【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3a + h 3f =+1=2. 25mm 齒距： p= m? =? mm 齒厚： s= m? /2=0. 5? mm 齒槽寬： e= m? /2=0. 5? mm 頂隙： c= c? m= 1=0. 25mm 標(biāo)準(zhǔn)中心距： a=m(z3 + z4)/2=1 (20+75)/2= （ h?a ：齒頂高系數(shù)， c? ：頂隙系數(shù)，其數(shù)值分別為： h?a =1， c? =） 第三節(jié) 軸的設(shè)計(jì) 一、 垂直 X 軸的設(shè)計(jì) 因?yàn)?X 方向的軸同時(shí)承受轉(zhuǎn)矩和彎曲作用，所以按彎扭組合強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算（材料為 45 號(hào)鋼，經(jīng)退火、淬火和回火處理） 強(qiáng)度條件為： ca? =Mca /W= 22 TM ? /W≤ [ 1?? ] （其中 W 為抗彎截面系數(shù)， [ 1?? ]為許用彎曲應(yīng)力） W = 3d? /32= ?? 103 10 9? /32= 10 6? m3 所選攝像質(zhì)量為 m=540g，考慮其附加器件的質(zhì)量，設(shè)總量為 m總 =700g 即 F= m總 g= 10=7N 在 B 處的彎矩 M 為： M=FL=7 = 所選電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 T1 = ，折算到 X 軸上， T= T1 i = 3= 因此 ca? = 22 TM ? /W= 22 ?? / 106? = 查表可得 45 號(hào)鋼的彎曲許用應(yīng)力為 [ 1?? ]=100 M Pa 很明顯 ca? =≤ [ 1?? ]=100 M Pa，滿足強(qiáng)度要求 垂直 X 軸左右兩邊各一條，而且作成階梯軸，均用螺釘和齒扇、攝像機(jī)連接在一起，起定位和傳遞轉(zhuǎn)矩作用。 二，水平 Z 軸的設(shè)計(jì) 由于水平 Z 軸有上下兩根，上軸只承受軸向拉力作 用，故只須滿足抗拉強(qiáng)度要求，即 AN/?? ≤ [ b? ] （其中 ? 為正應(yīng)力； N 為軸向力； A 為軸的橫截面積） 設(shè)上軸承受質(zhì)量為 3kg 的器件，即 N=mg=3 10=30N 由《材料力學(xué)》 P33 可查的 45 號(hào)鋼的抗彎強(qiáng)度極限為 [ b? ]=598 M Pa 因此 598≥ 30/A 得有效面積為 A≥ 30/598= 現(xiàn)從總體結(jié)構(gòu)上考慮，上軸軸徑最小處為 16mm，內(nèi)開一個(gè) ? 10mm 的內(nèi)孔，用以通視頻線、電源線等線路，其有效面積為： S=? （ D2 d2 ） /4= (162 102 )/4= ≥ ， 顯然滿足要求 對(duì)于 Z 方向下軸，除承受軸向拉伸外，還有承受扭矩作用，應(yīng)分別進(jìn)行強(qiáng)度校核。 設(shè)下軸承受質(zhì)量為 的器件，所以 N=mg= 10=25N 有效面積 A≥ 25/598= mm2 ，從整體結(jié)構(gòu)考慮，下軸軸徑最小處為 10mm，內(nèi)留一個(gè) ? 8mm 的孔，則有效面積為 S=? （ D2 d2 ） /4=（ 102 82 ） /4= ,滿足要求 對(duì)于扭矩作用，其強(qiáng)度條件為： max? = maxT / tW ≤ [? ] （ maxT 為軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， tW 為抗扭截面系數(shù)， [? ]為許用剪切應(yīng)力） 因?yàn)?T電 =，所以折算到軸上的扭矩為 maxT = T電 i== = tW = 163D? （ 1 4? ） = 16 1010 93 ???? [1（ 108 ） 4 ]= 10 6? m3 所以 max? = maxT / tW = 10 6? = M Pa 查表可得 45 號(hào)鋼的許用剪切應(yīng)力為 [? ]=60 M Pa ， 很明顯 max? ≤ [? ]，滿足強(qiáng)度要求 第四節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) 一、垂直 X 軸軸承的選用 為使 徑向尺寸較小和安裝方便，選用滑動(dòng)軸承，軸瓦材料為聚四氟乙烯（ PTFE），該材料能抗強(qiáng)酸強(qiáng)堿，具有一定的自潤(rùn)滑性，可以在無潤(rùn)滑條件下工作，在高溫條件下具有一定的潤(rùn)滑能力，具有包容異物的能力（嵌入性好），不易擦傷配偶表面，減磨性及耐磨性都比較好。 初選軸徑為 d=10mm，軸瓦寬度 B=10mm，攝像機(jī)及支架的重量約為 ，即軸承所承受的徑向力 2F=mg= 10=7N，即 F= 驗(yàn)算軸承平均壓力 p p=F/(d? B) ≤ [p] M Pa （ [p]為軸瓦材料的許用應(yīng)力） 查表 123，可得 [p]=3 M Pa 則 p=F/(d? B)=（ 10 10 3? 10 10 3? ） = M Pa≤ [p] =3 M Pa 驗(yàn)算軸承的 av 值 軸承的發(fā)熱量與其單位面積上的摩擦功耗 fp 成正比（ f 是摩擦系數(shù)），限制 av 值就是限制軸承的溫升 av=En/(19100B) ≤ [av] M Pa? m/s 其中： v 為軸頸的圓周速度，即滑動(dòng)速度（ m/s） [av]為軸瓦材料的 av 許用值（ M Pa? m/s） 因?yàn)?nmax =15r/min，查表 123 可得， [av]= M Pa? m/s av=En/(19100B)= 15/19100 10= M Pa? m/s≤ [av]= M Pa? m/s 驗(yàn)算軸承的滑動(dòng)速度 V V= )100060/( ?dn? ≤ [V] m/s （ [V]為許用滑動(dòng)速度） 查表 123，可得 [V]= V= 10 15/60 1000=≤ [V]= 綜上計(jì)算所得，可知該滑動(dòng)軸承滿足要求 二、水平 Z 軸軸承的選用 根據(jù)水平 Z 軸下軸的軸徑和工作要求，選用一對(duì) 型號(hào)為 36203 的角接觸球軸承（背靠背放置）。軸承與軸承套、軸都采用間隙配合，軸承內(nèi)圈用軸肩定位，上加墊圈和螺母夾緊。 已知條件：軸承軸向載荷 A=25N，徑向載荷 R=1N，軸承轉(zhuǎn)速 n=120r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無沖擊，設(shè)計(jì)壽命為 20 年（每天工作 24 小時(shí)，一年工作 360 天） 求比值 A/R=25/1=25 根據(jù)表 135，角接觸球軸承的最大 e 值為 ，即 A/R＞ e 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P P=fP (XR+YA) 按照表 136， fP =— ，取 fP = 按照表 135， X= 查表可知該軸承的額定靜載荷 C0 =，所以 A/ C0 =25/5380= 由表 105 可得 Y= 則 P=（ 1+ 25） = 則所需的基本額定動(dòng)載荷 C 為 C=P（639。1060hnL ） ?/1 = 3610 203602412060 ????= （取 3?? ） 查表得該軸承的額定動(dòng)載荷為 C0 = 很明顯 C=≤ C0 =，滿足要求 使用壽命： Lh =106 （ C/P） ? /（ 60n） =106 （ 8380/） 3 /60 120= 108 h 設(shè)計(jì)使用壽命： L=24 360 20= 106 h 滿足要求 第五章 總結(jié) 歲月匆匆，很快大學(xué)四年時(shí) 光就快過去了！這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年最大、最正規(guī)的一個(gè)設(shè)計(jì)，也是大學(xué)四年最后一個(gè)設(shè)計(jì)！多少有點(diǎn)標(biāo)志性意義，很高興自己能全力去做完這個(gè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的題目是多自由度云臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，云臺(tái)是一個(gè)比較現(xiàn)代化和電子化的東西，以前都沒有接觸過，剛開始的幾個(gè)星期雖然一直在拼命查找相關(guān)的資料，看了很多相關(guān)的書，但都摸不著頭緒，幸虧李明富老師的悉心指導(dǎo)，我的設(shè)計(jì)才得以進(jìn)行下去。由于這是最后一次設(shè)計(jì)了，是對(duì)我們大學(xué)四年的學(xué)習(xí)的總結(jié)，所以我在設(shè)計(jì)中充分考慮了各方面的因素，我覺得這對(duì)我來說是最重要的，以前在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，都是只會(huì) 畫圖，其余的加工、裝配等問題就沒有去考慮，現(xiàn)在就不同了，每做一步我都盡量考慮各個(gè)步驟。該設(shè)備主要是對(duì)機(jī)要部門、商場(chǎng)、貨場(chǎng)、生產(chǎn)等部門的監(jiān)控，所以對(duì)其在實(shí)際情況中的應(yīng)用性有很大要求，在設(shè)計(jì)當(dāng)中，我通過上網(wǎng)或者去圖書館等方式查閱了當(dāng)前社會(huì)實(shí)際中運(yùn)用的各種云臺(tái)的外型、參數(shù)、結(jié)構(gòu)等，結(jié)合自己設(shè)計(jì)中的參數(shù)和要求設(shè)計(jì)出了自己的設(shè)計(jì)作品，而且在球罩的內(nèi)部涂了一層特殊的材料，使外界看不到云臺(tái)內(nèi)部的運(yùn)作情況，而攝像機(jī)卻能正常的進(jìn)行監(jiān)控，使該設(shè)備具有一定的隱蔽性。所以，從這方面來說，該設(shè)備已經(jīng)基本達(dá)到了滿足社會(huì)需求的要求！控制 方面對(duì)于我來說是最難的，因?yàn)閷?duì)于通信和程序方面，我比較弱，為了完善自己的設(shè)計(jì)，我努力去看相關(guān)的書籍，把設(shè)計(jì)的內(nèi)容都補(bǔ)了回來，使我們對(duì)這方面的課外內(nèi)容多少了解了一點(diǎn)。但是最后也沒能設(shè)計(jì)出控制程序，這是比較遺憾的事情。在設(shè)計(jì)過程中，雖然其結(jié)構(gòu)不是很大，但是設(shè)計(jì)內(nèi)容相對(duì)來說比較多，經(jīng)過一段長(zhǎng)時(shí)間的工作，最后還是把畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己的所學(xué)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)。 隨著最后一項(xiàng)任務(wù)的完成，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也完成了，也就意味著我們校園生活最后一次作業(yè)也完成了，很感謝培養(yǎng)我們的老師們，沒有老 師們的辛勤栽培， 就不會(huì)有我們的今天！感謝所有老師，我們一定不辜負(fù)老師們的辛勤汗水，到工作崗位上努力工作，為我們的國(guó)家貢獻(xiàn)自己的力量！祝老師們一生平安！ 第六章 翻譯 附錄一：英文文獻(xiàn)翻譯 非圓齒輪與機(jī)械壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 1997 年 1 月 8 日研制 摘要：使用金屬成形方法來加工生產(chǎn)零件的質(zhì)量很大取決于壓力桿。在機(jī)械壓力傳動(dòng)時(shí)，有一種依賴于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度速度比的非圓齒輪，提供了一種獲得這么動(dòng)作時(shí)間的新途徑 ，我們致力于為不同的優(yōu)化金屬成型運(yùn)作的制造。本文闡述了由漢諾威的大學(xué)研究所建成的金屬成形和金屬成形加工機(jī)床的使用原型原則，它就是目前運(yùn)動(dòng)學(xué)以及在原型產(chǎn)生的力和力矩。此外，本文展示了如何使用拉深和鍛造的一個(gè)例子，幾乎所有的金屬成形操作可有利用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的非圓齒輪。 關(guān)鍵詞：壓力，齒輪，運(yùn)動(dòng)學(xué)。 1. 簡(jiǎn)介 提高質(zhì)量的要求在生產(chǎn)工程制造，所有的金屬成形以及在鍛造，有必要去攜手制定生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)。日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)定位要求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件都得到滿足。提高質(zhì)量、生產(chǎn)力、生產(chǎn)手段的創(chuàng)新解決方案 ,是一種用來維持和擴(kuò)大的 市場(chǎng)地位的關(guān)鍵所在。 所生產(chǎn)的金屬部件 ,我們需要分清期間所需的形成過程和處理零件所需的時(shí)間。隨著我們必須添加一些必要的額外工作，例如冷卻或潤(rùn)滑的模具一 次成型過程。根據(jù)質(zhì)量和產(chǎn)量?jī)蓚€(gè)方面，產(chǎn)生了兩個(gè)最優(yōu)化方法。為了滿足這兩個(gè)方面，我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)形成過程中考慮到該進(jìn)程的要求，也考慮到的是改變部分以及與一個(gè)優(yōu)先線輔助運(yùn)作所需的時(shí)間短周期的時(shí)間。 2. 壓力機(jī)的要求 一個(gè)生產(chǎn)周期 ,這相當(dāng)于一個(gè)沖程來回壓的過程 ,大致經(jīng)歷了三個(gè)階段 :加載、成型和移除零件。相反 ,在加載和移除零件階段，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)送料的薄板 ,尤其是在純粹的切割時(shí)候。為此，壓力泵必須要一個(gè)確定時(shí)間的最小高度。成型周期中桿應(yīng)該有一個(gè)特別速度曲線 ,它將會(huì)降到最低。這個(gè)轉(zhuǎn)變期之間應(yīng)盡快來確保短周期時(shí)間。 短周期的要求是事件的原因 ,以確保通過高產(chǎn)量低成本的部分?；谶@個(gè)原因，關(guān)于對(duì)大型汽車車身沖壓片機(jī)和自動(dòng) 1200/min、拉深 24/min 的沖程數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的做法。增加沖程數(shù)是為了減少設(shè)計(jì)的周期變化導(dǎo)致增加的壓實(shí)機(jī)械應(yīng)變率 , 然而，這對(duì)成形過程有很明顯影響 ,使它必須考慮參數(shù)確定過程和被它所影響。 在拉深成形過程中 ,當(dāng)敲打板塊時(shí)的撞擊速度應(yīng)盡量避免產(chǎn)生了深遠(yuǎn) 影響。一方面 ,速度成形時(shí)必須充分潤(rùn)滑。另一方面 ,我們必須要考慮提高產(chǎn)量的相應(yīng)的壓力來增加造成更大的應(yīng)變速率力 ,這可能導(dǎo)致沖床半徑一側(cè)的一部分過渡疲勞而導(dǎo)致斷裂。在鍛造時(shí)，停留時(shí)間短的壓力是可取的。隨著停留時(shí)間的壓力下降了模具的表面溫度將降低，其結(jié)果是熱磨損。這是提高抵消了由于機(jī)械磨損形成更大的力量，但由于增加的應(yīng)變率是較低的，因?yàn)檩^低的部分冷卻屈服應(yīng)力補(bǔ)償。目前，最佳短住壓力可以用有限元分析法萊分析。此外 ,避免由于成本降低磨損、短壓住時(shí)間也是一個(gè)重要的技術(shù)要求的精密鍛造，近凈形部分有一個(gè)光明的未來。 高質(zhì) 量的要求和高產(chǎn)量將只能通過一個(gè)機(jī)技術(shù) ,考慮到金屬成形過程的考察要求等同于減少工作的目標(biāo)成本。以前按設(shè)計(jì)已經(jīng)不能同時(shí)滿足這些技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)的充分程度，或他們是非常昂貴的設(shè)計(jì)和制造，例如鏈接驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)。這就需要尋找對(duì)泵創(chuàng)新設(shè)計(jì)的解決方案，它的設(shè)計(jì)應(yīng)主要標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，以降低成本。 3．非圓齒輪的壓力傳動(dòng) 原則 使用非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)械曲柄壓力機(jī)，它提供了一種新方式的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)需求的壓力桿運(yùn)動(dòng)。一對(duì)非圓齒輪有不變的中心距 , 因此采用了電動(dòng)馬達(dá)，或由飛輪、曲柄和驅(qū)動(dòng)機(jī)制本身。制服驅(qū)動(dòng)器的速度傳送是通過一對(duì)非圓 齒輪傳遞給非均勻的偏心軸