新型羽毛球拾球理球一體機的應用與研究

石鑫磊　李瑞洋　吳天礎等

摘要：羽毛球運動在中國有著良好的群眾運動基礎和大眾普及親和度，而在初學羽毛球時需要大量的發球練習，需要學習者耗費大量的時間跟精力去做與練球無關的整理球的活動，市面上此類設備比較匱乏，因此，我們設計出了一種羽毛球收集整理機械。

關鍵詞：羽毛球；撿拾；理球

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.174

1引言

羽毛球運動適合于男女老幼，運動量可根據個人年齡、體質、運動水平和場地環境的特點而定。我們發現在初學羽毛球時需要大量的發球練習，這就會在短時間內有許多羽毛球需要整理，而傳統的理球方法費時費力，需要學習者耗費大量的時間跟精力去做與練球無關的整理球的活動，嚴重影響了練習效果，使廣大學者身心疲勞，十分苦惱。

針對上述問題，我們設計出了一種羽毛球收集整理機械，此新型羽毛球拾球理球一體機，集收球理球于一體，創新的使用旋掃式螺旋線分球機構，使羽毛球在下落的過程中隨機排序，順序出球裝桶，集收集整理一體化設計。

2設計背景

目前關于羽毛球的此類設備在國內外市場上都是嚴重匱乏的，究其原因，是因為籃球、乒乓球等都是規則的球體，而羽毛球卻是異形的，而且羽毛很脆弱，即使收集到一起也不好整理。在發球練習中我們發現，最適宜發球練習的球應該是，球頭朝向一致，首尾相接的一排球，放到手臂上或者發球機上方便快捷，省時省力。使運動者更能享受羽毛球運動的樂趣，而非花大部分的時間去做沒有意義的理球工作。

3羽毛球拾球理球一體機的模型結構及原理

3.1設計流程

通過實際調查我們發現，羽毛球整理機械嚴重匱乏，究其原因是因為羽毛球外形不規則，不易整理。為滿足消費者的需要，羽毛球拾球理球一體機主要設計分為以下部分：羽毛球收集裝置的設計、理球機外型設計與裝配、旋掃式螺旋線分球機構設計與制作、出球口設計，同時要保證裝配誤差的減小以確保裝配精度。

3.2工作原理

長毛滾刷將在場地上散落的羽毛球掃到擋板傳送帶上，可以一個較大的角度將羽毛球在低位傳送至較高位置。進行理球的預備工作，最后利用羽毛球所具有的特殊氣動外形進行理球。而理球就需要羽毛球有一個正球的過程，我們使用目前市場使用量最大的兩種品牌的羽毛球李寧的AD30、AD36和尤尼克斯AS03、AS05進行實驗。經過大量實驗發現兩大品牌的四種羽毛球的正球點集中460mm到480mm之間。羽毛球只要在480mm以上自由落下就可以球頭朝向正下方。但是慮到機器體積問題，這就需要使羽毛球的正球距離變得更短。羽毛球的正球過程是由其氣動外形，相對空氣流速溫濕度共同決定的。但是對正球點影響最大的還是氣動外形和與空氣的相對流速。羽毛球在重力與空氣的作用下落至新型旋掃分球機構上機構如圖1所示，落至新型旋掃理球機構上后，在旋掃刷的旋轉推動下被推送至出球口完成隨機落球順序出球動作，完成理球工作。圖2為整機設計三維圖。

3.3設計計算及零件選型

本機采用單電機通過同步帶、齒輪傳動將動力同時傳遞給三個執行元件。通過不同的傳動比達到不同轉速。電動機選用額定電壓12V額定電流0.3A的直流減速電動機，額定轉速50轉/分鐘，電動機最大功率為3.6W。機械執行件與電動機需要有較好的傳動比和較大的傳動距離故選用同步帶傳動。電動機與送球傳送帶滾桶的中心距是90.7mm，電機同步帶輪使用的是S2M，60齒節徑38.197mm齒寬5mm。送球傳送帶滾桶的設計轉速是每分鐘62.5轉。

根據n₂/n₁=z₂/z₁=i，電動機額定轉速n₁=50，送球傳送帶滾桶設計轉速n₂=62.5，主動輪齒數Z₁=60求得送球傳送帶滾桶動輪齒數z₂=48，傳動比i=1.25

掃球滾筒設計轉速為每分鐘62.5轉。設計動力來自送球傳送帶滾桶軸，由于送球傳送帶滾桶的設計轉速與掃球滾筒設計轉速一致，但是轉向相反，所以需要一對直齒圓柱齒輪改變旋轉方向，送球傳送帶滾桶軸與掃球滾筒旋轉軸中心距是76.9mm，有較大的傳動距離。需要帶傳動。因送球傳送帶滾桶與掃球滾筒的傳動比是1，而相同規格零件批量加工會有價格優勢，故同步帶輪選用與送球傳送帶滾桶從動輪相同規格的同步帶輪。直齒圓柱齒輪設計參數是模數m=1.125，中心距a=38.25mm，齒數z=34，齒厚6mm，材質PLA。設計從動S2M同步帶輪齒數z2=48傳動比i=1.25節圓直徑30.558mm，齒寬5mm。

4結束語

本羽毛球拾球理球一體機集收球、理球于一體，拾球、理球、傳送機構采用同一電機驅動，節能環保，方便小巧，結構緊湊運用新型理球機構，改變了傳統的羽毛球理球方式，使運動員從繁重的手工理球中解放出來。