CN108543298A - 基于枪械原理的羽毛球发球机 - Google Patents

基于枪械原理的羽毛球发球机 Download PDF

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Abstract

基于枪械原理的羽毛球发球机包括发球系统、装球系统、方向调节系统、传动和平台系统。发球系统中换挡机构调节多级不完全齿轮进行换挡，调节到适合档位后弹射机构中的齿条与所在档位的不完全齿轮啮合来控制压缩弹簧压缩与伸长，完成发球。装球系统中，槽轮机构在变速器齿轮组的控制下完成换球筒工作，夹球机构是一组联动的四连杆机构，同步运动，实现夹取羽毛球的动作。方向调节系统中，两组涡轮蜗杆机构在两个电机独立控制下实现发射方向的上下左右调节。传动系统是由多跟轴与齿轮组成，该系统将主电机输入的动力通过相互啮合的齿轮与轴传递到发球系统和装球系统的执行机构。平台系统是利用移动小车平台，对其他系统进行支撑、并能进行移动。

Description

基于枪械原理的羽毛球发球机
技术领域
本发明是运用于羽毛球训练场，自动发射羽毛球来协助运动员训练的羽毛球发球机，属于机器人结构设计领域。
背景技术
羽毛球运动风靡全球，在中国更是一项老少皆宜受人喜爱的运动，中国羽毛球运动员在近几届奥运会成绩非凡，更推动了我国羽毛球运动的流行，但随之而来的就是两个挑战：第一练习必须他人陪练，第二需要更熟练的打球技巧。体育训练智能化规范化是现在科技研发的一个重要的课题，经过市场调研我们发现，市面上的羽毛球训练机有些只能实现简单发球动作，有些虽能实现对打但并不能做到打出各种技巧的球，目前较成熟的羽毛球训练机也存在转轮易损伤羽毛，价格特别昂贵，难以拆装等缺点，针对以上问题，本项目基于机械原理机械设计的知识，来设计出能独立训练运动员各种接球技巧的发球机。
发明内容
基于枪械原理的羽毛球发球机是一款主要针对羽毛球运动员训练设计的羽毛球发球机，它能够发射多级速度、多级频率、不同方向的羽毛球。该羽毛球发球机由发球系统、方向调节系统、装球系统和传动系统与平台系统五个模块组成。在发球系统设计中主要包含弹射机构与换挡机构。弹射机构包括发球筒、齿条、弹簧、微型球拍；换挡机构包括曲柄滑块机构、多级不完全齿轮与换挡杆。在方向调节系统设计中，利用两组蜗轮蜗杆调节发球筒上下左右方向。在装球系统设计，利用齿轮组与槽轮运动以及球筒转换紧密配合，槽轮与发球机构的不完全齿轮、齿条的配合。传动系统是由电机、传动轴与齿轮系组成。平台系统本项目采用车载的形式，便于移动、停放。
基于枪械原理的羽毛球发球机，其特征是：发球机包括5部分：发球系统、装球系统、方向调节系统、传动系统与平台系统；
发球系统由弹射机构与换挡机构两部分组成，通过多级不完全齿轮连接；换挡机构调节多级不完全齿轮进行换挡，所换档位的不完全齿轮与发球机构的齿条啮合运动，完成发球动作；
具体为弹簧(6)与微型球拍(8)在第一齿条(7)的带动下将发球筒(9)中的羽毛球弹射出去，完成发球动作；在发球过程中多级不完全齿轮不同档位与第一齿条啮合的齿数不同，压缩弹簧的程度也就不同，进而实现多级不同速度羽毛球的发射；在换挡时，换挡机构中第一电机(10)，带动四连杆机构控制换挡杆(15)左右平移，来推拉多级不完全齿轮进行换挡；换挡杆与第一齿轮(13)第二齿轮(14)形成高副低代，形成一个四连杆机构；
装球系统的夹球机构与槽轮机构是由相同电机提供动力，实现联动；其中，槽轮机构是由变速器控制其拨盘的加速与减速运动，实现槽轮机构的间歇运动；
夹球机构的连杆(16)在四连杆机构的带动下完成夹球动作，当羽毛球筒(17)没有羽毛球时，槽轮机构会带动转盘(18)进行换筒，实现间歇运动；槽轮机构是在变速器(19)的带动下，第三齿轮(20)与第四齿轮(21)啮合，将动力传到与第四齿轮(21)同轴的第一不完全齿轮(22)和第二不完全齿轮(23)上；其中，当不完全齿轮(22)与另一轴上第五齿轮(24)啮合时，实现减速运动，此时拨盘静止，当第二不完全齿轮(23)与第六齿轮(25)啮合时，实现加速运动，带动拨盘(26)拨动槽轮(27)；
方向调节系统是独立的两个电机控制，其上下方向调节机构由蜗轮蜗杆专门调节发球系统的发球筒上下方向调节；左右方性调节机构是位于底盘内部的蜗轮蜗杆，在电机的带动下实现平台上方的系统进行左右转动；
传动系统是主电机的动力传递系统，将电机的动力由该系统的轴与齿轮传递到发球系统和装球系统的各个机构。
进一步，发球机的方向调节系统是由上涡轮蜗杆(55)下蜗轮蜗杆(50)组成，分别有第三电机(56)与第四电机(49)带动，控制发球系统的上下左右不同方向调节。
进一步，第一轴(30)是通过联轴器与第二电机(28)相连，通过第一轴(30)上第七齿轮(29)与第二轴(35)的第八齿轮(31)将动力传给第二轴(35)；而第二轴(35)上的第九齿轮(34)通过与其相啮合的第十齿轮(45)将动力传到不完全齿轮所在的第三轴(46)，不完全齿轮组与齿条啮合，完成发球动作；第二轴(35)还通过第一锥形齿轮(32)与第四轴(42)上第二锥形齿轮(33)啮合将动力传给第四轴(42)，第四轴上第十一齿轮(43)与第十二齿轮(44)啮合，将动力传给第一四连杆机构(57)；此外，第二轴(35)通过第三锥形齿轮(37)与第五轴(39)上第四锥形齿轮(38)啮合，动力传到第五轴(39)，该轴上第十三齿轮(40)将动力传给第十四齿轮(41)，进而带动第二四连杆机构(58)；第二轴(35)还通过第五锥形齿轮(36)与第六锥形齿轮(47)将动力传到变速器以及槽轮机构上，完成间歇转换球筒动作。
进一步，前轮是由电机(51)控制，在第十五齿轮(52)与第二齿条(53)啮合作用下调节平台系统运动方向；后轮在电机(54)的带动下，进行转动，为平台运动提供动力；此外，平台系统内部含有方向调节系统的电机(49)涡轮蜗杆(50)，调节平台上方系统的方向。
基于枪械原理的羽毛球发球机设计有如下几个特点：
1.仅利用单个电机通过多个传动轴以及齿轮组将动力传到多个机构，实现同步运作。
2.利用不完全齿轮与齿条配合，实现弹簧的压缩与伸长，进而实现羽毛球不同速度、不同频率的发射。
3.使用弹簧作为发球动力原件，减小了对羽毛球羽毛的损伤。
附图说明
图1为基于枪械原理的羽毛球发球机的整体外形示意图
图2为基于枪械原理的羽毛球发球机的内部结构示意图
图3为基于枪械原理的羽毛球发球机的发球系统示意图
图4为基于枪械原理的羽毛球发球机的多级不完全齿轮示意图
图5为基于枪械原理的羽毛球发球机的换挡机构示意图
图6为基于枪械原理的羽毛球发球机的装球系统示意图
图7为基于枪械原理的羽毛球发球机的装球系统槽轮机构与减速器示意图
图8为基于枪械原理的羽毛球发球机的传动系统示意图(一)
图9为基于枪械原理的羽毛球发球机的传动系统示意图(二)
图10为基于枪械原理的羽毛球发球机的传动系统示意图(三)
图11为基于枪械原理的羽毛球发球机的平台系统示意图
图12为基于枪械原理的羽毛球发球机的平台系统内部结构示意图
具体实施方式
发球机的整体外形如图1所示，内部结构如图2所示，其主要由发球系统(1)、装球系统(2)、方向调节系统(3)、传动系统(4)与平台系统(5)五大系统组成，五大系统相互配合完成发球功能。
发球机发球原理为弹簧(6)与微型球拍(8)在第一齿条(7)的带动下将发球筒(9)中的羽毛球弹射出去，完成发球动作。在发球过程中多级不完全齿轮如图4所示，根据运动员需求，不同档位与第一齿条啮合的齿数不同，压缩弹簧的程度也就不同，进而实现多级不同速度羽毛球的发射。在换挡时，如图5所示，换挡机构中第一电机(10)，带动四连杆机构控制换挡杆(15)左右平移，来推拉多级不完全齿轮进行换挡。换挡杆与第一齿轮(13)第二齿轮(14)形成高副低代，原理上形成四连杆机构。
在装球系统中如图6所示，夹球机构的连杆(16)在四连杆机构的带动下完成夹球动作，当羽毛球筒(17)没有羽毛球时，槽轮机构会带动转盘(18)进行换筒，实现间歇运动。本发明中槽轮机构是在变速器(19)的带动下，如图7所示，第三齿轮(20)与第四齿轮(21)啮合，将动力传到与第四齿轮(21)同轴的第一不完全齿轮(22)和第二不完全齿轮(23)上。其中，当不完全齿轮(22)与另一轴上第五齿轮(24)啮合时，实现减速运动，此时拨盘静止，当第二不完全齿轮(23)与第六齿轮(25)啮合时，实现加速运动，带动拨盘(26)拨动槽轮(27)。
发球机的方向调节系统是由上涡轮蜗杆(55)下蜗轮蜗杆(50)组成，分别有第三电机(56)与第四电机(49)带动，主要控制发球系统的上下左右不同方向调节。
本发明的传动系统是由不同类型的齿轮与轴组成，可将第二电机(28)动力传递到发球系统和装球系统进而实现联动。如图8传动系统内部机构原理图所示，第一轴(30)是通过联轴器与第二电机(28)相连，通过第一轴(30)上第七齿轮(29)与第二轴(35)的第八齿轮(31)将动力传给第二轴(35)；而第二轴(35)上的第九齿轮(34)通过与其相啮合的第十齿轮(45)将动力传到不完全齿轮所在的第三轴(46)，不完全齿轮组与齿条啮合，完成发球动作；第二轴(35)还通过第一锥形齿轮(32)与第四轴(42)上第二锥形齿轮(33)啮合将动力传给第四轴(42)，第四轴上第十一齿轮(43)与第十二齿轮(44)啮合，将动力传给第一四连杆机构(57)；此外，第二轴(35)通过第三锥形齿轮(37)与第五轴(39)上第四锥形齿轮(38)啮合，动力传到第五轴(39)，该轴上第十三齿轮(40)将动力传给第十四齿轮(41)，进而带动第二四连杆机构(58)。第二轴(35)还通过第五锥形齿轮(36)与第六锥形齿轮(47)将动力传到变速器以及槽轮机构上，完成间歇转换球筒动作。
平台系统的支撑板(48)支撑平台上部的各个系统，而其内部机构如图10所示，前轮是由电机(51)控制，在第十五齿轮(52)与第二齿条(53)啮合作用下调节平台系统运动方向。后轮主要在电机(54)的带动下，进行转动，为平台运动提供动力。此外，平台系统内部含有方向调节系统的电机(49)涡轮蜗杆(50)，调节平台上方系统的方向。

Claims (4)

1.基于枪械原理的羽毛球发球机，其特征是：发球机包括5部分：发球系统、装球系统、方向调节系统、传动系统与平台系统；
发球系统由弹射机构与换挡机构两部分组成，通过多级不完全齿轮连接；换挡机构调节多级不完全齿轮进行换挡，所换档位的不完全齿轮与发球机构的齿条啮合运动，完成发球动作；
具体为弹簧(6)与微型球拍(8)在第一齿条(7)的带动下将发球筒(9)中的羽毛球弹射出去，完成发球动作；在发球过程中多级不完全齿轮不同档位与第一齿条啮合的齿数不同，压缩弹簧的程度也就不同，进而实现多级不同速度羽毛球的发射；在换挡时，换挡机构中第一电机(10)，带动四连杆机构控制换挡杆(15)左右平移，来推拉多级不完全齿轮进行换挡；换挡杆与第一齿轮(13)第二齿轮(14)形成高副低代，形成一个四连杆机构；
装球系统的夹球机构与槽轮机构是由相同电机提供动力，实现联动；其中，槽轮机构是由变速器控制其拨盘的加速与减速运动，实现槽轮机构的间歇运动；
夹球机构的连杆(16)在四连杆机构的带动下完成夹球动作，当羽毛球筒(17)没有羽毛球时，槽轮机构会带动转盘(18)进行换筒，实现间歇运动；槽轮机构是在变速器(19)的带动下，第三齿轮(20)与第四齿轮(21)啮合，将动力传到与第四齿轮(21)同轴的第一不完全齿轮(22)和第二不完全齿轮(23)上；其中，当不完全齿轮(22)与另一轴上第五齿轮(24)啮合时，实现减速运动，此时拨盘静止，当第二不完全齿轮(23)与第六齿轮(25)啮合时，实现加速运动，带动拨盘(26)拨动槽轮(27)；
方向调节系统是独立的两个电机控制，其上下方向调节机构由蜗轮蜗杆专门调节发球系统的发球筒上下方向调节；左右方性调节机构是位于底盘内部的蜗轮蜗杆，在电机的带动下实现平台上方的系统进行左右转动；
传动系统是主电机的动力传递系统，将电机的动力由该系统的轴与齿轮传递到发球系统和装球系统的各个机构。
2.根据权利要求1所述的羽毛球发球机，其特征是：发球机的方向调节系统是由上涡轮蜗杆(55)下蜗轮蜗杆(50)组成，分别有第三电机(56)与第四电机(49)带动，控制发球系统的上下左右不同方向调节。
3.根据权利要求1所述的羽毛球发球机，其特征是：第一轴(30)是通过联轴器与第二电机(28)相连，通过第一轴(30)上第七齿轮(29)与第二轴(35)的第八齿轮(31)将动力传给第二轴(35)；而第二轴(35)上的第九齿轮(34)通过与其相啮合的第十齿轮(45)将动力传到不完全齿轮所在的第三轴(46)，不完全齿轮组与齿条啮合，完成发球动作；第二轴(35)还通过第一锥形齿轮(32)与第四轴(42)上第二锥形齿轮(33)啮合将动力传给第四轴(42)，第四轴上第十一齿轮(43)与第十二齿轮(44)啮合，将动力传给第一四连杆机构(57)；此外，第二轴(35)通过第三锥形齿轮(37)与第五轴(39)上第四锥形齿轮(38)啮合，动力传到第五轴(39)，该轴上第十三齿轮(40)将动力传给第十四齿轮(41)，进而带动第二四连杆机构(58)；第二轴(35)还通过第五锥形齿轮(36)与第六锥形齿轮(47)将动力传到变速器以及槽轮机构上，完成间歇转换球筒动作。
4.根据权利要求1所述的羽毛球发球机，其特征是：前轮是由电机(51)控制，在第十五齿轮(52)与第二齿条(53)啮合作用下调节平台系统运动方向；后轮在电机(54)的带动下，进行转动，为平台运动提供动力；此外，平台系统内部含有方向调节系统的电机(49)涡轮蜗杆(50)，调节平台上方系统的方向。
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