橄榄球钩球定位发球器的设计研究

【作者】 郑刚； 宋龙基； 刘平； 谷学金； 黄佳宁； 秦祥芹；

【机构】 沈阳体育学院；

【摘要】 研究目的:橄榄球司克兰钩球开球是整个司克兰团队配合技术中最重要的环节之一,要提高钩球队员的钩球能力,必须要使钩球队员熟练掌握钩到球、钩准球、钩控球和钩战术球等一系列复杂的钩球技能。为使其达到高标准的钩球技能要求,投球队员和钩球队员需要经过大量不断的精细化练习才能得以掌握。然而,在司克兰架构争顶钩球练习中同时出现两种缺陷,其一架构争顶需要有发力支撑,时间不宜过长,否则会出现架构崩塌或颈部损伤等风险,其二争顶发力会出现争顶位置的移动,不利于保持动作结构状态的连续重复投球强化训练。上述两点缺陷,给投球队员与钩球队员之间的相互配合带来技术训练的不便,训练中往往需要不断地散开重新回到原点组架、投球与钩球,即费时费力,又破坏组织训练的流程,钩球技术训练难以专一连续完成,无法在有效时间内提高练习的效率和频次。为能够连续强化的钩球技术练习,使之具有准确落点、连续出球和跟随移动地点功能,从而达到在有效的时间内提高钩球队员练习效率,强化钩球动作配合能力和把握控球竞技能力水平的优势,因此,用仿真模拟器械辅助这种专业技术配合练习,研发设计一台橄榄球钩球定位发球器。研究方法:1.采用文献资料法对设计方案和目标加以定义分析,确定钩球定位发球器设计理念所具有仿真模拟性的技术要求与功能。2.运用计算机辅助设计系统,将设计方案所具有的功能分解设计成草案,并分别绘制成多种方案草图进行可行性分析研究。3.运用仿真模拟运动分析,确定机体结构组成,并加以模块化区分成滑槽运球结构;弹射发球和联动翻转仓门的送球机构;机体移动架构三大部分。4.运用计算机辅助设计系统的CAD设计软件,解析三大部分的机械工作原理和基本结构形式,使其工作原理符合机器功能中必须达到的要求,绘制全部零部件和总图以达到所需的设计方案。研究结果:1.滑槽运球结构形成一个V字形体,对应搭架于球仓上沿处,其中滑槽下端段与球仓上沿倾斜30°,上、下端段对折50°。球置于滑槽内横向排列摆放,靠倾角和球体自重使球自然向下滚动滑行,依次进入球仓叠加排列。2.操控时,拉动压缩弹簧扳手,拖动滑块在滑动导轨上直线滑行,连接在滑块上的弹簧推动扳压缩弹簧到达限位,锁紧机关锁止,同步推切球板也随之后退到发球弹射位置球仓后段。推球板和止回板为一体两用成90°的折弯板,上板用于止球,下板用于推弹。推切球板后退到位的同时,球仓上部空出,置于运球滑槽内排列的橄榄球自然滚动下落入仓内,同步联动翻转仓门板关闭封仓,锁紧装置锁住限制回弹,形成待发状态。3.发球时,压下锁紧装置或踩下脚踏板,压缩弹簧迅速释放,齿条连接在滑块上,齿条随滑块在滑动导轨中向前滑行,当齿条与齿轮啮合时,齿轮为同轴转动,传动轴转动使齿轮转动,通过同步带带动同步轮同轴上的翻板瞬间使球仓成为开仓。同步使连接在滑块上的推切球板将橄榄球推弹出球仓射入落球点,在推球切板推弹的同时,推球切板上有止回板切止阻隔,使球体在滑槽内被阻隔在球仓上部原位待落球仓。3.滑槽运球结构部件,其进球V字形滑槽垂直高度814.3mm,槽宽332mm,槽高度200mm第一段与第二段水平夹角对折50°,滑槽呈30°角通过连接挂钩锁紧在球仓上沿,材料为0.5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板。4.相关部件设计参数与数据:齿轮齿数=23;压力角=20°;模数=2;齿根过渡圆半径=0.76;齿轮厚度=10mm。发射压缩弹簧高度=170mm;弹簧节距=18mm;钢丝直径=φ2mm;弹簧内径=φ15mm;弹射行程=140mm;减震弹簧高度=30mm;弹簧节距=10mm;钢丝直径=φ2.5mm;弹簧内径=φ15mm。齿条长40mm即是同步轮打开仓门的弧长39.27mm。整机长900mm;宽382mm;高1500mm;机架与地面通过φ60万向脚轮调整为450mm高。研究结论:1.橄榄球钩球定位发球器的设计能够有针对性地加强和改进橄榄球司克兰争球过程中钩球核心技术的配合能力,解决钩球训练的缺陷问题。使之具有满足定位落点准,多球连发和跟随移动定点、定位功能,从而达到在有效的时间内提高钩球队员练习效率,强化钩球动作配合能力和保持控球竞技能力水平的优势。2.橄榄球钩球定位发球器的设计符合训练技术要求,不仅能够满足一般常规教学训练之用,而且更加适用于高水平专业钩球队员提高专项技术水平的练习。器械的功效对提高我国专业化技术训练,尤其该机搭载在司克兰机器上的综合训练使用,对促进我国高水平竞技技能的提高具有着重要的现实意义。3.橄榄球钩球定位发球器,实现了橄榄球司克兰开球专项技术训练的精细化、无痛化,安全化,为专项教师、教练员和运动员提供了全新的专项训练器械产品和技术训练手段,对橄榄球教学训练水平的提高具有重大现实意义,4.橄榄球钩球定位发球器为我国体育专项仪器、器械的开发和生产提供了驱动创新生产的平台,为体育产业提供了全新产品和研发技术设计基础,为进一步开发生产提供了良好条件,对我国橄榄球仪器器械研发领域的研制与开发拓展了创新发展的空间。更多还原