平衡车马球便携式球门设计

李璇

摘 要 马球是当今社会比较流行的体育活动，随着科技的飞速发展，马球的运动和比赛形式也慢慢发生着变化。为了配合平衡车马球的发展和需求，本文对相应的便携式球门进行了结构设计。首先是对马球的起源与发展进行了详细描述，其次对马球的国内外发展现状进行综述，然后针对平衡车马球球门的便携性和可拆行需求进行整体结构设计与优化，包括马球球门的尺寸和材料选择，最后对马球球门的整体结构进行三维建模。平衡车马球球门的设计关系到马球运动的发展，以及球员运动过程中的安全性，基于这些考虑，本文设计的马球球门基本可以满足这些需求，为马球运动的发展和球门的研发生产提供了很好的思路。

关键词 马球 便携性 三维建模 安全性

中图分类号：G882.3 文献标识码：A

平衡车马球运动，在参照古代马球规则的同时，进行创新。让“智能平衡车”替代“马”，将古代的竞技传统与现代机器人技术紧密结合起来，既遵循传统，又充满现代感。马球这项运动，在锻炼自身身体平衡性以及灵活性的同时，又要求队员间互相信任与相互合作，它集个体的平衡技术、团队的协作意识、丰富的战术于一体，大大增加了平衡车马球的趣味性和比赛性。机器人竞赛从上个世纪末兴起，在短短七、八年时间里，经历了从无到有，从单一到综合，从简单到复杂的过程。机器人竞赛规模不断扩大，项目不断增加，影响力不断增强，技术的进步推动着社会共同进步。如今的平衡车马球运动，已经列入素质体育机器人运动大赛的一个比赛项目。以车代马，以其独特的运动方式和新颖的科技理念被广大运动者所喜爱。

随着科技的发展，人们活动的范围越来越大。为了更好满足人们的需求，生活中越来越多的体育器材朝着便携式的趋势在改进。新型的便携式器材轻便而且占用较少的空间，可以随意拆卸安装移动，让你随时随地就可以进行体育运动，方便人们的生活。

1球门的尺寸设计

1.1传统马球球门的尺寸设计

马球分为室外马球和室内马球，其对应的马球的球门尺寸区别很大。室外马球，其两端线各设一个球门，由两个圆柱体形成，设于端线上，两柱相距为8码（7.2m），同时距端线中点各为4码（3.6m），门柱高度至少为3码（2.7m），也就是说室外马球的球门尺寸为长7.2m，高3.6m。室内马球按场地具体划分为两种，分别为竞技场马球和沙滩马球，其门的尺寸均为高12英尺，宽10英尺，折算为米制单位，为长3.65m，高3.05m。

1.2平衡车马球的尺寸设计

传统马球是一种典型的马上运动，随着时代的发展，平衡车马球因为比赛和娱乐的便利性得到了大众的欢迎，但由于马上运动到平衡车上运动的运动形式的改制，其球場的整体大小和球门尺寸便要做出较大的修改，这里着重关注球门尺寸的优化与确定。

在考虑到人体平均身高及对其运动学分析，从这项运动的逐渐兴起，其尺寸一直朝着更加舒适比赛、保护人身安全的方向发展，并确定平衡车马球球门一般尺寸为底部长1.8m，高1.2m。课题要求的平衡车马球球门是可以随时搬运的，且方便携带，所以该球门应加上尾部支撑，确保其整体的稳定性，也就是说球门接触地面那段因为一个矩形，确定其宽为0.9m，即平衡车马球球门的整体结构尺寸为长1.8m，宽0.9m，高1.2m。

2球门的结构设计

2.1传统马球球门的结构设计

马球球门的结构设计非常重要，关系到球门的整体美观和稳定性，一个合理的马球球门结构决定了球门的主要重量，进而关系到平衡车马球球门的方便携带性。此球门在一定程度上确实能满足比赛的需求，只是仍有诸多不足。球门两侧横梁对于结构的稳定性没有太大的帮助，并且球门的作用主要在于正门的门框大小，后面的门框大小对比赛的影响不大，如果设计前后大小相同，在某种程度上，对球门的配重及稳定性也会有不利。

2.2平衡车马球球门的结构设计

可以看出这种布局的马球球门在结构上可以做出优化，整个球门只有门那块的尺寸是固定要求的，而其他地方的结构在不影响比赛公平性和球门本身的稳定性方面，是可以酌情结构优化的。只要球门后侧的结构够稳定，且满足刚度要求，球门上端两条竖杆可去除，并且球门后侧的结构整体可减小，即高度不一定非要达到1.2m。同时，为满足球门整体的稳定性，球门的整体结构不应该等长等高等宽，球门面尺寸不变，侧面整体可做成梯形结构。优化后球门可以看出，球门后端部分做了较大调整，球门上端竖杠也去除。优化后的结构在满足球门稳定性的前提下，基本可以达到最小配重。

3球门的材料选择及稳定性

3.1传统马球球门的材料选择

传统的马球球门主要是由受重量碰撞时的柔软且防腐材料编成，柱的表面涂以彩色，顶端树以旗帜，以资识别。随着社会的发展，现如今的马球球门更多的用防腐木头外包防冲击垫，插入30cm深2.5cm宽的金属插座内，确保插座顶部与场地齐平，这样才不会伤到马匹，在比赛时应配有备用球门柱在球门后30码处（27m）平放，在其损坏后易于更换。因为金属插座固定，所以马球球门的稳定性是可以得到保障的，不知是否会影响到马球比赛的公平性质。

3.2平衡车马球球门的材料选择及稳定性分析

现在的马球质地坚硬，个头又小，当撞击到球门立柱和边柱时，如果立柱的表面强度和硬度不够，便会（下转第173页）（上接第171页）损坏球门的表面，进而影响比赛进程。所以我们在选择材料时，要着重选择表面较为坚硬的材料，这次设计我们选择高强度钢材，比强度较高的金属材料等。然而，为了保护马球运动员的人身安全，比如运动员在攻击球门的时候，容易与上侧球门立柱发生撞击，如果上侧球门立柱不做任何保护措施，可能会造成运动员受伤，所以应该在上侧球门立柱上包裹一层软垫，是一种软性保护材料，抵抗冲击，整体的球门重量也会减小。

关于马球球门的稳定性分析，主要从球门的整体结构优化考虑，球门的整体结构形状优化已经在上一节确定了方案。那么关于材料的选择方面，考虑到便携式球门的经济性，应该选择同一种材料，同样我们应该对球门的结构进行更深层次的优化分析，利用拓扑优化，我们可以适当的减小上侧球门壁柱的直径，下侧的壁柱直径不变，如此整个球门的中心下移，稳定性上升。与此同时，我们可以在上侧立柱外加包软性保护材料，缓冲冲击。

3.3球门的便携式设计

球门的便携式设计是本课题的重中之重，是在球门的整体结构设计优化方案确定后，再分析马球球门的可拆卸因素，进行的新的二次结构设计。对于球门的便携式设计主要是考虑到如何让球门更方便马球爱好者对球门的携带性，球员们有可能是从市区里驱车过来，或者是从宿舍拿到球场去，这要求球门可以拆卸，方便放入汽车后备箱和方便手提。在便携性设计方面，我们主要考虑的是将侧柱和顶柱进行分解，材料重量轻，且可以拆卸，在下一章会针对这一要求做出具体建模设计。

4结论

（1）本文主要是对马球便携式球门与传统球门对了相应对比，从而突出便携式球门的特点，方便携带等。并且从球门的简易化和便携性出发，对球门的整体结构做出一定改变，并提出相应需求，对便携式球门的整体设计有一定的指导作用。

（2）基于门柱基本外形结构的前提下，从马球门柱的便携性和可拆卸性考虑，进行了整体结构具体设计，结构尺寸基本满足比赛需求，各种要求基本可以得到满足，对平衡车马球比赛的发展有一定的促进作用。

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