Tồng quan về máy tập đánh bóng bàn
Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh nền kinh tế thế giới và trong nước phát triển mạnh mẽ, thu nhập bình quân đầu người và mức sống vật chất ngày càng tăng, nhu cầu về sức khỏe của con người trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Để có một cuộc sống lành mạnh và làm việc hiệu quả, sức khỏe cần được chú trọng Chính vì vậy, việc giữ gìn sức khỏe đã trở thành ưu tiên hàng đầu, dẫn đến sự ra đời của nhiều bộ môn thể dục thể thao mới, bên cạnh những bài tập truyền thống, giúp con người dễ dàng lựa chọn phương pháp phù hợp để cải thiện sức khỏe.
2 cho mình một môn thể thao phù hợp nhất nhằm nâng cao sức khỏe của bản thân
Bóng bàn là một môn thể thao ngày càng thu hút sự chú ý của nhiều người, với số lượng người tập luyện ngày càng gia tăng.
Bóng bàn là môn thể thao thú vị, thích hợp cho mọi lứa tuổi, từ trẻ nhỏ đến người cao tuổi, giúp rèn luyện sức khỏe Tuy nhiên, môn thể thao này cũng đòi hỏi kỹ năng cao với nhiều quy tắc phức tạp Các yếu tố như cách xoáy bóng, tốc độ và chiến thuật đóng vai trò quan trọng trong thi đấu, gây khó khăn cho người mới bắt đầu Hơn nữa, việc tìm kiếm đối thủ phù hợp với khả năng chơi cũng là một thách thức, dẫn đến sự thiếu tự tin ở những người mới Do đó, việc có công cụ hỗ trợ cho người tập và vận động viên chuyên nghiệp là rất cần thiết để khắc phục những khó khăn này.
Cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy tập đánh bóng bàn sẽ hỗ trợ người chơi trong việc khắc phục những khó khăn đã nêu.
Lịch sử hình thành bộ môn bóng bàn
Bóng bàn, có nguồn gốc từ nước Anh, bắt đầu như một trò giải trí sau bữa tối của giới thượng lưu vào thập niên 1880 dưới triều đại nữ hoàng Victoria Môn thể thao này gắn liền với tên tuổi của kỹ sư James Gibb và bắt đầu phát triển mạnh mẽ từ năm 1901 Đến nay, bóng bàn đã trở thành một môn thi đấu chính thức tại Thế Vận Hội.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Máy tập đánh bóng bàn
Bộ môn bóng bàn và những vấn đề liên quan xoay quanh bộ môn này.
Phương pháp nghiên cứu
- Có 5 phương pháp nghiên cứu cụ thể đó là: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo
Quan sát là phương pháp tri giác có mục đích và kế hoạch, được sử dụng để nghiên cứu sự kiện, hiện tượng, quá trình hoặc hành vi của con người trong các hoàn cảnh tự nhiên khác nhau Mục tiêu của phương pháp này là thu thập dữ liệu và sự kiện cụ thể, đặc trưng cho quá trình diễn ra.
Quan sát là phương thức cơ bản để nhận thức sự vật, đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện vấn đề nghiên cứu và kiểm chứng giả thuyết Qua quan sát, nhà nghiên cứu thu thập được tài liệu cụ thể và cảm tính trực quan, từ đó mang lại giá trị khoa học lớn và góp phần vào sự phát triển của khoa học.
Nghiên cứu là kết quả của việc tổng hợp lý thuyết và thực tiễn trong khoa học, đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn các nhà khoa học và quản lý Việc nắm vững phương pháp nghiên cứu không chỉ giúp hiểu rõ lý thuyết sáng tạo mà còn cung cấp cách tiếp cận chính xác cho việc thiết kế và thực hiện các công trình nghiên cứu.
Tính toán là phương pháp kiểm tra các thông số đã được xác định so với các thông số thiết kế, nhằm đưa ra các giải pháp thích hợp cho quá trình chế tạo sản phẩm.
Thiết kế đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng nền tảng cho toàn bộ nghiên cứu, giúp người nghiên cứu thực hiện công việc một cách dễ dàng và có hệ thống Khi hoàn thành thiết kế, quá trình nghiên cứu chính thức bắt đầu.
Chế tạo là giai đoạn cuối cùng trong quá trình nghiên cứu khoa học, tổng hợp tất cả kiến thức đã thu thập được Đây là kết quả cuối cùng của một đề tài nghiên cứu, giúp đánh giá mức độ hiểu biết về vấn đề của cá nhân hoặc nhóm nghiên cứu.
Kết cấu của Đồ Án Tốt Nghiệp
Đồ Án Tốt Nghiệp bao gồm 9 chương, trong đó
- Chương 1: Tổng quan máy tập đánh bóng bàn
- Chương 2: Phân tích và chọn phương án thiết kế
- Chương 3: Tính toán và thiết kế cơ cấu cấp bóng
- Chương 4: Tính toán và thiết kế cơ cấu lia bóng
- Chương 5: Tính toán và thiết kế cơ cấu phát bóng
- Chương 6: Tính toán và thiết kế cơ cấu điều chỉnh vận tốc phát bóng
- Chương 7: Tính toán và thiết kế cơ cấu điều chỉnh điểm rơi của bóng
- Chương 8: Tính kinh tế của thiết bị
- Chương 9: Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng máy
Giới thiệu về máy tập đánh bóng bàn
Bóng bàn là một môn thể thao ngày càng thu hút sự quan tâm của nhiều người, nhưng người mới thường gặp khó khăn trong việc làm quen với các đường bóng xoáy Điều này dễ dẫn đến tâm lý chán nản và bỏ cuộc trong quá trình tập luyện Để giải quyết vấn đề này, nhóm chúng tôi đã thiết kế và chế tạo máy tập đánh bóng bàn, nhằm hỗ trợ người chơi tiếp cận môn thể thao này một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn Việc cải tiến và phát triển máy tập bóng bàn là rất cần thiết, từ các hoạt động phong trào đến việc luyện tập thi đấu đỉnh cao.
Phân loại máy tập đánh bóng bàn
- Máy tập đánh bóng bàn được phần làm 2 loại: máy tập đánh bóng bàn loại để bàn và máy tập đánh bóng bàn loại không để bàn
1.8.1 Máy tập đánh bóng bàn loại để bàn:
- Gồm 2 loại nhỏ: Loại có lưới chặn bóng và loại không có lưới chặn bóng
1.8.1.1 Loại có lưới chặn bóng
5 1.8.1.2 Loại không có lưới chặn bóng
1.8.2 Máy tập đánh bóng bàn loại không để bàn:
- Gồm 2 loại nhỏ: Loại có lưới chặn bóng và loại không có lưới chặn bóng
1.8.2.1 Loại có lưới chặn bóng
1.8.2.2 Loại không lưới chặn bóng
Máy gồm có các bộ phận như
Hinh 1 1 Các bộ phận của máy
Cơ cấu thu hồi bóng là giải pháp tối ưu giúp tự động đưa bóng trở lại bộ phận nạp, tiết kiệm thời gian cho người chơi và vận động viên chuyên nghiệp Nhờ vào cơ cấu này, quá trình luyện tập trở nên liên tục và hiệu quả hơn, tránh việc phải nhặt bóng trong suốt buổi tập.
Hinh 1 2 Cơ Cấu Thu Hồi Bóng
Cơ cấu nạp bóng là bộ phận quan trọng trong hệ thống, có nhiệm vụ nhận bóng từ cơ cấu thu hồi và cơ cấu đảo bóng, sau đó chuyển bóng lên bộ phận nòng bắn Hiện nay, cơ cấu nạp bóng được thiết kế đa dạng với nhiều kiểu hoạt động khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của người chế tạo Dưới đây là một số hình ảnh minh họa về cơ cấu nạp bóng.
Hinh 1 3 Cơ Cấu Nạp Bóng
Cơ cấu bắn bóng là bộ phận nhận bóng từ cơ cấu nạp và chịu trách nhiệm bắn bóng ra ngoài Nó hoạt động dựa trên nguyên lý của hai motor quay ngược chiều nhau, tạo ra lực ma sát để bắn bóng một cách hiệu quả.
Hinh 1 4 Cơ Cấu Bắn Bóng
- Cơ cấu lia bóng là bộ phận giúp đường bay của bóng có thể bay sang trái hoặc bay sang phải
Hinh 1 5 Cơ Cấu Lia Bóng
- Cơ cấu chỉnh góc bắn bóng là bộ phận tạo ra các độ xoáy của trái bóng
Hinh 1 6 Cơ Cấu chỉnh góc bắn bóng
1.9.2 Các loại máy có mặt tại thị trường Việt Nam:
Trên thị trường Việt Nam hiện nay, có đa dạng các loại máy tập đánh bóng bàn được sản xuất bởi nhiều thương hiệu nổi tiếng từ Đài Loan, Trung Quốc và các quốc gia khác.
- Máy bắn bóng bàn Robo – Pong 540
Hinh 1 7 Máy bắn bóng Robo – Pong 540
Số lượng bóng tối đã: 86 quả
Số lượng bóng phát ra tối đa / phút: 63 quả
Số lượng bóng phát ra ít nhất / phút: 13 quả
Tốc độ nhanh nhất: 112 km/h
Tốc độ chậm nhất: < 16 km/h
Tần số phát bóng: 25 – 95 lần/phút
Tốc độ phát bóng: 4 – 50 m/giây Độ cong phát bóng: trong phạm vi 40 độ
- Máy bắn bóng bàn TW – 2700 – V1
Hinh 1 9 Máy bắn bóng TW – 2700 – V1
Có khả năng điều khiển đường bóng ngắn, dài, xoáy lên, xoáy
Hinh 1 10 Máy bắn bóng bàn A6 Y&T
Tốc độ bắn bóng 30 – 90 quả/phút
- Máy bắn bóng bàn S27 (2 nòng)
Hinh 1 11 Máy bắn bóng bàn S27
Tổng số lần phát bóng: 1 > 999
Phân Tích Và Chọn Phương Án Thiết Kế
Yêu cầu kỹ thuật
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng sử dụng và an toàn trong khi hoạt động, dễ dàng tháo lắp và di chuyển
- Tần số phát bóng: 10 quả/phút
- Tính kinh tế hợp lý.
Phân thích ưu nhược điểm của các phương án thiết kế
Sau khi nghiên cứu và phân tích các loại máy trên thị trường cùng với các bộ phận cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng, chúng tôi đã đưa ra hai phương án thiết kế khác nhau.
Hình 2 1 Mô hình thiết kế phương án 1
16 Hình 2 2 Mô hình thiết kế phương án 1
Hình 2 3 Sơ đồ nguyên lý phương án 1
1 – Thùng máy 7 – Motor bắn bóng 12 – Motor đảo bóng
2 – Động cơ lia bóng 8 – Máng dẫn bóng 13 – Phiễu thu hồi bóng
3 – Cam lia bóng 9 – Đĩa quay 14 – Cơ cấu xoay bóng
5 - Ống 11 – Motor nạp bóng 16 – Bánh cao su
6 - Đế gắn motor bắn bóng
Bóng được chứa trong phiễu và di chuyển vào đĩa xoay, nơi có nhiều rãnh được thiết kế để đưa bóng đến vị trí chính xác của máng dẫn bóng Từ đó, bóng được đưa lên nòng bắn và bán ra qua motor bắn bóng Đĩa xoay hoạt động nhờ motor nạp bóng, cho phép bóng di chuyển sang trái hoặc phải nhờ cơ cấu lia bóng và động cơ Ngoài ra, bóng còn có thể xoáy lên hoặc xuống nhờ cơ cấu xoay bóng.
Cơ Cấu Nạp Bóng Bằng Đĩa Quay
Dựa trên nguyên lý tiếp xúc bề mặt giữa bóng và đĩa quay, khi đĩa quay, bóng sẽ rơi vào các rãnh đã được gia công trên đĩa Khi đĩa quay xuống, bóng sẽ được tách ra khỏi các rãnh và tiếp tục được đẩy đến nòng bắn bóng Quá trình này diễn ra theo một chu kỳ khép kín.
- Hoạt động liên tục không có thời gian nghỉ
- Bóng được định vị chính xác hơn
- Tốn chi phi để chế tao thêm máng dẫn hướng bóng
- Làm bóng bị biến dạng trong qua trình hoạt động
- Làm tăng trọng lượng của máy dẫn đến khi di chuyển khó khăn
- Bóng ra với vị trí bất kỳ từ trái sang phải hoặc ngược lại
- Dễ gia công, kinh phí thấp
- Dễ tháo lắp và sữa chữa khi hư hỏng
Cơ chế bắn bóng sử dụng hai motor quay ngược chiều nhau để tạo lực ma sát tương tự như mặt vợt tiếp xúc với bóng Hai motor này có tốc độ khác nhau, giúp tạo ra độ xoáy cho bóng khi bay Nguyên tắc hoạt động của cơ chế bắn bóng dựa trên việc điều chỉnh tốc độ quay của hai motor: nếu motor trên quay nhanh hơn motor dưới, bóng sẽ xoáy lên, và ngược lại Khi hai motor quay với tốc độ bằng nhau, bóng sẽ bay theo phương ngang.
- Kết cấu đơn giản, dễ tìm kiếm vật liệu
- Tính phổ cập cao, hiệu quả cao, tính kinh tế hợp lý
- Dễ bảo quản và sữa chữa, thay thế khi hư hỏng
- Sau một thời gian hoạt động bánh cao su sẽ bị mòn => làm giảm bề mặt tiếp xúc với bóng = > lực bắn bóng sẽ giảm
Cơ cấu điều chỉnh góc bắn
Cơ cấu điều chỉnh được thực hiện bằng tay thông qua bulong và đai ốc Bulong được kết nối với nòng bắn, cho phép điều chỉnh nòng bắn nghiêng lên hoặc xuống Để thực hiện điều này, cần sử dụng cơ lê để tháo lỏng đai ốc theo hướng ngược chiều kim đồng hồ hoặc siết chặt đai ốc.
(cùng chiều kim đồng hồ)
- Chi phí rẽ, vật tư dễ kiếm
- Điều chỉnh bằng tay mà không tự động được
- Thời gian tháo lắp lâu
- Hoạt động không ổn định vì muốn nòng bắn nghiêng lên hoặc nghiêng xuống phải tác dụng vào đai ốc 1 lực siếc lớn
- Mất thời gian trong việc điều chỉnh góc nghiêng của nòng bắn
Hình 2 4 Mô hình thiết kế phương án 2
21 Hình 2 5 Mô hình phương án 2 sau khi cải tiến
Hình 2 6 Sơ ồ nguyên lý phương án 2
1 – Động cơ nạp bóng 5 – Ống 9 – Cơ cấu điều chỉnh góc bắn
2 – Vòng Xoắn 6 – Ống Nối 10 – Động cơ bắn bóng
3 – Trục 7 – Động Cơ Lia 11 – Động cơ điều chỉnh góc bắn
4 – Thùng máy 8 – Cơ cấu lia bóng 12 – Bánh cao su
Bóng được chứa trong phiễu đựng bóng sẽ rơi vào vòng xoắn nhờ động cơ khấy búng Sau đó, bóng sẽ được đưa lên nũng bắn qua đường ống.
Cấu trúc nạp bóng bao gồm động cơ nạp bóng và vòng xoắn, giúp bóng được bắn ra hiệu quả Quá trình bắn bóng diễn ra nhờ hai động cơ bắn bóng, cho phép bóng có thể di chuyển sang trái hoặc phải thông qua cơ cấu lia bóng với sự hỗ trợ của động cơ lia bóng và cam lia bóng.
(12) Bóng được xoay lên hoặc xoay xuống nhờ cơ cấu xoay bóng (8)
Cơ cấu nạp bóng bằng vòng xoắn
- Khi động cơ có điện, vòng xoắn được nối với trục động cơ sẽ quay theo, bóng sẽ được đẩy đi với quảng đường bằng chính bước xoắn
Cơ cấu điều chỉnh góc bắn
Khi động cơ được cấp điện, tay quay 2 sẽ quay tròn với bán kính bằng chiều dài tay quay 2 thông qua vít siết Tay quay 1 được kết nối với tay quay 2 nhờ bạc đạn và trục Sự chuyển động tròn của tay quay 2 sẽ khiến tay quay 1 di chuyển theo phương song phẳng, vừa quay vừa tịnh tiến lên xuống, trong khi nòng bắn quét một góc α.
- Điều khiển tự động bằng mạch điện
- Cơ cấu đơn giản, hoạt động ổn định
- Dễ dàng tháo lắp và sửa chữa
- Bóng ra với vị trí bất kỳ từ trái sang phải hoặc ngược lại
- Dễ gia công, kinh phí thấp
- Dễ tháo lắp và sữa chữa khi hư hỏng
Cơ chế bắn bóng sử dụng hai motor quay ngược chiều nhau để tạo ra lực ma sát tương tự như mặt vợt tiếp xúc với bóng Hai motor này có tốc độ khác nhau, giúp tạo ra độ xoáy cho bóng khi bay Khi motor trên quay nhanh hơn motor dưới, bóng sẽ xoáy lên, và ngược lại Nếu cả hai motor quay với tốc độ bằng nhau, bóng sẽ bay theo hướng ngang.
- Kết cấu đơn giản, dễ tìm kiếm vật liệu
- Tính phổ cập cao, hiệu quả cao, tính kinh tế hợp lý
- Dễ bảo quản và sữa chữa, thay thế khi hư hỏng
- Sau một thời gian hoạt động bánh cao su sẽ bị mòn => làm giảm bề mặt tiếp xúc với bóng = > lực bắn bóng sẽ giảm
Kết luận: Sau khi phân tích kỹ lưỡng các ưu và nhược điểm của từng phương án, nhóm chúng tôi đã quyết định lựa chọn phương án 2 để tiến hành tính toán, thiết kế và chế tạo máy tập đánh bóng bàn.
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Cấp Bóng
Giới thiệu về cơ cấu cấp bóng
Cơ cấu cấp bóng là bộ phận điều chỉnh lưu lượng bóng nạp vào hệ thống nóng bắn, giúp người chơi dễ dàng chọn tần số ra bóng trong một phút, phù hợp với khả năng cá nhân của họ.
Hình 3 1 Cơ Cấu Cấp Bóng
- Ở đây ta thiết kế lắp cơ cấu cấp bóng nghiêng 1 góc 45° so với phương ngang của mặt đất là vì các lý do sau:
Khi thiết kế cơ cấp cấp bóng nghiêng 45°, trọng lực P của bóng sẽ khiến bóng dồn về phía sau, đảm bảo khoảng cách giữa hai trái bóng liên tiếp không có khe hở Điều này giúp duy trì tần số bóng được cấp lên nòng bắn một cách ổn định.
Hình 3 2 Xu Hướng của bóng
Với thiết kế nghiêng 45°, máy sẽ giảm thiểu tình trạng bóng va chạm vào thành ống, điều này giúp ngăn ngừa hư hỏng máy so với thiết kế 90° truyền thống.
27 Hình 3 3 Hướng đi của bóng khi đặt cơ cấu nghiêng 45°
Hình 3 4 Hướng đi của bóng khi đặt 90°
Cấu tạo của cơ cấu nạp bóng gồm các bộ phận sau
Hình 3 5 Cơ Cấu Nạp Bóng
- Bóng được cấp bằng cơ cấu cấp bóng bằng vòng xoắn Cơ cấu hoạt động theo nguyên tắc “vặn nút chai”
Nguyên lý hoạt động của động cơ là khi được cấp điện, trục kết nối với động cơ và vòng xoắn sẽ quay theo Điều này dẫn đến việc bóng được đẩy đi với khoảng cách tương ứng với bước xoắn và với tốc độ ổn định.
- Vòng xoắn bao gồm các thông số cơ bản như sau: Bước xoắn, số vòng xoắn và chiều dài vòng xoắn, đường kính ngoài vòng xoắn, đường kính dây
- Bước xoắn phải lớn hơn thì 𝑑 𝑏ó𝑛𝑔 mới có thể rơi vào trong được
- Đường kính lớn nhất của quả bóng bàn so với hiện này là 44 (mm)
=> Với 2 lý do trên ta chọn bước xoắn bằng 48 (mm) là hợp lý
- Chọn số vòng xoắn sao cho tối thiểu chứa được 2 quả bóng
=> Ở đây số vòng xoắn ta chọn sẽ là 1.5 vòng
- Chiều dài vòng xoắn là khoảng cách 2 mút của vòng xoắn được tính theo phần mềm solidwork H = 73,5 (mm)
Hình 3 7 Thông số vòng xoắn
Đường kính ngoài vòng xoắn:
- Do vòng xoắn được quấn theo ống nước có đường kính = 49 (mm) (theo TCVN)
Tính toán chọn động cơ
3.3.1 Tính toán và chọn động cơ
* Với yêu cầu đề tài
- Tần số bóng được bắn ra là 10 quả bóng/phút thì ta sẽ cần động cơ quay với tốc độ bao nhiêu vòng/phút?
- Kích thước quả bóng bàn là 40 (mm)
- Gọi 𝑡 𝑎 là thời gian nạp bóng
𝑡 𝑏 là thời gian bắn bóng
𝑣 𝑎 là vận tốc nạp bóng
𝑣 𝑏 là vận tốc bắn bóng
- Yêu cầu đề bài: 10 quả/phút có nghĩa là trong 60 (s) sẽ bắn ra 10 quả
- Giả sử: Khi ấn Start thì quả bóng đầu tiền sẽ được bắn ra, không có thời gian nạp bóng của quả đầu tiên
=> Với 10 quả bóng thì có 9 lần nạp và 10 lần bắn
Mà 60 (s) là tổng thời gian nạp bóng và thời gian bắn bóng của 10 quả bóng
𝑆 𝑎 là quảng đường mà bóng dich chuyển (m)
𝑏 𝑏ó𝑛𝑔 là đường kính quả bóng bàn, 𝑑 𝑏ó𝑛𝑔 = 40 (mm)
𝑣 𝑏 là vận tốc bắn bóng (m/s) 2 ≤ 𝑣 𝑏 ≤ 5
𝑆 𝑏 là quảng đường mà bóng bay được (m)
𝑙 𝑏à𝑛 𝑏ó𝑛𝑔 là chiều dài bàn bóng bàn, 𝑙 𝑏à𝑛 𝑏ó𝑛𝑔 = 2,74 (m)
- Ở đây do ta dùng vòng xoắn là cơ cấu cấp bóng hoạt động dựa trên nguyên lý vít vô tận nên vận tốc nạp bóng sẽ là
60000 (tài liệu [2]) Trong đó: 𝑑 𝑣ò𝑛𝑔 𝑥𝑜ắ𝑛 là đường kính vòng xoắn, 𝑑 𝑣ò𝑛𝑔 𝑥𝑜ắ𝑛 = 53 (mm)
𝑛 𝑎 là số vòng quay của động cơ (vòng/phút)
Để đáp ứng yêu cầu đề bài và nhu cầu sử dụng, chúng ta cần lựa chọn động cơ có khả năng điều chỉnh tốc độ từ 100 vòng/phút xuống vài vòng/phút, đồng thời phải đảm bảo lực đẩy lớn Do đó, motor giảm tốc là sự lựa chọn tối ưu.
- Chọn động cơ ký hiệu Sp058 với các thông số sau:
Hình 3 9 Động cơ giảm tốc DC
- Số vòng quay max: 100 vòng/phút
1000.0,0058= 6,9 (𝑠) => Số quả bóng được nạp trong 1 phút là f = 60
1000.0,053 = 0,8 (𝑠) => Số quả bóng được nạp trong 1 phút là f = 60
Khi động cơ quay với tốc độ 4 vòng/phút, số quả bóng được nạp trong 1 phút là 8 quả Ngược lại, khi động cơ đạt tốc độ tối đa 60 vòng/phút, số quả bóng nạp vào trong 1 phút tăng lên thành 75 quả.
Các Thông số của trục
- Đầu ra đường kớnh trục nhỏ bằng ị6 mm để lắp ổ bi 618 (TCVN)
- 2 lỗ ị3 mm dựng để lắp vũng xoắn
35 Hình 3 11 Thông số của ổ bi 618
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Lia Bóng
Giới thiệu về cơ cấu lia bóng
- Cơ cấu lia bóng sẽ tao ra hướng bay của bóng có thể bay sang trái hoặc bay sang phải
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên cam quay lệch tâm Khi động cơ được cấp điện, cam gắn trên động cơ sẽ quay tròn, trong khi vòng lia quay quanh tâm cam với một góc cố định α.
Hình 4 1 Cơ cấu lia bóng
Tính toán và thiết kế cơ cấu
- Vì nhu cầu sử dụng là số vòng quay nhỏ và momen xoắn lớn nên ta vẫn sẽ dùng motor đã tính toán ở chương 3
4.2.1 Tính toán góc lia của cơ cấu
- Giả sử máy sẽ được đặt ngay giữa bàn bóng bàn
- Kích thước bàn bóng theo tiêu chuẩn
Hình 4 2 Kích thước bàn bóng bàn
- Bóng sẽ được bắn ra theo 2 hướng, hướng bên trái và hướng bên phải đều về phía cuối mép bàn bóng bàn
- Chiếu lên phương ngang thì 2 hướng bay của bóng sẽ tạo với nhau một góc α như hình 4.3
Hình 4 3 Góc quét của cơ cấu lia
=> Vậy khi cam chuyển động quay tròn thì vòng lia sẽ quay quanh tâm cam 1 góc α = 32°
- Lỗ ị57 dựng để lắp với ống nước cú đường kớnh trong ị49
Hình 4 5 Phân tích hình học
- Nhìn vào hình ta có:
X là bán kính của cam (mm)
Khi có bán kính cam = 15,5 (mm) ta sẽ thiết kế và chế tạo cam
Loại sản phẩm SKF 6011 – Z Đường kính trong (mm) 55 Đường kính ngoài (mm) 90 Độ dày (mm) 18
Bảng 4 1 hông số bạc đạn 6011 Z
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Phát Bóng
Giới thiệu về cơ cấu phát bóng
Cơ cấu phát bóng là bộ phận quan trọng, nhận bóng từ cơ cấu cấp bóng và bắn bóng ra ngoài Quá trình bắn bóng được thực hiện nhờ vào hai động cơ quay ngược chiều nhau, đảm bảo hiệu suất và độ chính xác cao.
Hình 5 1 Cơ cấu bắn bóng
2 Đế gắn động cơ 5 Bánh cao su
Cơ chế bắn bóng sử dụng hai động cơ quay ngược chiều nhau để tạo ra lực ma sát tương tự như mặt vợt tác động vào bóng Hai động cơ này có tốc độ khác nhau, giúp tạo ra độ xoáy cho bóng khi bay Cụ thể, nếu động cơ trên quay nhanh hơn động cơ dưới, bóng sẽ xoáy lên, trong khi nếu ngược lại, bóng sẽ xoáy xuống Khi hai động cơ quay với tốc độ bằng nhau, bóng sẽ bay theo phương ngang.
Cụm xoay nòng bắn
5.2.1 Giới thiệu về cụm xoay nóng bắn
Cụm xoay nóng bắn là bộ phận quan trọng cho phép cơ cấu bắn bóng xoay 180°, tạo ra các kiểu xoáy bóng đa dạng như xoáy lên, xoáy xuống và xoáy ngang.
Hình 5 2 Cụm xoay nóng bắn
5.2.2 Cấu tạo cụm xoay nòng bắn
Hình 5 3 Cấu tạo cụm xoay nòng bắn
2 – Lỗ bắt tấm đế động cơ 6 - Bi ϴ6 (mm)
3 - Ống nối 7 - Lỗ vòng chun
- Ống bắn xoay được 180° nhờ sự ăn khớp giữa ống bắn với ống nối thông qua một viên bi
- Dùng để gá động cơ lên ống bắn
- Bánh cao su có tác dụng khi xoay sẽ tiếp xúc với quả bóng bàn tạo ra lực ma sát giúp cho quả bóng bàn được bắn ra ngoài
- Các thông số kích thước của bánh cao su có sẵn khi mua
Tính toán chọn động cơ và tốc độ bắn bóng
- Tần số bắn bóng: 10 quả/phút
- Các máy trên thị trường chế tạo có vận tốc bóng được bắn ra: 2 (m/s) – 5 (m/s)
- Như ở chương 3 ta đã thiết lập công thức
𝑆 𝑎 là quảng đường mà bóng dich chuyển (m)
𝑏 𝑏ó𝑛𝑔 là đường kính quả bóng bàn, 𝑑 𝑏ó𝑛𝑔 = 40 (mm)
𝑣 𝑏 là vận tốc bắn bóng (m/s) 2 ≤ 𝑣 𝑏 ≤ 5
𝑆 𝑏 là quảng đường mà bóng bay được (m)
𝑙 𝑏à𝑛 𝑏ó𝑛𝑔 là chiều dài bàn bóng bàn, 𝑙 𝑏à𝑛 𝑏ó𝑛𝑔 = 2,74 (m)
- Phân tích chuyển động của cấu
Hình 5 9 Phân tích chuyển động
Trong đó: 𝑣 1 , 𝑣 2 là vận tốc của động cơ 1,động cơ 2 (m/s)
𝑣 𝑏 là vận tốc bắn của bóng (m/s), 2 ≤ 𝑣 𝑏 ≤ 5
𝑤 1 , 𝑤 2 là vận tốc gốc của động cơ 1, động cơ 2 (rad/s)
𝑟 1 , 𝑟 2 là bán kính của bánh cao su 1, bánh cao su 2 (mm)
Vì đây là chuyển động tròn nên ta có công thức
Trong đó: 𝑇 1 là chu kỳ (s)
Để đáp ứng yêu cầu đề bài và nhu cầu sử dụng, chúng ta sẽ lựa chọn động cơ có khả năng điều chỉnh tốc độ từ 1000 đến 2000 vòng/phút Do đó, lựa chọn motor phù hợp sẽ được thực hiện dựa trên tiêu chí này.
- Điện áp hoạt động: 6 – 24V DC
- Vòng tua: 1000RPM đến 3000RPM vòng
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Điều Chỉnh Vận Tốc Phát Bóng
Giới thiệu chung về điện tử cơ bản
Mạch chỉnh lưu là một mạch điện quan trọng, sử dụng các linh kiện điện tử để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Nó thường được áp dụng trong các bộ nguồn cung cấp điện một chiều và trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến trong thiết bị vô tuyến Các linh kiện tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể bao gồm điốt bán dẫn, đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.
Điện trở là thành phần quan trọng trong mạch điện, có chức năng cản trở dòng dịch chuyển của electron Đối với vật dẫn điện, điện trở thấp nếu vật dẫn tốt và cao nếu vật dẫn kém; trong khi vật cách điện có điện trở vô cùng Điện trở giúp điều khiển dòng điện trong mạch, rất cần thiết trong kỹ thuật điện tử, nơi kiểm soát dòng điện được coi là nghệ thuật Đơn vị đo điện trở là Ω (Ohm).
Hình 6 1 Hình dạng của điện trở
Hình 6 2 Ký hiệu của điện trở
Biến trở là loại điện trở có khả năng điều chỉnh giá trị trong quá trình sử dụng, thường được trang bị một trục xoay hoặc khe điều khiển bằng vít, cho phép người dùng thay đổi giá trị điện trở trong một khoảng phạm vi nhất định.
Hình 6 3 Hình dạng biến trở
Triết áp là một linh kiện điện tử tương tự như biến trở, nhưng nó được trang bị thêm cần chỉnh để người sử dụng dễ dàng điều chỉnh Thông thường, triết áp được bố trí ở phía trước mặt máy, giúp việc điều chỉnh trở nên thuận tiện hơn.
Volume, triết áp Bass, Treec… triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tùy theo mức độ chỉnh
Hình 6 5 Ký hiệu triết áp
Biến áp là thiết bị dùng để chuyển đổi điện áp xoay chiều, bao gồm một cuộn sơ cấp để đưa điện áp vào và một hoặc nhiều cuộn thứ cấp để lấy điện áp ra Các cuộn này được quấn trên một lõi từ, có thể làm từ lá thép hoặc ferit.
Hình 6 7 Ký hiệu biến áp
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động phổ biến, bao gồm hai bản cực song song và có khả năng cách điện 1 chiều, nhưng cho phép dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ electron và phóng ra điện tích để tạo thành dòng điện, chính là tính chất phóng nạp giúp tụ dẫn điện xoay chiều.
Ký hiệu: C Đợn vị: Fara (F)
Hình 6 8 Ký hiệu của tụ điện
Vi mạch, hay còn gọi là vi mạch tích hợp (IC), là một tập hợp các mạch điện bao gồm linh kiện bán dẫn như transistor và linh kiện điện tử thụ động như điện trở Những linh kiện này được kết nối với nhau để thực hiện một chức năng cụ thể.
Thiết kế mạch điện
M2: Mô tơ bắn bóng trên 12Vdc
M M3: Mô tơ bắn bóng dưới
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Điều Chỉnh Điểm Rơi Của Bóng
Giới thiệu về cơ cấu điểu chỉnh góc bắn
- Bộ phận này đảm nhận chức năng tạo ra các quả bóng với các đường xoáy khác nhau
Khi động cơ nhận điện, tay quay 2 được kết nối qua vít siết sẽ bắt đầu chuyển động tròn với bán kính tương ứng với chiều dài của tay quay 2.
1 được lắp với tay quay 2 nhờ vít siết, khi tay quay 2 chuyển động tròn thì tay quay
1 sẽ chuyển động song phẳng ( vừa quay và vừa tịnh tiến lên xuống ) cùng lúc đó nòng bắn sẽ quét một góc α
Hình 7 1 Cơ Cấu Điều Chỉnh Góc Bắn
Cấu tạo của cơ cấu chỉnh góc
Hình 7 2 Cấu tạo của cơ cấu chỉnh góc
Tính toán và thiết kế cơ cấu chỉnh góc
7.3.1 Tính toán điểm rơi của bóng
- Vì phương chuyển động của quả bóng là phương xiên nên ta sẽ xét phương trình của chuyển động ném xiên
- Chọn gốc tọa độ ngay tại mép bàn
- Ta xét chuyển động của bóng trên trục Ox và Oy
Hình 7 3 Phân tích phương trình chuyển động
- Theo trục Ox (phương ngang) x = 𝑥 0 + 𝑣 0 cosα.t + 𝑎 𝑥 2 𝑡 2 (1) (tài liệu [5])
Trong đó: x là quảng đường bóng đi được (m)
𝑥 0 là khoảng cách khi bóng bắt đầu bắn so với mép bàn bóng (m),
𝛼 là góc hợp bởi nòng bán và phương Ox
T là thời gian vật đi được (s)
𝑎 𝑥 là gia tốc của vật (m/𝑠 2 )
Trên phương ngang vật không chịu tác dụng của lực nào, nên gia tốc trên phương này bằng 0
- Theo truc Oy (phương thẳng đứng) y = 𝑦 0 + 𝑣 0 sinα.t - 𝑔.𝑡 2 2 (2) (tài liệu [3]) y là khoảng cách từ bóng đến mặt bàn (m)y
𝑦 0 là khoảng cách ban đầu từ mặt bàn đến bóng (m), y = 0,6
𝛼 là góc hợp bởi nòng bán và phương Ox
T là thời gian vật đi được (s)
G là gia tốc trọng trường (m/𝑠 2 ), g = 10
𝑣 0 cosα thay t vào phương trình (2) ta được y = 𝑦 0 + 𝑣 0 sinα x
Khi bóng chạm mặt bàn thì y = 0
- Với kích thước bàn bóng bàn là 2,74 (m)
=> Quảng đường mà bóng đi phải lớn lưới chặn và nhỏ hơn mép cuối bàn
Chọn 𝑥 𝑚𝑖𝑛 = 1,37 thay vào phương trình (3) ta có
=> tanα = 0,57 (nhận) hoặc tanα = -0,45 (loại)
Chọn 𝑥 𝑚𝑎𝑥 = 2,74 thay vào phương trình (3) ta có
=> tanα = 0,684 (nhận) hoặc tanα = -1,19 (loại)
Hợp nghiệm α 𝑚𝑖𝑛 = 29,68° và α 𝑚𝑎𝑥 = 35° ta có α 𝑚𝑖𝑛 ≤ α ≤ α 𝑚𝑎𝑥
Nhìn vào hình 7.3 ta thấy
- Ở đây ta sẽ thiế kế kích thước tay quay 2 sẽ cố định, kích thước tay quay 1 theo tính toán
7.3.2 Thiết kế sơ bộ cơ cấu
Tính Kinh Tế Của Thiết Bị
Bảng Thống Kế Vật Tư
Lượng(cái) Đơn giá Tổng
Bảng 8 1 Bảng thống kê vật tư
- Tổng chi phí để hoàn thành sản phẩm là 2.800.000đ
- Giá máy được bán ra được tính theo bảng sau:
Thứ Tự Danh Mục Đơn Giá Số Lượng Thành Tiền Ghi Chú
3 Chi phí khác(máy móc, vận chuyển…)
Bảng 8 2 Bảng tính giá thành sản phẩm
Tính năng của máy
Một là có thể điều chỉnh góc bắn bóng bằng tự động mà không phải điều khiển bằng tay như các máy khác
Hai là tạo ra các dạng xoáy khác nhau
Ba là điều chỉnh tộc độ bắn bóng nhanh chậm khác nhau tùy theo nhu cầu của người tập
Bốn là tốc độ phát bóng thấp nhất 8 quả/phút, tốc độ phát bóng cao nhất 75 quả/phút
Năm là có bộ thu hồi bóng
Sáu là có thể di chuyển dễ dàng nhờ tay kéo
Bảy là trọng lượng nhẹ ( 25 triệu
- Cùng chức năng nhưng giá thành rẽ hơn
Hình 8 5 Máy bắn bóng 989E (18 triệu)
Hướng Dẫn Lắp Ráp Và Sử Dụng Máy
Hướng dẫn lắp máy
- Máy gồm 4 bộ phận: bộ điều khiển, thân máy, nòng bắn, ống dài
Hình 9 1 Các bộ phận máy
- Có 4 bước để lắp máy như sau:
Hình 9 2 Bước 1 cắm ống nối dài vào thân máy sao khi nhìn từ phía trước ống nối thẳng không bị nghiêng
Hình 9 3 Bước 2 cắm nòng bắn vào máy sao cho phần nóng bắn hướng về phía bàn bóng và không bị lệch qua trái hoặc qua phải
Hình 9 4 Bước 3 cắm dây điện của nóng bắn vào thân máy theo thứ tự các màu bạc – bạc, vàng – vàng, xanh – xanh
Hình 9 5 Bước 4 cắm dây điện của bộ điều khiển vào thân máy theo thứ tự các màu bạc – bạc, vàng – vàng, xanh - xanh
Hướng dẫn kỹ thuật bộ phận thu hồi bóng
- Nguyên liệu chuẩn bị gồm:
- Đầu nối ị90 – ị27 (để làm chõn đế): 3 cỏi
Ký hiệu Số lượng ống Chiều dai (d) cm
Bảng 9 1 Bảng số lượng kich thước khung lưới
- Ta sẽ phân thành 6 cụm
Hình 9 8 Cụm 4 trên - cụm 4 dưới
Hình 9 9 Cụm 5 trên - cụm 5 dưới
Các bước để lắp khung thu hồi bóng
Hình 9 11 Bước 1 lắp các cụm 1, 2, 3, 4 trên, 4 dưới, 5 dưới
Hình 9 12 Bước 2 sau khi có được khung ta lắp khung vào máy và lắp vải dù
Hình 9 13 Bước 3 lắp cụm 6 và lưới
Hướng dẫn sử dụng máy
- Máy được điều khiển bởi 1 hợp điều khiển
- Công tắc on/off dùng để bật/tắt các motor nạp, motor bắn bóng trên, motor bắn bóng dưới, motor lia, motor đảo, motor chỉnh góc
- G – X motor nạp: điều chỉnh tốc độ nạp bóng nhanh hay chậm, từ 8 bóng/phút đến
- G – X motor trên: điều chỉnh tốc độ bắn bóng
- G – X motor lia: điều chỉnh tốc độ nhanh chậm khi bóng lia sang trái hoặc lia sang phải
