2、在白线所确定的三个球场中的其中一个，如图中的a、b两个球场，三个球场上球落下的顺序和频率必须是随机的。该装置除装球外，应能自动工作，无需人工监督，每次装球可连续投掷50个球。射出的球的速度是可变的，希望能够由电动机自动驱动。另外，为了满足室内外训练的要求，该装置还应便于携带或移动安装。设计技术要求如下：1）标准网球的直径在65.41～68.58mm范围内网球切削发球，其质量在0.05～670.范围内，网球在硬地面（如水泥地面）上的回弹率在0.53～0.58之间。 2）标准网球场形状如图所示，其尺寸为：双打23.77米（长）×10.97米（宽），单打22.77米（长）
3.×8.23m(宽)，每条端线应有不少于6.40m的空间；网长(即两网柱中心间的距离)为12.80m，网柱顶端距地面1.07m，网中心上沿距地面0.914m。3)网球发球装置的放置高度要求在1.25m左右，位置可上下调整，且要保持稳定，不允许翻球。4)装置的设计应尽可能考虑满足良好发球的要求，即发出的球有较大的攻击力，使球的速度、力量、旋转、落点等都富有变化。5)如有可能，为满足高水平网球训练的需要，可考虑对装置进行进一步设计，即扩展发不同类型球的功能。 例如平击（即速度快、威力大、飞行轨迹平）
4、球过网球）、切球（即球过网球时略向右侧向下旋转，飞行轨迹为弧线的球）和上旋球（即球过网球时飞行轨迹以上旋为主，侧旋为辅的弧线的球）等。2、机械系统方案的制定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，通过两轮的转速差实现直球、旋转球。出球机构通过出球杆防止网球卡在托盘内，利用与偏心轮1相连的曲柄滑块的往复运动，周期性地将球送入发球机构。通过偏心轮2及其相连的齿条的转动，带动球架上的齿轮转动，实现机构的左右转动。 2.2 执行机构及其运动设计 1.出球机构组成：出球机构、偏心轮1、曲柄滑块。 2.发球机构组成：送球通道、包括凸轮在内的摩擦轮系、动力源电动机。 3.左右旋转机构组成：小电动机
5.、偏心轮2、机架。4.支撑机构组成部件：圆形支撑台、高度可调支撑架1个。2.3原动机选择电机转速：1459.46 r/min电机功率：200w2.4执行机构运动协调设计整套机构由电动机驱动，通过复式轮1、2实现两轮反向旋转，通过固定在挤压轮上的凸轮滑轮调整挤压轮的转速。电动机与其他运动部件通过齿轮系联接，保证各执行机构协调运动。2.5机构选择与组合主要机构有卸球机构、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：采用投石机原理，通过杠杆将球抛出。优点：结构简单，易于设计。 缺点：因为是连杆机构，所以速度不能太高，如果速度太高网球切削发球，机构会产生很大的震动。无
6、实现旋转的方法。 方案二 发球器机构： 原理：主要采用发球器的快速返回原理，由于快速返回现象具有较大的瞬时速度，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，由于采用发球器的快速返回原理，结构可以略小一些。 缺点：由于是连杆机构，运动速度不能太大，所以球的抛距不会很远，不能实现球的旋转。 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。3、落点的随机性。4、能实现球的旋转。 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，因此成为最终方案。 3. 相关机制的尺度合成 1 相关数据 标准网球场尺寸
7、尺寸：22.77m（长）×8.23m（宽），网中心距地面0.914m。网柱顶端距地面1.07m，网中心距地面0.914m。网球发球器高度约1.25m。 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*t2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）当网球发球器在底线时，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
8.877 m 球的落点距离底线太近，不符合题目要求，所以网球发射器不能放在底线，所以发射器应该放在场地里面。2）网球发射器在场地里面时，网球的一般速度为2025米/秒，现取发球速度为20米/秒，发射器离网距离s=20*0.262=5.24米，所以确定发球机离网距离为5.24米。3、计算最大球速。网球的最大初速度v=(s+22.77/2)/0.505=32.851米/秒。4、发射器摆角与最小球速的确定。 从图中可知sin=（8.23/2）/(22.7/2+5.24)=0.248=（0.248）=14.3°，所以摆角为14.3°*2=28.6°，因此，
9、确定最小球速v=（5.24/cos（14.3°））/0.262=20.641米/秒5、确定滑轮转速及凸轮半径。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65.4168.58mm，两轮间隙也大约为该值。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过大，轮子直径选取为网球直径的5倍，也就是35cm。 1）下部滑轮转速的测定由vx=20.641m/s，车轮直径35cm可知网球切削发球，车轮转速约为1126.326r/min；由vx=32.851m/s，车轮直径35cm可知，车轮转速约为1126.326r/min。
10、轮子的转速约为1792.594r/min。选取轮子转速（取中间值）：1459.46r/min。则下皮带轮的转速为1459.46 r/min。2）上皮带轮最大半径与最小半径的确定。由于上皮带轮为凸轮，设凸轮的最大半径为c，最小半径为d。首先，下皮带轮的半径与复合轮1的直径均为20cm。则其线速度为0.1*（1459.46*2*/60）=15.283m/s。由于复合轮1与复合轮2的半径相同，所以复合轮2的线速度为15.283m/s。下挤压轮的线速度为26.746m/s。 要使网球的最小速度达到20.641m/s，上挤压轮的线速度为14.536m/s。同样，要使网球的最大速度达到32.851m/s，上挤压轮的线速度为38。
11.956m/s，则凸轮的最大半径c=15.283/(14.536*2/0.35)=0.184 m，凸轮的最小半径d=15.283/(38.956*2/0.35)=0.069 m4.机械系统运动图的绘制及相关性能分析或说明。运动图描述：复合轮1、2为齿轮连接带轮，挤压轮1、2分别连接带轮1、2。带轮1、2为凸轮。5.课程设计心得及建议。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但增长了知识，还增长了经验和成熟度。 在这个过程中，我们通过查阅大量的资料和坚持不懈的努力，不但培养了独立思考能力、统一意识、动手操作能力，而且其他各项能力也得到了提高，这对学习知识有很大的影响。
12.拓展，以前一些课程内容得到了巩固，遇到问题的时候，我们很快就能想到所学的专业知识。这让我们明白了在日常生活中掌握的知识非常重要。我不再只是会做题，还要会应用，我相信通过所掌握的专业能力，一定能解决一些日常问题。团队一起讨论问题，让我们明白了团结合作的重要性。人们常说，人多力量大，每个人不同的想法，都能把问题简单化，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。我们要发扬团结合作的精神，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。团结合作是我们设计优化的一个非常重要的保证。做事情要有恒心和毅力，要经过深思熟虑，认真分析。
13.分析，脚踏实地的去完成，克服很多困难，当你成功达成目标的时候，那种成就感一定会成为你成长的动力。本次设计的题目是网球训练发球机，主要是确定机械传动的方案，通过出球机构、发球机构、左右旋转机构、支撑机构使机构实现预期的运动。本次设计课程加深了我对机械原理理论课程的理解和认识，培养了我运用理论知识解决实际问题的能力。也许我的方案不是最好的方案，但还是有很大的进步空间，希望以后能更好地改进我的方案，使我的方案成为实用的好方案服务大众。最后，感谢老师的悉心指导和队员们的真诚配合。 6. 主要参考文献 1. 孙恒，葛作谟，葛文杰 力学原理第 7 版 北京：高等教育出版社，2008。 2. 梁崇高，陈海宗 平面连杆机构的计算设计 北京：高等教育出版社，1993。 3. 尚九浩，张春，李思懿 自动化机械设计 北京：中国轻工业出版社，2003。 4. 王三民 力学原理与设计课程设计 北京：机械工业出版社，2005。 7. 附录 1：小组成员及完成任务 荆涛参与方案设计、报告说明及 ppt 文件制作。 王宁 主要设计方案原理、语言说明。 徐浩然参与方案设计、绘图及相关计算。 8.附件2：提交文件清单 1.《力学原理》课程设计说明（word文档） 2.《力学原理》课程设计（ppt文档） 12
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