李璇

摘 要 馬球是當(dāng)今社會(huì)比較流行的體育活動(dòng)，隨著科技的飛速發(fā)展，馬球的運(yùn)動(dòng)和比賽形式也慢慢發(fā)生著變化。為了配合平衡車馬球的發(fā)展和需求，本文對(duì)相應(yīng)的便攜式球門進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先是對(duì)馬球的起源與發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)描述，其次對(duì)馬球的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，然后針對(duì)平衡車馬球球門的便攜性和可拆行需求進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，包括馬球球門的尺寸和材料選擇，最后對(duì)馬球球門的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模。平衡車馬球球門的設(shè)計(jì)關(guān)系到馬球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，以及球員運(yùn)動(dòng)過程中的安全性，基于這些考慮，本文設(shè)計(jì)的馬球球門基本可以滿足這些需求，為馬球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和球門的研發(fā)生產(chǎn)提供了很好的思路。

關(guān)鍵詞 馬球 便攜性 三維建模 安全性

中圖分類號(hào)：G882.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

平衡車馬球運(yùn)動(dòng)，在參照古代馬球規(guī)則的同時(shí)，進(jìn)行創(chuàng)新。讓“智能平衡車”替代“馬”，將古代的競(jìng)技傳統(tǒng)與現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)緊密結(jié)合起來，既遵循傳統(tǒng)，又充滿現(xiàn)代感。馬球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，在鍛煉自身身體平衡性以及靈活性的同時(shí)，又要求隊(duì)員間互相信任與相互合作，它集個(gè)體的平衡技術(shù)、團(tuán)隊(duì)的協(xié)作意識(shí)、豐富的戰(zhàn)術(shù)于一體，大大增加了平衡車馬球的趣味性和比賽性。機(jī)器人競(jìng)賽從上個(gè)世紀(jì)末興起，在短短七、八年時(shí)間里，經(jīng)歷了從無到有，從單一到綜合，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程。機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)模不斷擴(kuò)大，項(xiàng)目不斷增加，影響力不斷增強(qiáng)，技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著社會(huì)共同進(jìn)步。如今的平衡車馬球運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)列入素質(zhì)體育機(jī)器人運(yùn)動(dòng)大賽的一個(gè)比賽項(xiàng)目。以車代馬，以其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)方式和新穎的科技理念被廣大運(yùn)動(dòng)者所喜愛。

隨著科技的發(fā)展，人們活動(dòng)的范圍越來越大。為了更好滿足人們的需求，生活中越來越多的體育器材朝著便攜式的趨勢(shì)在改進(jìn)。新型的便攜式器材輕便而且占用較少的空間，可以隨意拆卸安裝移動(dòng)，讓你隨時(shí)隨地就可以進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)，方便人們的生活。

1球門的尺寸設(shè)計(jì)

1.1傳統(tǒng)馬球球門的尺寸設(shè)計(jì)

馬球分為室外馬球和室內(nèi)馬球，其對(duì)應(yīng)的馬球的球門尺寸區(qū)別很大。室外馬球，其兩端線各設(shè)一個(gè)球門，由兩個(gè)圓柱體形成，設(shè)于端線上，兩柱相距為8碼（7.2m），同時(shí)距端線中點(diǎn)各為4碼（3.6m），門柱高度至少為3碼（2.7m），也就是說室外馬球的球門尺寸為長(zhǎng)7.2m，高3.6m。室內(nèi)馬球按場(chǎng)地具體劃分為兩種，分別為競(jìng)技場(chǎng)馬球和沙灘馬球，其門的尺寸均為高12英尺，寬10英尺，折算為米制單位，為長(zhǎng)3.65m，高3.05m。

1.2平衡車馬球的尺寸設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)馬球是一種典型的馬上運(yùn)動(dòng)，隨著時(shí)代的發(fā)展，平衡車馬球因?yàn)楸荣惡蛫蕵返谋憷缘玫搅舜蟊姷臍g迎，但由于馬上運(yùn)動(dòng)到平衡車上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式的改制，其球場(chǎng)的整體大小和球門尺寸便要做出較大的修改，這里著重關(guān)注球門尺寸的優(yōu)化與確定。

在考慮到人體平均身高及對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，從這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的逐漸興起，其尺寸一直朝著更加舒適比賽、保護(hù)人身安全的方向發(fā)展，并確定平衡車馬球球門一般尺寸為底部長(zhǎng)1.8m，高1.2m。課題要求的平衡車馬球球門是可以隨時(shí)搬運(yùn)的，且方便攜帶，所以該球門應(yīng)加上尾部支撐，確保其整體的穩(wěn)定性，也就是說球門接觸地面那段因?yàn)橐粋€(gè)矩形，確定其寬為0.9m，即平衡車馬球球門的整體結(jié)構(gòu)尺寸為長(zhǎng)1.8m，寬0.9m，高1.2m。

2球門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1傳統(tǒng)馬球球門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

馬球球門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要，關(guān)系到球門的整體美觀和穩(wěn)定性，一個(gè)合理的馬球球門結(jié)構(gòu)決定了球門的主要重量，進(jìn)而關(guān)系到平衡車馬球球門的方便攜帶性。此球門在一定程度上確實(shí)能滿足比賽的需求，只是仍有諸多不足。球門兩側(cè)橫梁對(duì)于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性沒有太大的幫助，并且球門的作用主要在于正門的門框大小，后面的門框大小對(duì)比賽的影響不大，如果設(shè)計(jì)前后大小相同，在某種程度上，對(duì)球門的配重及穩(wěn)定性也會(huì)有不利。

2.2平衡車馬球球門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可以看出這種布局的馬球球門在結(jié)構(gòu)上可以做出優(yōu)化，整個(gè)球門只有門那塊的尺寸是固定要求的，而其他地方的結(jié)構(gòu)在不影響比賽公平性和球門本身的穩(wěn)定性方面，是可以酌情結(jié)構(gòu)優(yōu)化的。只要球門后側(cè)的結(jié)構(gòu)夠穩(wěn)定，且滿足剛度要求，球門上端兩條豎桿可去除，并且球門后側(cè)的結(jié)構(gòu)整體可減小，即高度不一定非要達(dá)到1.2m。同時(shí)，為滿足球門整體的穩(wěn)定性，球門的整體結(jié)構(gòu)不應(yīng)該等長(zhǎng)等高等寬，球門面尺寸不變，側(cè)面整體可做成梯形結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后球門可以看出，球門后端部分做了較大調(diào)整，球門上端豎杠也去除。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)在滿足球門穩(wěn)定性的前提下，基本可以達(dá)到最小配重。

3球門的材料選擇及穩(wěn)定性

3.1傳統(tǒng)馬球球門的材料選擇

傳統(tǒng)的馬球球門主要是由受重量碰撞時(shí)的柔軟且防腐材料編成，柱的表面涂以彩色，頂端樹以旗幟，以資識(shí)別。隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)如今的馬球球門更多的用防腐木頭外包防沖擊墊，插入30cm深2.5cm寬的金屬插座內(nèi)，確保插座頂部與場(chǎng)地齊平，這樣才不會(huì)傷到馬匹，在比賽時(shí)應(yīng)配有備用球門柱在球門后30碼處（27m）平放，在其損壞后易于更換。因?yàn)榻饘俨遄潭?，所以馬球球門的穩(wěn)定性是可以得到保障的，不知是否會(huì)影響到馬球比賽的公平性質(zhì)。

3.2平衡車馬球球門的材料選擇及穩(wěn)定性分析

現(xiàn)在的馬球質(zhì)地堅(jiān)硬，個(gè)頭又小，當(dāng)撞擊到球門立柱和邊柱時(shí)，如果立柱的表面強(qiáng)度和硬度不夠，便會(huì)（下轉(zhuǎn)第173頁）（上接第171頁）損壞球門的表面，進(jìn)而影響比賽進(jìn)程。所以我們?cè)谶x擇材料時(shí)，要著重選擇表面較為堅(jiān)硬的材料，這次設(shè)計(jì)我們選擇高強(qiáng)度鋼材，比強(qiáng)度較高的金屬材料等。然而，為了保護(hù)馬球運(yùn)動(dòng)員的人身安全，比如運(yùn)動(dòng)員在攻擊球門的時(shí)候，容易與上側(cè)球門立柱發(fā)生撞擊，如果上側(cè)球門立柱不做任何保護(hù)措施，可能會(huì)造成運(yùn)動(dòng)員受傷，所以應(yīng)該在上側(cè)球門立柱上包裹一層軟墊，是一種軟性保護(hù)材料，抵抗沖擊，整體的球門重量也會(huì)減小。

關(guān)于馬球球門的穩(wěn)定性分析，主要從球門的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化考慮，球門的整體結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化已經(jīng)在上一節(jié)確定了方案。那么關(guān)于材料的選擇方面，考慮到便攜式球門的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該選擇同一種材料，同樣我們應(yīng)該對(duì)球門的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深層次的優(yōu)化分析，利用拓?fù)鋬?yōu)化，我們可以適當(dāng)?shù)臏p小上側(cè)球門壁柱的直徑，下側(cè)的壁柱直徑不變，如此整個(gè)球門的中心下移，穩(wěn)定性上升。與此同時(shí)，我們可以在上側(cè)立柱外加包軟性保護(hù)材料，緩沖沖擊。

3.3球門的便攜式設(shè)計(jì)

球門的便攜式設(shè)計(jì)是本課題的重中之重，是在球門的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案確定后，再分析馬球球門的可拆卸因素，進(jìn)行的新的二次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于球門的便攜式設(shè)計(jì)主要是考慮到如何讓球門更方便馬球愛好者對(duì)球門的攜帶性，球員們有可能是從市區(qū)里驅(qū)車過來，或者是從宿舍拿到球場(chǎng)去，這要求球門可以拆卸，方便放入汽車后備箱和方便手提。在便攜性設(shè)計(jì)方面，我們主要考慮的是將側(cè)柱和頂柱進(jìn)行分解，材料重量輕，且可以拆卸，在下一章會(huì)針對(duì)這一要求做出具體建模設(shè)計(jì)。

4結(jié)論

（1）本文主要是對(duì)馬球便攜式球門與傳統(tǒng)球門對(duì)了相應(yīng)對(duì)比，從而突出便攜式球門的特點(diǎn)，方便攜帶等。并且從球門的簡(jiǎn)易化和便攜性出發(fā)，對(duì)球門的整體結(jié)構(gòu)做出一定改變，并提出相應(yīng)需求，對(duì)便攜式球門的整體設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)作用。

（2）基于門柱基本外形結(jié)構(gòu)的前提下，從馬球門柱的便攜性和可拆卸性考慮，進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)尺寸基本滿足比賽需求，各種要求基本可以得到滿足，對(duì)平衡車馬球比賽的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。

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