【正文】 .4 步進(jìn)電機(jī)的選用…………………………………………………………………….4 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算………………………………………………..4 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算………………………………………………………………..5 步進(jìn)電機(jī)的選用………………………………………………………………..6 Z 方向齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………..6 選定齒輪的類型、精度、材料、齒數(shù)………………………………………..6 按齒面接觸強(qiáng)度計算…………………………………………………………..6 按齒根彎曲強(qiáng)度計算…………………………………………………………..8 幾何尺寸計算…………………………………………………………………..9 驗算……………………………………………………………………………..9 X 方向齒輪減速機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………….9 選定齒輪的類型、精度、材料、齒數(shù)………………………………………..9 按齒面接觸強(qiáng)度計算…………………………………………………………..9 按齒根彎曲強(qiáng)度計算…………………………………………………………..9 幾何尺寸計算…………………………………………………………………..11 驗算……………………………………………………………………………..11 軸的設(shè)計…………………………………………………………………………….12 Z 方向軸的設(shè)計…………………………………………………………………12 X 方向軸的設(shè)計…………………………………………………………………13 軸承的選用…………………………………………………………………………..14 Z 方向軸承的選目 錄用……………………………………………………………….14 X 方向軸承的選用………………………………………………………………144 系統(tǒng)控制部分設(shè)計……………………………………………………………………….15 控制系統(tǒng)的功能與設(shè)計要求………………………………………………………..15 總體方案的設(shè)計……………………………………………………………………..16 系統(tǒng)中關(guān)鍵器件的選用……………………………………………………………..16 微處理器………………………………………………………………………...16 看門狗電路……………………………………………………………………...16 可靠性設(shè)計…………………………………………………………………………..17 容錯設(shè)計的一般思想…………………………………………………………...17 系統(tǒng)的自診斷設(shè)計……………………………………………………………...17 自診斷的軟件實現(xiàn)……………………………………………………………...18 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計……………………………………………………………...18 軟件設(shè)計……………………………………………………………………………..22鳴 謝………………………………………………………………………………………...28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………...29設(shè)計總說明I設(shè)計總說明隨著機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是數(shù)控云臺性能的重要指標(biāo),包括電機(jī)的選用及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。球型外殼能減少灰塵及各種干擾，日常維護(hù)方便，可達(dá)到隱蔽監(jiān)視的目的，云臺在水平方向可連續(xù) 350 無級變速掃描，并設(shè)有設(shè)置攝像點的功能。同時本設(shè)計還對數(shù)控云臺的系統(tǒng)數(shù)控部分進(jìn)行了設(shè)計，包括系統(tǒng)中關(guān)鍵器件的選用、可靠性設(shè)計和軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) ；閉路電視系統(tǒng) ； 數(shù)控云臺 ； 步進(jìn)電機(jī)INTRODUCTIONIIINTRODUCTIONComputer Numerical Control (CNC) had widely used along with advancement of mechanical manufacturing technology and development of production, it improves the product quality extremely. This graduation project is to design a numerical control (NC) sputnik of the closedcircuit TV system .The project based on the working conditions, the mechanical guideline, the design parameter and the primary technical requirements .Structural design is a scientific of the numerical control sputnik important performance indicators, including the selection of the magic stepping motor and internal structure design. The magic stepping motor is cloud billiards anization key parts, speaking generally, aim at currently at home and abroad the magic stepping motor technique measure good main index sign of electric motor is its intellectual spherical sputnik for indoor was applied to the project. The spherical husk can reduce dust and all kinds of disturbances, it is easy to be maintained, it can spy in any hidden place. In horizon, it can successively scan a round in nonstep timing, and have the function of Preset Positions. The project introduces the driving principle construction features and the function of NC sputnik. It simply introduces magic stepping motor. This design returned the system of the numerical control sputnik cloud pedestal to numerical control part to carry on a design in the meantime, including the key spare part in the system to choose to use,the dependable sex design and software design.This design is standardized by《China mechanical design canon》 edited by Jiangxi technology publish pany. The design is carried by standard and general.KEYWORDS: CNC technology 。 numerical control sputnik 。云臺內(nèi)裝兩個電動機(jī)。水平轉(zhuǎn)動的角度一般 350。土 35176。等等。云臺的分類大致分為室內(nèi)用云臺及室外用云臺。室外用云臺承重大，有防雨裝置。為適應(yīng)安裝不同的攝像機(jī)及防護(hù)罩，云臺的承重應(yīng)是不同的。室內(nèi)云臺的承重量較小，云臺的體積和自重也較小。它的體積和自重也較大。室外用云臺承重量大約 7KG—50KG 左右。一般的云臺均屬于有線控制的數(shù)控云臺。還有的云臺內(nèi)裝繼電器等控制電路，這樣的云臺往往有六個控制輸入端。還有一個則是自動轉(zhuǎn)動端。在電源供電電壓方面，目前常見的有交流 24V 和 220V 兩種。目前，還有直流 6V 供電的室內(nèi)用的小型云臺，可在其內(nèi)部安裝電池，并用紅外遙控器進(jìn)行遙控。云臺的安裝位置距控制中心較近，且數(shù)量不多時，一般采用從控制臺直接輸出控制信號進(jìn)行控制。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文－ 2 － 數(shù)控云臺的工作原理與特點 數(shù)控云臺的工作原理數(shù)控云臺的旋轉(zhuǎn)不能在現(xiàn)場通過手動調(diào)整，而只能是在控制室內(nèi)通過操作控制器，將控制電壓通過多芯電纜直接加到云臺內(nèi)的低速大轉(zhuǎn)矩電動機(jī)上或者通過通信電纜控制遠(yuǎn)端的解碼器，再有解碼器經(jīng)局部多芯電纜將控制電壓加到云臺的低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)上，從而使云臺的臺面在空間任意方向上旋轉(zhuǎn)。全方位數(shù)控云臺內(nèi)部有兩個驅(qū)動電機(jī)。垂直方向上的驅(qū)動電機(jī)，該電機(jī)可以帶動攝像機(jī)座板在垂直方向177。范圍做俯仰運(yùn)動。而智能高速球云臺可以在 度—125 轉(zhuǎn)/秒的可變速搜索目標(biāo)；⑶ 普通云臺過于暴露，往往給被監(jiān)視者以反感，且使人輕而易舉得發(fā)現(xiàn)當(dāng)前攝像機(jī)的位置；而智能高速球云臺采用的是球型液態(tài)金屬鍍膜單反防護(hù)罩，使人根本看不到里面的攝像機(jī)，它既隱藏了攝像機(jī)，又具有極好的裝飾效果，特別適合銀行、機(jī)場、商店、廣場等隱蔽性的監(jiān)視和跟蹤；⑷ 普通云臺通常沒有預(yù)置攝像點的功能，而智能高速球云臺則可以有預(yù)置攝像點。2 設(shè)計方案的確立 數(shù)控云臺的技術(shù)指標(biāo)⑴ 數(shù)控云臺的設(shè)計參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)⑵ 水平轉(zhuǎn)角：0176。俯仰轉(zhuǎn)角：45176。⑶ 載荷最大重量 1000g；⑷ 脈沖當(dāng)量 176。⑹ 串行總線命令控制；⑺ 數(shù)控裝置采用單片機(jī)控制系統(tǒng)；⑻ 室內(nèi)工作環(huán)境，溫度小于 70 度；⑼ 工作電壓 AC220V，消耗功率小于 300W； 數(shù)控云臺總體設(shè)計方案 數(shù)控云臺設(shè)計方案的提出廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文－ 3 －初步確定水平軸和垂直軸分別使用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動源，并利用齒輪減速機(jī)構(gòu)，以細(xì)分步進(jìn)電機(jī)的步距角。分別用水平支架和垂直支架支承攝像機(jī)。 云臺設(shè)計方案的論述步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中的關(guān)鍵組件之一，是一種把脈沖信號換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。實際上，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的開關(guān)是晶體管，開關(guān)信號由數(shù)字集成電路或微機(jī)產(chǎn)生。與能夠?qū)崿F(xiàn)類似功能的其他部件相比，使用步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)有下面幾個明顯的優(yōu)點：⑴ 可以開環(huán)控制也可以閉環(huán)控制。閉環(huán)控制可以控制精確的位置和平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格很多，按照它們的結(jié)構(gòu)和工作原理可以劃分為磁阻式(也稱反應(yīng)式或變磁阻式)電機(jī)、混合式電機(jī)、永磁式電機(jī)和特種電機(jī)等四種主要型式：反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單和經(jīng)久耐用，所以是目前應(yīng)用最普及的一種步進(jìn)電動機(jī)。其優(yōu)點是：力矩—慣性比高；步進(jìn)頻率高，頻率響應(yīng)快；不通電時轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動；機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、壽命長；能雙向旋轉(zhuǎn)；有適量阻尼；正常電機(jī)無失步區(qū)。永磁式步進(jìn)電動機(jī)特點：功耗較小，在斷電時仍有定位轉(zhuǎn)矩，但是步距角大，需供給正負(fù)脈沖電源，啟動和運(yùn)行頻率較低。比較以上各種電機(jī)，決定選擇反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動攝像機(jī)的動力源。垂直軸上的一對軸承主要用于承受軸向力；水平軸采用滑動軸承，可以減小徑向空間尺寸。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文－ 4 －3 機(jī)械部分的設(shè)計 脈沖當(dāng)量和各傳動比的確定⑴ 確定脈沖當(dāng)量為 176。 步進(jìn)電機(jī)的選用步進(jìn)電機(jī)的選用主要考慮三個問題：（1）步距角 b?要滿足系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的要求；（2）滿足最大靜轉(zhuǎn)矩的要求；（3）啟動轉(zhuǎn)矩與啟動頻率、工作運(yùn)行轉(zhuǎn)矩與運(yùn)行頻率必須滿足所選電機(jī)型號相對應(yīng)的啟動矩頻特性和工作矩頻特性。L 為圓柱體的長度（mm） 。⑴ 現(xiàn)先計算各傳動件自身轉(zhuǎn)動慣量： 齒輪 zz 3： 412431 ??????J ??2mkg?齒輪 zz 4： 42 . ?⑵ 計算各傳動件折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量：齒輪 zz 3： 42431 . ??????RZJ ??2kg?齒輪 zz 4： 42 . m?⑶ 各傳動件折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量：Z 方向： 44421 . ??? ???????RzzRJJ ??2kg?X 方向： .. ?⑷ 步進(jìn)電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J： （式 33）RD????2mkg?廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文－ 5 －與 JR比較可 JD為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，該設(shè)計可能使用的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量 JD小于 ，可以忽略，故：2mkg?Z 方向： 41065.???ZRJ??2mkg?X 方向： .X? 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算本設(shè)計中，近似地認(rèn)為升速規(guī)律按直線規(guī)律升速（實際上是按指數(shù)規(guī)律升速） ，假定從靜止升到 180176。⑴ 角加速度 計算（見 [4]）? （式 34）??t???21???srad水平轉(zhuǎn)速為 60rad/min，即 360176。/s，故：?Z??7152?Xsrad⑵ 慣性力轉(zhuǎn)矩計算（見 [2]） （式 35）???JM慣 性 mN?Z 方向： . ????Z慣 性 ???X 方向： .7.??X慣 性 ?