儀器零件課程設(shè)計說明書

1、儀器零件課程設(shè)計說明書學(xué)院：光電工程學(xué)院班級：姓名：指導(dǎo)教師：2013年 6 月、課程設(shè)計的目的21培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，掌握儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點；培養(yǎng)學(xué)生精度設(shè)計的能 力，掌握典型儀器零件參數(shù)的選擇；2.鞏固加深儀器零件課程的內(nèi)容；3.學(xué)會翻閱資料和查閱手冊；4.學(xué)會撰寫技術(shù)文件的方法；5.培養(yǎng)正確設(shè)計思想及嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。二、設(shè)計題目：周視瞄準鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計三、周視瞄準鏡相關(guān)參數(shù)圖1光學(xué)原理圖四、 設(shè)計任務(wù)31根據(jù)周視原理設(shè)計周視瞄準鏡結(jié)構(gòu)圖；2.繪制零件圖一張；3.結(jié)合總裝圖的繪制進行必要的設(shè)計計算。a速比的確定；b.輪系參數(shù)計算；c.蝸輪及蝸桿幾何尺寸計算。五、 說明書內(nèi)容1.周視瞄準鏡概

2、述：在軍事上為搜索目標，需要大方位觀察，由于受像差限制，望遠鏡的視場不 能太大。所以，只能采用光學(xué)手段使望遠鏡的視準軸在水平面內(nèi)掃描，以實現(xiàn)全方位觀察，這種掃描也稱周視。當然，這種具有掃描功能的望遠系統(tǒng)也可應(yīng)用在 某些測量儀器中。周視望遠系統(tǒng)可分為二種類型：目鏡不動型和目鏡隨主鏡筒一起轉(zhuǎn)動型。 前 者觀察舒，操作方便。后者將使操作者感到不便。周視瞄準鏡是一種性能較完善的瞄準儀器，裝備于各種火炮作間接瞄準之 用。它的目鏡不動，而鏡頭能環(huán)視一周，它與標定器配合使用實施間接瞄準，不 受地形、地物和氣候條件的影響。也能進行直接瞄準和標定。周視瞄準鏡是采用差動輪系實現(xiàn)直角棱鏡與道威棱鏡繞同一軸旋轉(zhuǎn)，兩者

3、之速比為1: 2，并在傳動過程中保持速比恒定。差動輪系由上太陽輪，下太陽輪 和行星輪組合而成，它是一個復(fù)雜輪系。從機械原理可知，采用傳動機構(gòu)可以證 明，當下太陽輪不固定不動時，上太陽輪之角速度與道威棱鏡之角速度之比為 2:1上太陽輪與直角反射棱鏡連成一體，所以能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。圖1表示周視瞄準鏡應(yīng)有的光學(xué)系統(tǒng)4光學(xué)系統(tǒng)中的保護玻璃用以保證瞄準鏡內(nèi)部光學(xué)零件免受外部潮氣、 灰塵侵 入。直角棱鏡的作用是使入射角在棱鏡俯仰時小于臨界角的光線全部反射， 在棱 鏡反射面上鍍有銀層。棱鏡的光學(xué)作用是將物像在垂直方向上下改變90 ,水平方向不變 ,使光軸改變 90,同時直角棱鏡常作掃描元件 ,可在水平方向和

4、垂直方 向分別進行掃描。 梯形棱鏡又稱道威棱鏡， 起補償像傾斜的作用， 以保證直角棱 鏡作水平方向掃描時， 目鏡中觀察到的像始終是正立的。 屋脊棱鏡 5 的作用是將 光軸改變 90，目鏡在垂直方向上下改變 90，左右方向改變 180。物鏡、 分劃板、目鏡三者構(gòu)成一瞄準望遠鏡。直角棱鏡、道威棱鏡、直角屋脊棱鏡組成 棱鏡式正像系統(tǒng)，在進行周視時，使系統(tǒng)獲得正像。2.總體方案選擇：周瞄準鏡的主要結(jié)構(gòu)包括有鏡身部分、 高低機構(gòu)、 方向機構(gòu)及齒輪差動機構(gòu) 等。(1)鏡身部分分為鏡頭、上鏡體及下鏡體。它承載全部光學(xué)零件。鏡頭裝有 保護玻璃和直角棱鏡，上鏡體無光學(xué)零件。下鏡頭則承載有梯形棱鏡、物鏡、屋 脊棱

5、鏡和目鏡部分。(2)高低機構(gòu)位于鏡頭部分，采用蝸桿蝸輪傳動，并用偏心筒調(diào)整低蝸桿與 蝸輪間的吻合程度， 消除空回。 蝸輪與直角棱鏡固定在一起， 當高低轉(zhuǎn)螺帶動螺 桿旋轉(zhuǎn)時， 通過高低蝸輪帶動直角棱鏡轉(zhuǎn)動， 由于瞄準鏡是借助直角棱鏡轉(zhuǎn)動進 行高低瞄準的，根據(jù)平面鏡旋轉(zhuǎn)a角，出射光線與入射光線改變2a角的特性，直角棱鏡實際上旋轉(zhuǎn)角度只有高低機構(gòu)所示分劃的一半。 這是本儀器高低機構(gòu)的 特點。(3)方向機構(gòu)位于上鏡體部分，采用蝸桿蝸輪傳動，利用偏心機構(gòu)進行方向 解脫。(4)差動機構(gòu)是實現(xiàn)周視原理的要求。周視原理要求是直角棱鏡和梯形棱鏡繞同一光軸同時同向轉(zhuǎn)動，并且梯形棱鏡與直角棱鏡的角速度之比為1/2。

6、齒輪傳動具有瞬時角速度固定不變的特殊性， 另外上面的速比要求在差動輪戲中又能 實現(xiàn)。為此，在瞄準鏡中采用差動輪系來實現(xiàn)周視的要求。5圖中，齒輪6 7為太陽輪，齒輪8為行星輪，梯形棱鏡相當于差動輪系中 的系桿。設(shè)齒輪6 7的角速度分別為3 1、3 2,系桿的角速度為3 H。我們知道，差 動輪系是一個復(fù)雜輪系，不能直接寫出它的傳動比，必須采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)來研究。 即給整個差動輪系加上一個與系桿角速度3H大小相等而方向相反的角素度-3H,則各機構(gòu)之間的相對運動關(guān)系仍然保持不變。但是，由于加上-3 H后，系桿可視為靜止不動，于是差動輪系可視為簡單的定軸輪系。 在轉(zhuǎn)化機構(gòu)中，齒輪6 7的角速度為3 1H=3

7、 1- 3 H, 3 2H=3 2- 3 H.系桿的角速度3 HH=0 (即梯形棱鏡)。有 定輪系傳動比計算方法，可求得轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比i H/6、7為i H/6、7=3 1/ 3 2H=3 1- 3 H 3 2- 3 H=-Z7/Z6式中：Z6、Z7分別為齒輪6和7的齒數(shù)，負號表示齒輪7的實際角速度與圖 2-25示3 2的方向相反。在差動輪系中，通常取Z6=Z7,則3 1- 3 H/ 3 2- 3 H=-13 1- 3 H=-(3 2 - 3 H)3 H=1/2 (3 1+ 3 2)周視瞄準鏡中，齒輪7與下鏡體相連不能轉(zhuǎn)動，故32=0，所以3 H=3 1/2。直角棱鏡與齒輪6連接在一起，梯形

8、棱鏡的角速度為3 H,因此利用這種差 動輪系可實現(xiàn)上述周視原理。3.主要參數(shù)的確定與計算，選材原則。(1)差動輪系太陽輪：錐齒輪6 Z1錐齒輪 7 Z3Z1= Z3=60 m=0.6行星輪：錐齒輪8 Z2=22m=0.6壓力角：a =20分度圓錐角：S i=arctg Z I/Z2=706錐齒輪6、7:分度圓直徑 d i=mZ=0.6 x 60=36外錐距 R=0.5m .乙2Z2 =19.2齒寬系數(shù)r =0.3齒寬 b=r R=0.3x 19.2=5.76 齒頂高系數(shù)ha*=1頂隙系數(shù)C*=0.2齒頂高 ha=ha* m=0.6齒根高 h f=( ha* + C*)m=1.2x 0.6=0.

9、72全齒高 h=ha + hf=2.2m=1.32齒頂圓直徑 da 1=d1+2hacos S 1=36+2X 0.6 x COS70 =36.4 齒根圓直徑 d f1=d1-2hfcos S 1=35.5齒頂角 0 a1=arctan ha/R=arctan 0.6/19.2=1.79齒根角 0 f 1=arctan h f /R=arctan 0.72/19.2=2.15 頂錐角 S a1=S 1+0 a1=70o +1.79 =71.79 根錐角S f1=S 1- 0 f1=70 -2.15 =67.85 分度圓錐角 S 2=arctan Z 3/Z2=20錐齒輪&分度圓直徑 d 2=m

10、Z=0.6 X 22=13.2外錐距 R=19.2齒寬系數(shù) F=0.3齒寬 b= R- R=0.3X 19.2=5.76齒頂高系數(shù)ha*=1頂隙系數(shù)C*=0.2齒頂高 ha=ha*m=0.6齒根高 h f=(ha*+C*)全齒高 h=ha+h f=2.2m=1.32齒頂圓直徑 da 2=d2+2hacos S 2=14.3齒根圓直徑 d f2=d2-2hfcos S 2=11.8齒頂角0 a2=arctan ha/R=1.79 齒根角0 f2=arctan h f/R=2.15 頂錐角S a2=S 2+0 a2=20o +1.79 =21.79 根錐角S f2=S 2- 0 f2=20 -2.

11、15 =17.85 (2)水平回轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿模數(shù)m=1速比確定：蝸桿回轉(zhuǎn)1周，蝸輪轉(zhuǎn)一格，即100mil=6 7 ZI/Z2=6 /360 =1/60蝸桿軸向齒距 Px i=n m=3.14x仁3.14蝸桿導(dǎo)程Pz i=nmZ=3.14 x ix 仁3.14蝸桿分度圓直徑d 1=qm=8蝸桿齒頂圓直徑 da仁d1+2ha*m=8 2x 1x 1=10蝸桿齒根圓直徑 d f仁d1-2m(ha*+C*)=8 2x 1x (1 + 0.25)=5.5蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角丫 =tan mZd 1=7.12 蝸桿齒寬b 1=2m Z21=15.62蝸輪分度圓直徑 d 2=mZ=1 x 60=60蝸輪喉圓直徑

12、 da 2=d2+2mha*=60 2 x 1 x 1=62蝸輪齒根圓直徑 d f2=d2-2m(ha*+C*)=60-2 x 1 x (0.25 + 1)=57.5蝸輪外徑 d e2=da2+m=62 1=63蝸輪齒寬b 2=2m(0.5+ q 1)=2 x 1 (0.5 +、. 9 ) =7蝸輪齒寬角0 =2arcsin b 2/d 1=2 arcsin7/q=122 中心距 a=1/2(d1+d2)=1/2(60+8)=34蝸輪咽喉母圓半徑 r g2=a-da2/2=34-62/2=3(3)俯仰機構(gòu)調(diào)整范圍土 18,由于平面鏡轉(zhuǎn)a,光線轉(zhuǎn)2a,蝸輪蝸桿只需轉(zhuǎn)土 9即可。蝸桿 Z 1=1

13、q=12.5 d 1=6.25蝸輪 Z2=120 m=0.5蝸桿軸向齒距 Px1= nm=3.14x 0.5=1.57蝸桿導(dǎo)程 Pz1= n mZ1=3.14x 0.5 x 1=1.57蝸桿分度圓直徑 d仁qm=12.5 x 0.5=6.25蝸桿齒頂圓直徑 da1=d1+2ha*m=6.25+2 x 1 x 0.5=7.25蝸桿齒根圓直徑 df1=d1-2m(ha*+C*)=6.25-2 x( 1+0.25 )x 0.5=5 蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角丫 =ta nm Za/d仁4.57蝸桿齒寬b1=2m=2 x 0.5 x +1=10蝸輪分度圓直徑 d2=mZ2=0.5 x 120=60蝸輪喉圓直徑

14、 da2=d2+2mha*=60+2 x 0.5 x 1=61蝸輪齒根圓直徑df2=d2-2m(ha*+C*)=60-2 x 0.5(1+0.25)=58.75蝸輪外徑 de2=da2+m=61+0.5=61.5蝸輪齒寬 b2=2m(0.5 + )=2 X 0.5(0.5 + )=4.178蝸輪齒寬角 9 =2arcs in b2/d 仁2 arcsi n4.17/6.25=83.7中心距 a=1/2(d1 d2)=1/2 X(6.25 60)=33.125 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2=a-da2/2=28.125-51/2=2.63六、選材原則：1.選擇小模數(shù)齒輪材料應(yīng)考慮以下幾點：a材料的加

15、工性能。b.材料的穩(wěn)定性。c.材料表面光潔性能。d.剛度。e.耐磨損性能。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼適合于制造精密傳動各種齒輪， 要求抗腐蝕和更高的耐磨損 性，可用合金結(jié)構(gòu)鋼。 合金結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)點有： 比優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有更高的耐磨性 能；抗腐蝕性能高，；熱處理性能好；強度、硬度等性能好，是首選材料。有色金屬中某些鋁合金得到廣泛的應(yīng)用，也應(yīng)給予。 黃銅與青銅的加工性能、 抗腐蝕性能、 耐磨性能、 防磁性能及機械性能也適 合制作精度高的精密齒輪，但是重量達，成本較高，我們應(yīng)合理使用。蝸桿大多采用碳素鋼或合金鋼。 蝸輪常采用材料是錫青銅 ZCuSn10Pb1.2.裝配技術(shù)條件擬定 周視瞄準鏡是一種用于直接瞄準和間

16、接瞄準的， 能周視并且保持目鏡不動的光學(xué)測角儀器。其技術(shù)要求可歸納為：(1)在水平方向周視 360，目鏡不動。(2)觀察距離： 3km 左右。(3)潛望高度： H 不小于 180mm。(4)出瞳距離：不小于 20mm。(5)蝸輪蝸桿裝配后轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活。(6)分劃板刻劃面在公共焦點處。(7)物鏡目鏡光軸垂直。(8)三棱鏡主截面應(yīng)平行。(9)入射、出射光面平行時(面對正前方木目標)高低與水平分劃標記應(yīng)為 0 位。(10)分劃標記中心應(yīng)位于目鏡光軸上。3.結(jié)論及改進意見周視瞄準鏡是通過差動輪系實現(xiàn)直角棱鏡與道威棱鏡繞同一軸旋轉(zhuǎn)， 且兩者 的角速度之比為 2：1，并且在轉(zhuǎn)動過程中保持角速度之比恒定，這樣

17、就保證了 上鏡體在周視過程中得到像永遠都是正立的。俯仰機構(gòu)主要用于炮兵光學(xué)儀器和大地測量儀器， 用來實現(xiàn)對目標的高低瞄 9準和測量高低角， 通過高低分角， 通過高低分劃劃圈讀出高低角， 這樣的裝置使 用周視瞄準鏡的測量范圍得到放大?？梢岳脝蜗蜃饔昧?， 利用調(diào)整螺母和塑料螺母消除空回， 消除或減小空回 的方法。a利用彈簧力。b.固定雙片齒輪。c利用接觸游絲。d.調(diào)整中心距。e蝸桿傳動側(cè)隙的消除，也可采用部分蝸輪。4.具體要求：(1)裝配圖：a.結(jié)構(gòu)合理，裝配方便，滿足使用及工藝要求，成本低廉。b.視圖選擇正確，投影關(guān)系清楚，符合制圖標準。c.裝配圖上要標注主要尺寸：裝配尺寸，特性尺寸，輪廓尺寸

18、，主要配合尺寸 及配合種類。d.裝配技術(shù)要求必須合理。e引出件號，列出明細表及標題欄。(2)零件圖：a.結(jié)構(gòu)合理，工藝性好。b.視圖完整，比例合適，符合制圖要求。c.標出尺寸公差，形位公差，粗糙度，材料，熱處理及表面處理要求七、設(shè)計感想周視瞄準鏡的裝配圖， 經(jīng)過一周多的努力， 在老師的指導(dǎo)， 同學(xué)的合作討論 以及自己的努力下， 終于完成， 變成實物放在我們手中了， 心中的成就感和滿足 感是不言而喻的。在老師的講解下， 我們了解到了我們需要做的事。 在把圖紙固定在制圖板之 前，大家一起去老師辦公室研究了我們所需要研究的物件 -周視瞄準鏡， 在大一 的時候?qū)W習(xí)機械制圖都是紙上談兵， 根本不明白自己畫的是什么， 可是在見到物 件之后，仿佛突然意識到理論與實踐結(jié)合的重要性。 在幾名同學(xué)和田老師的介紹 下，我在這個期間有了大致的了解， 在一些參考圖的幫助下， 我們開始了設(shè)計草 圖的工作。大大的圖紙，看上去確實很讓人發(fā)愁，可是見到大家努力的在畫圖， 自己的心中也覺得有一股說不出來的力量，讓自己也要去追趕，去超越。以前接觸的圖形都是有明確的尺寸， 可是這次卻不同， 所有的尺寸要去實物 10上去測量，并且細節(jié)很多， 有的要在很窄的空間里畫多個零件， 一不小心就會把 兩條線畫重合了，