Đặt vấn đề Ngày nay khoa học kỹ thuật đã phát triển vượt bậc, các máy móc công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội như lĩnh vực sản xuất công nghiệp, y tế, công nghệ thông tin, viễn thông, thể dục thể thao. Cùng với sự tiến bộ đó thì nghành Công nghệ chế tạo máy cũng đã tạo ra được những bước chuyển biến mạnh mẽ trở thành phương tiện kỹ thuật hiện đại, thúc đẩy sự phát triển của đất nước. Trước sự vận động và phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thế giới, những thành tựu đạt được từ công nghệ cao đã đáp ứng được gần như thỏa mãn mọi nhu cầu trong xã hội.Với sự phát triển cao của xã hội theo xu thế toàn cầu hoá, các sản phẩm làm ra phải thể hiện tính cạnh tranh về độ an toàn, sự tiện dụng, độ tin cậy cao và quan trọng là giá thành hạ… Công nghệ chế tạo máy là hướng giải quyết tối ưu để tạo ra các sản phẩm đáp ứng được các yêu câu trên. Việc ứng dụng các sản phẩm của ngành Công nghệ chế tạo máy vào trong sản xuất, đời sống đã mang lại rất nhiều thuận lợi cho xã hội như nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động và chi phí lao động,phục vụ tốt nhu cầu về vật chất và tinh thần của con người.
Ngoài ra, với sự kết hợp hài hòa giữa cơ khí và điều khiển tự động sẽ giúp cho các máy móc này hoạt động được linh hoạt, nhip nhàng và đa năng hơn. Nghiên cứu chế tạo máy phục vụ nhu cầu con người luôn là hướng đi đầu trong ngành Công nghệ chế tạo máy. Ở hướng đi này, hiện tại trên thế giới đã có những bước tiến vượt bậc và có tiềm năng phát triển vô cùng to lớn. Trong đó, việc tạo ra những máy phục vụ luyện tập, giải trí thể thao luôn là một trong những lĩnh vực thu hút đầu tư nghiên cứu bởi tiềm năng cung như lợi ích to lớn mà nó đem lại.
Trong lĩnh vực thể dục thể thao, việc áp dụng các sản phẩm của ngành Công nghệ chế tạo máy là một việc hết sức cần thiết. Các máy móc này có thể phục vụ trong các công việc như thi đấu, giảng 1 do an dạy hoặc luyện tập. Xuất phát từ những ý tưởng đó, qua khảo sát nhu cầu thực tế, nhóm em đã thấy được những nhu cầu thực tiễn của việc áp dụng máy móc vào giảng dạy hoặc tập luyện trong lĩnh vực thể dục thể thao, vì vậy nhóm em đã chọn đề tài: "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bắn bóng tennis tự động". Với đề tài này, em có thể vận dụng các kiến thức đã học được trong nhà trường vào thực tiễn: thi công và tính toán.
Đây cũng là cơ hội để em tự nghiên cứu các vấn đề được đặt ra, củng cố thêm kiến thức cho em ở lĩnh vực thiết kế máy. Đồng thời đây cũng là đề tài có tính thực tiễn cao và có thể ứng dụng vào trong thực tế đời sống. Công việc thực hiện cho đề tài này bao gồm: Xây dựng ý tưởng và nguyên lý làm việc của máy. Tính toán, thiết kế các cụm cơ cấu của mô hình máy.
Tính toán và lựa chọn động cơ cho các cơ cấu. Chế tạo, lắp đặt mô hình. Khảo sát và đánh giá. Chỉnh sửa và hoàn tất đề tài.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài: 1. Tổng quan về phong trào tennis ở Việt Nam hiện nay: Ở Việt Nam hiện nay, mức sống của người dân ta càng ngày càng được cải thiện. Kèm theo đó, nhu cầu thể dục thể thao cũng phát triển theo, ngày càng đa dạng. Việc đáp ứng nhu cầu đó là quan trọng, cấp thiết.
Tennis là một môn thể thao được đông đảo quần chúng yêu thích nhưng do việc tập luyện, thi đấu môn thể thao này đòi hỏi sân bãi, dụng cụ thể thao chuyên dùng, đội ngũ trọng tài, quan sát, phục vụ… rất tốn kém nên chỉ có một số ít người chơi môn này( vận động viên chuyên nghiệp, giới công chức, người có điều kiện vật chất…).Để phổ biến, phát triển môn thể thao này, yêu cầu phải 2 do an hạ mức chi phí xuống sao cho phù hợp với thu nhập bình quân của người dân. Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bắn bóng tennis là một trong nhữnghướng đi đưa môn thể thao quý tộc này đến với đông đảo quần chúng bởi những ưu điểm như: không cần đội ngũ trọng tài, phục vụ đông đảo; nhiều người có thể tập, chơi mọi lúc mọi nơi; chơi theo trình độ của người chơi… Vì thế nó có thể được sử dụng trong gia đình, trường học, câu lạc bộ thể thao, công ty. Đề tài là một ví dụ điển hình cho sự kết hợp giữa các lĩnh vực: cơ khí, điện, điện tử, tin học. Đề tài có giá trị tham khảo rất lớn cho các bạn sinh viên khóa sau.
Đề tài đã giải quyết được một số vướng mắc gặp phải trong công tác giảng dạy, luyện tập trong lĩnh vực thể dục thể thao mà cụ thể là trong môn tennis. Giới hạn của đề tài Vì nhiệm vụ của đề tài là thực hiện mô hình nhằm phục vụ cho công tác học tập, tốt nghiệp ra trường, giảng dạy và thí nghiệm nên em chỉ nhằm vào công việc thiết kế để thể hiện nguyên lý hoạt động là chính. Bên cạnh đó do điều kiện không cho phép và thời gian có hạn nên chúng em chỉ chú trọng nghiên cứu những phần chính sau: Lý thuyết Tìm hiểu các loại máy bắn bóng đã có trên thị trường. Khảo sát và tìm hiểu những cơ cấu được dùng để bắn bóng.
Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của cơ cấu cán ép bóng. Thiết kế hệ thống máy bắn bóng tennis (phần cơ khí). Chọn động cơ cho các cơ cấu. 3 do an Mô hình Thiết kế, chế tạo cơ cấu cán ép bóng để bắn bóng.
- Sử dụng bánh đai ma sát bằng nhựa POM - Tần số bắn: (trái/phút) - Vận tốc bắn: 25 (m/s) - Công suất động cơ: 150 (W) Thiết kế, chế tạo cơ cấu để thay đổi hướng đi của bóng. - Cơ cấu chuyển hướng có thể điều chỉnh góc bắn theo góc xác định. - Góc bắn giới hạn: + Lên,xuống: + Trái,phải: Thiết kế, chế tạo cơ cấu cấp bóng. - Tần số cấp bóng: (trái/phút) Lựa chọn động cơ phù hợp cho từng cơ cấu.
- Động cơ bắn bóng - Động cơ chuyển hướng - Động cơ cấp bóng Lắp đặt các cơ cấu thành một hệ thống. Thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiển cho mô hình. Mục đích và đối tượng nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu Khảo sát thực tế trong giai đọan quá trình tập chơi để tìm ra những thông số liên quan đến việc tập bộ môn Tennis như: tốc độ, độ khó, độ xoáy của bóng, thời gian giữa hai lần đánh bóng, khoảng di chuyển của ngươì chơi… để từ đó ta có thể thiết kế máy bắn bóng Tennis cho phù hợp với người chơi.
Tìm hiểu đặc tính, ứng dụng của các loại động cơ điện. Tạo ra được các máy tập hoàn chỉnh mang thương hiệu Việt có thể đáp ứng mọi nhu cầu của người chơi từ nghiệp dư cho đến chuyên nghiệp. Tạo ra được mô hình hỗ trợ các giáo viên dạy Tennis; giúp các vận động viên, người chơi tennis tập luyện để nâng cao trình độ. Mô hình này có thể phục vụ công tác giảng dạy và thì nghiệm.
Ngoài ra việc thực hiện đề tài này cũng là một cơ hội để em tự kiểm tra lại những kiến thức đã được học ở trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết các vấn đề đặt ra. Đối tượng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của đề tài là thiết kế và chế tạo phần cơ khí của mô hình máy bắn bóng tennis nên em tập trung vào tính toán, thiết kế cụ thể từng chi tiết của máy bằng sơ đồ lắp ghép. Từ các bản vẽ chi tiết các bộ phận của máy em sẽ gia công và lắp đặt để tạo thành một mô hình cơ khí hoàn chỉnh. Bên cạnh việc tính toán các chi tiết cơ khí, em còn tính toán và chọn động cơ điện để phù hợp với từng cơ cấu.
Đối tượng nghiên cứu tìm hiểu là: Hệ thống thiết bị trong lĩnh vực thể dục thể thao. Tài liệu hướng dẫn quá trính thiết kế máy. Tài liệu liên quan đến việc chế tạo mô hình. 5 do an Tài liệu liên quan đến động cơ điện.
Yêu cầu đối với mô hình của đề tài Khi chế tạo ra mô hình thì máy tập phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: Cơ cấu bắn bóng ổn định, giảm rung và tiếng ồn trong lúc vận hành. Nòng bắn bóng phải linh hoạt, có thể tạo được mọi cú giao bóng từ mọi vị trí với vận tốc và độ xoáy cũng như góc xoáy khác nhau. Cơ cấu cấp bóng đơn giản, gọn nhẹ, tránh kẹt bóng. Tốc độ cấp bóng đa dạng tùy thuộc vào trình độ người chơi.
Lựa chọn động cơ điện cho phù hợp, đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật và an toàn Cách sử dụng đơn giản. Ngoài ra, để phổ biến, phát triển mô hình này, yêu cầu phải hạ mức giá thành xuống phù hợp với thu nhập của người dân. Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận đề tài Tham khảo các tài liệu về tính toán thiết kế máy, các tài liệu về tính và chọn động cơ điện. Khảo sát thực tế, tìm hiểu các kỹ thuật khó trong luyện tập Tennis.
Nghiên cứu lý thuyết, lựa chọn phương án bắn bóng, tạo được độ khó cơ bản và nâng cao. Thiết kế, gia công các cơ cấu cơ khí sao cho đảm bảo bóng được bắn theo các hướng với vận tốc khác nhau. Thiết kế, chế tạo vỏ máy, đảm bảo tính an toàn trong sử dụng. Lắp ráp hoàn chỉnh Kiểm tra và đánh giá.
Thử nghiệm, kiểm tra mức độ an toàn và hiệu quả sử dụng. Kế hoạch thực hiện Tìm hiểu tình hình các loại máy bắn bóng đã có trên thị trường. 6 do an Lên ý tưởng và hoàn thiện ý tưởng. Tìm hiểu về vật liệu và linh kiện, các loại động cơ được sử dụng trong mô hình.
Tính toán các cơ cấu trên lý thuyết. Thiết lập bản vẽ các chi tiết và lập tài liệu thiết kế. Thực hiện gia công chế tạo. Lắp ráp các chi tiết và động cơ để tạo thành mô hình máy.