乒乓球发球机设计
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基于单片机的乒乓球发球机设计
基于单片机的乒乓球发球机设计乒乓球是一项广受欢迎的体育运动，对于提高反应速度和手眼协调能力有很大帮助。
在乒乓球训练中，发球是一项基础且重要的技术。
然而，手动发球不仅效率低下，而且球的飞行轨迹和速度也不够稳定。
因此，设计一款基于单片机的乒乓球发球机，可以实现高效且稳定的发球，提高训练效率。
单片机是一种集成度高的微型计算机，广泛应用于各种自动化设备和智能化仪器。
通过编程，单片机可以实现对输入信号的处理和控制，进而实现特定的功能。
在乒乓球发球机设计中，单片机主要负责接收用户的发球信号，并控制发球机的电机驱动，实现自动发球。
基于单片机的乒乓球发球机主要包括以下几部分：单片机控制电路、电机驱动电路、电源电路以及相关程序算法。
选用常见的8051系列单片机作为主控芯片，接收用户的发球信号，并输出控制信号给电机驱动电路。
根据控制信号，电机驱动电路实现对电机的控制，进而实现球台的自动发球。
为整个系统提供稳定的工作电压，确保系统的正常运行。
基于C语言编写程序，实现以下功能： a)接收用户的发球信号，并进行处理； b)根据处理结果，输出控制信号给电机驱动电路； c)监测电机工作状态，确保发球过程的安全性。
基于单片机的乒乓球发球机具有以下主要功能和特点：可调节发球速度：根据用户需求，可以在一定范围内调节发球机的发球速度，实现从慢到快的训练效果。
高稳定度：得益于单片机的精确控制，发球机的球速稳定度较高，确保了训练的质量。
自动计时：内置计时器功能，可以自动记录发球时间和统计接球次数，方便用户掌握训练进度。
安全可靠：在发球过程中，一旦出现异常情况，如卡球、电机故障等，系统会自动停机并发出警报，确保用户的安全。
基于单片机的乒乓球发球机在乒乓球训练中具有显著的应用效果。
以下是其与手工发球相比的优点：提高训练效率：通过自动发球，节省了手动发球的时间和精力，同时避免了因疲劳导致的发球质量下降。
精确控制：通过单片机对电机进行精确控制，使得球的飞行轨迹更加稳定，更利于球员的接球练习。
简易乒乓球发球机
合理性比较
连杆急回作用实现高速发球，机构空回行 程中实现放球动作，节省多余机构，可调 的行程速比系数和机架高度。 压缩弹簧次数多，容易使弹簧失去弹性， 而且不容易控制力量，稳定性不高。
机构设计
整体设计包括一拦截球的网7，网上设有一 沟槽，输送道由皮带轮构成，完成把拦截 的球送回装球的箱里面 机构5和6实现每击完一球放一球，机构5每 次击球过后转90度，6实现推5转90度动作 调节滑块8的高度可实现球速改变，上下可 调范围8cm 整体机架有一和8相当的滑块，可调节发球 高度
简易乒乓球发球机
2001111032 严立海
设想用途
由于市面发球机都非常昂贵，而且对于刚 练习的乒乓球的人用处不大，而对于水平 较高的人来说也是一种浪费。所以构想一 个适合水平较低的人练习用。同时实现一 般发球机的功能。
速 可调发球高度
方案设想
利用连杆机构急回 运动和各种机构实 现击球和回收球 利用机构压缩弹簧， 利用获得的张力击 球
机构简图
性能
射球频率：40—100个 /分钟 球速：8-15米/秒 机头升降：可调范围 15厘米 电源电压：交流180260伏 功耗：小于30瓦 待机功耗：小于5瓦 整机净重：5公斤左右 发球机高度：50cm 连杆1、2、3、4、6依 次长度为：5cm 、 12cm 35cm 15cm 12cm、35cm、15cm、 5cm
乒乓球发球机的设计
06 总结与展望
设计成果回顾
成功研发出多功能发球机
具备不同旋转、速度、落点等发球功能，满足训练需求。
实现智能化控制
通过编程和传感器技术，实现发球机的自动化和智能化控 制。
提高发球稳定性
优化机械结构和发球算法，提高发球的稳定性和准确性。
存在问题分析及解决思路
噪音问题
发球机在工作时产生较大 噪音，需改进机械结构和 降噪材料。
网络化与智能化管理
通过物联网技术实现发球机的远程监控和管 理，提高管理效率和使用便捷性。
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实验方案设计及实施过程描述
实验设备
选择具有代表性的乒乓球发球机作为 实验对象，并准备相应的测试设备和 工具。
实验环境
搭建符合国际比赛标准的乒乓球场地， 并确保测试环境的一致性。
实验方法
采用定量分析和定性分析相结合的方 法，对发球机的各项性能指标进行测 试和评估。
数据记录
详细记录实验过程中的数据，包括发 球速度、旋转、落点等信息，以便后 续分析。
传感器布局
将传感器安装在发球机的关键位置， 如出球口、球道等，以获取准确的球 路信息。
执行器驱动方式及优化策略
执行器驱动方式
选用高精度步进电机、伺服电机等作为驱动元件，实现发球机的高速、高精度 动作。
优化策略
通过调整电机的控制参数、采用先进的控制算法等，提高发球机的响应速度和 运动精度，降低能耗和噪音。同时，对发球机的机械结构进行优化设计，减轻 重量、提高刚性和耐磨性。
能耗问题
当前发球机能耗较高，需 优化能源利用和节能设计。
耐用性问题
部分零部件易磨损，需提 高材料质量和加强维护保 养。
乒乓球自动发球机计算机控制系统的设计
摘
要
为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的， 本文针对乒乓球发球的特点， 从总体上设计了一种新型的乒乓球发球机:自动乒乓球发球机。 本文综述了国内外乒乓球发球机的现 状，对已有发球机的机械结构进行分析，根据所需实现的功能，提出了改进的设计方案。针对该发 球机发球装置的缺陷，采用对转双轮的发球原理，使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动 装置的机械结构繁琐，不宜进行自动控制，对其进行了改进设计;此外，增加设计了升降装置，使发 球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型，分析了控制落球点各参数的合理 取值范围，得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及 控制系统，并详细介绍了该控制系统的设计过程，具体包括外围设备的选择、电动机的选择、PWM 驱动器的选择等，论证说明了该控制系统的可靠性。 改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机，它可以发出各种适合练 习者需要的球，利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制，以满足练习者的不同技术需求。 同时设置了随机发球模式，对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化，实现落球点的随 机变化。
II
目录
摘 要......................................................... I ABSTRACT...................................................... Ⅱ 目录........................................................... I 第一章 绪 论 ................................................... 1
要
为了使练习者能更好地学习乒乓球技术以达到健身和训练的目的， 本文针对乒乓球发球的特点， 从总体上设计了一种新型的乒乓球发球机:自动乒乓球发球机。 本文综述了国内外乒乓球发球机的现 状，对已有发球机的机械结构进行分析，根据所需实现的功能，提出了改进的设计方案。针对该发 球机发球装置的缺陷，采用对转双轮的发球原理，使其能够实现旋转球和不旋球的发射;考虑原摆动 装置的机械结构繁琐，不宜进行自动控制，对其进行了改进设计;此外，增加设计了升降装置，使发 球功能更完善。根据乒乓球飞行过程的受力分析建立了数学模型，分析了控制落球点各参数的合理 取值范围，得出其相互制约关系。论述了该自动乒乓球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及 控制系统，并详细介绍了该控制系统的设计过程，具体包括外围设备的选择、电动机的选择、PWM 驱动器的选择等，论证说明了该控制系统的可靠性。 改进后设计的乒乓球发球机是一种新型的、性价比高的自动型发球机，它可以发出各种适合练 习者需要的球，利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行控制，以满足练习者的不同技术需求。 同时设置了随机发球模式，对发球速度、发球角度和发球高度等参数进行随机化，实现落球点的随 机变化。
II
目录
摘 要......................................................... I ABSTRACT...................................................... Ⅱ 目录........................................................... I 第一章 绪 论 ................................................... 1
乒乓球发球机的设计
185
50
传动机构的尺寸设计与计算
1、自由度的计算
F=3n-2Pl-Ph=3*6-2*8-1=1 2、齿轮机构的数据设计 已知条件：发球频率为40个 每分钟 齿轮参数：齿轮1与齿轮2相 啮合。要求齿数， 分度圆半径相同 考虑到发球口轴线与推杆轴 线重合 设计底座厚20，齿轮厚10 定齿轮分度圆直径d=150 采用标准齿轮标准安装啮合
设计方案与原理
方案B是采用带有凹槽 的转轮。球靠自身重 力落入凹槽内，通过 轮的逆时针转动将球 送入送球道内。球在 球道内排成一排，后 面的球将前面的球顶 到发球装置，
乒乓球发球机结构简图
利用曲柄七杆机构实现 间歇送球。由于该机构 有两个自由度，我们用 齿轮副将其封闭为一个 自由度
64 149
R75
模数m=7.5 齿数=20 压力角α=20° 齿顶高系数ha*=1 顶隙系数c*=0.25 由发球频率f=40个/分计算得齿轮角速 度 ω=（2π*40）/60=4.2 rad/s 3、送球装置的数据设计 已知条件：乒乓球直径D=40mm 初始数据：定滑块的工作行程为 160mm，滑块 的长 度为50mm，宽高度为42mm， 初始位置 铰链C距齿轮竖直轴线40mm。 数据计算：由工作行程160mm可得杆 5尺寸
三维图像
传动系统演示
程序代码
0.22 0.2
滑 块 位 置 Xc
x=[0:pi/50:2*pi];
0.18
0.16
a=0.064;
0.14
e=0.050; b=0.149; c=4.2; f1=sin(x);
0.12
0.1
0.08
0
1
2
3
4
5
6
7
乒乓球发球机的设计
乒乓球发球机的设计1、引言乒乓球发球机是一种可以自动投放乒乓球的设备，该设备可以模拟各种不同的发球动作，帮助乒乓球运动员进行训练。
本文将介绍乒乓球发球机的设计。
2、设备要求2.1 功能需求- 能够模拟乒乓球的各种发球动作，包括正手发球、反手发球、下旋发球等。
- 具备调节发球速度、旋转和角度的能力，以适应不同训练需求。
- 具备连续发球的功能，以提供连续的训练机会。
2.2 性能要求- 发球准确度高，偏差在合理范围内。
- 发球速度范围广，能够满足不同水平的乒乓球运动员需求。
- 发球旋转效果稳定，能够模拟各种常见的旋转效果。
- 发球角度可调节范围广，以满足不同技术动作的训练需求。
3、系统架构3.1 发球装置- 采用电子控制装置控制球的发射，通过发射装置将乒乓球发射到指定区域。
- 发射装置包括电机、托盘和杆子，通过电机的转动带动杆子带动托盘进行发球。
- 托盘上设有装球孔，能够固定乒乓球并进行投放。
3.2 控制系统- 控制系统由单片机控制，通过接收外部输入信号来控制发球的速度、旋转和角度。
- 单片机控制模块通过与电机驱动模块的连接来控制发球装置的转动。
- 控制系统还应具备人机交互界面，方便用户对发球机进行设置和调整。
4、功能模块设计4.1 发球速度调节模块- 通过控制电机转速来调节发球速度，速度可根据需求进行调整。
- 发球速度调节模块可以实现连续的速度变化，以满足不同训练要求。
4.2 发球旋转调节模块- 通过改变发球装置的旋转角度来调节发球的旋转效果。
- 发球旋转调节模块可以实现不同旋转方向和旋转速度的调整。
4.3 发球角度调节模块- 通过改变发球装置的角度来调节发球的出射方向。
- 发球角度调节模块可以实现上下方向的调整，以适应不同技术动作的训练需求。
5、法律名词及注释5.1 专利权- 专利权是指对发明的专有权利，其目的是保护创造者对其发明的控制权。
5.2 商标权- 商标权是指对商标的专有权利，其目的是保护商标所有人对商标的独占使用权。
乒乓球自动发球机的设计
乒乓球自动发球机的设计摘要乒乓球发球机是一种自动控制发球的机器，可用于训练。
它通常由一个电动马达驱动，有一个或多个旋转发球轮，轮子上面带有固定的高度和旋转速度的球，可以模拟真实比赛中的发球场景。
乒乓球发球机能提高球员的反应能力、击球技术和运动感知能力，使他们的训练更加精确和有效。
此外，这种机器也可以用于比赛或娱乐活动，让乒乓球爱好者享受到更有趣的体验。
介绍了乒乓球发球机的种类、优势及存在的问题，并设计了一种以乒乓球发球取球为原理的乒乓球发球机。
运用齿轮与弹钩相结合的方法，设计了一种新型的乒乓球发球机，并通过三个收球槽滚子的转动来完成发球。
在此基础上，以AutoCAD 为工具，进行了乒乓球发球器零件及装配体的三维图纸设计。
这种发球器结构简单，体积适中，拆装方便，可发出不同角度，不同速度，不同转速的球，适合各个年龄段使用。
关键词：乒乓球发球机设计结合1绪论1.1论文选题的根据和研究意义乒乓球作为一项世界范围内广泛普及的运动，其技术含量和观赏性都得到了人民广泛的认可和喜爱。
在乒乓球运动中，发球是取胜的关键之一，尤其在高水平比赛中更是如此。
然而，人工发球存在不可避免的局限性，如难以实现高速度和高精度的发球等，这就需要乒乓球发球机来满足这些要求。
因此，设计和研究乒乓球发球机具有重要的实际应用价值和研究意义。
乒乓球发球机可以帮助球员在任何时间、任何地点进行训练，提高球员的技术水平和反应能力。
同时，发球机还可以让乒乓球爱好者更好地享受乒乓球运动的乐趣，尤其是那些无法找到合适的对手进行训练的人群。
此外，乒乓球发球机还可以为乒乓球赛事的比赛、测试等提供可靠的数据支持，可以使比赛更加公正、客观，也为乒乓球技术的研究和发展提供了基础条件。
因此，乒乓球发球机的设计和研究具有广泛的应用前景和研究价值。
设计出高质量的乒乓球发球机，不仅能满足乒乓球爱好者的需求，也可以为乒乓球竞技运动的进步做出贡献。
此外，乒乓球发球机的设计与制造涉及到机械、电子、控制等多个学科领域的综合应用，因此，它还可以为相关学科领域的教学和科研提供实践基础和应用场景。
乒乓球发球机的设计
虽然爱好乒乓球运动的人越来越多，但 往往由于缺少陪练人员或者陪练的发球力度、 角度、远近距离及球的旋转等技术发挥 不稳定而导致训练效果欠佳，所以为解决这 些问题而设计一机器帮助他们。
机构设计数据
乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=10~30m／s 乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟 乒乓球发球机发出的球需带旋度 乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放
乒乓球发球机的设计
指导教师：宜亚丽 团队成员： 温晶晶 张津玮 杜晓东 张仁奎
组员分工
温晶晶：图解法分析机构的运动 张津玮：解析法分析机构的运动 张仁奎：三维建模及运动仿真 杜晓东：说明书的整理及书写
设计背景
乒乓球是我国的国球， 从乒乓球外交的大球小球， 到多次包揽整个赛事的所 有冠军，乒乓球越来越受 到国人的喜爱。
0.18
0.16
a=0.064;
0.14
e=0.050; 0.12
b=0.149;
0.1
c=4.2; f1=sin(x); d=a/b; f2=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x)); f3=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x));
0.08
0
1
2
3
0.2
0.1
0
-0.1
f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x));
-0.2
plot(x,f2); plot(x,f2);title('滑块位置Xc'); plot(x,f3); plot(x,f3);title('滑块速度Vc'); plot(x,f4); plot(x,f4);title('滑块加速度a');
机构设计数据
乒乓球直径d=40mm 发球时的速度v=10~30m／s 乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟 乒乓球发球机发出的球需带旋度 乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放
乒乓球发球机的设计
指导教师：宜亚丽 团队成员： 温晶晶 张津玮 杜晓东 张仁奎
组员分工
温晶晶：图解法分析机构的运动 张津玮：解析法分析机构的运动 张仁奎：三维建模及运动仿真 杜晓东：说明书的整理及书写
设计背景
乒乓球是我国的国球， 从乒乓球外交的大球小球， 到多次包揽整个赛事的所 有冠军，乒乓球越来越受 到国人的喜爱。
0.18
0.16
a=0.064;
0.14
e=0.050; 0.12
b=0.149;
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c=4.2; f1=sin(x); d=a/b; f2=a*(cos(x)+1/d-d/4+d/4*cos(2*x)); f3=(-a)*c*(f1+d/2*sin(2*x));
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1
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0.1
0
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f4=(-a)*c*c*(cos(x)+d*cos(2*x));
-0.2
plot(x,f2); plot(x,f2);title('滑块位置Xc'); plot(x,f3); plot(x,f3);title('滑块速度Vc'); plot(x,f4); plot(x,f4);title('滑块加速度a');
乒乓球发球机设计
2号板
200mm
3号板
200mm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
7号板 4号板
345mm
230mm
150mm
Ø50mm进气孔
6号板
150mm
200mm
200mm
0
5
10
15
20
25
30
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40
45
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230mm
360mm
210mm
5号板
340mm
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
11cm
Ø41mm
18cm
②
⑤ ⑧
③
送 球 机 构
发球机顶板尺寸及加工参数
0
5
10
15
20
25
120mm
30
35
40
45
50
单位：mm
100mm
50mm
200mm
50mm
180mm 100mm
1号板
50
100mm
55mm 200mm
45
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325mm
0
5
10
15
20
25
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35
40
45
50
电源插孔 180mm 340mm
乒乓球发球机设计 拨球轮
0 5 10 15
Ø4mm螺孔
20
25
30
35
40
45
50
Ø41mm
乒乓球发球机的设计
乒乓球发球机的设计正文：1. 引言本文档旨在介绍乒乓球发球机的设计。
该设备是一种自动化装置，用于模拟人手发球，并能够根据用户需求进行调整和控制。
2. 设计目标乒乓球发球机的设计目标包括：- 实现精准、稳定且可靠地将乒乓球投放到指定位置；- 具有多种不同类型的发射方式（如顶螺旋、侧拉等）以满足各类训练要求；- 提供灵活性和易操作性，使用户可以轻松调整参数并使用设备；- 保证安全性，在运行过程中避免对使用者造成伤害。
3. 系统架构为了实现上述设计目标，我们提出以下系统架构：a) 控制单元：负责接收来自用户输入或外部传感器的信号，并通过执行相应命令来控制其他组件。
b) 发射单元：由电动驱动器、弹簧及相关结构组成。
其功能是产生合适力度与角度将击打点处之小白皮送至预期落点。
c) 定位单元：利用摄像头或激光测距技术确定当前小白皮所在位置，并将该信息传递给控制单元。
d) 用户界面：提供用户与设备进行交互的接口，包括调整发球参数、选择不同模式等功能。
4. 系统设计a) 控制算法：- 根据用户输入和定位单元反馈的数据，计算出合适力度与角度；- 调用电动驱动器以及弹簧系统来实现乒乓球发射；- 监测并处理异常情况（如卡住或故障）。
b) 发射机构设计：- 选取合适材料和结构以确保稳定性和耐用性；- 设计可调节部件以满足不同类型击打点需求；c) 定位系统设计：- 使用高精度摄像头或激光测距技术来确定小白皮所在位置；- 开发相应软件对图像进行分析识别，并输出坐标值。
5. 法律名词及注释本文档中涉及到以下法律名词：1）知识产权：指由人类创造而具有经济价值且可以通过某种方式表达出来的智力成果，在一定范围内受到国家法律保护。
2）专利权：是为了鼓励科学技术进步，保护发明者的合法权益而设立的一种专有权。
3）商标：是用以区别商品或服务来源并使其与其他竞争对手相区分开来的特定符号、图案等。
6. 附件本文档涉及以下附件：- 设计草图和示意图；- 控制算法代码；- 系统测试报告。
机械原理课程设计-乒乓球发球机说明书教材
机械原理课程设计说明书机械工程学院机械设计制造及其自动化专业11级机自9班设计者：指导教师：2013年 07 月 19 日一．设计题目 (3)二．项目组成员及分工 (3)三．设计方案与选择 (4)1. 功能分析与分解 (4)2. 设计方案与原理 (4)送球装置的设计 (4)3. 方案评价与选择 (6)4. 总体方案 (7)5.机构简图： (8)6.运动循环图： (8)四．选定机构的尺寸设计 (9)1. 机构的运动简图 (9)2. 机构的自由度计算 (10)3. 机构的尺寸及数据设计 (10)（1）齿轮机构数据设计 (10)（2）送球机构的尺寸分析 (12)（3）摆头机构的尺寸分析 (13)A. 连杆的尺寸设计 (13)B. 凸轮的尺寸设计 (15)五．选定机构的运动分析 (17)1.送球装置的运动分析 (17)A.位移分析 (17)B.速度分析 (18)C.加速度分析 (19)D.平衡力矩分析 (20)3. 发球机构的运动分析 (22)速度分析 (22)六．心得体会 (22)七．参考资料 (23)八．附录 (23)一．设计题目1.选题意义乒乓球是一种世界流行的体育项目，深受人们的喜爱。
但作为一种对抗性运动，当你只有一个人的时候，只能徒唤奈何了。
乒乓球发球机便是为了应对这种情况产生的，它对人们技术的提高与自身的锻炼有很大的帮助。
2.设计要求乒乓球直径d=40mm发球时的速度v=10~30m／s乒乓球发球机的摆角为±15°乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟乒乓球发球机发出的球需带旋度乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放二．项目组成员及分工小组成员：闫旭赵强郑笑竹分工：：机构设计、三维图制作、尺寸设计：机构设计、三维图制作、说明书的编写、尺寸设计：机构设计、尺寸设计及计算、运动分析、说明书、PPT 制作三．设计方案与选择1.功能分析与分解乒乓球发球机基本分为储球斗、送球装置、摆头装置和发球装置。
机械原理课程设计乒乓球发球机说明书
目录一．设计题目 (2)二．项目组成员及分工 (2)三．设计方案与选择 (3)1. 功能分析与分解 (3)2. 设计方案与原理 (3)送球装置的设计 (3)3. 方案评价与选择 (5)4. 总体方案 (6)5.机构简图： (7)6.运动循环图： (7)四．选定机构的尺寸设计 (8)1. 机构的运动简图 (8)2. 机构的自由度计算 (9)3. 机构的尺寸及数据设计 (9)（1）齿轮机构数据设计 (9)（2）送球机构的尺寸分析 (11)（3）摆头机构的尺寸分析 (12)A. 连杆的尺寸设计 (12)B. 凸轮的尺寸设计 (14)五．选定机构的运动分析 (16)1.送球装置的运动分析 (16)A.位移分析 (16)B.速度分析 (18)C.加速度分析 (19)D.平衡力矩分析 (20)3. 发球机构的运动分析 (22)速度分析 (22)六．心得体会 (22)七．参考资料 (23)八．附录 (23)一．设计题目1.选题意义乒乓球是一种世界流行的体育项目，深受人们的喜爱。
但作为一种对抗性运动，当你只有一个人的时候，只能徒唤奈何了。
乒乓球发球机便是为了应对这种情况产生的，它对人们技术的提高与自身的锻炼有很大的帮助。
2.设计要求乒乓球直径d=40mm发球时的速度v=10~30m／s乒乓球发球机的摆角为±15°乒乓球发球机发球频率f=30~50个／分钟乒乓球发球机发出的球需带旋度乒乓球在距乒乓球台300mm的高度释放二．项目组成员及分工小组成员：闫旭赵强郑笑竹分工：：机构设计、三维图制作、尺寸设计：机构设计、三维图制作、说明书的编写、尺寸设计：机构设计、尺寸设计及计算、运动分析、说明书、PPT 制作三．设计方案与选择1.功能分析与分解乒乓球发球机基本分为储球斗、送球装置、摆头装置和发球装置。
乒乓球从储球斗进入到送球装置，送球装置可间歇地将球传送到发球装置，发球装置将球发出。
摆头装置使球在不同角度发出，增加趣味性。
乒乓球发球机课程设计
乒乓球发球机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解乒乓球发球机的构造、工作原理及操作方法。
2. 学生能掌握乒乓球发球技巧的种类及其适用场景。
3. 学生能了解乒乓球运动的发展历程及在我国体育事业中的地位。
技能目标：1. 学生能够熟练操作乒乓球发球机，进行基本发球练习。
2. 学生能够通过发球机训练，提升乒乓球接发球技巧。
3. 学生能够运用所学知识，分析乒乓球比赛中的发球策略。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对乒乓球运动的兴趣和爱好，提高参与体育活动的积极性。
2. 增强学生的团队协作精神，培养良好的竞技道德。
3. 激发学生的爱国情怀，树立民族自豪感，认识到体育在国家和民族发展中的重要作用。
课程性质：本课程以实践操作为主，结合理论知识，培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：六年级学生具有较强的求知欲、好奇心和动手能力，已具备一定的乒乓球基础。
教学要求：教师需关注学生的个体差异，因材施教，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度，引导他们形成正确的价值观。
通过课程目标的实现，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 乒乓球发球机的构造与工作原理- 介绍发球机的各部分组成及其功能- 讲解发球机的工作原理及操作方法2. 乒乓球发球技巧- 分析不同种类的发球技巧及其特点- 指导学生运用发球机进行基本发球训练3. 乒乓球接发球技巧- 讲解接发球的基本技巧及策略- 通过发球机训练，提高学生的接发球能力4. 乒乓球比赛策略- 分析比赛中的发球策略及其运用- 引导学生结合实际情况，制定合适的比赛策略5. 乒乓球运动的历史与文化- 介绍乒乓球运动的发展历程- 讲解乒乓球在我国体育事业中的地位及其影响教学内容安排与进度：第一课时：乒乓球发球机的构造与工作原理第二课时：乒乓球发球技巧第三课时：乒乓球接发球技巧第四课时：乒乓球比赛策略第五课时：乒乓球运动的历史与文化教材章节：《小学体育课程标准》四年级下册第五章“球类运动”教学内容根据课程目标和学生的实际情况进行选择和组织，确保科学性和系统性。
基于单片机的乒乓球发球器设计--开题报告
[8]王志新.电机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2017：1-319.
[9]李永东.交流电机数字控制系统[M].北京：机械工业出版社，2015：1-247.
[10]周彬.电动机控制与变频技术[M].重庆：重庆大学出版社，2019：1-418.
[11]Lu Lixin，Shen Deshua，Li Guiqin. Acquisition and Control Systems of Distributed Data Based on STM32 [M]. Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[12] Peng Wei, Huang Ke, Design of the Data Acquisition System Based on STM32[M].Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[13] Ding Yuanjie.STM32 FAST-START DEVELOPMENT PLATFORM[M]. Beijing:China Machine Press .2015:45-51.
（2）传感器单元：在发球过程中，我们需要感应到有人体到发球区域后再进行发球。对人体的感应我们采用了红外传感器。这种传感器具有反应灵敏，执行效率高，可靠性好的特点，能够有效地检测人体是否到发球区域。
（3）电机控制：对于电机的控制，我们采用继电器控制。继电器控制能够有效的将控制单元和大功率器件有效的在物理上进行隔离，既保证了控制系统的稳定，也保证了大功率原件的正常工作。
[14] Atmel Corporation．The Design of STM32 Embedded Data Gathering Control System Based on GPRS Network[M].AtmelCorporation .2013.
[9]李永东.交流电机数字控制系统[M].北京：机械工业出版社，2015：1-247.
[10]周彬.电动机控制与变频技术[M].重庆：重庆大学出版社，2019：1-418.
[11]Lu Lixin，Shen Deshua，Li Guiqin. Acquisition and Control Systems of Distributed Data Based on STM32 [M]. Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[12] Peng Wei, Huang Ke, Design of the Data Acquisition System Based on STM32[M].Beijing: Press of Electronics Industry. 2016:299-323.
[13] Ding Yuanjie.STM32 FAST-START DEVELOPMENT PLATFORM[M]. Beijing:China Machine Press .2015:45-51.
（2）传感器单元：在发球过程中，我们需要感应到有人体到发球区域后再进行发球。对人体的感应我们采用了红外传感器。这种传感器具有反应灵敏，执行效率高，可靠性好的特点，能够有效地检测人体是否到发球区域。
（3）电机控制：对于电机的控制，我们采用继电器控制。继电器控制能够有效的将控制单元和大功率器件有效的在物理上进行隔离，既保证了控制系统的稳定，也保证了大功率原件的正常工作。
[14] Atmel Corporation．The Design of STM32 Embedded Data Gathering Control System Based on GPRS Network[M].AtmelCorporation .2013.
发乒乓球机课程设计
发乒乓球机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解乒乓球机的制作原理，掌握相关物理知识，如力的作用、能量转换等。
2. 学生能了解我国乒乓球运动的发展历程，增强对体育文化的认识。
3. 学生能运用所学生物、物理等知识，分析乒乓球机的设计与功能，提高跨学科综合运用能力。
技能目标：1. 学生能够独立完成乒乓球机的制作，提高动手操作能力和团队协作能力。
2. 学生能够运用信息技术手段，搜集和整理乒乓球运动及乒乓球机的相关资料，提高信息处理能力。
3. 学生能够通过实践，掌握乒乓球技巧，提高体育运动能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对体育运动的兴趣，增强锻炼身体的意识，养成良好的运动习惯。
2. 增强学生的创新意识，激发学生勇于尝试、不断探索的精神。
3. 培养学生的集体荣誉感，提高团队合作意识，弘扬体育精神。
本课程针对小学高年级学生特点，结合物理、体育等学科知识，设计富有实践性和趣味性的教学活动，旨在提高学生的综合素质，培养具备创新精神和实践能力的优秀人才。
通过本课程的学习，学生将掌握乒乓球机的设计与制作方法，提升跨学科综合运用能力，同时培养良好的情感态度和价值观。
二、教学内容1. 乒乓球运动简介：介绍乒乓球运动的发展历程、规则及技巧，结合体育课本相关章节，让学生对乒乓球运动有全面的了解。
2. 物理知识讲解：讲解力的作用、能量转换等物理概念，结合课本相关章节，为学生制作乒乓球机打下理论基础。
3. 乒乓球机设计原理：分析乒乓球机的结构、工作原理，指导学生参考物理、技术课本相关内容，了解乒乓球机的制作方法。
4. 制作实践：组织学生分组制作乒乓球机，根据教学大纲，安排制作进度，确保学生在规定时间内完成作品。
5. 信息技术应用：指导学生利用网络和信息技术手段，搜集乒乓球机相关资料，提高信息处理能力。
6. 跨学科综合运用：结合所学生物、物理等知识，引导学生分析乒乓球机的设计与功能，提高学生跨学科综合运用能力。
7. 乒乓球技巧训练：组织学生进行乒乓球技巧训练，结合体育课本相关章节，提高学生体育运动能力。
乒乓球发球器的设计
升降装置主要功 能是能够发射不同高 度的球。
勤奋• 求实• 献身• 开拓
四运行原理
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四运行原理
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感谢各位 THANK YOU
这种设计不会卡球 ，而且能实现乒乓球的 自动回收
三机构设计
2.发射机构
发射机构主要功 能是发球和旋转。从 输球管道输送的乒乓 球由两个摩擦轮夹带 并抛射出去。调节两 个摩擦轮的不同转速 能发射出不同旋向和 力量的球
Байду номын сангаас
勤奋• 求实• 献身• 开拓
三 机构设计 3 . 摇摆装置和升降装置
摇摆装置主 要功能是能够发射 不同角度的球。
乒乓球发球器的设计
讲解主要内容
勤奋• 求实• 献身• 开拓
序言 乒乓球发球器参数 结构设计 运行原理
— 序言
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一序言
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一序言
二设计参数
■发球频率：17~90个/分钟 ■ 球速：10~20米/秒 ■ 长短球：可调节 ■ 出球角度：±15度 ■ 可升降范围：35毫米 ■ 可发射上下旋球及不旋球 ■ 整体净重：25~30公斤 ■ 整体尺寸120cm×40cm ×620cm
勤奋• 求实• 献身• 开拓
二设计参数
工程图
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三机构设计
乒乓球发球器的机构组成框图
三机构设计
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1.输球机构和拨杆机构
输送机构包括储 球器和设置在底座内 的送球通道，储球器 中设有拨球杆；在送 球通道中设有可以旋 转的输球轮，其上设 有半圆的卡球槽。
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四运行原理
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这种设计不会卡球 ，而且能实现乒乓球的 自动回收
三机构设计
2.发射机构
发射机构主要功 能是发球和旋转。从 输球管道输送的乒乓 球由两个摩擦轮夹带 并抛射出去。调节两 个摩擦轮的不同转速 能发射出不同旋向和 力量的球
Байду номын сангаас
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三 机构设计 3 . 摇摆装置和升降装置
摇摆装置主 要功能是能够发射 不同角度的球。
乒乓球发球器的设计
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序言 乒乓球发球器参数 结构设计 运行原理
— 序言
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一序言
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一序言
二设计参数
■发球频率：17~90个/分钟 ■ 球速：10~20米/秒 ■ 长短球：可调节 ■ 出球角度：±15度 ■ 可升降范围：35毫米 ■ 可发射上下旋球及不旋球 ■ 整体净重：25~30公斤 ■ 整体尺寸120cm×40cm ×620cm
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二设计参数
工程图
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三机构设计
乒乓球发球器的机构组成框图
三机构设计
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1.输球机构和拨杆机构
输送机构包括储 球器和设置在底座内 的送球通道，储球器 中设有拨球杆；在送 球通道中设有可以旋 转的输球轮，其上设 有半圆的卡球槽。
乒乓球发球机资料
电机外形及具体参数见下图
除此种电机外，本发球机还需要驱动摩擦轮电机2个，拨球和输送 机构共用电机1个，因为本产品较为成熟，现参考相关资料及借鉴 相关产品，选择两个摩擦轮电机与上面摆动装置所用电机相同，选 择拨球和输送机构电机为4RK25GN-C，配用减速箱及其他传动机构 输出较低转速，同时驱动拨球机构和输送机构，具体的外形尺寸及 相关参数如下：
Solidworks Simulation 有限元分析
对摇摆机构的有限元分析：
对摇摆机构进行应力分析后，从应力分布图可以看出该结构所受 应力极大，故对此结构加以改进。
如下所示图所示，为改进前与改进后的模型：
改进后对摇摆结构再次进行有限元分析：
改进前
改进后
对比以上两幅图，不难看出，通过结构改进，摇摆机 构的应力极大幅度的减小了。
P 30 Knmax M l
式中K为安全系数，此时取2，将K、 n 、Ml带入，得到单侧电机功率：
P 2 3.14 6 0.0385 30 =1.45W
取 =0.87×0.92×0.95=0.76 其中0.87、0.92、0.95分别为电机的效率，杆的牵引效率及摆杆的传动 效率。则所需电机的输出功率为：
2.压气式发球机 压气式发球机是利用空气压缩机来发射乒乓球的，球被装入 长桶的底部由一窄口固定住，这个窄口的直径比球的直径略小一 些。当压缩空气推挤乒乓球通过窄口的时候，球就被发射出去了。 这种发球机的缺点是噪音极大，而且不能提供高的性能，同时空 气压缩的消耗功率很大，难以用电池来供电。
3.轮式发球机 轮式发球机的原理是由于装有轮 子的通道空间很小，当球从轨道进入 通道时，轮子就将球喷出，这种情形 如同小石子被打滑的车轮挤出一般。 这种发球方式有两种，一种是单轮驱 动，另一种是双轮驱动。单轮发球机 的弊端是：如果发球速度快，那么旋 转也快；如果发球速度慢，那么旋转 也慢。这种和人们实战打球是完全不 同的，实际上球速和旋转并不是完全 成正比的，比如攻球的速度很快，但 旋转并不强，而弧圈球旋转虽快，速 度未必快。双轮驱动发球机完全解决 了单轮驱动速度和旋转的矛盾，可以 发出各种旋转球，也能发出不转球。
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乒乓球发球机设计 拨球轮
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Ø4mm螺孔
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Ø41mm
Ø41mm
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Ø180mm
Ø50 mm
气动送球拨球轮
减速电机转速30-60转/分
0
5
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20
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45
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⑦ ⑥
Ø4mm螺孔
①
乒 乓 球 发 球 机 设 计
④
Ø41mm
拨球轮盖板
8号板
210mm Ø180mm
340mm
200mmX200mm
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4mm螺孔
65mm
52mm
轴承座夹板尺寸
65mm
厚度14mm
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
摇摆机构
11cm
Ø41mm
18cm
②
⑤ ⑧
③
送 球 机 构
发球机顶板尺寸及加工参数
0
5
10
15
20
25
120mm
30
35
40
45
50
单位：mm100Βιβλιοθήκη m50mm200mm
50mm
180mm 100mm
1号板
50
100mm
55mm 200mm
45
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60
325mm
0
5
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电源插孔 180mm 340mm
2号板
200mm
3号板
200mm
0
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7号板 4号板
345mm
230mm
150mm
Ø50mm进气孔
6号板
150mm
200mm
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0
5
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210mm
5号板
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
乒乓球发球机控制电路
1.开，2.关 3.球速度+，4.球速度5.上旋球，6.下旋球 7.旋头左，8.旋头右 9.仰头，10.俯头 11.送球速度+ 12.送球速度-
乒乓球发球机控制电路
12路无线遥控收发模块套装
乒乓球发球机控制电路
4—16线译码器
摇头设计尺寸：
X
X X
33.5mm
33.5mm
19mm
摇头机构的轴承外径为65mm，半径为32.5mm，轴承套厚度为5mm，因此外径预 算为38mm。
x=sin20°(38＋x)得出x≈19mm，园外的摇头导槽设计为 19mm。
0 5 10 15
Ø4mm螺孔
20
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Ø41mm
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气动送球拨球轮
减速电机转速30-60转/分
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Ø4mm螺孔
①
乒 乓 球 发 球 机 设 计
④
Ø41mm
拨球轮盖板
8号板
210mm Ø180mm
340mm
200mmX200mm
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
4mm螺孔
65mm
52mm
轴承座夹板尺寸
65mm
厚度14mm
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
旋头结构
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
摇摆机构
11cm
Ø41mm
18cm
②
⑤ ⑧
③
送 球 机 构
发球机顶板尺寸及加工参数
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120mm
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单位：mm100Βιβλιοθήκη m50mm200mm
50mm
180mm 100mm
1号板
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7号板 4号板
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Ø50mm进气孔
6号板
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乒乓球发球机控制电路
1.开，2.关 3.球速度+，4.球速度5.上旋球，6.下旋球 7.旋头左，8.旋头右 9.仰头，10.俯头 11.送球速度+ 12.送球速度-
乒乓球发球机控制电路
12路无线遥控收发模块套装
乒乓球发球机控制电路
4—16线译码器
摇头设计尺寸：
X
X X
33.5mm
33.5mm
19mm
摇头机构的轴承外径为65mm，半径为32.5mm，轴承套厚度为5mm，因此外径预 算为38mm。
x=sin20°(38＋x)得出x≈19mm，园外的摇头导槽设计为 19mm。