排球发球机

北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品1排球发球机北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品2摘要：作为世界三大球之一，排球在世界体坛上有着非常重要的地位，其竞争也越来越激烈。但是目前排球的日常训练基本是由人工发球来完成的。但是随着人的体力及情绪的下降，发球的质量很可能得不到保证。因此人工发球已经不能满足大的训练量。同时较大的日发球量也会增加教练或是陪练的负担，加重其身体的疲劳。因此，研究出能够代替人工发球，且能提供高质量发球的排球发球机是非常有必要的。此项科技发明以事实为依据，以科学试验为指导，尽可能创造出“人——机——环境”的和谐关系。关键词：排球发球机凸轮ABSTRACT:Asoneofthethreebigballofvolleyball,sportsintheworldhasaveryimportantposition,andthecompetitionisbecomingmoreandmoreintense.Butthedailytrainingofvolleyballbasiciscompletedbyartificialneutral,andwithpeople'sphysicalandemotional,servicequalityislikelynotguaranteed.Soartificialservehasnotsuitableforlargevolume.Alsolargerserveaquantitywillincreasetheburdenofcoachesorpartners,andincreasethefatigueofthebody.Soisstudiedtoreplaceartificialserve,andcanprovidehighqualityserviceofvolleyballservemachineisnecessary.Thescientificandtechnologicalinventionsbasedonfacts,guidedbythescientificexperiments,asfaraspossibletocreatetheharmoniousrelationshipbetweenhuman-machine-environment.Keywords:Volleyball;Servemachine;Cam北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品3目录排球发球机........................................................11引言............................................................42排球运动及训练的特点.............................................43方案描述.........................................................53.1基本原理...................................................53.2发球机总体构造即布局.......................................53.3发球机集球系统.............................................53.4传球系统简介...............................................73.5击球系统简介...............................................83.6挡球系统简介..............................................104作品核心创意....................................................105创意可行性分析..................................................115.1技术实现思路..............................................115.2技术难点..................................................116应用前景........................................................117总结与展望......................................................11【参考文献】.....................................................12北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品41引言当今的体育竞赛，不仅仅是体能上的比赛、战术上的竞争，更是科技上的一较高下。由较高的科技水平带来的高效率的体育训练在运动员水平的提高上起着至关重要的作用。排球是一项有着攻防两重性的体育运动，其运动特点与比赛规律要求运动员必须掌握攻守全方面的技术。但是目前仅通过人工发球来完成的日常训练任务已经不能满足运动员的正常训练需求。并且，人工发球往往达不到实战水平，而且随着人体力与情绪的下降，质量会越来越低，运动员的训练效果得不到保证。因此，研究出能够代替人工发球，能够提供高质量发球的排球发球机是非常有必要的。国内外对排球发球机的研究已有一段时间，也有多项研究成果，但是总体来看国内外的研究仍然处于样机、甚至概念设计的状态，并没有向产品转变。目前国内外市场上也没有相关的产品。2排球运动及训练的特点排球是一项技巧性比较高的运动。在大多数正规比赛中，比赛规则规定运动员必须轮换位置。因此所有队员都会经历每个位置，并且参与防守与进攻。这就要求每个排球运动员必须全面地掌握各项基本排球技术。排球技术包括两类：一是有球技术，包括发球、传球、垫球、扣球和拦网等；二是无球技术，包括移动、起跳、掩护和准备姿势等。排球技术是手法和步法的结合，并且同时要求视野、躯干、和球场意识相互配合，融为一体。排球日常训练方法的正确性，在很大程度上影响着排球队员的训练效果。排球训练中经常运用的训练方法有以下几种：1)变换训练法。即变换不同的训练手段和方法来解决一项技术，可以使队员能够更全面地解决同一问题。2）重复训练法。即单一技能或单一个体在同一个阶段训练多次重复训练，并不断提高。多次重复训练法有利于形成好的条件反射。3）模拟训练法。模拟比赛中可能出现的各种情况，是有助于提高运动员适应能力的训练方法。4）多球训练法。用多个排球进行某一项技术的训练可以增加训练密度、难度与节奏，能够有效提高效果。5）串联训练法。训练中将各项技术有机地串联结合在一起，使运动员能够更有效地适应比赛。6）竞赛训练法。开展双方有胜负的模拟比赛，对运动员在比赛场上的正常发挥及不良情绪的克服有重要的作用。7）综合训练法。把两项及两项以上的技术和战术结合起来共同训练，并在创造的各种对抗条件下进行训练。8）对抗训练法。运动员有一定排球基础后可以采用与对立面对抗的训练形北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品5式。3方案描述（文中涉及零件均是在solidworks中完成，比例可能有不当之处，请谅解。）3.1基本原理排球因重力从集球箱通过圆筒下落在传球杆上，传球杆将固定住最下端的一个排球并将其送至击球位，击球杆在弹簧的作用下将排球击出，被击出的排球在挡球板的作用下按照既定方向飞出，完成发球动作。3.2发球机总体构造即布局发球机的集球、传球、击球、挡球系统之方位组合何如图2.2.1所示。整个发球机横放于排球场边线外。开启电机，两个凸轮同时旋转。传球系统将排球送至既定位置，击球系统将球击出，挡球系统控制出球方向。整个系统协调统一。图3.2.1发球机整体布局3.3发球机集球系统发球机集球系统如图3.3.1所示。发球机集球系统是由集球箱（图3.3.2）、插入式球筒（图3.3.3）制作成的。其作用是将排球收集在一起，配合传球系统的挡板使排球按照指定方向逐个下落。北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品6图3.3.1发球机集球系统图3.3.2集球箱图3.3.3球筒北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品73.4传球系统简介发球机传球系统如图3.4.1所示。发球机传球系统由一个椭圆凸轮（图3.4.2）及一个扁平的具有挡球作用的传球杆（图3.4.3）组成。凸轮的旋转使传球杆前后移动，传球杆前部的传球环固定住最下端的排球，并将它传至击球位置。而传球杆扁平的杆身挡住上面的球。从而做到让排球逐个下落。图3.4.1发球机传球系统图3.4.2凸轮北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品8图3.4.3传球杆3.5击球系统简介发球机击球系统如图3.5.1所示。发球机击球系统由一个凸轮（图3.5.2）、一个击球杆（图3.5.3）、一个导杆（图3.5.4）、两个小轮组成（图3.5.5）。由于凸轮的旋转，击球杆向下运动并且拉伸弹簧。击球杆运动到一定位置后迅速上弹并击球。其中，两个凸轮能使各部件之间的相对运动更为平滑，缓冲装置可使击球杆击球后迅速停止向上的运动。图3.5.1发球机击球系统北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品9图3.5.2凸轮图3.5.3击球杆图3.5.4导杆北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品10图3.5.5两个小轮3.6挡球系统简介发球机挡球系统如图3.6.1所示。发球机挡球系统由一个具有五个自由度的挡球板构成，可以很方便、简洁的改变排球的飞出方向，使发球机更加实用。图3.6.1发球机挡球系统4作品核心创意其实目前市面上出现最多的是乒乓球发球机，而羽毛球、网球、棒球的发球机也进行了批量的生产。由于排球体积大，质量大，发球时又要保持一定的球速和角度，因此国内现在也没有较为突出的排球发球机产品。我的创新作品不同于一般发球机依靠旋转飞轮“挤”出球体，而是依靠稳定的击打使球体获得速度。这样更适合排球这种体积、质量较大的球类。北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛作品11其次，我的排球发球机只用了两个凸轮就达到了传递排球和击打排球的效果，结构简单，控制方便，制作成本低。最后，这款排球发球机以稳定的击打保持球速，还可以通过挡板来改变球的飞行方向，这样可以保持发球效率，比传统的人工发球更能达到运动员的训练目的。5创意可行性分析5.1技术实现思路由于此发球机结构简单明了，原理清晰，因此技术上的实现较为容易。发球机由两个凸轮为主体，分别完成“传球”“击球”两个动作。能够改变方向的挡板控制球的飞出方向及飞出角度。集轻简与功能合理实用于一身的发球机的造价也不会太高。因此，此创意是非常可行的。5.2技术难点1，用于击球的主弹簧的选择要通过详细的计算和挑选，否则难以发出速度合理的球。2，击球杆上方的缓冲装置的安放位置要经过多次试验才能确定，否则难以达到预定效果。6应用前景由于市面上没有批量生产的排球发球机，因此，此排球发球机将拥有很好的市场。它既可以用于排球爱好者的娱乐，也可以用于排球运动员的日常训练。此创意可使排球的娱乐性增强，亦使运动员训练的效率大大提高。7总结与展望由于市面上没有排球发球机的成品，因此我花费了大量的时间了解其他球类的发球机，并且学习了一些机构学的知识。运用所学知识，根据其他类型发球机的主要思想及排球的特点设计出此排球发球机。虽然我在单片机、机械原理方面的知识还不足，以致发球机的不足还有很多，但是我认为，我们应当敢于思考，大胆设想，并且勇于面对困难。这些品质是最重要的。在这次创意设计中，我查阅了大量的资料，发现了自身的不足，但在为自己作品努力的过程中更加深了我对机械的兴趣。这次实践我受益匪浅。虽然我的发球机还有很多需要改进的地方，但是我认为其大体上是可行的。北京航空航天大学第二十四届“冯如杯”学生参赛