【導讀】師的指導下進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注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于。有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設計是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 程就是根據(jù)負載轉矩、轉速變化范圍、啟動頻繁程度等要求，考慮三個方面條件 :電動機的允許溫升、電動機的過載能力和電動機的啟動能力，配置合適額定功率的電動機。 電動機質量性能的選擇 衡量電動機質量性能的優(yōu)劣是選擇電動機的核心問題，可以從下列幾個角度來考慮質量指標水平。 (1)效率水平 效率提高體現(xiàn)在節(jié)能方面上，隨著電動機運行時間的增加，效率提高的節(jié)能效果十分明顯。 交流電動機性能特性效率指標影響著能量的轉換利用率，除此之外還有電動機的功率因 數(shù)也起到一定的作用。 (2)啟動性能 選擇電機主要是選額定值，電動機的啟動性能往往被忽略，但啟動性能好是機器高效高能的主要表現(xiàn)，涵蓋了啟動轉矩、最大轉矩、啟動電流等項目。拖動電動機選用有足夠大的啟動轉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)迅速帶動負載啟動至額定轉速比較適宜。同時，為了保證機器運轉過程中拖動系統(tǒng)正常運行，需要足夠大的驅動力以保證電動機的過載保護。此外還需特別注意的是，應盡量減小電動機的啟動電流，避免電動機突然電流升高產生熱對上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 20 電源供電設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 致其余用電設備正常使用。 (3)噪聲、振動水平 電動機的噪聲、振動水平從側面揭示了電動機設計、工藝、制造、裝配水平，是實地應用水平的重要檢測標準之一，一般在產品規(guī)劃階段技術要求一項中就要做明確要求。電動機的噪聲可以分為通風散熱噪聲、機械噪聲、電磁噪聲等。正常情況下，通風噪聲是影響噪聲水平的主要作用因素 。機械噪聲主要是因軸承運轉、機械共振、電刷摩擦等產生的，可通過改善加工精度略微調整。當交變磁拉力的頻率臨近鐵心機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)技術來測尋電動機噪聲主要聲源。 剖析振動、噪聲產生的原因，我們可以粗略的認為高頻振動是噪聲產生的直接原因 。而低頻振動作為噪聲幅度的影響因數(shù)，也是不可忽略的。電動機的振動速度與電動機結構件的材質、強度、重量、尺寸及其間隙的配合等相關。隨著生產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，裝配質量等方面著手。 (4)溫升水平 電動機的溫度過高將導致電動機絕緣老化、機械強度 降低、使用壽命也有所縮短，情節(jié)嚴重時甚至燒毀整臺電動機。在某些機械傳動過程中，溫度長期超標會增加膠合，磨損的可能性。一臺額定功率確定的電動機，負載越大，損耗也隨之增多，導致單位時間內聚集的熱量過多，溫度上升至超過正常工作水平。為限制溫升，應該控制電動機損耗，避免過載運轉，減少發(fā)熱量，提高散熱能力。電動機溫升是發(fā)熱、冷卻動態(tài)平衡狀態(tài)下的綜合性指標，電動機的功率與溫升存在著相互對應的關系，只有溫升極限值確定了才能進一步確定電動機的額定功率范圍，作出明智抉擇。 選擇電動機額定容量就是考慮電 動機 工作制的過程。我國生 產的電動機總體分成 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。本設計發(fā)球機用于強度訓練，專業(yè)單人訓練時長為 2 小時多人訓練時長可達十多個小時。保險起上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 21 見選用連續(xù)工作制的電機。按照上面的具體技術要求選定電動機后，下一步就該選擇電動機的軸伸端與傳動裝置的連接方式。在電動機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，適合本機器。本問選用標準化更高的高標減速器來完成任務。 結論：在衡量各項參考因素，比較了若干種電機性能之后，本設計選用中小慣量交流伺服電動機，代號 FB，功率范圍小 于 ，該電機轉矩慣量比高，響應快，熱容量高，低速性能良好，精度高，可靠性好。選擇原則詳見機械設計手冊第 3 版第 5 卷 P2275. 3 主要機構結構設計 移動機構設計 本設備總體構形規(guī)格為長 米寬 米總構型高約 2米，初級總重量為30公斤 ，進一步完善后總重量約為 50 公斤。其移動機構很大程度上決定了機器的整體規(guī)格。其示意圖如圖 圖中 A、 B即為移動機構。 圖 框架的選材：框架的選材除了要考慮經濟因素和功能分析外還要注意機器存放和抗氧化處理。本機器在應用后將會定期使用，金屬制品框架應該注意其防銹處理。上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 22 金屬腐蝕的原因可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，化學腐蝕即是通常所說的氧化的過程如公式 。 ? ?222 222 OHfeOHOfe ??? ????????????????? () 電化學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，一旦接觸導電溶液時就會出現(xiàn)電位差，導電液中游離電子定向移動使得溶液中產生電流，直接導致電位低的金屬首先被腐蝕。無論是化學腐蝕還是電化學腐蝕，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，本機器內部可采用電鍍方式，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，外部機箱也可以貼塑料膜作為防護。 框架尺寸設計：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濟性以及自重，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)移動機構選用導軌式如圖 ，如今此類方法顯得笨重不合潮流，導軌使用起來極為不便 ，本機器采用萬向腳輪實現(xiàn)移動。 圖 上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 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。萬向腳輪是統(tǒng)稱，從運動方向的角度分為活動輪和固定輪，活動輪允許 360 度旋轉，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苛，無需進行強度，剛度，塑性等校核，應該注意其負重條件約為 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品，如圖 圖 腳輪的尺寸設計，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箱之內。 喂球機構設計 喂球機構由儲球筒及運輸連管組成 運輸彎管的選材：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。 運輸彎 管的尺寸設計：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，設計為一組訓練單位。材料建議使用玻璃鋼質地。 擊球機構設計 主軸強度剛度校核 圓軸扭轉強度條件為 上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 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) ??? 為材料許用切應力。對于等截面圓軸其強度條件為 ? ??? ??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角； ? ? mo單位均是和 ?? ； ??? 值根據(jù)有關設計標準確定。對于等截面圓軸 ? ???? ???opGIT 1 8 0m a xm a x ，主軸選材 45。 擊球鋼板強度校核 彎曲正應力的強度條件 ? ??? ??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； ??? 根據(jù)有關設計標準確定；M為力矩 F 與 a 的乘積。 切應力強度校核條件 ? ??? ???? 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。 調整擊球力量發(fā)球速度，應用公式 VMTF ??? ??????????? ???????????? () 擊球鋼板的尺寸設計，詳見 A0 圖紙 聯(lián)軸器、套筒選擇國標件及其適用的配置。 輸球機構設計 鋼絲網管無嚴苛要求，無需強度、塑性等校核 鋼絲網管的材料選擇，鋼材是應用廣泛的機械原材，建議選擇 60 上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 25 固定性金屬條柱與鋼絲網管前端結為一體只有連接作用無需強度、剛度等校核，選用鋁合金材料。 鋼絲網管的尺寸設計，長度為 ，圓周直徑為 d=28cm 由于排球在網管內運動速度高，也有一定的距離，尤其是在換向時會產生輕微沖擊采用套接有些勉強，為連接簡便仍使用套接，但在鋼絲網管內 排列一定數(shù)量的滾珠，使得排球移動時滑動摩擦轉換為滾動摩擦，減小了摩擦力因數(shù)，降低摩擦力，緩解了沖擊負荷從而保證不出現(xiàn)卡球現(xiàn)象。 導向機構設計 本機器對連桿支架的強度、剛度、承重能力的要求不嚴苛，無需進行特別校核，可繼續(xù)選用鋁合金材料。導向桿的尺寸設計高度為 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)球機設計，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。在本次設計中 ，由于排球旋轉方向、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，依然可以假設理想狀態(tài)，無氣流擾亂，無旋轉的情況下，設定接發(fā)球速度，角度，發(fā)球角度來確定球的受力情況及運行軌跡。設定發(fā)球角度為 o30 ，運動員接球時速度達到 sm18 ，模擬運動員的身高約為為 ，運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 ????????????????? ?（ ） 經計算球在空中的運行時間約為 秒，球水平前進約為 36米，豎直高度遠遠高于攔網，最高時距離地面可達到 米。 0v 約為 sm 。實際上，若應用流上海工程技術大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 排球大力發(fā)球機結構 設計 26 體力學知識，加上旋轉經驗參數(shù)，能量損失參數(shù)等可設置綜合因素為 ? 為 ，則實際距離約為 米。 應用公式 作用時間選取為 秒，可計算擊打用力為 ，取整為 20N。 導向機構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)球力度不同球的運行軌跡隨之變化，基本上遵循力度越大距離越遠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械設計基礎課程設計。 過渡管道設計 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相連。主軸需要滿足一定的扭矩、強度要求，其應用公式詳見擊球系統(tǒng)應用公式