（优秀毕业全套设计）仿真式多自由度云台结构设计（整套下载）

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。

整个云台采用吊装球型设计，其优点如下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步提高。

球型防护罩采用内侧单面镀膜工艺，有利于隐蔽监视。

防护罩表面进行防静电处理，可以防止灰尘吸附，日常维护简单防护罩降低了云台的转动噪音。

第四章机械部分的设计第节步进电机的选用步进电机的选用主要考虑三个问题步距角要满足系统脉冲当量的要求满足最大静转矩的要求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。

垂直轴步进电机的选择设计参数和技术要求行程，最大速度。

计算负载转矩其中为垂直方向上的转矩为惯性转矩为重力方向上的转矩为摩擦力产生的转矩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定的要求。

对于云台在点位控制过程中，运行速度都需要有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，设定从静止升到用.。

角加速度考虑支架等附件的重量，取摄像机及其框架在垂直转动时的转动惯量为.所以本设计中，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.难以计算，可将乘以个修正系数后，得到，取修正系数为.则.将负载转矩折算到步进电机的主轴上.根据其中折算到电机轴上的力矩最大静转矩即.步进电机的最高运行频率取脉冲当量为.脉冲最高运行速度所以.因此，从步进电机步距角考虑，在方向上选用反应式步进电机二水平轴步进电机的选择设计参数和技术要求行程最高速度计算负载转矩其中为水平方向上的转矩为惯性转矩为摩擦力产生的转矩同前述道理，设定摄像机从静止升到最高速用.角加速度.将水平移动部分看成为矩形实体，其中.即水平移动的总体转动惯量为.所以.难以计算，可将乘以个修正系数后，得到，由于采用的是滚动轴承，摩擦系数远小于滑动轴承，所以选修正为折算到电机轴上所以.步进电机的最高运行频率取脉冲当量为.脉冲最高运行速度所以.综上计算，并考虑步进电机的步距角，选用反应式步进电机。

第二节减速机构传动系统设计垂直轴减速齿轮机构设计初步拟定已知条件，工作寿命为年每天工作小时，年工作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按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动考虑该减速器传动功率不大，所以大小齿轮都选用软齿面，由表选大小齿轮材料为号钢，经常化处理，齿面硬度为选取精度等级选度等级选小齿轮齿数，大齿轮齿数.所以大小齿轮分度圆直径分别为，按齿根弯曲疲劳强度校核校核公式为计算载荷系数其中为使用系数为动载系数为齿间载荷分配系数为齿向载荷分布系数由表查得.因为.，所以而且属于级精度，由图查的.因为，所以齿宽系数.由表可查的.由表可查的.，由图可查的.所以.计算齿形系数及应力校正系数由表可查的所以而计算应力系数.由图可查的弯曲疲劳寿命系数为按硬度中间值.，由图可查的取安全系数，所以取中最大值，即.取中最小值，即.很明显，满足要求.，满足要求按齿面接触疲劳强度校核大小齿轮都是锻钢，由表可查的材料的弹性影响系数为.载荷系数.所以.计算接触疲劳许用应力由于工作应力循环次数.，.所以由图，可得不允许出现点蚀由硬度中间值.，图可得大小齿轮的接触疲劳强度极限为取安全系数，则取最小值即.，很明显，安全.因为，所以也满足要求因为垂直轴的运动范围是，所以该减速机构中大齿轮定为齿扇结构，角度为二水平轴减速齿轮机构设计初步拟定已知条件.，工作寿命为年每天工作小时，年工作天选定齿轮类型精度材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动考虑该减速器传动功率不大，所以大小齿轮都选用软齿面，由表选大小齿轮材料为号钢，经常化处理，齿面硬度为选取精度等级选度等级选小齿轮齿数，大齿轮齿数所以大小齿轮分度圆直径分别为，齿根弯曲疲劳强度校核校核公式为参照垂直轴的计算方法，得载荷系数.计算齿形系数及应力校正系数由表可查的所以同理可得.取中最大值即.很明显故安全.满足要求按齿面接触疲劳强度校核同上由上计算得.，显然.综上所述，该齿轮机构满足要求三各齿轮参数垂直轴齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿距齿厚.齿槽宽.顶隙标准中心距水平轴齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿距齿厚.齿槽宽.顶隙标准中心距.齿顶高系数，顶隙系数，其数值分别为，.第三节轴的设计垂直轴的设计因为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号钢，经退火淬火和回火处理强度条件为其中为抗弯截面系数，为许用弯曲应力.所选摄像质量为，考虑其附加器件的质量，设总量为即.在处的弯矩为.所选电机的转矩，折算到轴上，.因此查表可得号钢的弯曲许用应力为很明显.，满足强度要求垂直轴左右两边各条，而且作成阶梯轴，均用螺钉和齿扇摄像机连接在起，起定位和传递转矩作用。

二，水平轴的设计由于水平轴有上下两根，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