設計要求:
乒乓球服務器需要滿足的主要要求如下:
1，讓用戶更好的把握度，更多的點，更多的角度。
2、球頻:30-72次/分鐘；送球速度:4-50米/秒
3、擊球角度:30度可調範圍；出球弧度:40度可調範圍
4、球速、球頻通過遙控器操作。
3.2.2總體方案的確定:
根據上述要求，該套服務機的總體方案確定如下:
1，車身材質以增強塑料和ABS為主。部分零件采用優質鋼材，下面將詳細介紹這些材料的優點。
2.利用固定在出球口的摩擦輪轉動摩擦乒乓球的原理發球。出球口由單輪驅動，單輪可以調整八個方位，使送出的乒乓球可以八種不同的方式旋轉。
3.儲球裝置中的送球裝置、球口驅動輪裝置和攪拌器均由小功率DC電機驅動。
4.機頭通過曲柄連桿裝置左右前後擺動，曲柄輪裝置仍由DC電機驅動。
3.2基礎部分的設計
服務器的底部采用四個滾輪裝置。壹方面，四個滾輪可以承受機體的重量，另壹方面，利用滾輪可以輕松移動機體，給使用者帶來方便。底板由薄金屬件制成，能很好地承受機體重量。
3.3送球裝置的設計
送球裝置是整個乒乓球發球機的核心部分，也是衡量壹個乒乓球發球機性能是否優越的重要標準。因此，送球裝置能否成功實現預期的送球功能，關系到整套產品能否成功設計。因此，送球裝置的設計是整個產品設計中的重要環節。
該裝置采用葉輪旋轉送球機構，葉輪由DC電機驅動，帶動齒輪傳動機構。葉輪在壹次旋轉中可以送出六個球。DC電機的PWM脈寬調制可以改變電機轉速，從而改變葉輪的轉速，從而改變送球頻率。葉輪所在的中間隔板和郵件玻璃板形成壹個封閉的空間。為了防止粘球，在葉輪後面有壹個彎曲的球道，讓乒乓球順利進入送球管道。在送球裝置中設計了兩個DC電機。壹個電機通過齒輪傳動同時帶動葉輪和攪拌器轉動，另壹個DC電機帶動曲柄連桿機構實現機頭的左右擺動。電機的選擇將在下壹章介紹。
3.4.材料的選擇
在球輸送裝置中，殼體、葉輪和中間隔板采用增強塑料，具有強度高、剛度大、韌性好的特點；它具有良好的耐磨性和抗疲勞性，並具有高的熱變形溫度。從增強塑料的特性來看，適合這些部位。
在送球裝置中，三對傳動齒輪和齒輪軸均采用ABS材料註塑成型。ABS材料的特點是:ABS是以苯乙烯-丁二烯-丙烯腈為基礎的三元聚合物，因此具有良好的綜合性能，即沖擊韌性高，機械強度好；優異的耐熱性、耐油性和化學穩定性；尺寸穩定，易於成型加工，表面可與金屬交叉；良好的電氣性能。鑒於ABS材料的上述優良特性，適用於高速、高強度、高沖擊韌性、局部溫度高、加工復雜的齒輪，所以特別選擇ABS作為三對齒輪和齒輪軸的制造材料。
3.4.1葉輪設計
葉輪的作用是通過其旋轉將球平穩地送入送球管道。這套發球機的葉輪采用六葉機構，即壹轉輸送六個球，由ABS材料註塑而成。刀片厚度為42毫米。
3.4.2中間隔板的設計
中間隔板的作用是放置葉片、電機和軸承，用有機玻璃把電機、葉片和乒乓球圍在壹起。所以中隔墻的厚度要綜合考慮以上因素。中間隔板的具體尺寸見CAD送球裝置部件圖。
3.5.傳動齒輪的設計
在本設計中，三對齒輪、兩對斜齒圓柱齒輪和壹對錐齒輪用於傳動。也就是說，可以同時控制葉輪和攪拌器的旋轉。由於這套設備中齒輪傳遞扭矩比較小，對齒輪材料的強度要求不是很高，所以選擇ABS作為塑料齒輪和制造材料。
塑料齒輪因其重量輕、耐磨、耐腐蝕、振動小、噪音低、化學性能穩定、加工成本低、便於大批量生產，受到許多傳動機構和R&D工程師的青睞。其設計過程壹般分為以下幾個部分:齒輪副理論設計、齒輪模具設計、齒輪模具制造、齒輪註塑生產，其流程如下頁所示:
鑒於最常用的塑料齒輪是模數較小的漸開線齒輪，本系統的直齒輪模數選擇為1。現在選擇壹對正齒輪來設計它們的參數:
1，模數:m=1
2.齒數:Z1=60mm，Z2=120mm，即傳動比i=2。
3.分圓直徑:d1=60mm，d2=120mm，所以中心距a=90mm。
4.壓力角度:α =
5.齒頂高系數:=1，所以兩個齒輪的齒頂圓直徑為:=62mm，=122mm。
6.頂隙系數:=0.2，所以兩個齒輪的齒根圓直徑為:=57.6mm，= 117.6 mm。
其他齒輪的參數選擇方法與這壹對齒輪相同，就不壹壹介紹了。
3.6傳動軸的設計
傳動軸由強化固體塑料通過註射成型制成。傳動軸的設計參考金屬軸的設計方法，選擇第壹對傳動軸進行設計:
第壹對軸與電機和齒輪連接。已知脈寬調制後電機的轉速範圍為10r/min-24r/min，電機功率為50W。
即軸的最小直徑d = A0mm = 100×17mm。
即所需軸的最小直徑為17mm，本系統設計的軸直徑為20mm，可以滿足要求。
3.7送球管道的設計
發球球道的基本設計原則是乒乓球能順利送到發球口，球不能卡在中間。
給水管采用增強塑料，可以減輕底座承受的重量，便於安裝固定。另壹方面，可以降低制造成本。送球管道的下部通過四個螺釘與送球裝置頂蓋的凸臺連接，上部與機頭的調節彈簧過盈連接，保證乒乓球能順利進入機頭的發球口。球道中部還設有與回收網連接的項圈。
3.8儲球裝置的設計
儲球裝置是乒乓球夾持裝置，負責將乒乓球順利送入送球裝置。
在設計上，貯球器的材料為增強塑料，貯球器的下端設計成斜面，這樣乒乓球就可以集中在貯球器的口部。為了進壹步防止球因乒乓球相互擠壓產生的壓力而卡在球道內，在儲球裝置的底板靠近球口處設有攪拌裝置。通過攪拌器的攪拌消除了球與球之間持續的靜壓力，從而有效地防止了粘球。
3.9機頭的設計
鼻子是最終實現服務的裝置，是整個系統中實現功能的裝置。所以這個設備也是整個乒乓球服務器的重要組成部分。本系統中機頭的設計主要包括以下幾個部分:服務口、服務電機、轉盤和彈簧。
出球口直徑40mm，厚度5mm。這種材料是強化塑料。機頭可通過橫向擺動裝置自動左右擺動，通過手動按鈕和彈簧裝置上下移動。
3.10調節裝置的設計
調節裝置是乒乓球發球機實現智能化和人性化的典型設計部分。這個部位的作用是帶動機頭左右擺動，從而從各個方向發出乒乓球。極大的模擬了人工陪練。
根據機頭的特點，選擇曲柄搖桿機構實現機頭的左右擺動。送球裝置中的DC電機帶動曲柄桿轉動，然後通過搖桿的牽引使轉盤左右移動，使固定在轉盤上的機頭左右擺動。通過適當地設計曲柄桿的長度、搖桿的長度以及轉盤的中心與曲柄桿的固定位置之間的距離，可以設定機頭的相應角度範圍。
本設計選取曲柄桿長度，搖桿長度為120mm，選取轉盤中心與曲柄桿固定位置的距離，機頭處於右中心位置，使搖桿到達極限位置時，機頭能左右對稱擺動，夾角為30度。
3.11匯總
本章對乒乓球發球機的設計原理和總體結構進行了總體說明，對其相應部分的功能也進行了詳細介紹，並針對機器的實際問題提出了具體的設計方案。這對乒乓球服務器的制造和這項工作的開展將大有裨益。
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