【文章內(nèi)容簡介】 的雙輪相對轉(zhuǎn)速的變化可以改變球的選轉(zhuǎn)。當上面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得比下面得轉(zhuǎn)輪快時，發(fā)出來的是上旋球。當下面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得快時，發(fā)出來的是下旋球。當然，當雙輪轉(zhuǎn)速相同時，機器人發(fā)出平擊球。 首先，根據(jù)訓練要求，調(diào)節(jié)好水平角度，和俯、仰角度，在盛球箱內(nèi)可盛500個以內(nèi)的網(wǎng)球，接通電源，用遙控器或者手動依次開啟供求裝置中的步進電機。1電機驅(qū)動輪、2電機驅(qū)動輪、分球輪，就開始轉(zhuǎn)動。 此時，網(wǎng)球受到撥球彈簧的攔截，就會將一個一個網(wǎng)球分別送入沒有擋球住的兩個供求孔內(nèi)，且分球輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當裝有網(wǎng)球的供求孔與供球盤上的供求孔對準后，其網(wǎng)球就會落下，并沿上、下導(dǎo)球槽送到1電機驅(qū)動輪和2電機驅(qū)動輪之間的間距中。由于1電機驅(qū)動輪為沿順時針方向轉(zhuǎn)動，而2電機驅(qū)動輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，網(wǎng)球受兩高速驅(qū)動輪的驅(qū)動，就將網(wǎng)球通過出球孔拋射至指定位置。如此循環(huán)操作，就可以很輕松的實現(xiàn)網(wǎng)球教學與訓練。其操作、使用都是十分方便。宗以上采用的技術(shù)措施，實現(xiàn)本設(shè)計的目的。第三章 網(wǎng)球發(fā)球機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計在各種機械中，結(jié)構(gòu)主要起支撐或者傳遞載荷的作用。由于金屬材料具有強度高、重量輕、質(zhì)量穩(wěn)定的特性，因此，現(xiàn)在絕大部分的機械結(jié)構(gòu)都使用金屬材料制成的。在這個意義上，機械結(jié)構(gòu)又可稱為金屬機構(gòu)。它是以金屬材料軋制的型鋼（角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管等）和鋼板等作為基本元件，通過焊接、鉚釘或螺栓等方式，按一定的規(guī)律連接制成基本構(gòu)件后，再用焊接、鉚釘或螺栓等將基本構(gòu)件聯(lián)結(jié)成能夠承受外在載荷的結(jié)構(gòu)物。金屬結(jié)構(gòu)和其他材料制成的結(jié)構(gòu)相比，具有下列一些特點：1）強度高、重量輕 金屬結(jié)構(gòu)大都采用鋼材。鋼材比木材、裝飾、混凝土等材料的強度要高出很多倍，因此，當承受的載荷和條件向同時，用鋼材制成的結(jié)構(gòu)自重較輕，所需截面較小，運輸和架設(shè)易較方便。2）塑性和韌性好 鋼材具有較好的塑性。在一般情況下，不會因偶然超載或局部超載造成突然斷裂或破壞，而是事先出現(xiàn)較大的變形前兆，以便人們采取補救措施。鋼材還具有良好的韌性，使得結(jié)構(gòu)對經(jīng)常作用在機械上的動載荷的適應(yīng)性強，為金屬機構(gòu)的安全使用提供了可靠保證。3）材質(zhì)均勻 鋼材的內(nèi)部組織均勻，各個方向的物理力學性能基本相同，很接近各向同性體，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，剛才處于理想彈性狀態(tài)，與工程力學所采用的基本假定較符合，故計算結(jié)果準確可靠。4）制造方便，具有良好的裝配性 金屬結(jié)構(gòu)是通過機械加工制成的型鋼和鋼板等組成，采用焊接、鉚接或螺栓等手段制造成基本構(gòu)件，運至現(xiàn)場裝配拼接。故制造簡便、施工周期短、效率高，且修配、更換也方便。5）密封性好 金屬結(jié)構(gòu)如采用焊接連接方式易做到緊密不滲漏，密封性好，是用于制作容器、油罐、油箱等。6）耐腐蝕性差 有些機械特別是工程機械，經(jīng)常處在潮濕環(huán)境中作業(yè)，用鋼材制作的金屬結(jié)構(gòu)在濕度大或有侵蝕性的介質(zhì)情況下容易銹蝕，因而需要經(jīng)常維修和保養(yǎng)，如除銹、油漆等維護費用較高。7）耐高溫性差 鋼材具有一定的耐熱性，但不耐高溫，隨著溫度的升高，鋼材強度會下降，因此對重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。下圖為我設(shè)計的網(wǎng)球發(fā)球機器人的原理圖： 發(fā)球裝置本網(wǎng)球發(fā)球機與傳統(tǒng)的空氣壓縮發(fā)球機不一樣，采用了摩擦作為動力源以擊打網(wǎng)球，用兩個高速旋轉(zhuǎn)的輪子，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反（所以后面用對轉(zhuǎn)雙輪來描述）。輪子間的空間很小。當球從滑軌滾入兩輪之間的時候，輪子就將球噴出。使網(wǎng)球快速飛向指定區(qū)域。通過改變對轉(zhuǎn)雙輪的轉(zhuǎn)速來發(fā)出上旋球，下旋球，平擊球等。電氣驅(qū)動是利用各種電機產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)距，直接或經(jīng)過減速機構(gòu)去驅(qū)動負載，減少了由電能轉(zhuǎn)化為壓力能的中間環(huán)節(jié)，直接獲得要求的機器人運動，由于電氣驅(qū)動具有益于控制，運動精度高，響應(yīng)快，使用方便，信號監(jiān)測、傳遞和處理方便，成本低廉，驅(qū)動效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點，電氣驅(qū)動已經(jīng)成為最普遍、應(yīng)用最多的驅(qū)動方式，90年代后生產(chǎn)的機器人大多數(shù)采用這種驅(qū)動方式。由于本課題所研究的乒乓球發(fā)球機器人的驅(qū)動負載小，要求結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，所以我選用了電氣驅(qū)動方式。步進電動機是一種將電脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機電執(zhí)行元件，每當輸入一個電脈沖時，它便轉(zhuǎn)過一個固定的角度，這個角度稱為步距角β，簡稱為步距。脈沖一個一個的輸入，電動機便一步一步的轉(zhuǎn)動。控制輸入脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的接通次序，可以得到各種需要的運行特性。本設(shè)計的主軸傳動由于要帶動整個發(fā)球機構(gòu)，因此選用三相功率步進電動機，其輸出轉(zhuǎn)矩一般為5Nm～7 Nm。步進電動機的主要性能指標 (1) 步距角ββ是步進電動機的主要性能指標之一。不同的應(yīng)用場合，對步距角大小的要求不同。它的大小直接影響步進電動機的啟動和運行頻率，因此，在選擇步進電動機的步進角β時，若通電方式和系統(tǒng)的傳動比已初步確定，則步距角應(yīng)滿足β=iθmin式中，i——傳動比； θmin ——負載軸要求的最小位移量（或稱脈沖當量，即每一個脈沖所對應(yīng)的負載軸的位移增量）。（2）最大靜轉(zhuǎn)矩Ts max 負載轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 TL=(～) Ts max 為保證步進電動機在系統(tǒng)中正常工作，還必須滿足 TstTLmax式中，Tst——步進電動機起動轉(zhuǎn)矩； TLmax ——最大靜負載轉(zhuǎn)矩。通常取 Tst= TLmax/（～）以便有相當?shù)牧貎?。?）精度精度是用一周內(nèi)最大的步距角誤差值表示的。對于所選用的步進電動機，其步距精度Δβ應(yīng)滿足 Δβ=i(ΔβL)式中，ΔβL——負載軸上所允許的角度誤差。至于輸入電壓U、輸入電流I、相數(shù)m這三項技術(shù)指標，反映了步進電動機對驅(qū)動電源所提出的要求。由于網(wǎng)球發(fā)球機器人的發(fā)球機構(gòu)，要求能夠靈活控制角度、方向，因此選擇步進電動機。由于本設(shè)計側(cè)重于結(jié)構(gòu)方面，因此上述參數(shù)就不予計算了?？紤]發(fā)球速度，網(wǎng)球發(fā)球機器人供球裝置的水平方向轉(zhuǎn)速適中即可,，經(jīng)調(diào)角輪與連臂桿傳遞效率是90%，則軸傳動的功率是：。計算軸的最小直徑：；由轉(zhuǎn)矩確定軸的最小尺寸 取d=30mm。校核軸的強度各軸轉(zhuǎn)速電動機軸： nm= 150r/min 減速器軸： n1=nm/i1=150/= r/min主軸： n2=n1/i3=其中nm為電動機滿載轉(zhuǎn)速，n1 、n2分別為減速器軸、主軸的轉(zhuǎn)速 各軸所傳遞的功率電動機軸： Pd=減速器軸： P1=Pdη1 == kw主軸： P2=P1η2 == kw其中Pd為電動機輸出功率，PP2分別為Ⅰ、Ⅱ軸上所傳遞的功率。各軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩電動機軸：Td=9550=9550Nm =mⅠ軸： T1=Td i1η1 == NmⅡ軸： T2=T1i3η2 ==m其中Td為電動機軸所受轉(zhuǎn)矩，TT2分別為Ⅰ、Ⅱ軸上所受轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速(r/min)傳遞功率(kw)傳遞轉(zhuǎn)矩(Nm)電動機軸150Ⅰ 軸Ⅱ 軸10因為扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，則α=，；則45鋼的許用應(yīng)力為=60Mpa 52MPa；式中：——軸的計算應(yīng)力，單位為Mpa； M ——軸所受的彎矩，單位為Nmm； T ——軸所受的扭矩，單位為Nmm； W ——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為mm3，計算公式見表154；因此得出直徑為30的軸強度滿足要求。 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小，功