abs摇杆专利

乒乓球发球机的工作原理

乒乓球服务器是集电子、机械、计算机技术于一体的综合性技术产品。它具有自动化程度高、灵敏度高、稳定可靠等特点。它的基本工作原理是利用转轮摩擦球的原理。乒乓球能获得一定的初速度是因为一个旋转的摩擦轮的作用，这个摩擦轮在DC电机的控制下工作。当电机带动驱动轮转动时，会摩擦乒乓球，使球获得一些动能，然后乒乓球就可以发射出去了。这种原理方案简单实用，既能保证乒乓球发射的稳定性，又能很好地控制乒乓球发射的角度和速度，让用户可以随心所欲地练习打乒乓球。

设轮子的角速度为ω，半径为r，则可以计算出轮子的线速度:v = ω× r。

那么网球在一瞬间获得的速度就是V，这就是乒乓球的初速度。

因此，乒乓球的初速可以通过测量轮子的线速度来获得。

2乒乓球服务器工作流程

乒乓球服务器的工作过程是先将乒乓球存放在储球盒中。接通电源，供球装置中的电机工作，通过齿轮传动机构带动储球装置中的搅拌器转动，乒乓球通过漏斗进入送球装置。通过送球装置中叶轮的转动将球送出，并通过送球管道到达机头的出球口。叶轮也由电机通过传动机构驱动，叶轮的转速由DC电机的PWM脉宽调制控制，从而可以控制单位时间内送出的球的数量。乒乓球到达出球口后，驱动轮转动并摩擦乒乓球，从而将球送出。按下机头左右摆动装置箱体上的按钮，通过箱体内的曲柄摇杆机构实现机头的左右摆动。调解机头上的手动调解按钮可以通过机头上的弹簧装置上下调节机头。3乒乓球服务器的总体结构设计

乒乓球发球机的总体结构设计包括:底座部分的设计、送球装置的设计、球道的设计、储球装置的设计、调节装置的设计、机头部分的设计和电机的选择。

3.1乒乓球发球机总体方案的确定

3.1.1乒乓球发球机设计要求:

乒乓球服务器需要满足的主要要求如下:

1，让用户更好的把握度，更多的点，更多的角度。

2、球频:30-72次/分钟；送球速度:4-50米/秒

3、击球角度:30度可调范围；出球弧度:40度可调范围

4、球速、球频通过遥控器操作。

3.2.2总体方案的确定:

根据上述要求，该套服务机的总体方案确定如下:

1，车身材质以增强塑料和ABS为主。部分零件采用优质钢材，下面将详细介绍这些材料的优点。

2.利用固定在出球口的摩擦轮转动摩擦乒乓球的原理发球。出球口由单轮驱动，单轮可以调整八个方位，使送出的乒乓球可以八种不同的方式旋转。

3.储球装置中的送球装置、球口驱动轮装置和搅拌器均由小功率DC电机驱动。

4.机头通过曲柄连杆装置左右前后摆动，曲柄轮装置仍由DC电机驱动。

3.2基础部分的设计

服务器的底部采用四个滚轮装置。一方面，四个滚轮可以承受机体的重量，另一方面，利用滚轮可以轻松移动机体，给使用者带来方便。底板由薄金属件制成，能很好地承受机体重量。

3.3送球装置的设计

送球装置是整个乒乓球发球机的核心部分，也是衡量一个乒乓球发球机性能是否优越的重要标准。因此，送球装置能否成功实现预期的送球功能，关系到整套产品能否成功设计。因此，送球装置的设计是整个产品设计中的重要环节。

该装置采用叶轮旋转送球机构，叶轮由DC电机驱动，带动齿轮传动机构。叶轮在一次旋转中可以送出六个球。DC电机的PWM脉宽调制可以改变电机转速，从而改变叶轮的转速，从而改变送球频率。叶轮所在的中间隔板和邮件玻璃板形成一个封闭的空间。为了防止粘球，在叶轮后面有一个弯曲的球道，让乒乓球顺利进入送球管道。在送球装置中设计了两个DC电机。一个电机通过齿轮传动同时带动叶轮和搅拌器转动，另一个DC电机带动曲柄连杆机构实现机头的左右摆动。电机的选择将在下一章介绍。

3.4.材料的选择

在球输送装置中，壳体、叶轮和中间隔板采用增强塑料，具有强度高、刚度大、韧性好的特点；它具有良好的耐磨性和抗疲劳性，并具有高的热变形温度。从增强塑料的特性来看，适合这些部位。

在送球装置中，三对传动齿轮和齿轮轴均采用ABS材料注塑成型。ABS材料的特点是:ABS是以苯乙烯-丁二烯-丙烯腈为基础的三元聚合物，因此具有良好的综合性能，即冲击韧性高，机械强度好；优异的耐热性、耐油性和化学稳定性；尺寸稳定，易于成型加工，表面可与金属交叉；良好的电气性能。鉴于ABS材料的上述优良特性，适用于高速、高强度、高冲击韧性、局部温度高、加工复杂的齿轮，所以特别选择ABS作为三对齿轮和齿轮轴的制造材料。

3.4.1叶轮设计

叶轮的作用是通过其旋转将球平稳地送入送球管道。这套发球机的叶轮采用六叶机构，即一转输送六个球，由ABS材料注塑而成。刀片厚度为42毫米。

3.4.2中间隔板的设计

中间隔板的作用是放置叶片、电机和轴承，用有机玻璃把电机、叶片和乒乓球围在一起。所以中隔墙的厚度要综合考虑以上因素。中间隔板的具体尺寸见CAD送球装置部件图。

3.5.传动齿轮的设计

在本设计中，三对齿轮、两对斜齿圆柱齿轮和一对锥齿轮用于传动。也就是说，可以同时控制叶轮和搅拌器的旋转。由于这套设备中齿轮传递扭矩比较小，对齿轮材料的强度要求不是很高，所以选择ABS作为塑料齿轮和制造材料。

塑料齿轮因其重量轻、耐磨、耐腐蚀、振动小、噪音低、化学性能稳定、加工成本低、便于大批量生产，受到许多传动机构和R&D工程师的青睐。其设计过程一般分为以下几个部分:齿轮副理论设计、齿轮模具设计、齿轮模具制造、齿轮注塑生产，其流程如下页所示:

鉴于最常用的塑料齿轮是模数较小的渐开线齿轮，本系统的直齿轮模数选择为1。现在选择一对正齿轮来设计它们的参数:

1，模数:m=1

2.齿数:Z1=60mm，Z2=120mm，即传动比i=2。

3.分圆直径:d1=60mm，d2=120mm，所以中心距a=90mm。

4.压力角度:α =

5.齿顶高系数:=1，所以两个齿轮的齿顶圆直径为:=62mm，=122mm。

6.顶隙系数:=0.2，所以两个齿轮的齿根圆直径为:=57.6mm，= 117.6 mm。

其他齿轮的参数选择方法与这一对齿轮相同，就不一一介绍了。

3.6传动轴的设计

传动轴由强化固体塑料通过注射成型制成。传动轴的设计参考金属轴的设计方法，选择第一对传动轴进行设计:

第一对轴与电机和齿轮连接。已知脉宽调制后电机的转速范围为10r/min-24r/min，电机功率为50W。

即轴的最小直径d = A0mm = 100×17mm。

即所需轴的最小直径为17mm，本系统设计的轴直径为20mm，可以满足要求。

3.7送球管道的设计

发球球道的基本设计原则是乒乓球能顺利送到发球口，球不能卡在中间。

给水管采用增强塑料，可以减轻底座承受的重量，便于安装固定。另一方面，可以降低制造成本。送球管道的下部通过四个螺钉与送球装置顶盖的凸台连接，上部与机头的调节弹簧过盈连接，保证乒乓球能顺利进入机头的发球口。球道中部还设有与回收网连接的项圈。

3.8储球装置的设计

储球装置是乒乓球夹持装置，负责将乒乓球顺利送入送球装置。

在设计上，贮球器的材料为增强塑料，贮球器的下端设计成斜面，这样乒乓球就可以集中在贮球器的口部。为了进一步防止球因乒乓球相互挤压产生的压力而卡在球道内，在储球装置的底板靠近球口处设有搅拌装置。通过搅拌器的搅拌消除了球与球之间持续的静压力，从而有效地防止了粘球。

3.9机头的设计

鼻子是最终实现服务的装置，是整个系统中实现功能的装置。所以这个设备也是整个乒乓球服务器的重要组成部分。本系统中机头的设计主要包括以下几个部分:服务口、服务电机、转盘和弹簧。

出球口直径40mm，厚度5mm。这种材料是强化塑料。机头可通过横向摆动装置自动左右摆动，通过手动按钮和弹簧装置上下移动。

3.10调节装置的设计

调节装置是乒乓球发球机实现智能化和人性化的典型设计部分。这个部位的作用是带动机头左右摆动，从而从各个方向发出乒乓球。极大的模拟了人工陪练。

根据机头的特点，选择曲柄摇杆机构实现机头的左右摆动。送球装置中的DC电机带动曲柄杆转动，然后通过摇杆的牵引使转盘左右移动，使固定在转盘上的机头左右摆动。通过适当地设计曲柄杆的长度、摇杆的长度以及转盘的中心与曲柄杆的固定位置之间的距离，可以设定机头的相应角度范围。

本设计选取曲柄杆长度，摇杆长度为120mm，选取转盘中心与曲柄杆固定位置的距离，机头处于右中心位置，使摇杆到达极限位置时，机头能左右对称摆动，夹角为30度。

3.11汇总

本章对乒乓球发球机的设计原理和总体结构进行了总体说明，对其相应部分的功能也进行了详细介绍，并针对机器的实际问题提出了具体的设计方案。这对乒乓球服务器的制造和这项工作的开展将大有裨益。

/thread-32327-1-1 . html