基于標準軸承的小型彈道相機垂直軸系設計

摘 要：為適應小型彈道相機研制周期短、模塊化、小型輕便的要求，基于商業化程度較高的標準軸承設計了小型彈道相機的垂直軸系。垂直軸系使用高精度背對背角接觸球軸承，背對背角接觸球軸承內外環均采用過盈設計。實際使用結果表明：垂直軸系晃動小于1.5''，可以滿足小型彈道相機的垂直軸系精度要求。

關鍵詞：小型彈道相機 垂直軸系 標準軸承

中圖分類號：TH761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0058-01

彈道相機是集光學、機械、電子和計算機多學科高技術集成的光學測量儀器，在靶場上應用較多，它是靶場上功能齊全的設備之一。為了滿足靈活布站和機動性的要求，對彈道相機的重量和體積都提出了較為嚴格的要求[1-2]，同時對加工周期、性能和成本也提出了一定要求。垂直軸系是彈道相機的基礎和主要承載部件，它是彈道相機方位旋轉的軸線，垂直軸系精度是彈道相機指向精度的基礎，垂直軸系誤差不僅影響測角誤差，而且對橫軸差、照準差和零位差也有一定的影響。對于小型彈道相機，由于批量大，加工周期短，采用商業化程度較高的標準軸承是唯一選擇。在小型彈道相機中采用標準軸承不僅使加工成本減少，減小了彈道相機的重量和體積，縮短了研制周期，使維護和保養也比較容易。

彈道相機的軸系主要有垂直軸系和水平軸系，垂直軸是彈道相機的旋轉軸，轉動過程中軸線不得晃動和移動，要具有較好的定向精度。文中介紹了采用標準軸承的小型彈道相機垂直軸系設計，采用標準背對背角接觸球軸承，經實際使用該垂直軸系能滿足使用要求。

1 垂直軸系設計

垂直軸系主要由調平機構、抗扭薄膜組件、底座、方位編碼器、止推軸承、徑向軸承、手動鎖緊機構和手動微調機構等組成。一般彈道相機垂直軸系是采用平面軸系，平面軸系支撐點是滾動磨擦，轉動靈活，磨損小，壽命長，對溫度變化不敏感，低溫不致發生咬死現象，承載能力強，精度高。但平面軸系加工周期長、加工難度大、加工成本也較高，儀器體積也較大[3-4]。

采用標準軸承的垂直軸系，軸承選用精密級雙聯背對背角接觸球軸承作為支撐，垂直軸系結構圖見圖1所示。雙聯角接觸球軸承內外環均采用預載過盈裝配，使軸承帶負的運轉游隙。為了提高垂直軸系的精度，增加背對背角接觸球軸承的支撐點距離，在兩個背對背角接觸球軸承內環之間加一過渡軸套，過渡軸套應有較高的形位公差要求，否則會不僅不能提高精度，還會破壞原有的精度。由于背對背角接觸球軸承傾斜剛度較差，它所支撐的負載對垂直軸系應有較好的平衡。為了提高背對背角接觸球軸承傾斜剛度，可適當加大背對背角接觸球軸承內環之間的過盈量，過盈量太大會導致精度略微下降，同時垂直軸運動發滯而影響儀器的使用，在實際設計中應根據總體要求綜合考慮。為降低儀器重量，底座采用鑄鋁，軸和軸承外環軸套采用了與軸承材料相同的鋼材料，以保證溫度變化對軸系精度不產生影響。

傳統彈道相機采用短焦距大視場攝像系統，工作模式為守候式測量。現代彈道相機不僅可以實現守候時測量，還要求像經緯儀一樣進行跟蹤測量。垂直軸系由于載荷重且轉動慣量大，其剛度將對彈道相機的跟蹤性能產生影響，尤其標準軸承傾斜剛度不如平面軸系，因此需采用UG進行三維建模進行有限元分析，通過模態分析得到垂直軸系前三階固有頻率及振型，找到剛度薄弱環節，指導優化設計。

2 垂直軸系精度分析

3 結語

該文介紹了基于標準軸承的垂直軸系設計，對小型光電經緯儀和彈道相機等相關設備提供了理論參考和技術基礎。垂直軸系誤差都可達到小于1.5''，可以滿足小型光電經緯儀和彈道相機的垂直軸系精度要求。

參考文獻

[1] 趙學顏，李迎春.靶場光學測量[J].裝備指揮技術學院，2000（5）：4-35.

[2] 孟慶華.采用標準軸承的光電經緯儀水平軸系設計[J].科技創新導報，2013（24）.

[3] 類成華，王首印，李延偉.某經緯儀垂直軸系剛度分析[J].計算機仿真，2008，25（4）：313-316.

[4] 王濤，唐杰，宋力維.某經緯儀垂直軸系的優化設計[J].長春理工大學學報，2010，33（3）：14-16.endprint

摘 要：為適應小型彈道相機研制周期短、模塊化、小型輕便的要求，基于商業化程度較高的標準軸承設計了小型彈道相機的垂直軸系。垂直軸系使用高精度背對背角接觸球軸承，背對背角接觸球軸承內外環均采用過盈設計。實際使用結果表明：垂直軸系晃動小于1.5''，可以滿足小型彈道相機的垂直軸系精度要求。

關鍵詞：小型彈道相機 垂直軸系 標準軸承

中圖分類號：TH761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0058-01

彈道相機是集光學、機械、電子和計算機多學科高技術集成的光學測量儀器，在靶場上應用較多，它是靶場上功能齊全的設備之一。為了滿足靈活布站和機動性的要求，對彈道相機的重量和體積都提出了較為嚴格的要求[1-2]，同時對加工周期、性能和成本也提出了一定要求。垂直軸系是彈道相機的基礎和主要承載部件，它是彈道相機方位旋轉的軸線，垂直軸系精度是彈道相機指向精度的基礎，垂直軸系誤差不僅影響測角誤差，而且對橫軸差、照準差和零位差也有一定的影響。對于小型彈道相機，由于批量大，加工周期短，采用商業化程度較高的標準軸承是唯一選擇。在小型彈道相機中采用標準軸承不僅使加工成本減少，減小了彈道相機的重量和體積，縮短了研制周期，使維護和保養也比較容易。

彈道相機的軸系主要有垂直軸系和水平軸系，垂直軸是彈道相機的旋轉軸，轉動過程中軸線不得晃動和移動，要具有較好的定向精度。文中介紹了采用標準軸承的小型彈道相機垂直軸系設計，采用標準背對背角接觸球軸承，經實際使用該垂直軸系能滿足使用要求。

1 垂直軸系設計

垂直軸系主要由調平機構、抗扭薄膜組件、底座、方位編碼器、止推軸承、徑向軸承、手動鎖緊機構和手動微調機構等組成。一般彈道相機垂直軸系是采用平面軸系，平面軸系支撐點是滾動磨擦，轉動靈活，磨損小，壽命長，對溫度變化不敏感，低溫不致發生咬死現象，承載能力強，精度高。但平面軸系加工周期長、加工難度大、加工成本也較高，儀器體積也較大[3-4]。

采用標準軸承的垂直軸系，軸承選用精密級雙聯背對背角接觸球軸承作為支撐，垂直軸系結構圖見圖1所示。雙聯角接觸球軸承內外環均采用預載過盈裝配，使軸承帶負的運轉游隙。為了提高垂直軸系的精度，增加背對背角接觸球軸承的支撐點距離，在兩個背對背角接觸球軸承內環之間加一過渡軸套，過渡軸套應有較高的形位公差要求，否則會不僅不能提高精度，還會破壞原有的精度。由于背對背角接觸球軸承傾斜剛度較差，它所支撐的負載對垂直軸系應有較好的平衡。為了提高背對背角接觸球軸承傾斜剛度，可適當加大背對背角接觸球軸承內環之間的過盈量，過盈量太大會導致精度略微下降，同時垂直軸運動發滯而影響儀器的使用，在實際設計中應根據總體要求綜合考慮。為降低儀器重量，底座采用鑄鋁，軸和軸承外環軸套采用了與軸承材料相同的鋼材料，以保證溫度變化對軸系精度不產生影響。

傳統彈道相機采用短焦距大視場攝像系統，工作模式為守候式測量。現代彈道相機不僅可以實現守候時測量，還要求像經緯儀一樣進行跟蹤測量。垂直軸系由于載荷重且轉動慣量大，其剛度將對彈道相機的跟蹤性能產生影響，尤其標準軸承傾斜剛度不如平面軸系，因此需采用UG進行三維建模進行有限元分析，通過模態分析得到垂直軸系前三階固有頻率及振型，找到剛度薄弱環節，指導優化設計。

2 垂直軸系精度分析

3 結語

該文介紹了基于標準軸承的垂直軸系設計，對小型光電經緯儀和彈道相機等相關設備提供了理論參考和技術基礎。垂直軸系誤差都可達到小于1.5''，可以滿足小型光電經緯儀和彈道相機的垂直軸系精度要求。

參考文獻

[1] 趙學顏，李迎春.靶場光學測量[J].裝備指揮技術學院，2000（5）：4-35.

[2] 孟慶華.采用標準軸承的光電經緯儀水平軸系設計[J].科技創新導報，2013（24）.

[3] 類成華，王首印，李延偉.某經緯儀垂直軸系剛度分析[J].計算機仿真，2008，25（4）：313-316.

[4] 王濤，唐杰，宋力維.某經緯儀垂直軸系的優化設計[J].長春理工大學學報，2010，33（3）：14-16.endprint

摘 要：為適應小型彈道相機研制周期短、模塊化、小型輕便的要求，基于商業化程度較高的標準軸承設計了小型彈道相機的垂直軸系。垂直軸系使用高精度背對背角接觸球軸承，背對背角接觸球軸承內外環均采用過盈設計。實際使用結果表明：垂直軸系晃動小于1.5''，可以滿足小型彈道相機的垂直軸系精度要求。

關鍵詞：小型彈道相機 垂直軸系 標準軸承

中圖分類號：TH761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0058-01

彈道相機是集光學、機械、電子和計算機多學科高技術集成的光學測量儀器，在靶場上應用較多，它是靶場上功能齊全的設備之一。為了滿足靈活布站和機動性的要求，對彈道相機的重量和體積都提出了較為嚴格的要求[1-2]，同時對加工周期、性能和成本也提出了一定要求。垂直軸系是彈道相機的基礎和主要承載部件，它是彈道相機方位旋轉的軸線，垂直軸系精度是彈道相機指向精度的基礎，垂直軸系誤差不僅影響測角誤差，而且對橫軸差、照準差和零位差也有一定的影響。對于小型彈道相機，由于批量大，加工周期短，采用商業化程度較高的標準軸承是唯一選擇。在小型彈道相機中采用標準軸承不僅使加工成本減少，減小了彈道相機的重量和體積，縮短了研制周期，使維護和保養也比較容易。

彈道相機的軸系主要有垂直軸系和水平軸系，垂直軸是彈道相機的旋轉軸，轉動過程中軸線不得晃動和移動，要具有較好的定向精度。文中介紹了采用標準軸承的小型彈道相機垂直軸系設計，采用標準背對背角接觸球軸承，經實際使用該垂直軸系能滿足使用要求。

1 垂直軸系設計

垂直軸系主要由調平機構、抗扭薄膜組件、底座、方位編碼器、止推軸承、徑向軸承、手動鎖緊機構和手動微調機構等組成。一般彈道相機垂直軸系是采用平面軸系，平面軸系支撐點是滾動磨擦，轉動靈活，磨損小，壽命長，對溫度變化不敏感，低溫不致發生咬死現象，承載能力強，精度高。但平面軸系加工周期長、加工難度大、加工成本也較高，儀器體積也較大[3-4]。

采用標準軸承的垂直軸系，軸承選用精密級雙聯背對背角接觸球軸承作為支撐，垂直軸系結構圖見圖1所示。雙聯角接觸球軸承內外環均采用預載過盈裝配，使軸承帶負的運轉游隙。為了提高垂直軸系的精度，增加背對背角接觸球軸承的支撐點距離，在兩個背對背角接觸球軸承內環之間加一過渡軸套，過渡軸套應有較高的形位公差要求，否則會不僅不能提高精度，還會破壞原有的精度。由于背對背角接觸球軸承傾斜剛度較差，它所支撐的負載對垂直軸系應有較好的平衡。為了提高背對背角接觸球軸承傾斜剛度，可適當加大背對背角接觸球軸承內環之間的過盈量，過盈量太大會導致精度略微下降，同時垂直軸運動發滯而影響儀器的使用，在實際設計中應根據總體要求綜合考慮。為降低儀器重量，底座采用鑄鋁，軸和軸承外環軸套采用了與軸承材料相同的鋼材料，以保證溫度變化對軸系精度不產生影響。

傳統彈道相機采用短焦距大視場攝像系統，工作模式為守候式測量。現代彈道相機不僅可以實現守候時測量，還要求像經緯儀一樣進行跟蹤測量。垂直軸系由于載荷重且轉動慣量大，其剛度將對彈道相機的跟蹤性能產生影響，尤其標準軸承傾斜剛度不如平面軸系，因此需采用UG進行三維建模進行有限元分析，通過模態分析得到垂直軸系前三階固有頻率及振型，找到剛度薄弱環節，指導優化設計。

2 垂直軸系精度分析

3 結語

該文介紹了基于標準軸承的垂直軸系設計，對小型光電經緯儀和彈道相機等相關設備提供了理論參考和技術基礎。垂直軸系誤差都可達到小于1.5''，可以滿足小型光電經緯儀和彈道相機的垂直軸系精度要求。

參考文獻

[1] 趙學顏，李迎春.靶場光學測量[J].裝備指揮技術學院，2000（5）：4-35.

[2] 孟慶華.采用標準軸承的光電經緯儀水平軸系設計[J].科技創新導報，2013（24）.

[3] 類成華，王首印，李延偉.某經緯儀垂直軸系剛度分析[J].計算機仿真，2008，25（4）：313-316.

[4] 王濤，唐杰，宋力維.某經緯儀垂直軸系的優化設計[J].長春理工大學學報，2010，33（3）：14-16.endprint