1、目录摘要.1前言.2第一章 绪论.3第二章 产品的技术指标和技术参数.4第一节 数控云台的技术指标.4第二节 可行性论证及技术经济分析.4第三章 云台总体方案的设计.5第一节 云台设计方案的提出.5第二节 云台设计方案的论述.5第四章 机械部分的设计.7第一节 步进电机的选用.7第二节 减速机构传动系统设计9第三节 轴的设计.14第四节 轴承的设计.15第五章 总结.18第六章 外文翻译19附录一 英文文献翻译19附录二 英文文献原文23第七章 参考资料32摘要：本次毕业设计是设计闭路电视监控系统中的前端设备数控云台，此设计根据数控云台的工作环境、机械指标、设计参数和主要技术要求，采用室内智能
2、球型云台。球型外壳能减少灰尘及各种干扰，日常维护方便，可达到隐蔽监视的目的，云台在水平方向可连续 350 无级变速扫描，并设有设置摄像点的功能。本设计介绍了数控云台的传动原理、结构特点和功能，并对步进电机的特点作了简单的介绍。关键词：闭路电视系统 数控云台 步进电机ABSTRACT：This graduation project is to design a numerical control (NC) sputnik of the closed-circuit video tape system.The project based on the work conditions、the mec
3、hanical guideline、the design parameter and the primary technical acquirements.The intellectual spherical sputnik for indoor was applied to the project.The spherical husk can reduce dust and all kinds of disturb,it is easy to maintain,it can spy in hidden place.In horizon,it can successively scan a r
4、ound in sleepless timing,and have the function of Preset Positions.The project introduce drugging principle construction features and the function of NC sputnik.It simply introduce repeating motor.KEYWORDS: Closed-circuit videotape system, Numerical control sputnik, stepping motor 前 言随着科学技术的不断发展，人们已
5、经不满足于电话通信，对信息传输的要求，不但要求听到对方的声音，更希望看到对方的形象，而且还要看到对方活动的现场。黑白图像早己不能满足人们的要求，人们希望看到的是对方的彩色图像。监控电视主要是对机要部门、商场、货场、生产等部门的监视、控制和报警。最简单地监控系统是由一架摄像机和一台监视器，中间馈线连接而组成。一般的监控系统都是比较复杂的。它可以完成的功能也是比较多的。目前，图像通信与监控系统已逐渐普及到了文化教育、工农业生产、交通运输管理、医疗卫生、水下作业、铁路现场、公安系统等国民经济的各个部门。由于图像通信与监控系统，具有形象直观安全可靠，效率高等一系列优点，它在我国现代化建设中，特别在通信
6、现代化，管理现代化中无疑将会日益发挥重要作用。第一章 绪论云台是承载摄象机进行水平和垂直两个方向转动的装置。云台内装两个电动机。这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。水平转动的角度一般350。 ，垂直转动则有土 45。 ，土 35。 、土 75。等等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。云台的分类大致分为室内用云台及室外用云台。室内用云台承重小，没有防雨装置。室外用云台承重大，有防雨装置。有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。为适应安装不同的摄象机及防护罩，云台的承重应是不同的。因而应根据选用的摄象机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。室内云
7、台的承重量较小，云台的体积和自重也较小。室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩( 往往还是全天候防护罩) 的摄象机，所以承重量都较大。它的体积和自重也较大。目前出厂的室内云台承重量大约 1.5KG7KG 左右。室外用云台承重量大约 7KG50KG 左右。还有些云台是微型云台，比如与摄象机一起安装在半球型防护罩内或全天候防护罩内的云台。一般的云台均属于有线控制的数控云台。云台的转动是通过在控制室操作控制器，将控制电压通过多芯电缆直接加到云台内的步进电机上，或者通过通信电缆控制远端的解码器，再又解码器经局部多芯电缆将电压加到云台内的电动机上，从而实现云台的旋转。还有的云台内装继电器等控制电路
8、，这样的云台往往有六个控制输入端。一个是电源的公共端，另四个是上、下、左、右端。还有一个则是自动转动端。当电源的一端接在公共端后，电源另一端接在“自动”端后，云台将带动摄象机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。在电源供电电压方面，目前常见的有交流 24V 和 220v 两种。云台的耗电功率一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。目前，还有直流 6V 供电的室内用小型云台，可在其内部安装电池，并用红外遥控器进行遥控。目前大多数云台仍采用有线遥控方式。云台的安装位置距控制中心较近，且数量不多时，一般采用从控制台直接输出控制信号进行控制。而当云台的安装位置距离控制中心较远且数量较多时，
9、往往采用总线方式传送编码的控制信号并通过终端解码解出控制信号再去控制云台的转动。第二章 产品的技术指标和技术参数第一节 数控云台的技术指标云台的设计参数和技术指标：（1） 控制轴：两旋转轴，点位控制，水平 Z 轴，垂直 X 轴;（2） 行程：Z 轴，0 350 ；X 轴，45 45 ;（3） 速度：Z 轴 350 /s700 /s,X 轴 15 /s90 /s（4） 供电：AC220V 或 DC12V（5） 负载：3kg（6） 脉冲当量：0.5 度/脉冲第二节 可行性论证及技术经济分析智能高速球云台的优点：（1）普通云台的监视范围有限，在云台的正下方存在死点，而智能高速球云台在水平方向上可以连
10、续 360 度无级变速扫描，不存在任何死点。（2）普通云台多为匀速云台，只能以 10RAD/S 左右的固定速度进行扫描，无法应付突发事件的发生。而智能高速球云台可以在 0.5 度125RAD/S 的可变速搜索目标。（3）普通云台过于暴露，往往给被监视者以反感，且使人轻而易举得发现当前摄象机的位置；而智能高速球云台采用的是球型液态金属镀膜单反防护罩，使人根本看不到里面的摄象机，它既隐藏了摄象机，又具有极好的装饰效果，特别适合银行、机场、商店、广场等隐蔽性的监视和跟踪。（4）普通云台通常没有预置摄象点的功能，而智能高速球云台则可以有预置摄象点。综上所述，球型云台比普通云台更有使用价值！第三章 云台
11、总体方案的设计第一节 云台设计方案的提出初步确定水平轴和垂直轴分别使用反应式步进电机作驱动源，并利用齿轮减速机构，以细分步进电机的步距角。垂直转动轴与齿轮的连接是用一对背靠背的角接触球轴承，水平转动轴是用与支架连滑动轴承接。分别用水平支架和垂直支架支承摄象机。外部采用吊装支承，外型仿效球型云台的设计。第二节 云台设计方案的论述步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。其特点是输入一个脉冲就转动一步，即转子转过一个相应的步距角。实际上，驱动步进电机的开关是晶体管，开关信号由数字集成电路或微机产生。通过前面的介绍可以看到，步进电机是一种把开关激励的变化变换成为梢确的
12、转子位置增量运动的执行机构。与能够实现类似功能的其他部件相比，使用步进电机的控制系统有下面几个明显的优点：(1) 通常不需要反馈就能对位置或速度进行控制。(2) 位置误差不会积累。(3) 与数字设备兼容。步进电机的品种规格很多，按照它们的结构和工作原理可以划分为磁阻式(也称反应式或变磁阻式)电机、混合式电机、永磁式电机和特种电机等四种主要型式。反应式步进电动机由于其结构简单和经久耐用，所以是目前应用最普及的一种步进电动机。这种电动机按变磁阻原理工作，于是有的国家又称之为变磁阻步进电动机。其优点是；力矩惯性比高；步进频率高，频率响应快；不通电时转子能自由转动；机械结构简单、寿命长；能双向旋转；有
13、适量阻尼；正常电机无失步区。缺点是：不通电时无定位力矩；每步有振荡和过冲。永磁式步进电动机特点：功耗较小，在断电时仍有定位转矩，但是步距角大，需供给正负脉冲电源，启动和运行频率较低。混合式电机特点：转矩大，步距角小，运行频率高，功耗低及有自锁功能，但需有正负电脉冲供电，结构复杂，价格高。比较以上各种电机，决定选择反应式步进电机作为驱动摄象机的动力源。摄象机的脉冲当量等于步进电动机的步距角除以传动比，为使摄象机达到较小的脉冲当量，利用齿轮减速机构，细分步距角以达到目的，同时降低驱动齿轮的转速，提高转矩。垂直轴上的一对轴承主要用于承受轴向力；水平轴采用滑动轴承，可以减小径向空间尺寸。整个云台采用吊
14、装球型设计，其优点如下：（1） 最大限度地减少灰尘和外来的干扰，使云台寿命大大延长，也使系统的可靠性进一步提高。（2） 球型防护罩采用内侧单面镀膜工艺，有利于隐蔽监视。（3） 防护罩表面进行防静电处理，可以防止灰尘吸附，日常维护简单（4） 防护罩降低了云台的转动噪音。第四章 机械部分的设计第一节 步进电机的选用步进电机的选用主要考虑三个问题：（1）步距角 要满足系统脉冲当量的要求；b（2）满足最大静转矩的要求；（3）启动转矩与启动频率、工作运行转矩与运行频率必须满足所选电机型号相对应的启动矩频特性和工作矩频特性。一、 垂直 X 轴步进电机的选择设计参数和技术要求：行程-45 45 ，最大速度
15、90 /s。（1）计算负载转矩M =M +M +M垂 直 惯 性 重 力 摩 擦其中：M 为垂直方向上的转矩； M 为惯性转矩； M 为重力方向上的转垂 直 惯 性 重 力矩 ；M 为摩擦力产生的转矩摩 擦步进电机的速度控制，实际上就是控制系统发出时钟脉冲的频率或者换相的周期。步进电机的加减速控制，对于点位控制系统，从起点到终点的运行速度都有一定的要求。对于云台在点位控制过程中，运行速度都需要有一个加速恒速减速-（低恒速）-停止过程并要求加减速过程时间尽量短，而恒速时间尽量长。本设计中，近似认为地认为升速规律按直线规律升速（实际上按指数规律升速） ，设定从静止升到 90 /s 用 0.2s。M
16、 =J惯 性 角加速度 =（ - ）/ =（ /2-0）0.2=7.85 rad/s10t考虑支架等附件的重量，取 m=700g, L=110mm, H=80mm摄像机及其框架在垂直转动时的转动惯量为：J=m(L +H )/12=0.7 (0.11 +0.08 )/12=10.79 10 kg.m2242所以 M =J =10.79 10 7.85=0.0085N.m惯 性 4本设计中，将转动中心定于重心附近，即重心产生的转矩可忽略不计，即 M 0 N.m重 力M 难以计算，可将 M 乘以一个修正系数后，得到 M ，取修正系数为 1.3摩 擦 惯 性 垂 直则 M =1.3 M =1.3 0.
17、0085=0.011N.m垂 直 惯 性将负载转矩折算到步进电机的主轴上：M = M /i=0.011/3=0.0037 N.m垂 直 垂 直根据 M （0.3-0.5）M Lmax其中： M ：折算到电机轴上的力矩；M ：最大静转矩max即： M M /0.3=0.0037/0.3=0.0123 N.mL（2）步进电机的最高运行频率取脉冲当量 为： =0.5 /脉冲LL最高运行速度： n =90 /smax所以 f = n / =90/0.5=180 HzaxL因此，从步进电机步距角考虑，在 X 方向上选用 36BF003 反应式步进电机二、 水平 Z 轴步进电机的选择设计参数和技术要求：
18、行程： 0 -355 ； 最高速度： 2 r/s（1） 、计算负载转矩M =M +M水 平 惯 性 摩 擦其中： M 为水平方向上的转矩水 平M 为惯性转矩；惯 性M 为摩擦力产生的转矩摩 擦同前述道理，设定摄像机从静止升到最高速用 0.2sM =J惯 性 角加速度 =（ - ）/ =（4 -0）/0.2=20 rad/s10t将水平移动部分看成为矩形实体，其中 m=2.5kg，L=100mm，H=100mm即水平移动的总体转动惯量为：J=m(L +H )/12=2.5 （0.1 +0.1 ）/12=0.00417kg.m22 2所以 M =J =0.00417 20 =0.2617 N .m
19、惯 性 M 难以计算，可将 M 乘以一个修正系数后，得到 M ，由于采用的是摩 擦 惯 性 水 平滚动轴承，摩擦系数远小于滑动轴承，所以选修正为 1.1M =1.1 M =1.1 0.2619=0.288 N .m水 平 惯 性折算到电机轴上 M = M / i =0.288/3.75=0.0768 N .m水 平 水 平M （0.3-0.5）MLmax所以 M M / 0.4 = 0.0768 / 0.4 = 0.192 N .maxL（2）步进电机的最高运行频率取脉冲当量 为： =0.5 /脉冲LL最高运行速度： n =720 /smax所以 f = n / =720 / 0.5=1440
20、 HzaxL综上计算，并考虑步进电机的步距角，选用 45BF006 反应式步进电机。第二节 减速机构传动系统设计一、 垂直 X 轴减速齿轮机构设计初步拟定已知条件： i= 3， n =15r/min，m=1mm,工作寿命为 20 年（每天max2工作 24 小时，一年工作 360 天）以下计算过程选自机械设计：选定齿轮类型、精度、材料及齿数1） 、按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动2） 、考虑该减速器传动功率不大，所以大、小齿轮都选用软齿面，由表 10-1 选大、小齿轮材料为 45 号钢，经常化处理，齿面硬度为 162-217HBS3） 、选取精度等级：选 7 度等级（GB10095-88 ）4
21、）选小齿轮齿数 z =18 ,大齿轮齿数 z = z i=3 16=54.所以大、小齿轮分度圆直121径分别为 d =m z =18 1=18mm, d =m z =54 1=54mm21、 按齿根弯曲疲劳强度校核校核公式为： = M PaFbmYKSatFm（ ） mmFaYdSzT123/1计算载荷系数 K ： K = K K K K （其中 K 为使用系数；K 为动载AVAV系数；K 为齿间载荷分配系数；K 为齿向载荷分布系数）由表 10-2 查得 K =1.00；A因为 n =0.25 r/s， 所以 v =2 n d/2=2 0.25 18/2=14.13mm/smaxmaxax而且
22、属于 7 级精度，由图 10-8 查的 K =1.02；V因为 F = 2T /d = 2 0.078/18 10 =8.7N，t13所以 K F /b = 1.00 8.7/0.5 18=0.97 N/mm ( 齿宽系数 =0.5 )At d由表 10-3 可查的 K = K =1.0HF由表 10-4 可查的 K =1.26, 由图 10-13 可查的 K =1.2 F所以 K = K K K K =1.00 1.02 1.0 1.2 = 1.224AV计算齿形系数 Y 及应力校正系数 Y ：FaSa由表 10-5 可查的 Y =2.91 ； Y =1.5311Y =2.32+ （ 54-
23、50）=2.3442Fa60532.8.Y =1.70+ （ 54-50）=1.712S7所以 = = =4.25MPa1FbmKat 3310105.928.4.= = =3.83MPa2FYSat 3377.而 = M PaFKEN计算应力系数 N =60n AL =60 15 3 1 (24 360 20)=0.47 101h9N = N /3=0.47 10 /3=0.16 10299由图 10-18 可查的弯曲疲劳寿命系数 K 为：FNK =0.88； K = 0.891FN2按硬度中间值 189.5HBS，由图 10-20b 可查的 = =310MPa1FE2取安全系数 S=1，所
24、以 = =272.8 M Pa1F308. = =275.9 M Pa2F13089.取 中最大值，即 =4.25 M Pa； 取 中最小值，即 =272.8 M PaFFF很明显 ，满足要求Fm（ ） =0.29 mm，满足要求FaYdSzKT123/1 8.275319165.0.242、 按齿面接触疲劳强度校核=2.5Z M PaHEubdKt1Hd 2.32 mm13 2)(HEdZT大、小齿轮都是锻钢，由表 10-6 可查的材料的弹性影响系数为 Z =188.9EMPa载荷系数 K = K K K K =1.00 1.02 1.0 1.26=1.2852AV所以 =2.5188.9
25、=0.12 M PaH310180.7256.3计算接触疲劳许用应力： =HsNlim由于工作应力循环次数 N =0.47 10 ，N =0.16 101929所以由图 10-19，可得 K =0.915； K =0.92 （不允许出现点蚀）HH由硬度中间值 189.5HBS，图 10-21c 可得大、小齿轮的接触疲劳强度极限为 =1limH=380 M Pa2limH取安全系数 S=1，则 = =347.7 M Pa1H38095. = =349.6 M Pa2取最小值即 =347.7 M Pa，很明显 =0.12 M Pa =347.7 M Pa，安全HHHd 2.32 2.32 =4.6
26、2mm13 21)(EdZuKT 3 2)7.34918(5.07281因为 d =20mm，所以也满足要求1因为垂直 X 轴的运动范围是 ，所以该减速机构中大齿轮定为齿扇结构，角度为45120 二、 水平 Z 轴减速齿轮机构设计初步拟定已知条件： i= 3.75， n =2r/min，m=1mm,工作寿命为 20 年（每天工max2作 24 小时，一年工作 360 天）1、选定齿轮类型、精度、材料及齿数1） 、按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动2） 、考虑该减速器传动功率不大，所以大、小齿轮都选用软齿面，由表 10-1 选大、小齿轮材料为 45 号钢，经常化处理，齿面硬度为 162-217HB
27、S3） 、选取精度等级：选 7 度等级（GB10095-88 ）4）选小齿轮齿数 z =20 ,大齿轮齿数 z = z i=3.75 20=75.所以大、小齿轮分度121圆直径分别为 d =m z =20 1=20mm, d =m z =75 1=75mm22、 齿根弯曲疲劳强度校核校核公式为： = M PaFbmYKSatFm（ ） mmFaYdSzT123/1参照垂直 X 轴的计算方法，得载荷系数 K=1.224计算齿形系数 Y 及应力校正系数 Y ：FaSa由表 10-5 可查的 Y =2.8 ； Y =1.5511Y =2.23 ； Y =1.7752Fa2SaF =2T /d=20.
28、196/2010 =19.6Nt13所以 = = =10.4MPa1bmKSaFt 3310105.86.94.= = =9.5 M Pa2FYSat 337.2.2.同理可得： =272.8 M Pa 取 中最大值即 =10.4MPaFF很明显 =10.4MPa =272.8 M Pa 故安全FFm（ ） （ ） =0.3 mm FaYdSzKT123/1 8.275105.96.243/满足要求3、 按齿面接触疲劳强度校核=2.5Z M PaHEubdKFt1Hd 2.32 mm13 21)(HEdZT同上 =2.5Z =2.5188.9HEubKFt1 75.311006.985.3=0
29、.19 M Pa由上计算得 =347.7 M Pa， 显然 =0.19 M Pa =347.7 M PaHHHd 2.32 2.3213 21)(EdZuKT 3 2)7.34918(5.5.019681.32mm综上所述，该齿轮机构满足要求三、 各齿轮参数 1、 垂直 X 轴齿轮参数分度圆直径： d =m z =18 1=18mm 1d =m z =54 1=54mm2齿顶高： h = h = h m=11=1mm1aa齿根高： h = h =( h + c )m=(1+0.25) 1=1.25mmf2f齿全高： h = h = h + h =1.25+1=2.25mm11af齿距： p=
30、= mmm齿厚： s= /2=0. 5 mm齿槽宽： e= /2=0. 5 mm顶隙： c= c m=0.251=0. 25mm标准中心距： a=m(z + z )/2=1(18+54)/2=36mm122、 水平 Z 轴齿轮参数 分度圆直径： d =m z =20 1=20mm 3d =m z =75 1=75mm 4齿顶高： h = h = h m=11=1mm3a4a齿根高： h = h =( h + c )m=(1+0.25) 1=1. 25mmff齿全高： h = h = h + h =1.25+1=2. 25mm343af齿距： p= = mmm齿厚： s= /2=0. 5 mm齿
31、槽宽： e= /2=0. 5 mm 顶隙： c= c m=0.251=0. 25mm标准中心距： a=m(z + z )/2=1(20+75)/2=47.5mm34（h ：齿顶高系数，c ：顶隙系数，其数值分别为：h =1，c =0.25）a a第三节 轴的设计一、 垂直 X 轴的设计因为 X 方向的轴同时承受转矩和弯曲作用，所以按弯扭组合强度条件进行计算（材料为 45 号钢，经退火、淬火和回火处理）强度条件为： =M /W= /W ca2275.0TM1（其中 W 为抗弯截面系数， 为许用弯曲应力） 1W = /32= 10 10 /32=0.09810 m3d3963所选摄像质量为 m=5
32、40g，考虑其附加器件的质量，设总量为 m =700g总即 F= m g=0.710=7N总在 B 处的弯矩 M 为：M=FL=70.02=0.14N.m所选电机的转矩 T =0.078 N.m，折算到 X 轴上，T= T i =0.0783=0.234 N.m1 1因此 = /W= /0.09810 =2.51MPaca2275.02234.07514.06查表可得 45 号钢的弯曲许用应力为 =100 M Pa很明显 =2.51MPa =100 M Pa，满足强度要求ca1垂直 X 轴左右两边各一条，而且作成阶梯轴，均用螺钉和齿扇、摄像机连接在一起，起定位和传递转矩作用。二，水平 Z 轴的
33、设计由于水平 Z 轴有上下两根，上轴只承受轴向拉力作用，故只须满足抗拉强度要求，即 （其中 为正应力；N 为轴向力；A 为轴的横截面AN/b积）设上轴承受质量为 3kg 的器件，即 N=mg=310=30N由材料力学P33 可查的 45 号钢的抗弯强度极限为 =598 M Pab因此 59830/A 得有效面积为 A30/598=0.25mm 2现从总体结构上考虑，上轴轴径最小处为 16mm，内开一个 10mm 的内孔，用以通视频线、电源线等线路，其有效面积为：S= （D -d ）/4=3.14(16 -10 )/4=122.46mm 0.25mm ， 显然满足要2222求对于 Z 方向下轴，
34、除承受轴向拉伸外，还有承受扭矩作用，应分别进行强度校核。设下轴承受质量为 2.5kg 的器件，所以 N=mg=2.510=25N有效面积 A25/598=0.04 mm ，从整体结构考虑，下轴轴径最小处为 10mm，内2留一个 8mm 的孔，则有效面积为 S= （D -d ）/4=3.14（10 -8 ）/4=28.26mm ,222满足要求对于扭矩作用，其强度条件为： = / maxTtW（ 为轴承受的最大转矩， 为抗扭截面系数， 为许用剪切应力）maxTt因为 T =0.196N.m，所以折算到轴上的扭矩为 = T i=0.1963.75=0.735 电 ax电N.m= （1- ）= 1-
35、（ ） =0.1210 mtW163D41609318463所以 = / =0.735/0.1210 =6.15 M PamaxTtW6查表可得 45 号钢的许用剪切应力为 =60 M Pa ， 很明显 ，满足强度要求max第四节 轴承的设计一、垂直 X 轴轴承的选用为使径向尺寸较小和安装方便，选用滑动轴承，轴瓦材料为聚四氟乙烯（PTFE） ，该材料能抗强酸强碱，具有一定的自润滑性，可以在无润滑条件下工作，在高温条件下具有一定的润滑能力，具有包容异物的能力（嵌入性好） ，不易擦伤配偶表面，减磨性及耐磨性都比较好。初选轴径为 d=10mm，轴瓦宽度 B=10mm，摄像机及支架的重量约为 0.7k
36、g，即轴承所承受的径向力 2F=mg=0.710=7N，即 F=3.5N1、 验算轴承平均压力 pp=F/(d B) p M Pa （p为轴瓦材料的许用应力）查表 12-3，可得p=3 M Pa则 p=F/(d B)=3.5/（1010 1010 ）=0.035 M Pap =3 M Pa332、 验算轴承的 av 值轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 fp 成正比（f 是摩擦系数） ，限制 av 值就是限制轴承的温升av=En/(19100B) av M Pa m/s 其中：v 为轴颈的圆周速度，即滑动速度（m/s）av为轴瓦材料的 av 许用值（M Pa m/s）因为 n =15r/mi
37、n，查表 12-3 可得，av=0.04 M Pa m/smax av=En/(19100B)=3.515/1910010=0.00027 M Pa m/sav=0.04 M Pa m/s3、验算轴承的滑动速度 VV= V m/s （V 为许用滑动速度）)106/(d查表 12-3，可得V=1.3m/sV=3.141015/601000=0.00785m/sV=1.3m/s 综上计算所得，可知该滑动轴承满足要求二、水平 Z 轴轴承的选用根据水平 Z 轴下轴的轴径和工作要求，选用一对型号为 36203 的角接触球轴承（背靠背放置） 。轴承与轴承套、轴都采用间隙配合，轴承内圈用轴肩定位，上加垫圈和
38、螺母夹紧。已知条件：轴承轴向载荷 A=25N，径向载荷 R=1N，轴承转速 n=120r/min，运转时无冲击，设计寿命为 20 年（每天工作 24 小时，一年工作 360 天）1、 求比值A/R=25/1=25根据表 13-5，角接触球轴承的最大 e 值为 1.14，即 A/Re2、 初步计算当量动载荷 PP=f (XR+YA)P按照表 13-6，f =1.01.2，取 f =1.2P按照表 13-5，X=0.44查表可知该轴承的额定静载荷 C =5.38KN，所以 A/ C =25/5380=0.004600由表 10-5 可得 Y=1.90则 P=1.2（0.441+1.925）=57.
39、53N则所需的基本额定动载荷 C 为C=P（ ） =57.53 =618.76N （取610hnL/136102342）3查表得该轴承的额定动载荷为 C =8.38KN0很明显 C=618.76NC =8.38KN，满足要求0使用寿命：L =10 （C/P） /（60n）=10 （8380/57.53） /60120=4.2910 hh6638设计使用寿命：L=24360 20=1.29610 h 满足要求第五章 总结岁月匆匆，很快大学四年时光就快过去了！这次毕业设计是大学四年最大、最正规的一个设计，也是大学四年最后一个设计！多少有点标志性意义，很高兴自己能全力去做完这个设计。这次设计的题目是
40、多自由度云台结构设计，云台是一个比较现代化和电子化的东西，以前都没有接触过，刚开始的几个星期虽然一直在拼命查找相关的资料，看了很多相关的书，但都摸不着头绪，幸亏李明富老师的悉心指导，我的设计才得以进行下去。由于这是最后一次设计了，是对我们大学四年的学习的总结，所以我在设计中充分考虑了各方面的因素，我觉得这对我来说是最重要的，以前在做毕业设计的时候，都是只会画图，其余的加工、装配等问题就没有去考虑，现在就不同了，每做一步我都尽量考虑各个步骤。该设备主要是对机要部门、商场、货场、生产等部门的监控，所以对其在实际情况中的应用性有很大要求，在设计当中，我通过上网或者去图书馆等方式查阅了当前社会实际中运
41、用的各种云台的外型、参数、结构等，结合自己设计中的参数和要求设计出了自己的设计作品，而且在球罩的内部涂了一层特殊的材料，使外界看不到云台内部的运作情况，而摄像机却能正常的进行监控，使该设备具有一定的隐蔽性。所以，从这方面来说，该设备已经基本达到了满足社会需求的要求！控制方面对于我来说是最难的，因为对于通信和程序方面，我比较弱，为了完善自己的设计，我努力去看相关的书籍，把设计的内容都补了回来，使我们对这方面的课外内容多少了解了一点。但是最后也没能设计出控制程序，这是比较遗憾的事情。在设计过程中，虽然其结构不是很大，但是设计内容相对来说比较多，经过一段长时间的工作，最后还是把毕业设计完成了。通过这
42、次毕业设计，让我对自己的所学有了更深刻的理解和认识。随着最后一项任务的完成，我的毕业设计也完成了，也就意味着我们校园生活最后一次作业也完成了，很感谢培养我们的老师们，没有老师们的辛勤栽培，就不会有我们的今天！感谢所有老师，我们一定不辜负老师们的辛勤汗水，到工作岗位上努力工作，为我们的国家贡献自己的力量！祝老师们一生平安！第六章 翻译附录一：英文文献翻译非圆齿轮与机械压力机运动学优化1997 年 1 月 8 日研制摘要：使用金属成形方法来加工生产零件的质量很大取决于压力杆。在机械压力传动时，有一种依赖于驱动旋转角度速度比的非圆齿轮，提供了一种获得这么动作时间的新途径，我们致力于为不同的优化金属成
43、型运作的制造。本文阐述了由汉诺威的大学研究所建成的金属成形和金属成形加工机床的使用原型原则，它就是目前运动学以及在原型产生的力和力矩。此外，本文展示了如何使用拉深和锻造的一个例子，几乎所有的金属成形操作可有利用于机械传动机构的非圆齿轮。关键词：压力，齿轮，运动学。1. 简介提高质量的要求在生产工程制造，所有的金属成形以及在锻造，有必要去携手制定生产经济。日益增长的市场定位要求技术和经济条件都得到满足。提高质量、生产力、生产手段的创新解决方案,是一种用来维持和扩大的市场地位的关键所在。所生产的金属部件,我们需要分清期间所需的形成过程和处理零件所需的时间。随着我们必须添加一些必要的额外工作，例如冷
44、却或润滑的模具一次成型过程。根据质量和产量两个方面，产生了两个最优化方法。为了满足这两个方面，我们的任务是设计运动学形成过程中考虑到该进程的要求，也考虑到的是改变部分以及与一个优先线辅助运作所需的时间短周期的时间。2. 压力机的要求一个生产周期,这相当于一个冲程来回压的过程,大致经历了三个阶段:加载、成型和移除零件。相反,在加载和移除零件阶段，我们经常发现送料的薄板,尤其是在纯粹的切割时候。为此，压力泵必须要一个确定时间的最小高度。成型周期中杆应该有一个特别速度曲线,它将会降到最低。这个转变期之间应尽快来确保短周期时间。短周期的要求是事件的原因,以确保通过高产量低成本的部分。基于这个原因，关于
45、对大型汽车车身冲压片机和自动 1200/min、拉深 24/min 的冲程数是标准的做法。增加冲程数是为了减少设计的周期变化导致增加的压实机械应变率, 然而，这对成形过程有很明显影响 ,使它必须考虑参数确定过程和被它所影响。在拉深成形过程中,当敲打板块时的撞击速度应尽量避免产生了深远影响。一方面,速度成形时必须充分润滑。另一方面,我们必须要考虑提高产量的相应的压力来增加造成更大的应变速率力,这可能导致冲床半径一侧的一部分过渡疲劳而导致断裂。在锻造时，停留时间短的压力是可取的。随着停留时间的压力下降了模具的表面温度将降低，其结果是热磨损。这是提高抵消了由于机械磨损形成更大的力量，但由于增加的应变
46、率是较低的，因为较低的部分冷却屈服应力补偿。目前，最佳短住压力可以用有限元分析法莱分析。此外,避免由于成本降低磨损、短压住时间也是一个重要的技术要求的精密锻造，近净形部分有一个光明的未来。 高质量的要求和高产量将只能通过一个机技术,考虑到金属成形过程的考察要求等同于减少工作的目标成本。以前按设计已经不能同时满足这些技术要求和经济的充分程度，或他们是非常昂贵的设计和制造，例如链接驱动压力机。这就需要寻找对泵创新设计的解决方案，它的设计应主要标准化，模块化，以降低成本。3非圆齿轮的压力传动3.1 原则使用非圆齿轮传动机械曲柄压力机，它提供了一种新方式的技术和经济需求的压力杆运动。一对非圆齿轮有不变的中心距, 因此采用了电动马达，或由飞轮、曲柄和驱
