【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于。有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設(shè)計是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 程就是根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍、啟動頻繁程度等要求，考慮三個方面條件 :電動機(jī)的允許溫升、電動機(jī)的過載能力和電動機(jī)的啟動能力，配置合適額定功率的電動機(jī)。 電動機(jī)質(zhì)量性能的選擇 衡量電動機(jī)質(zhì)量性能的優(yōu)劣是選擇電動機(jī)的核心問題，可以從下列幾個角度來考慮質(zhì)量指標(biāo)水平。 (1)效率水平 效率提高體現(xiàn)在節(jié)能方面上，隨著電動機(jī)運(yùn)行時間的增加，效率提高的節(jié)能效果十分明顯。 交流電動機(jī)性能特性效率指標(biāo)影響著能量的轉(zhuǎn)換利用率，除此之外還有電動機(jī)的功率因 數(shù)也起到一定的作用。 (2)啟動性能 選擇電機(jī)主要是選額定值，電動機(jī)的啟動性能往往被忽略，但啟動性能好是機(jī)器高效高能的主要表現(xiàn)，涵蓋了啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、啟動電流等項目。拖動電動機(jī)選用有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，這樣選擇的目的是為了讓拖動系統(tǒng)迅速帶動負(fù)載啟動至額定轉(zhuǎn)速比較適宜。同時，為了保證機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中拖動系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要足夠大的驅(qū)動力以保證電動機(jī)的過載保護(hù)。此外還需特別注意的是，應(yīng)盡量減小電動機(jī)的啟動電流，避免電動機(jī)突然電流升高產(chǎn)生熱對上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 20 電源供電設(shè)備造成一定程度的沖擊現(xiàn)象的發(fā)生，擾亂了整個回路導(dǎo) 致其余用電設(shè)備正常使用。 (3)噪聲、振動水平 電動機(jī)的噪聲、振動水平從側(cè)面揭示了電動機(jī)設(shè)計、工藝、制造、裝配水平，是實地應(yīng)用水平的重要檢測標(biāo)準(zhǔn)之一，一般在產(chǎn)品規(guī)劃階段技術(shù)要求一項中就要做明確要求。電動機(jī)的噪聲可以分為通風(fēng)散熱噪聲、機(jī)械噪聲、電磁噪聲等。正常情況下，通風(fēng)噪聲是影響噪聲水平的主要作用因素 。機(jī)械噪聲主要是因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)械共振、電刷摩擦等產(chǎn)生的，可通過改善加工精度略微調(diào)整。當(dāng)交變磁拉力的頻率臨近鐵心機(jī)座原有的共振頻率時，電磁噪聲此時會突然增大，頻率范圍幅度變化從 700~4000Hz不等，此范圍內(nèi)人 的聽覺可以清楚察覺引發(fā)不適的感覺，因此，電磁噪聲是需要特別抑制的主要噪聲?，F(xiàn)如今，檢測人員可以通過頻譜分析的專業(yè)技術(shù)來測尋電動機(jī)噪聲主要聲源。 剖析振動、噪聲產(chǎn)生的原因，我們可以粗略的認(rèn)為高頻振動是噪聲產(chǎn)生的直接原因 。而低頻振動作為噪聲幅度的影響因數(shù)，也是不可忽略的。電動機(jī)的振動速度與電動機(jī)結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)、強(qiáng)度、重量、尺寸及其間隙的配合等相關(guān)。隨著生產(chǎn)制造工藝的逐步提高，可以通過控制零件加工精度來有效抑制振動，也可以從選材，裝配質(zhì)量等方面著手。 (4)溫升水平 電動機(jī)的溫度過高將導(dǎo)致電動機(jī)絕緣老化、機(jī)械強(qiáng)度 降低、使用壽命也有所縮短，情節(jié)嚴(yán)重時甚至燒毀整臺電動機(jī)。在某些機(jī)械傳動過程中，溫度長期超標(biāo)會增加膠合，磨損的可能性。一臺額定功率確定的電動機(jī)，負(fù)載越大，損耗也隨之增多，導(dǎo)致單位時間內(nèi)聚集的熱量過多，溫度上升至超過正常工作水平。為限制溫升，應(yīng)該控制電動機(jī)損耗，避免過載運(yùn)轉(zhuǎn)，減少發(fā)熱量，提高散熱能力。電動機(jī)溫升是發(fā)熱、冷卻動態(tài)平衡狀態(tài)下的綜合性指標(biāo)，電動機(jī)的功率與溫升存在著相互對應(yīng)的關(guān)系，只有溫升極限值確定了才能進(jìn)一步確定電動機(jī)的額定功率范圍，作出明智抉擇。 選擇電動機(jī)額定容量就是考慮電 動機(jī) 工作制的過程。我國生 產(chǎn)的電動機(jī)總體分成 3 個類別，分別為連續(xù)工作制、斷續(xù)工作制和定時工作制。本設(shè)計發(fā)球機(jī)用于強(qiáng)度訓(xùn)練，專業(yè)單人訓(xùn)練時長為 2 小時多人訓(xùn)練時長可達(dá)十多個小時。保險起上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 21 見選用連續(xù)工作制的電機(jī)。按照上面的具體技術(shù)要求選定電動機(jī)后，下一步就該選擇電動機(jī)的軸伸端與傳動裝置的連接方式。在電動機(jī)和工作主軸之間可以安裝一級 V 帶傳動， V 帶具有傳動平穩(wěn)的特點，尤其能過緩沖吸振，適合本機(jī)器。本問選用標(biāo)準(zhǔn)化更高的高標(biāo)減速器來完成任務(wù)。 結(jié)論：在衡量各項參考因素，比較了若干種電機(jī)性能之后，本設(shè)計選用中小慣量交流伺服電動機(jī)，代號 FB，功率范圍小 于 ，該電機(jī)轉(zhuǎn)矩慣量比高，響應(yīng)快，熱容量高，低速性能良好，精度高，可靠性好。選擇原則詳見機(jī)械設(shè)計手冊第 3 版第 5 卷 P2275. 3 主要機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 移動機(jī)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)備總體構(gòu)形規(guī)格為長 米寬 米總構(gòu)型高約 2米，初級總重量為30公斤 ，進(jìn)一步完善后總重量約為 50 公斤。其移動機(jī)構(gòu)很大程度上決定了機(jī)器的整體規(guī)格。其示意圖如圖 圖中 A、 B即為移動機(jī)構(gòu)。 圖 框架的選材：框架的選材除了要考慮經(jīng)濟(jì)因素和功能分析外還要注意機(jī)器存放和抗氧化處理。本機(jī)器在應(yīng)用后將會定期使用，金屬制品框架應(yīng)該注意其防銹處理。上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 22 金屬腐蝕的原因可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕即是通常所說的氧化的過程如公式 。 ? ?222 222 OHfeOHOfe ??? ????????????????? () 電化學(xué)腐蝕是由于鋼材在制造過程中不可避免的參雜了其他金屬，一旦接觸導(dǎo)電溶液時就會出現(xiàn)電位差，導(dǎo)電液中游離電子定向移動使得溶液中產(chǎn)生電流，直接導(dǎo)致電位低的金屬首先被腐蝕。無論是化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，金屬制品被腐蝕時特征明顯，一開始表面呈暗灰色失去了鮮亮的金屬光澤，逐漸形成褐色粉末狀銹蝕痕跡，最終發(fā)展成連片的褐色或者棕色的銹斑。金屬防銹的方式主要有電鍍、涂油、貼膜等方式，本機(jī)器內(nèi)部可采用電鍍方式，所謂電鍍就是利用電解原理在金屬表面鍍上一薄層耐氧化的合金，利用金屬膜來防止氧化。極大的提高耐磨性、抗腐蝕性等，外部機(jī)箱也可以貼塑料膜作為防護(hù)。 框架尺寸設(shè)計：長為 米，寬為 米，厚度為 8毫米，焊縫焊角寬度為4毫米，材料可用鋼或者合金考慮經(jīng)濟(jì)性以及自重，材料選用鋁合金，鋼板厚度建議選取 、 、 。鋼材重量計算公式為 100???? LAm ?????????????????????? () M為質(zhì)量， kg； A為斷面積； L為長度， m；； ? 為密度，3cmg；鋼取 ，不銹鋼取 . 傳統(tǒng)移動機(jī)構(gòu)選用導(dǎo)軌式如圖 ，如今此類方法顯得笨重不合潮流，導(dǎo)軌使用起來極為不便 ，本機(jī)器采用萬向腳輪實現(xiàn)移動。 圖 上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 23 萬向腳輪的介紹：萬向腳輪分為鋼制、鋁制、尼龍制、塑料制、橡膠制、聚氨酯制等材質(zhì)。萬向腳輪是統(tǒng)稱，從運(yùn)動方向的角度分為活動輪和固定輪，活動輪允許 360 度旋轉(zhuǎn)，固定輪只做單向滾動，一般活動輪和固定輪搭配使用，例如手推車。 腳輪的選材：腳輪的使用場地主要為封閉塑膠場館，少數(shù)情況為平整開放式瀝青場地，總體來說對腳輪的要求并不嚴(yán)苛，無需進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，塑性等校核，應(yīng)該注意其負(fù)重條件約為 50kg，另外要考慮其使用壽命 ，裝配方便，采購方便，性價比合適等因素。 腳輪的選擇：可選用市場通用的成型產(chǎn)品，如圖 圖 腳輪的尺寸設(shè)計，可采買規(guī)格為 寸，直徑 38mm，安裝高度 ，最大載荷為 50kg 的組合腳輪。 喂球系統(tǒng)，輸球系統(tǒng)的可折疊管道均可存放在機(jī)箱之內(nèi)。 喂球機(jī)構(gòu)設(shè)計 喂球機(jī)構(gòu)由儲球筒及運(yùn)輸連管組成 運(yùn)輸彎管的選材：因其沒有受到不必要沖擊，最主要要求為摩擦力較小可采用套接方式。材料可選用塑料管，因為防腐性能好、價格低廉耐磨性好。 運(yùn)輸彎 管的尺寸設(shè)計：長度約為 ，直徑為 d=25cm。 儲球筒，高度為 1米適宜取用排球，底面直徑為 45cm55cm，排球容量約為 20個，設(shè)計為一組訓(xùn)練單位。材料建議使用玻璃鋼質(zhì)地。 擊球機(jī)構(gòu)設(shè)計 主軸強(qiáng)度剛度校核 圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 24 ? ??? ?????????? m a xm a x pWT ???????????????????? () T為橫截面上的扭矩，為橫截面的抗扭截面系數(shù) ??? 為材料許用切應(yīng)力。對于等截面圓軸其強(qiáng)度條件為 ? ??? ??pWTm axm ax 圓軸剛度校核條件為 ? ???? ???????????oPGIT 1 8 0m a xm a x ????????????????? () ??? 表示單位長度許用扭轉(zhuǎn)角； ? ? mo單位均是和 ?? ； ??? 值根據(jù)有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定。對于等截面圓軸 ? ???? ???opGIT 1 8 0m a xm a x ，主軸選材 45。 擊球鋼板強(qiáng)度校核 彎曲正應(yīng)力的強(qiáng)度條件 ? ??? ??zWM m a xm a x ????????????????????? () zW 為抗彎截面系數(shù)；其值與截面形狀和 尺寸有關(guān)； ??? 根據(jù)有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定；M為力矩 F 與 a 的乘積。 切應(yīng)力強(qiáng)度校核條件 ? ??? ???? bI SF z m a xm a xm a x ??????????????????? () 擊球鋼板的材料選擇，綜合各方面因素選用鋼材 Q235。 調(diào)整擊球力量發(fā)球速度，應(yīng)用公式 VMTF ??? ??????????? ???????????? () 擊球鋼板的尺寸設(shè)計，詳見 A0 圖紙 聯(lián)軸器、套筒選擇國標(biāo)件及其適用的配置。 輸球機(jī)構(gòu)設(shè)計 鋼絲網(wǎng)管無嚴(yán)苛要求，無需強(qiáng)度、塑性等校核 鋼絲網(wǎng)管的材料選擇，鋼材是應(yīng)用廣泛的機(jī)械原材，建議選擇 60 上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 25 固定性金屬條柱與鋼絲網(wǎng)管前端結(jié)為一體只有連接作用無需強(qiáng)度、剛度等校核，選用鋁合金材料。 鋼絲網(wǎng)管的尺寸設(shè)計，長度為 ，圓周直徑為 d=28cm 由于排球在網(wǎng)管內(nèi)運(yùn)動速度高，也有一定的距離，尤其是在換向時會產(chǎn)生輕微沖擊采用套接有些勉強(qiáng)，為連接簡便仍使用套接，但在鋼絲網(wǎng)管內(nèi) 排列一定數(shù)量的滾珠，使得排球移動時滑動摩擦轉(zhuǎn)換為滾動摩擦，減小了摩擦力因數(shù)，降低摩擦力，緩解了沖擊負(fù)荷從而保證不出現(xiàn)卡球現(xiàn)象。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 本機(jī)器對連桿支架的強(qiáng)度、剛度、承重能力的要求不嚴(yán)苛，無需進(jìn)行特別校核，可繼續(xù)選用鋁合金材料。導(dǎo)向桿的尺寸設(shè)計高度為 h可自行選擇適宜的升降高度，本文給出樣例約 50cm。 在排球接發(fā)球環(huán)節(jié)，力量、速度是優(yōu)先考慮的條件，其次是角度和方向。綜合各類發(fā)球機(jī)設(shè)計，都無法精確確定球的落點，即“指哪打哪”是不可能實現(xiàn)的，況且在體育比賽中球的落點就是充滿了不確定性。在本次設(shè)計中 ，由于排球旋轉(zhuǎn)方向、球高速移動連帶氣流、空氣流動性未知等多方面因素。盡管如此，依然可以假設(shè)理想狀態(tài)，無氣流擾亂，無旋轉(zhuǎn)的情況下，設(shè)定接發(fā)球速度，角度，發(fā)球角度來確定球的受力情況及運(yùn)行軌跡。設(shè)定發(fā)球角度為 o30 ，運(yùn)動員接球時速度達(dá)到 sm18 ，模擬運(yùn)動員的身高約為為 ，運(yùn)動員空中觸球高度距離地面 2 .3米。空氣阻力系數(shù)為 ? ，發(fā)球速度為 0v ， 21tt 分別為球在空中上升下落時間，根據(jù)經(jīng)驗接發(fā)球角度約為 o30 ，空氣阻力系數(shù) ?? 根據(jù)以下公式計算。 ? ???? 12 01 gvt???????????????????????（ ） ? ??????? 1118212 gt????????????????????（ ） ? ? 231823210 ???? ttgv ????????????????? ?（ ） 經(jīng)計算球在空中的運(yùn)行時間約為 秒，球水平前進(jìn)約為 36米，豎直高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于攔網(wǎng)，最高時距離地面可達(dá)到 米。 0v 約為 sm 。實際上，若應(yīng)用流上海工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機(jī)結(jié)構(gòu) 設(shè)計 26 體力學(xué)知識，加上旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗參數(shù)，能量損失參數(shù)等可設(shè)置綜合因素為 ? 為 ，則實際距離約為 米。 應(yīng)用公式 作用時間選取為 秒，可計算擊打用力為 ，取整為 20N。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的橫向移動限制角度在 o30 ，根據(jù)球場尺寸 918? 得限制角為2 41arctan 即 取整為 o30 。綜上所述確定了部分參數(shù)后，球的落點范圍是以 米為半徑， o30 包角的扇形邊緣軌跡。發(fā)球力度不同球的運(yùn)行軌跡隨之變化，基本上遵循力度越大距離越遠(yuǎn)接球速度越高的原則。接發(fā)球速度要求越高，半徑越大，但旋轉(zhuǎn)參數(shù)會更小，初步估計接發(fā)球速度在 1830 sm 半徑在 米。 檢修口連接零件的選則 選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘，其具體參數(shù)如下： M kd = k= s= t=l=1 e=，其具體選擇過程詳見機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計。 過渡管道設(shè)計 通道直徑選用 d=28cm，制造時切割面距離水平地面為 45度。 主軸設(shè)計 主軸通過聯(lián)軸器與減速器低俗級相連，減速器高速級與源動力電機(jī)相連。主軸需要滿足一定的扭矩、強(qiáng)度要求，其應(yīng)用公式詳見擊球系統(tǒng)應(yīng)用公式