【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的雙輪相對(duì)轉(zhuǎn)速的變化可以改變球的選轉(zhuǎn)。當(dāng)上面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得比下面得轉(zhuǎn)輪快時(shí)，發(fā)出來(lái)的是上旋球。當(dāng)下面的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)得快時(shí)，發(fā)出來(lái)的是下旋球。當(dāng)然，當(dāng)雙輪轉(zhuǎn)速相同時(shí)，機(jī)器人發(fā)出平擊球。 首先，根據(jù)訓(xùn)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(gè)以內(nèi)的網(wǎng)球，接通電源，用遙控器或者手動(dòng)依次開(kāi)啟供求裝置中的步進(jìn)電機(jī)。1電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、2電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪、分球輪，就開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。 此時(shí)，網(wǎng)球受到撥球彈簧的攔截，就會(huì)將一個(gè)一個(gè)網(wǎng)球分別送入沒(méi)有擋球住的兩個(gè)供求孔內(nèi)，且分球輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)裝有網(wǎng)球的供求孔與供球盤(pán)上的供求孔對(duì)準(zhǔn)后，其網(wǎng)球就會(huì)落下，并沿上、下導(dǎo)球槽送到1電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪和2電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪之間的間距中。由于1電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪為沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而2電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，網(wǎng)球受兩高速驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)，就將網(wǎng)球通過(guò)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)球教學(xué)與訓(xùn)練。其操作、使用都是十分方便。宗以上采用的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的目的。第三章 網(wǎng)球發(fā)球機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在各種機(jī)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(qiáng)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(jī)械結(jié)構(gòu)都使用金屬材料制成的。在這個(gè)意義上，機(jī)械結(jié)構(gòu)又可稱為金屬機(jī)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(guò)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(diǎn)：1）強(qiáng)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(qiáng)度要高出很多倍，因此，當(dāng)承受的載荷和條件向同時(shí)，用鋼材制成的結(jié)構(gòu)自重較輕，所需截面較小，運(yùn)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(huì)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(bǔ)救措施。鋼材還具有良好的韌性，使得結(jié)構(gòu)對(duì)經(jīng)常作用在機(jī)械上的動(dòng)載荷的適應(yīng)性強(qiáng)，為金屬機(jī)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(gè)方向的物理力學(xué)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(xué)所采用的基本假定較符合，故計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)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(guò)機(jī)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(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)裝配拼接。故制造簡(jiǎn)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(jī)械特別是工程機(jī)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(hù)費(fèi)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(qiáng)度會(huì)下降，因此對(duì)重要的結(jié)構(gòu)必須注意采取防火措施。下圖為我設(shè)計(jì)的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的原理圖： 發(fā)球裝置本網(wǎng)球發(fā)球機(jī)與傳統(tǒng)的空氣壓縮發(fā)球機(jī)不一樣，采用了摩擦作為動(dòng)力源以擊打網(wǎng)球，用兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的輪子，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反（所以后面用對(duì)轉(zhuǎn)雙輪來(lái)描述）。輪子間的空間很小。當(dāng)球從滑軌滾入兩輪之間的時(shí)候，輪子就將球噴出。使網(wǎng)球快速飛向指定區(qū)域。通過(guò)改變對(duì)轉(zhuǎn)雙輪的轉(zhuǎn)速來(lái)發(fā)出上旋球，下旋球，平擊球等。電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)距，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)，由于電氣驅(qū)動(dòng)具有益于控制，運(yùn)動(dòng)精度高，響應(yīng)快，使用方便，信號(hào)監(jiān)測(cè)、傳遞和處理方便，成本低廉，驅(qū)動(dòng)效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，電氣驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為最普遍、應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式，90年代后生產(chǎn)的機(jī)器人大多數(shù)采用這種驅(qū)動(dòng)方式。由于本課題所研究的乒乓球發(fā)球機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)負(fù)載小，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，所以我選用了電氣驅(qū)動(dòng)方式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直線位移的機(jī)電執(zhí)行元件，每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，它便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱為步距角β，簡(jiǎn)稱為步距。脈沖一個(gè)一個(gè)的輸入，電動(dòng)機(jī)便一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂戚斎朊}沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的接通次序，可以得到各種需要的運(yùn)行特性。本設(shè)計(jì)的主軸傳動(dòng)由于要帶動(dòng)整個(gè)發(fā)球機(jī)構(gòu)，因此選用三相功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩一般為5Nm～7 Nm。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo) (1) 步距角ββ是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)之一。不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)步距角大小的要求不同。它的大小直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行頻率，因此，在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)角β時(shí)，若通電方式和系統(tǒng)的傳動(dòng)比已初步確定，則步距角應(yīng)滿足β=iθmin式中，i——傳動(dòng)比； θmin ——負(fù)載軸要求的最小位移量（或稱脈沖當(dāng)量，即每一個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的負(fù)載軸的位移增量）。（2）最大靜轉(zhuǎn)矩Ts max 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 TL=(～) Ts max 為保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在系統(tǒng)中正常工作，還必須滿足 TstTLmax式中，Tst——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； TLmax ——最大靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩。通常取 Tst= TLmax/（～）以便有相當(dāng)?shù)牧貎?chǔ)備。（3）精度精度是用一周內(nèi)最大的步距角誤差值表示的。對(duì)于所選用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距精度Δβ應(yīng)滿足 Δβ=i(ΔβL)式中，ΔβL——負(fù)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(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，反映了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)電源所提出的要求。由于網(wǎng)球發(fā)球機(jī)器人的發(fā)球機(jī)構(gòu)，要求能夠靈活控制角度、方向，因此選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。由于本設(shè)計(jì)側(cè)重于結(jié)構(gòu)方面，因此上述參數(shù)就不予計(jì)算了?？紤]發(fā)球速度，網(wǎng)球發(fā)球機(jī)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(dòng)的功率是：。計(jì)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(qiáng)度各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸： Pd=減速器軸： P1=Pdη1 == kw主軸： P2=P1η2 == kw其中Pd為電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸：Td=9550=9550Nm =mⅠ軸： T1=Td i1η1 == NmⅡ軸： T2=T1i3η2 ==m其中Td為電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸150Ⅰ 軸Ⅱ 軸10因?yàn)榕ぞ厍袘?yīng)力為脈動(dòng)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(jì)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(jì)算公式見(jiàn)表154；因此得出直徑為30的軸強(qiáng)度滿足要求。 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功