移动式足球训练器械结构设计与运动仿真
摘要：科技的进步，时代的变迁，人的需求越来越多，这些需求带动了时代的改变，科学技术的提高，当然是往好的方面。在如今的各个行业中，移动式足球训练器械尤其在体育行业中使用的较多，仅仅通过程序的设计就可以使机器代替人类进行工作，这就大大降低了人工的损耗，与人工相比不仅大大提高了工作效率还保证了人为操作所产生的安全问题。本论文详细介绍了足球训练器械的工作原理和模型建立，采取了电磁驱动使移动式足球训练器械的精度再次提高，以及应用麦克纳姆轮作为主要移动装置，大大提升了机器在移动时的稳定性，及在移动中进行一系列的发球，接传球的复杂运动。主要介绍了车轮的选择，电磁推进器的应用，电磁发射足球的运动仿真过程，对轴，传感器的分析和选用，主要是对移动式足球训练器械的功能进行改变，使移动式足球训练器械更优越。 本论文以移动式足球训练器械的模型建立，部分零部件的加工技艺和电磁发射器的运动仿真进行了设计与方向。
关键词:；移动式；结构设计，电磁推进；移动仿真
Structural design and motion simulation of mobile soccer training equipment
Abstract: The progress of science and technology, the changes of the times, and the increasing needs of people, these needs have led to the changes of the times, and the improvement of science and technology is of course a good aspect. In today's various industries, mobile football training equipment, especially in the sports industry is more used, only through the design of the program can make the machine replace the human work, which greatly reduces the loss of labor, compared with the labor not only greatly improves the work efficiency but also ensures the safety problems caused by human operation. This paper introduces in detail the working principle and model establishment of football training equipment, takes electromagnetic drive to improve the accuracy of mobile football training equipment again, and applies McNum wheel as the main mobile device, which greatly improves the stability of the machine when moving, and carries out a series of complex movements of serving and receiving passes in moving. It mainly introduces the selection of wheels, the application of electromagnetic thrusters, the motion simulation process of electromagnetic launch football, the analysis and selection of axes and sensors, mainly to change the function of mobile football training equipment, so that mobile football training equipment is superior. In this paper, the model of mobile football training equipment is established, and the processing technology of some parts and the motion simulation of electromagnetic transmitters are designed and directioned
Key words: mobile; Structural design, electromagnetic propulsion; Mobile simulation
目录
第一章 绪论 1
1.1足球训练器械研究背景及现状 1
1.2移动式足球训练器械结构设计的重要性 3
1.3课题研究的主要任务 3
1.4论文课题的主要研究内容 4
第二章外形设计及建模 5
2.1结构设计原理 5
2.2三维立体模型的建立 5
第三章 二维图的绘制 16
3.1二维图绘制 16
3.2装配图的绘制 19
第四章工艺规程设计 21
4.1确定毛坯的制造形式及毛坯尺寸 21
4.2工艺路线确定 21
4.3基准选择及定位分析 22
4.4工艺装备选择 23
第五章电磁推动器仿真 24
5.1仿真设计选择 24
第六章 结论 25
6.1课题成果 25
6.2存在的问题 25
6.3收获与体会 25
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1足球训练器械研究背景及现状
著名的“一万小时定律”观点为：普通人要在任何一种领域中达到精英水平，都需要经过一万个小时的刻苦练习才能获得成功。此定律强调了时间与重复次数在技能学习过程中的重要性。基本技术在青少年足球训练中起着至关重要的作用，青少年时期是运动员发展基本技术的最佳时间，基本技术在一定程度上决定了青少年能否成为一名高水平的足球运动员。翟丹和张扬的研究发现，我国青少年足球技术训练忽视了对基本技术的训练。基本技术与高难度技术是相互促进的关系，拥有扎实的基本技术后，青少年运动员才有可能做出具有创造性的高难度技术动作。青少年运动员掌握一项技能并非一日之功，他们只有在训练课中进行成千上万次地练习后，才能在足球比赛中成功地运用。
在青少年足球运动员的技术训练中，需要在训练课中安排充足的基本技术训练，如传、接、运、停、射等基本技术训练，当这些基本技术经过成千上万次的不断强化达到自动化以后，青少年足球运动员才能够在高压、快节奏的比赛中根据比赛情境成功地完成相应的技术动作。
足球是一项追求团队精神的集体项目，每个运动员都有独特的特点，因此教练员必须应对。不能一味追求共性与个性的关系，将其作为一个整体，会压抑个别青少年足球运动员的天赋和个性。在技术培训中从指导思想上看，教练员要辩证地解决与球队打法和个人喜好有关的问题。不强调集体协作而忽视技术专长的发展。李春满教授认为，个人能力是综合竞争力的关键要素。虽然如今的足球比赛更侧重于加强整体攻守的打法，
还需要加强个人能力，没有出色的个人技战术能力，很难打造出强大的整体。关键时刻有独特战斗技巧的人技术娴熟、技术娴熟的运动员挺身而出，打破僵局，创造得分机会，为球队做出重要贡献。
足球运动项目是一项群体的对抗性运动，球队要在明确的分工下共同协作完成任务，才有可能赢得比赛的胜利。足球场上每个位置的运动员任务不同，位置技术也有很大差异。青少年时期是足球运动员形成位置感、了解各个位置的打法、学习位置技术的敏感时期，因此在训练课中教练员应让青少年足球运动员熟悉自己位置的相关打法，并不断强化位置技术，打磨青少年足球运动员的个人特点，并将青少年足球运动员的个人特点与位置技术相结合，将位置技术融入日常的训练课。现如今在科技的发展下将足球运动训练与机械技术相结合，可设计出一款，对不同运动特点的人员进行多功能训练。
足球发球机发球的高频率和高精准度特点，可以弥补在技术训练中因人工发球力量不足、方向偏差和落点不准确而带来的种种问题，避免训练中发球的不稳定因素，增加青少年足球运动员的动作练习次数，提高足球训练质量和青少年足球运动员的竞技能力。
足球发球机能减轻在人工发球过程中教练员的负担，节省人力；能丰富训练手段，提高青少年足球运动员的训练兴趣和热情，激发青少年足球运动员训练的积极性。
足球发球机移动简单便捷，可以随时根据训练需要进行调节和移动，能够满足各种训练需求，胜任各种训练环境。
在足球比赛中，除了定位球以外，其他的传球、射门都是在移动中进行的。足球发球机虽然有较高的准确性，但是却无法在快速移动过程中进行发球，这与真实的比赛环境有所不同。所以设计一款可以移动的足球训练器械可以克服这些困难。
移动式足球训练器械发球的角度、速度、角速度、高度都是可以调节的，需要经过操作人员耐心地调试才能达到理想状态。
移动式足球训练器械仅对一些需要大量、高频率练习的基本技术练习有促进作用，而无法短时间内提高运动员的全面技术能力和创造力。
某些类型的足球发球机没有蓄电池，必须插电才能进行工作，这对训练工作的正常开展造成了一定的影响，所以设计中应带有大容量蓄电池支撑快速移动和击发球。
足球发球机的价格较为昂贵，基层的俱乐部和校园还是无法承担的，这对于足球发球机的普及造成了较大的困难，故设计一款简单实用并且经济实惠的移动式足球训练器械没有那么容易。
机身抖动问题也是移动式足球训练器械的缺陷之一。当发球装置以较高的发射速度进行工作时，会造成机身的抖动，这时在发球时会造成轻微的折射和误差，影响了足球发球装置的精准度。
1.2移动式足球训练器械结构设计的重要性
1.发球装置：基于电磁力的足球发球机与传统气动，机械传动的发球机相比有着诸多优点，例如体积小，重量轻，可节省机器人内部空间。电磁发球机能量损耗率低，可以让能量有效地利用，节省发射时间。发射精度高，可根据电源大小调节发射距离远近。
2.运动装置：麦克纳姆轮是一种可全方位移动的全向轮，简称麦轮，麦轮具有很多良好的特性：万向性、灵活性、平稳性。这些特性能够充分应对训练时的复杂条件，故在运动装置中选择麦克纳姆轮。
3.踢球装置：为满足移动式足球训练器械的多元化，机器人在行进中的击球装置也显得十分重要，故根据传统踢球方式设计传动装置，使机器人能够实现接传球的功能。
1.3课题研究的主要任务
（1）：使用SOLIDWORKS进行动式足球训练器械的设计与建模
（2）：模型的装配
（3）：使用CAD绘制零件图与装配图
（4）：完成运动学仿真分析
1.4论文课题的主要研究内容
本文主要研究移动式足球训练器械的外形设计，利用自己所学知识对其一部分内容进行工艺设计。第一章：绪论。介绍移动式足球训练器械外形设计研究背景；第二章：对足球训练机器人提出设计方案并进行三维建模以及各零件的装配；第三章：完成移动式足球训练器械的装配图及结构二维图纸；第四章：对其中一项部件进行工艺设计，完成工序卡等内容；第五章：模型的运动仿真与分析；第六章：阐述整个毕业设计说明书完成过程中所遇到的问题与困难，总结心得体会。
参考文献
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