Tính toán, thiết kế và chế tạo máy bắn bóng bàn tự động

Máy bắn bóng bàn tự động
t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

--------------------------

-----------------------------

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Hải Trình
Sinh viên: Đặng Văn Lợi

Lớp: Đ5-Cơ Khí

Võ Ngọc Thành

Đ5-Cơ Điện Tử

Khóa: 05
1. Tên đề tài tốt nghiệp:
“Tính toán, thiết kế và chế tạo máy bắn bóng bàn tự động”
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
-

Nghiên cứu tổng quan về máy bắn bóng bàn
Tính toán thiết kế cơ khí
Nghiên cứu các linh kiện điện tử liên quan
Thiết kế mạch điều khiển
Chế tạo máy bắn bóng bàn tự động

3. Số lượng và tên các bản vẽ:
4. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Hà Nội, ngày
Sinh viên

tháng năm

Giảng viên hướng dẫn


Máy bắn bóng bàn tự động

LỜI MỞ ĐẦU
Để hoàn thành nhiệm vụ học tập tại trường sau hơn 4 năm học và bước đầu tập
làm quen với công việc của một kỹ sư tương lai. Trên cơ sở nghiên cứu đồ án Chế Tạo
Máy và định hướng đồ án tốt nghiệp của khoa chúng em nhận được đề tài “Nghiên cứu
chế tạo máy bắn bóng bàn” để làm đồ án tốt nghiệp kết thúc quá trình học tập tại
trường.
Bóng bàn là một môn thể thao hấp dẫn, phù hợp với mọi lứa tuổi. Từ các cháu nhỏ
đến các cụ già đều có thể chơi và rèn luyện sức khỏe.Nhưng bóng bàn cũng là môn thể
thao khó chơi nhất khiến nhiều người từ bỏ khi mới bắt đầu tập chơi. Để đơn giản hóa

việc tiếp cận, xóa đi cảm giác thiếu tự tin, giảm chi phí cho việc thuê huấn luyện viên.
Giải pháp ở đây là máy tập chơi bóng bàn. Nói đến máy tập chơi bóng bàn ai cũng
nghĩ đó là một thiết bị cao xa, giá thành đắt, hơn nữa là máy móc sẽ dễ hỏng hóc,...
Vậy những ai đã và sẽ nên sử dụng máy tập bóng bàn. Câu hỏi này đơn giản ngay
cả những VĐV hàng đầu vẫn thường xuyên tập với máy bắn bóng bàn. Các VĐV
nghiệp dư, người mới tập chơi thì lại càng có nhu cầu cao về máy tập vì đơn giản máy
sẽ là người thầy kiên nhẫn nhất giúp bạn nhanh chóng tiếp cận được với môn thể thao
khó tính mà đầy màu sắc, khiến mỗi người chơi một khi đã chinh phục được sẽ trở
thành đam mê. Để thiết kế được máy này, đòi hỏi người thiết kế phải biết được nguyên
lý hoạt động của một số cơ cấu cơ khí cùng với việc hiểu rõ cách chơi môn bóng bàn.
Đồ án gồm các phần chính sau đây:
Chương 1: Tổng quan về máy bắn bóng bàn.
Chương 2: Tính toán thiết kế cơ khí.
Chương 3: Sơ lược lý thuyết các linh kiện điện tử liên quan.
Chương 4: Nghiên cứu mạch điều khiển
Chương 5: Chế tạo máy bắn bóng bàn


Máy bắn bóng bàn tự động

LỜI CẢM ƠN
Hơn 4 năm học tập tại trường Đại Học Điện Lực, sau khi đã hoàn thành tất cả các
môn học và thực tập theo chương trình của nhà trường đã tích lũy được cho em những
kiến thức cơ bản nhất để em có thể tự mình tiếp tục trên con đường sự nghiệp. Trong
những ngày tháng làm đồ án nhóm chúng em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm cho
bản thân mình, từ những công việc cơ bản đến những công việc áp dụng tính toán
phức tạp, nhằm đảm bảo cho sản phẩm thiết kế hoạt động tốt, thời gian sử dụng lâu dài
và giá thành tương đối.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Hải Trình cùng toàn thể các thầy cô trong
khoa Công Nghệ Cơ Khí đã hướng dẫn tận tình cho em trong suốt quá trình làm đồ án.

Do điều kiện khách quan và kiến thức bản thân, cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạn
chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót em mong thầy cô giúp đỡ chỉ dẫn thêm để em
được hoàn thiện hơn trong học tập cũng như trong công việc sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô !


Máy bắn bóng bàn tự động

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………
……………………………………………………................................
…………………………………………………………………………


Máy bắn bóng bàn tự động

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………

…………………………………………………….................................


Máy bắn bóng bàn tự động

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BẮN BÓNG BÀN....................................................1
I. KHẢO SÁT THỊ TRƯỜNG MÁY BẮN BÓNG BÀN.....................................................................1
II. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO MÁY BẮN BÓNG BÀN.....................................................5
1. Giới thiệu về chung về môn bóng bàn............................................................................................5
2. Ý tưởng thiết kế kết cấu máy...........................................................................................................9
III. PHÂN TÍCH CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY BẮN
BÓNG BÀN..........................................................................................................................................10
1. Cấu tạo..........................................................................................................................................10
2. Nguyên lý làm việc........................................................................................................................11
3. Ứng dụng của máy bắn bóng bàn.................................................................................................11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ......................................................................13
I. TÍNH TOÁN CÁC LỰC TÁC DỤNG.............................................................................................13
1. Cơ sở tính toán..............................................................................................................................13
2. Tính toán các lực tác dụng...........................................................................................................13
II. LẬP QUY TRÌNH GIA CÔNG TRỤC LÒ XO NẠP BÓNG........................................................17
III.THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRÊN PHẦN MỀM INVENTOR.................................................................23
1. Giới thiệu phần mềm Autodesk Inventor......................................................................................23
2. Thiết kế và mô phỏng bằng phần mềm Autodesk Inventor Professional 2013Error! Bookmark
not defined.

CHƯƠNG 3: SƠ LƯỢC LÝ THUYẾT CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ LIÊN QUAN...47
I. BIẾN ÁP............................................................................................................................................47

II. ĐIỆN TRỞ, BIẾN TRỞ, TRIẾT ÁP...............................................................................................48
III. TỤ ĐIỆN.........................................................................................................................................57
IV. CẦU CHÌ.........................................................................................................................................59
V. ĐIỐT.................................................................................................................................................60
VI. CÔNG TẮC BÁO ĐÈN.................................................................................................................63
VII. IC LM317......................................................................................................................................64
VIII. LED..............................................................................................................................................65

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU MẠCH ĐIỀU KHIỂN ………………………………..66
I. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN....................................................................................................66
1.Sơ đồ khối và chức năng của các khối..........................................................................................66


Máy bắn bóng bàn tự động
2. Thiết kế chi tiết......................................................................................................................................67
a) Khối mạch nguồn..................................................................................................................................67
b) Khối mạch lia bóng...............................................................................................................................67
c) Khối đảo bóng.......................................................................................................................................68
d)Khối nạp bóng........................................................................................................................................69
e) Khối bắn bóng.......................................................................................................................................70
II. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PROTEUS PROFESSIONAL............................................................71
1.Tổng quan về phần mềm Proteus..................................................................................................71
2.Sử dụng phần mềm Proteus...........................................................................................................71
III. THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ.................................................................................................76
1.Sơ đồ nguyên lý của máy...............................................................................................................76
2.Thiết kế mạch in.............................................................................................................................76

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO MÁY BẮN BÓNG BÀN..................................................................80
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU TẠO MÁY...................................................................................80
II. CHẾ TẠO MÁY BẮN BÓNG BÀN...............................................................................................80

1. Thiết kế, chế tạo cơ cấu thu hồi và đảo bóng...............................................................................80
2. Thiết kế, chế tạo cơ cấu nạp bóng................................................................................................82
3. Thiết kế, chế tạo cơ cấu lia bóng..................................................................................................84
4. Thiết kế, chế tạo cơ cấu bắn bóng................................................................................................85
5. Thiết kế mạch điều khiển..............................................................................................................88
III. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY BẮN BÓNG BÀN...................................................................91
KẾT LUẬN...............................................................................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


Máy bắn bóng bàn tự động


Máy bắn bóng bàn tự động

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BẮN BÓNG BÀN
I. KHẢO SÁT THỊ TRƯỜNG MÁY BẮN BÓNG BÀN
Khi tiến hành tính toán thiết kế một sản phẩm mới thì thông thường người ta tiến
hành khảo sát các sản phẩm tương tự nhằm tận dụng các ưu điểm của các sản phẩm
đó, rút ngắn thời gian nghiên cứu tính toán thiết kế. Ở đây để thiết kế một máy bắn
bóng bàn mới, trước hết chúng em tiến hành khảo sát một số máy bắn bóng bàn cùng
loại của các nhà sản xuất như Trung Quốc, Mỹ và các nhà sản xuất nội địa… Sau đây
là thông số kỹ thuật của một số máy bắn bóng bàn mà chúng em thu hoạch được trong
quá trình thực tập và tìm hiểu thị trường .
CÁC LOẠI MÁY BẮN BÓNG TRÊN THỊ TRƯỜNG.
Máy bắn bóng Newgy 2050
Giá: 18.000.000VNĐ

Hình 1.1: Máy bắn bóng Newgy 2050

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

1


Máy bắn bóng bàn tự động
Đây là một loại máy thông minh với công nghệ vượt trội về điện tử và sự tiện
nghi. Với nhiều chức năng đặc biệt như phát bóng từng điểm chính xác, ổn định về tốc
độ, khoảng cách thời gian phát bóng. Trong đó, chế độ phát bóng bình thường cho quí
khách tự điều chỉnh và chế độ tập luyện gồm 64 bài có sẵn nhưng thêm phần thú vị khi
một nửa số bài có thể thay đổi tự do theo ý quý khách hàng. Thêm vào đó là giao diện
dễ sử dụng của chế độ máy vi tính giúp quí khách tự điều chỉnh bài theo ý mình. Một
sự đột phá khác nữa của máy tạo điều kiện cho khách hàng tập luyện ổn định hơn đó là
chế độ đếm bóng. Một ví dụ điển hình là khi một vận động viên đang muốn tập một
bài nào đó chỉ trong một giới hạn là 20 lần thì máy có thể phát ra 20 quả và tự động
ngừng. Tính năng vượt trội cuối cùng là máy có thể đảo ngược vị trí tay đánh cho
người thuận tay phải lẫn tay trái.
Máy có bộ thu gom bóng đặc biệt giúp các tay vợt có thể tiết kiệm sức một cách
tối đa khi không cần phải đi vòng quanh nhặt bóng sau mỗi lần đánh.
Đặc điểm :
- Xoáy 36 góc độ.
- Phát bóng từng điểm, từng vùng một cách chính xác.
- 64 bài tập từ cơ bản đến nâng cao.
- Kết nối với máy vi tính.
- Điều chỉnh tốc độ, tần số phát bóng.
- Bộ thu gom bóng tiện lợi
THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Số lượng bóng tối đa (40mm)
Góc dao động
Chế độ bộ điều khiển
Số lượng bóng phát ra nhiều nhất/phút
Số lượng bóng phát ra ít nhất/phút
Tốc độ nhanh nhất
Tốc độ chậm nhất

ĐƠN VỊ
120 quả và chức năng thu gom bóng
1 đến 20
Tốc độ, tần số bóng, góc độ
170 quả
1.2 quả
104 km/h
< 16 km/h

Máy bắn bóng Newgy 540
Giá: 6.200.000VNĐ

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

2


Máy bắn bóng bàn tự động

Hình 1.2: Máy bắn bóng Newgy 540

Đặc điểm :
- Xoáy 36 góc độ.
- Điều chỉnh tốc độ, tần số phát bóng và bộ điều khiển đơn giản.
- Bắn thẳng chính xác và có thể chỉnh gần xa, bổng hoặc thấp
Đây có thể là dòng máy có cấu tạo đơn giản nhất mà Newgy đã tung ra. Mục đích
chủ yếu là để phục vụ những nhu cầu tập luyện cơ bản vì máy có thể bắn được nhanh
chậm và gần xa trong tầm của một đường thẳng và có thể chỉnh xóay 36 góc độ để các
vận động viên phản xạ với các chiêu đánh xoáy của đối thủ.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

ĐƠN VỊ

Số lượng bóng tối đa (40mm)

86 quả

Góc dao động

0

Chế độ bộ điều khiển

Tốc độ, tần số bóng

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

3


Máy bắn bóng bàn tự động
Số lượng bóng phát ra nhiều nhất/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

Máy bắn bóng bàn Y& T 989F
Giá: 17,500,000 VND

Hình 1.3: Máy bắn bóng bàn Y& T 989F

Thông số kỹ thuật Máy bắn bóng bàn Y& T 989F
-Tổng trọng lượng: 23KG
-Trọng lượng net : 15KG
-Kích cỡ đóng gói: 107.5x55.5x51cm
Chức năng:

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

4


Máy bắn bóng bàn tự động
-Độ xoáy của banh : Có 9 mức độ khác nhau tùy theo người dùng chỉnh
-Tần số bắn: 25-95 ball/min
-Tốc độ ba: 4-50 m/sec
-Có thể chỉnh đầu nòng từ 0 tới 40 độ để cho những hiệu quả khác nhau.
-Chỉnh được 11 vị trí trên bàn phục vụ cho người dùng từng 11 vị trí từ trái qua phải.
II. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO MÁY BẮN BÓNG BÀN
Để có được phương án chế tạo tối ưu chúng ta cần hiểu và nắm rõ về luật bóng
bàn cũng như cách chơi môn thể thao này.
1. Giới thiệu về chung về môn bóng bàn
Bóng bàn là một thể thao có 2 bên chơi, 1 hoặc 2 người bên này đánh một trái
banh trên bàn bóng qua lại với 1 hoặc 2 người phía bên kia, mỗi người dùng một cây
vợt, gần giống như chơi quần vợt. Luật chơi bóng bàn khác với quần vợt nhưng những
khái niệm cơ bản thì giống nhau. Bóng bàn là môn thi đấu tại Thế vận hội. Cách xoáy
bóng, tốc độ và chiến thuật khi chơi là những yếu tố quan trọng khi thi đấu bóng bàn.
Tốc độ của trái bóng có thể khác nhau, từ đi chậm nhưng xoáy nhiều đến rất nhanh có
khi hơn 110 km/h.
a. Bàn
Kích thước bàn bóng bàn, phần mặt trên của bàn gọi là mặt đánh bóng (mặt bàn)
hình chữ nhật dài 2.74m, rộng 1.525m, đặt trên một mặt phẳng nằm ngang cao 0.76m
tính từ mặt đất.
Mặt bàn được chia thành 2 phần bằng nhau bởi một cái lưới thẳng đứng song song với
đường cuối bàn và căng suốt trên toàn bộ diện chia đôi hai bên phần bàn.

Mặt bàn phải có mầu sẫm đồng đều và mờ, xung quanh mặt bàn có một đường vạch kẻ
trắng rộng 2cm, mỗi vạch theo chiều dài 2,74m của bàn gọi là đường biên dọc, mỗi
vạch theo chiều rộng 1.525m của bàn gọi là đường biên ngang (đường cuối bàn).

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

5


Máy bắn bóng bàn tự động

Hình 1.4: Bàn bóng
b. Bộ phận lưới
Bộ phận lưới gồm có lưới, dây căng và các cọc lưới, bao gồm cả các cái kẹp để
cặp cọc lưới vào bàn.
Lưới được căng bằng một sợi dây nhỏ, buộc mỗi đầu vào cọc lưới có chiều cao
15.25cm. Khoảng cách giới hạn ngoài đường biên dọc với cột cọc lưới là 15.25cm.
Mép trên của lưới suốt chiều dài phải cao đủ 15.25cm so với mặt bàn.
Mép dưới suốt chiều dài của lưới cần phải sát với mặt bàn và những cạnh bên của lưới
cũng cần phải sát với cọc lưới
c. Bóng
Quả bóng hình cầu có đường kính 40mm, Quả bóng nặng 3g.
Quả bóng được làm bằng xen-lu-lô-ít hoặc chất nhựa dẻo tương tự, có mầu trắng hay
màu da cam và mờ, hoàn toàn rỗng ruột và nhẹ bỗng.
d. Vợt
Vợt có thể có kích thước, hình dáng và trọng lượng bất kỳ nhưng cốt vợt phải
phẳng và cứng.
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình

SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

6


Máy bắn bóng bàn tự động
Ít nhất 85% bề dầy cốt vợt phải bằng gỗ tự nhiên; một lớp dính bên trong cốt vợt
có thể được tăng cường bằng loại chất sợi như sợi các bon, sợi thủy tinh hay giấy nén
nhưng không được vượt quá 7,5% toàn bộ bề dày hoặc 0,35mm
Mặt của cốt vợt dùng để đánh bóng phải được phủ hoặc bằng mặt gai cao su
thường, gai hướng ra ngoài, tất cả độ dầy kể cả chất dính không vượt quá 2mm, hoặc
bằng cao su mút với gai úp hay gai ngửa, tất cả có độ dầy kể cả chất dính không vượt
quá 4mm.
e. Kỹ thuật đánh bóng
Đánh xoáy bóng đóng một vai trò quan trọng trong bóng bàn hiện đại.
- Nguyên lý xoáy trong bóng bàn:
Cách tạo đường bóng đi xoáy
Trong thời điểm khi mặt vợt tiếp xúc với bóng, nếu như phương hướng đánh của
vợt đi đúng qua tâm bóng thì vợt tác dụng vào bóng 1 lực F làm bóng bị đánh đi không
có độ xoáy.
Nếu như phương hướng đánh của vợt không đi đúng qua tâm bóng thì ngoài lực tác
động vào bóng F còn tạo ra một lực ma sát với bóng làm cho bóng khi bật khỏi vợt có
độ xoáy.
Các loại xoáy chủ yếu
Các loại xoáy cơ bản của bóng thành 3 loại chính:
Xoáy lên, xoáy xuống và xoáy ngang.
+ Xoáy lên
Khi vợt tiếp xúc vào bóng, ngoài lực ra trước còn có lực ma sát của vợt với bóng
theo hướng từ dưới lên trên làm cho bóng đi có hướng xoáy lên trên.

+ Xoáy xuống
Khi vợt tiếp xúc vào bóng, ngoài lực ra trước còn có lực ma sát của vợt với bóng
theo hướng từ trên xuống dưới làm cho bóng đi có hướng xoáy xuống dưới.
+ Xoáy sang bên (xoáy nghiêng)

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

7


Máy bắn bóng bàn tự động
Khi vợt tiếp xúc vào bóng, ngoài lực ra trước còn có lực ma sát của vợt với bóng
theo hướng sang trái hoặc sang phải làm cho bóng khi bay đi có xu hướng xoay sang
bên. Trong đó lực ma sát được phát sinh ra giữa vợt và bóng có hướng sang trái sẽ làm
cho bóng xoáy bên trái và ngược lại.
Xoáy nghiêng lên, xoáy nghiêng xuống
Trong thực tế đánh bóng thường còn ma sát vào phía trên cạnh bên hoặc phía dưới
cạnh bên của bóng. Nếu ma sát phía trên cạnh bên thì bóng xoáy nghiêng lên trên, nếu
ma sát vào phía trên cạnh bên trái bóng sẽ tạo ra xoáy nghiêng lên bên trái, …tương tự
như vậy có thể tạo ra xoáy xuống bên phải, xoáy lên bên phải, xoáy xuống bên trái.
- Tính chất của bóng xoáy
Khi có độ xoáy, bóng sẽ bật trên bàn và bật trở lại từ mặt vợt của đối phương khác
hẳn so với khi không xoáy
+ Đặc điểm xoáy của bóng xoáy.
Bóng không xoáy khi bay chỉ chịu phản lực là lực cản chính diện của không khí
nên tốc độ bay giảm dần. Còn bóng xoáy khi bay làm cho khong khí xung quanh nó
hình thành dòng hoàn lưu (xoáy tròn), như vậy bóng xoáy trong khi bay ngoài lực cản
chính diện của không khí còn chịu một lực vuông góc với hướng bay của bóng.

+ Đặc điểm bay của bóng xoáy lên.
Khi bóng xoáy lên trong lúc bay phương của áp lực bên cạnh có hướng đi xuống
dưới nên bóng có đặc điểm tăng nhanh độ rơi xuống, tăng độ cong của đường vòng
cung, rút ngắn cự ly của bóng đánh ra, giảm bớt thời gian bay trên không của bóng. Vì
vậy tốc độ bóng xoáy lên nhanh, độ cong lớn, tỷ lệ bóng tốt cao.
+ Đặc điểm bay của bóng xoáy xuống.
Khi bóng bay xuống thì áp lực bên cạnh của dòng khí lưu có hướng đi lên. Vì vật
đặc điểm bay của loại bóng này là giảm tốc độ rơi xuống của bóng, giảm độ vòng
cung, kéo dài thời gian bay của bóng làm tăng cự ly của bóng đánh ra. Do đường vòng
cung của bóng xoáy xuống không tốt, khi tốc độ nhanh dễ bay ra ngoài bàn, nhưng
bóng xoáy xuống có tốc độ chậm thì lại tương đối vững và chắc bóng.
+ Đặc điểm bay của bóng xoáy nghiêng.
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

8


Máy bắn bóng bàn tự động
Áp lực bên cạnh của dòng khí lưu khi bóng xoáy nghiêng bên trái sẽ sang bên phải
và ngược lại.
2. Ý tưởng thiết kế kết cấu máy
Sau khi nghiên cứu về một số loại máy bắn bóng bàn có trên thị trường cũng như
cách chơi và luyện tập môn bóng bàn chúng em xin đề xuất máy bắn bóng bàn tự động
dành cho người mới tập chơi và dùng để luyện tập.
Máy có chiều cao từ mặt đất đến nòng bắn là 1m-1,1m. Để khi bắn bóng có thể đi
qua đường biên ngang sang vào vị trí bàn.
Nòng bắn,ống dẫn bóng của máy được làm bằng ống nước ∅ 48mm. Để phù hợp
với đường kính quả bóng 40mm.

Loại máy này có chức năng: bắn mạnh, nhẹ, xoáy lên, xuống, kết hợp ngang lên,
ngang xuống, lia bóng từ từ qua hai bên bàn, đánh vào 1 điểm chỉ định.
Với chế độ xoáy: Xoáy lên, xuống, ngang lên, ngang xuống, … Chế độ giao bóng,
lốp bóng bổng, chuội, nhịp bóng tùy chỉnh 3 tốc độ, lực bắn cơ bản và nhẹ, mạnh...
Thích hợp với mọi đối tượng đặc biệt những người mới chơi, đã chơi ở trình độ vừa
phải muốn căn chỉnh động tác, luyện các đường bóng còn yếu, tập lấy phản xạ, khởi
động. Phù hợp với trang bị cho Gia đình, CLB, HLV.

III. PHÂN TÍCH CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ỨNG DỤNG CỦA
MÁY BẮN BÓNG BÀN
1. Cấu tạo
Máy bắn bóng bàn gồm có 4 cơ cấu chính sau :
-

Cơ cấu thu hồi và đảo bóng: Gồm có khay thu hồi bóng, 1 Motor giảm tốc 12V
DC và 1 tay lò xo có chức năng đảo bóng tuần tự đưa bóng xuống bộ phận nạp
bóng tránh hiện tượng bóng ra không đều và tắc bóng.

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

9


Máy bắn bóng bàn tự động
-

Cơ cấu nạp bóng: Gồm có ống dẫn, 1 Motor giảm tốc 24V DC, lò xo nạp bóng
bóng sẽ được bộ nạp đưa tuần tự lên nòng bắn. Khi bóng đến nòng bắn tiếp xúc

-

với bộ bánh cao su bắn bóng nó sẽ được bắn ra với 3 chế độ bắn khác nhau.
Cơ cấu lia bóng: Gồm có 1 Motor lia bóng, túp năng quạt,ống có khả năng quay,

-

cơ cấu có nhiêm vụ lia bóng từ từ qua hai bên bàn hoặc đánh vào 1 điểm chỉ định.
Cơ cấu bắn bóng: Gồm có 2 Motor bắn bóng loại 12V DC và 2 bánh xe bắn bóng
chất liệu tốt nhất để làm bánh xe là cao su kếp, bề rộng của bánh xe là 5 cm, bề
dày 2cm. Cơ chế bắn dùng 2 motor để tạo lực ma sát kiểu như mặt vợt vào bóng
motor xoáy lên luôn quay nhanh để tạo lực miết, ép vào bóng để đẩy bóng ra.
Ngoài ra máy còn có 1 số bộ phận:

-

Bộ cấp nguồn 3A 12,15,18,24v DC và tay điều khiển
Bộ cấp nguồn có nhiều mức điện áp gồm 12v DC; 15v DC, 18v DC, 24v DC gồm

3 mạch nắn dòng riêng biệt 1 nắn cấp cho motor khuấy bóng 12v DC; 1 mạch nắn cho
bộ bắn bóng lắp 2 motor song song điện áp 12v DC ; 1 mạch nắn nhận điện áp thông
qua công tắc chuyển mạch 15v,18v,24v AC trực tiếp từ biến áp để lấy điện áp thay đổi
cho motor đẩy bóng tương đương 15v = 30 quả/phút ; 18v = 45 quả/phút ; 24v = 68
quả/phút.
-

Ống nước tiền phong ∅ 48, cút góc 45, cút chữ T
Điốt, tụ, chiết áp

2. Nguyên lý làm việc
Bóng được thu hồi đến bộ thu hồi bóng sau đó được motor khuấy bóng đảo bóng
xuống bộ nạp bóng sử dụng cơ cấu nạp bóng bằng vòng xoắn ở đây bóng lại tiếp tục
được đưa nên bộ bắn bóng cơ cấu bắn bóng gồm đầu bắn bóng với 2 motor và bánh xe
cao su bắn bóng, khi khởi động chức năng lia bóng, bóng sẽ từ từ bắn qua hai bên bàn
hoặc đánh vào 1 điểm chỉ định.
-

Nguyên lý hoạt động của nòng bắn bóng bàn:

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

10


Máy bắn bóng bàn tự động
Cách tạo ra bóng xoáy lên, xoáy xuống xoáy ngang, dựa trên nguyên tắc xoay
nòng bắn sao cho motor bên trên quay nhanh hơn motor bên dưới thì tạo ra bóng xoáy
lên kiểu như quả giật, còn motor dưới quay nhanh hơn ở phía trên thì như quả cắt bóng
xoáy xuống. Nếu 2 motor = tốc độ nhau sẽ tạo ra quả bạt.
Mạch điểu khiển motor bắn bóng nhằm mục đích thay đổi tốc độ motor giảm lực
bắn ra, giảm xoáy các nên lắp mỗi motor 1 mạch riêng biệt để có thể điều chỉnh nhiều
kiểu bóng ra.
- Tốc độ phát bóng ra phụ thuộc vào 2 yếu tố:
+Thứ nhất là tốc độ motor (vòng/phút)
+Thứ hai độ bám, nhúng của chất liệu làm bánh xe
Để bóng bắn ra tối ưu tốt nhất là motor có số vòng quay 4000 – 6000 vòng/phút cho
motor trên, motor dưới bằng 50% tức khoảng 2000-3000 vòng/phút, chất liệu tốt nhất

để làm bánh xe là cao su kếp .
3. Ứng dụng của máy bắn bóng bàn
Dùng để tập luyện đánh bóng khi mới tập đánh và khi không có người cùng chơi,
vì thế máy bắn bóng được dùng rất hợp lý, máy bắn bóng giảm hoặc tăng tốc độ cho
người sử dụng, khi tập luyện. Giúp người tập luyện nâng cao khả năng đánh bóng và
nhanh nhẹn hơn trong quá trình giao lưu với đối phương. Khả năng được nâng cao hơn
khi nâng cao tốc độ của máy và chơi bóng nhiều,….
Luyện tập bóng nhiều có thể tăng thêm mật độ tập luyện trong một thời gian ngắn.
Vì vậy đối với các loại kỹ thuật khó khăn lớn nó sẽ tăng thêm số lượng (lần) các động
tắc kỹ thuật chủ yếu, bạn có thể thực hiện nhiều lần lặp lại từ đó bạn sẽ thực hiện được
các kỹ thuật mà bạn muốn. Còn với bạn tập luyện với một tốc độ và cường độ nhanh
thì nó sẽ giúp bạn có một bài tập tăng tốc lớn và nhanh.
Đối với bước chân di chuyển mà nói thì với bài tập này nó làm tăng phạm vi di chuyển
rộng, tăng thêm số lượng cung cấp bóng qua lại liên tục làm cho người tập nâng cao
sức bền chống đỡ và số lần đánh bóng qua lại. Với số lần qua lại nhiều và khó giúp
cho người tập nâng cao ý chí trong tập luyện và thi đấu
CHÚ Ý: Có một điều trong phương pháp tập luyện này đó là nếu bạn quá lạm dụng
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

11


Máy bắn bóng bàn tự động
và tập luyện nhiều đánh bóng với tập luyện bóng nhiều thì bạn sẽ tự đánh mất đi tính
phản xạ nhanh và nhạy cảm như trong tình huống 2 người tập đánh với nhau. VD: Nếu
hai người đánh tập với nhau trên bạn thì tất nhiên sẽ có rất nhiều tình huống đánh sai
vị trí hoặc bóng sẽ đi lung tung, độ xoáy khó lường hoặc không xác định được,.... thì
bạn sẽ tập được phản xạ gần và cách ứng phó nhanh sau khi tình huống diễn ra. Còn

với tập luyện bóng nhiều thì đa số tình huống là cố định và đã biết trước về điểm rơi,
tốc độ bóng đến và cả về mức độ xoáy).

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

12


Máy bắn bóng bàn tự động

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
I. TÍNH TOÁN CÁC LỰC TÁC DỤNG
1. Cơ sở tính toán
Để tính toán các lực tác dụng và sơ đồ lực phân bố ta cần hiểu về nguyên lý hoạt
động của nòng bắn bóng bàn.
-

Nòng bắn bóng:

Gồm có 2 Motor bắn bóng và 2 bánh xe bắn bóng
-

Nguyên lý hoạt động của nòng bắn bóng bàn:
Khi bóng đi vào nòng bắn dưới tác dụng của 2 bánh xe bắn bóng quay với tốc độ

cao làm bóng bắn ra ngoài. Cách tạo ra bóng xoáy lên, xoáy xuống xoáy ngang, dựa
trên nguyên tắc xoay nòng bắn sao cho motor bên trên quay nhanh hơn motor bên
dưới thì tạo ra bóng xoáy lên kiểu như quả giật, còn motor dưới quay nhanh hơn ở

phía trên thì như quả cắt bóng xoáy xuống. Nếu 2 motor = tốc độ nhau sẽ tạo ra quả
bạt.
Mạch điểu khiển motor bắn bóng nhằm mục đích thay đổi tốc độ motor giảm lực
bắn ra, giảm xoáy các nên lắp mỗi motor 1 mạch riêng biệt để có thể điều chỉnh nhiều
kiểu bóng ra.
- Tốc độ phát bóng ra phụ thuộc vào 2 yếu tố:
+ Thứ nhất là tốc độ motor (vòng/phút)
+ Thứ hai độ bám, nhúng của chất liệu làm bánh xe

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

13


Máy bắn bóng bàn tự động
2. Tính toán các lực tác dụng
Ta có sơ đồ lực được phân bố như hình vẽ:

Hình 2.1: Sơ đồ lực được phân bố
Trong đó:
F11: Phản lực bánh xe 1 tác dụng lên quả bóng
F12 : Phản lực của bóng tác dụng lại lên bánh xe 1
F13: Lực ly tâm do bánh 1 xe gây ra
Fms1: Lực ma sát giữa bóng và bánh xe 1
T1: Momen xoắn của trục 1
F21: Phản lực bánh xe 2 tác dụng lên quả bóng
F22 : Phản lực của bóng tác dụng lại lên bánh xe 2

GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

14


Máy bắn bóng bàn tự động
F23: Lực ly tâm do bánh 2 xe gây ra
Fms2: Lực ma sát giữa bóng và bánh xe 2
T2: Momen xoắn của trục 2
Fqt : Lực quán tính của quả bóng
Fđ : Lực đẩy của bóng
Với các thông số sau:
Quả bóng đường kính 40mm, nặng 3g.
Bánh xe bắn bóng có đường kính 50 mm
Khoảng cách giữa 2 bánh xe bắn bóng là 38 mm
Chọn Motor có công suất 15W, có số vòng quay là 4000 vòng/phút
a. Gia tốc của quả bóng
Giả sử ban đầu quả bóng chuyển động với vận tốc 0,04(m/s) và sau 4(s) thì quả
bóng được di chuyển đến vị trí vào 2 bánh xe quay:
Gia tốc của quả bóng là:
Theo CT (1-10) tài liệu tham khảo[1] ta có:
a

v t v 0 0, 04

 0, 01(m / s 2 )
t t0
4

b. Lực quán tính của quả bóng
Theo CT (2-32) tài liệu tham khảo[1] ta có:
Lực quán tính của quả bóng là:
Fqt1=m.a= 0,003.0,01=3.10-5(N)
c. Mômen xoắn trên trục động cơ
Theo CT tính mômen trên trục cơ, tài liệu tham khảo[2]
Ta có:
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

15


Máy bắn bóng bàn tự động
T  T1  T2 

9,55.106.P 9,55.106.0, 015

 35,81( N .mm)
n
4000

d. Lực tác dụng lên quả bóng
Do hai động cơ có các thông số giống nhau nên có thể coi là lực tác dụng lên quả
bóng bằng nhau:
Lực tác dụng lên quả bóng là:
Theo CT (3-17) tài liệu tham khảo[1] ta có:
T 0,035


 1, 4( N )
r
0,025
F13=F23=

Áp dụng công thức tính mômen cân bằng quanh trục quay cố định
Theo CT (2-12) tài liệu tham khảo[3]
Ta có phương trình sau:

�m  F13.(38+25).10-3+F23.25.10-3-Fms1.(38+25).10-3-Fms2.25.10-3+Fqt.(19+25).10-3+P.
(19+25).10-3 = 0.
= 1,2.63.10-3+1,2.25.10-3-Fms1.63.10-3-Fms2.25.10-3+3.10-5.44.10-3+9,8.44.10-3=0
Do Fms1=Fms2=Fms. Ta có:
Fms. 88.10-3=110,7.10-3
Fms= 1,25 (N)
Vậy lực ma sát của quả bóng là: 1,25(N)
Áp dụng phương trình cân bằng lực theo 1 phương cụ thể:
Ta có:
Fđ= F13+F23+FQT-2.Fms
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

16


Máy bắn bóng bàn tự động
= 1,4+1,4+3.10-5-2.1,25 =0,5(N)
Lực đẩy của quả bóng là:0,5(N)

e. Tính vận tốc bắn ra của bóng
Theo CT (2-4) tài liệu tham khảo [1] ta có:
Fđ=m.v2.r
v



Fđ
0,5

 25,8(m / s)
m.r
0,003.0, 25

Vậy, tốc độ bắn ra của quả bóng là: 25,8(m/s)

II. LẬP QUY TRÌNH GIA CÔNG TRỤC LÒ XO NẠP BÓNG
-

Chọn phôi đúc, do hình dáng của phôi gần giống hình dáng của chi tiết.
Chi tiết được làm bằng thép C45 đây là một loại thép trong nhóm thép cacbon.

Kết cấu có chất lượng tốt, độ cứng vừa phải, sử dụng làm chi tiết trục là phù hợp nhất.

8

6

25
86

Hình 2.2: Bản vẽ kết cấu trục lò xo
GVHD: Th.S Phạm Hải Trình
SVTH : Đặng Văn Lợi
Võ Ngọc Thành

17

16

10

4