网球训练发球机设计：减轻教练陪练强度，提升训练效果

2）标准网球场地形状如图所示，其尺寸为23.77m（长）×10.97m（宽），22.77m（长）×1.23m（宽）。每条端线应有不少于6.40m的空间，网柱中心距地平面12.80m，网柱顶端距地平面1.07m，网中心上沿距地平面0.914m，位置可上下调整，且必须保持稳定，不允许翻倒。4）设备的设计应在实现上述基本功能和技术要求的前提下，尽可能考虑满足具有攻击力的良好发球，使球在速度、力量、旋转和落点上发生变化。平速快速切球(右侧下旋转)和以上旋球为主、侧旋为辅的过网弧线飞行轨迹的上旋球。机械系统方案编制2.1工作原理的确定主要工作原理是通过挤压轮的摩擦力获得网球的初速度，两轮的转速差可以实现平直球和旋转球。出球机构利用出球杆防止网球卡在托盘内，通过与偏心轮1连接的曲柄滑块的往复运动周期性地将球送入发球机构。偏心轮2及其连接的齿条的转动带动出球架上的齿轮转动，从而实现机构的左右转动。2.2执行机构及其运动设计1、出球机构的组成部分：出球机构、偏心轮1、曲柄滑块。 2、发球机构组成：球输送通道、包括凸轮的摩擦轮系统、动力源电动机。3、左右旋转机构组成：小电动机、偏心轮2个、机架。4、支撑机构组成：圆形支撑台、高度可调支撑架1个。

2.3原动机的选择电动机转速：1459.46 r/min电动机功率：200W2.4执行机构运动协调设计整套机构由电动机带动，通过复式轮1、2实现两轮的反向旋转，通过固定在挤压轮上的凸轮带轮调节挤压轮的转速。电动机与其他运动部件采用齿轮系联接，保证各执行机构的协调运动。2.5机构选择与组合主要机构有出球机构、发球机构、左右旋转机构、支撑机构等。2.6方案评估与优化方案1原理：采用抛石机原理，利用杠杆将球抛出。优点：结构简单，设计容易。缺点：由于是连杆机构，所以转速不能太高，转速过高网球发球机原理，机构会产生强烈的振动。不能实现球旋转。方案二 投球器机构： 原理：主要采用投球器快速回弹的原理，由于快速回弹现象瞬间速度较大，使球在击球的同时获得较大的动能，从而实现抛球。 优点：此机构能实现发球与抛球的协调统一，由于采用投球器快速回弹原理，结构可以略小。 缺点：由于是连杆机构，运动速度不能太高，所以球不会抛得远，也不可能实现旋转。 方案三原理：通过两个挤压轮的摩擦使球飞出。 优点：1、发球自动连续。2、发球速度可调，具有一定的快慢性。3、落点的随机性。4、球可以旋转。

对比：方案三在速度调节、工作范围、工作稳定性等方面相对较好，故成为最终方案。 相关机构尺寸 1.相关数据 标准网球场尺寸：22.77m（长）×8.23m（宽），网中心上沿距地面0.914m。 网柱顶端距地平面1.07m，网中心上沿距地平面0.914m。 2、发球位置的确定水平方向：L=V*t垂直方向：H=1.25-0.5*g*t^2球落地时间：H=0，则t=0.505s球落到网高的时间：H=0.914，则t=0.262s1）当网球发射器在底线时，最小初速度V=L/(2*t)=22.77/(2*0.262)=43.321米/秒，则球落地点位置P=v*t=43.321*0.505=21.877米由于网球场长22.77米，球落地点为21.877米，球落地点距离底线太近，不符合题目要求网球发球机原理，所以网球发射器不能放在底线，所以发射器应该放在球场内部。 2）网球发射器在场上时，一般网球的速度为20~25m/s，现假设发球速度为20m/s，则发射器离网距离S=20*0.262=5.24m，因此确定发球机离网距离为5.24m。3、计算最大球速。网球最大初速度为V=(S+22.77/2)/0.505=32.851m/s。4、发射器摆角及最小球速的确定。由图可得sinα=（8.23/2）/(22.7/2+5.24)=0.248α=（0.248）=14.3°，因此摆角为14.3°*2=28.6°。因此确定最小球速为V=（5.24/cos(14.3°)）/0.262=20.641m/s。5、滑轮转速与凸轮半径大小的确定。网球的水平速度Vx取决于摩擦轮的速度，设上摩擦轮的速度为a，下摩擦轮的速度为b，则球速示意图为：Vx=（a+b）/2。网球的直径为65.41~68.58mm，两轮之间的间隙也大约为此值。为保证轮子的稳定性，轮子的直径应大于球的直径，考虑到机构体积不宜很大，轮子直径选取为网球直径的5倍，也就是35cm。

1）下滑轮转速的确定。由Vx=20.641m/s，轮径35cm可推算出轮子的转速约为1126.326r/min。由Vx=32.851m/s，轮径35cm可推算出轮子的转速约为1792.594r/min。选定轮速（取中间值）：1459.46r/min。则下滑轮的转速为1459.46r/min2）上滑轮最大、最小半径的确定。由于上滑轮为凸轮，凸轮的最大半径为c，最小半径为d。首先，下滑轮的半径和复合轮1的直径均为20cm。那么它的线速度就是0.1*(1459.46*2*π/60)=15.283m/s由于复轮1和复轮2的半径相同，所以复轮2的线速度就是15.283m/s，下挤压轮的线速度就是26.746m/s。要使网球的最小速度达到20.641m/s，上挤压轮的线速度就是14.536m/s。同理，要使网球的最大速度达到32.851m/s，上挤压轮的线速度就是38.956m/s。凸轮的最大半径c=15.283/(14.536*2/0.35)=0.184m 凸轮的最小半径d=15.283/(38.956*2/0.35)=0.069m 4、画出机械系统简单运动图，并分析或说明有关性能： 复合轮1、2通过齿轮与带轮连接，挤压轮1、2分别与带轮1、2连接。

其中滑轮1、2为凸轮。五、课程设计心得及建议通过这段时间的设计，让我受益匪浅。我觉得这次机械原理课程设计，不仅增长了知识，也增长了经验和成熟度。在这个过程中，我们通过查找大量的资料和不懈的努力，不仅培养了独立思考、统一意识、动手操作能力网球发球机原理，而且提高了其他各种能力。学习知识面有了很大的拓展，一些以前的课程内容也得到了巩固。遇到问题，我们很快就能和所学的专业知识联系起来。这让我们明白了在日常生活中掌握知识是很重要的。我不再只是做题，还要用题，我相信通过所掌握的专业能力，一定能解决日常生活中的一些问题。和团队成员一起讨论问题，让我们明白了团结合作的重要性，就像人们常说的，人多力量大，每个人不同的想法，都可以把问题简单化，有助于解决问题。同时我觉得我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人离不开团队。我们要发扬团结协作的精神，设计改进中的原理一个人知道是远远不够的，必须每个人都知道。团结协作是我们优化设计的一个非常重要的保障。做事情需要有毅力，需要仔细思考、仔细分析，脚踏实地、克服困难地去完成。