新型羽毛球拾球理球一体机的应用与研究

石鑫磊　李瑞洋　吴天础等

摘要：羽毛球运动在中国有着良好的群众运动基础和大众普及亲和度，而在初学羽毛球时需要大量的发球练习，需要学习者耗费大量的时间跟精力去做与练球无关的整理球的活动，市面上此类设备比较匮乏，因此，我们设计出了一种羽毛球收集整理机械。

关键词：羽毛球；捡拾；理球

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

1引言

羽毛球运动适合于男女老幼，运动量可根据个人年龄、体质、运动水平和场地环境的特点而定。我们发现在初学羽毛球时需要大量的发球练习，这就会在短时间内有许多羽毛球需要整理，而传统的理球方法费时费力，需要学习者耗费大量的时间跟精力去做与练球无关的整理球的活动，严重影响了练习效果，使广大学者身心疲劳，十分苦恼。

针对上述问题，我们设计出了一种羽毛球收集整理机械，此新型羽毛球拾球理球一体机，集收球理球于一体，创新的使用旋扫式螺旋线分球机构，使羽毛球在下落的过程中随机排序，顺序出球装桶，集收集整理一体化设计。

2设计背景

目前关于羽毛球的此类设备在国内外市场上都是严重匮乏的，究其原因，是因为篮球、乒乓球等都是规则的球体，而羽毛球却是异形的，而且羽毛很脆弱，即使收集到一起也不好整理。在发球练习中我们发现，最适宜发球练习的球应该是，球头朝向一致，首尾相接的一排球，放到手臂上或者发球机上方便快捷，省时省力。使运动者更能享受羽毛球运动的乐趣，而非花大部分的时间去做没有意义的理球工作。

3羽毛球拾球理球一体机的模型结构及原理

3.1设计流程

通过实际调查我们发现，羽毛球整理机械严重匮乏，究其原因是因为羽毛球外形不规则，不易整理。为满足消费者的需要，羽毛球拾球理球一体机主要设计分为以下部分：羽毛球收集装置的设计、理球机外型设计与装配、旋扫式螺旋线分球机構设计与制作、出球口设计，同时要保证装配误差的减小以确保装配精度。

3.2工作原理

长毛滚刷将在场地上散落的羽毛球扫到挡板传送带上，可以一个较大的角度将羽毛球在低位传送至较高位置。进行理球的预备工作，最后利用羽毛球所具有的特殊气动外形进行理球。而理球就需要羽毛球有一个正球的过程，我们使用目前市场使用量最大的两种品牌的羽毛球李宁的AD30、AD36和尤尼克斯AS03、AS05进行实验。经过大量实验发现两大品牌的四种羽毛球的正球点集中460mm到480mm之间。羽毛球只要在480mm以上自由落下就可以球头朝向正下方。但是虑到机器体积问题，这就需要使羽毛球的正球距离变得更短。羽毛球的正球过程是由其气动外形，相对空气流速温湿度共同决定的。但是对正球点影响最大的还是气动外形和与空气的相对流速。羽毛球在重力与空气的作用下落至新型旋扫分球机构上机构如图1所示，落至新型旋扫理球机构上后，在旋扫刷的旋转推动下被推送至出球口完成随机落球顺序出球动作，完成理球工作。图2为整机设计三维图。

3.3设计计算及零件选型

本机采用单电机通过同步带、齿轮传动将动力同时传递给三个执行元件。通过不同的传动比达到不同转速。电动机选用额定电压12V额定电流0.3A的直流减速电动机，额定转速50转/分钟，电动机最大功率为3.6W。机械执行件与电动机需要有较好的传动比和较大的传动距离故选用同步带传动。电动机与送球传送带滚桶的中心距是90.7mm，电机同步带轮使用的是S2M，60齿节径38.197mm齿宽5mm。送球传送带滚桶的设计转速是每分钟62.5转。

根据n₂/n₁=z₂/z₁=i，电动机额定转速n₁=50，送球传送带滚桶设计转速n₂=62.5，主动轮齿数Z₁=60求得送球传送带滚桶动轮齿数z₂=48，传动比i=1.25

扫球滚筒设计转速为每分钟62.5转。设计动力来自送球传送带滚桶轴，由于送球传送带滚桶的设计转速与扫球滚筒设计转速一致，但是转向相反，所以需要一对直齿圆柱齿轮改变旋转方向，送球传送带滚桶轴与扫球滚筒旋转轴中心距是76.9mm，有较大的传动距离。需要带传动。因送球传送带滚桶与扫球滚筒的传动比是1，而相同规格零件批量加工会有价格优势，故同步带轮选用与送球传送带滚桶从动轮相同规格的同步带轮。直齿圆柱齿轮设计参数是模数m=1.125，中心距a=38.25mm，齿数z=34，齿厚6mm，材质PLA。设计从动S2M同步带轮齿数z2=48传动比i=1.25节圆直径30.558mm，齿宽5mm。

4结束语

本羽毛球拾球理球一体机集收球、理球于一体，拾球、理球、传送机构采用同一电机驱动，节能环保，方便小巧，结构紧凑运用新型理球机构，改变了传统的羽毛球理球方式，使运动员从繁重的手工理球中解放出来。