自動安平水準儀設計

PAGEPAGE4自動安平水準儀設計水準儀是在17～18世紀發(fā)明了望遠鏡和水準器后出現的。20世紀初，在制出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出微傾水準儀；50年代初出現了自動安平水準儀；60年代研制出激光水準儀；90年代研制出了數字水準儀，又叫電子水準儀。我們本次課程設計選取的是DS32型自動安平水準儀。其主要技術參數如下：倍率32x、物鏡口徑40mm、視場角、安平精度。一．自動安平水準儀的使用方法自動安平水準儀（automaticlevel）是指在一定的豎軸傾斜范圍內，利用補償器自動獲取視線水平時水準標尺讀數的水準儀。是用自動安平補償器代替管狀水準器，在儀器微傾時補償器受重力作用而相對于望遠鏡筒移動，使視線水平時標尺上的正確讀數通過補償器后仍舊落在水平十字絲上。用此類水準儀觀測時，當圓水準器氣泡居中儀器放平之后，不需再經手工調整即可讀得視線水平時的讀數。它可簡化操作手續(xù)，提高作業(yè)速度，以減少外界條件變化所引起的觀測誤差。水準儀的使用包括：水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數五個步驟。而對于自動安平水準儀而言，精平的步驟可以省略。具體操作步驟如下：

1、安置

安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測點之間。首先打開三腳架并使高度適中，用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固，然后打開儀器箱，用連接螺旋將水準儀器連接在三腳架上。2、粗平粗平是使儀器的視線粗略水平，利用三個腳螺旋調整圓水準器中氣泡的位置，并通過水泡觀察器觀察，直至水泡居中。具體操作步驟如下:（1）如下圖所示，用兩手按箭頭所指的相對方向轉動腳螺旋1和2，使氣泡沿著1、2連線方向由a移至b。（2）用左手按箭頭所指方向轉動腳螺旋3，使氣泡由b移至中心。規(guī)律：整平時，氣泡移動的方向與左手大拇指旋轉腳螺旋時的移動方向一致，與右手大拇指旋轉腳螺旋時的移動方向相反。(a)(b)(c)3、瞄準（1）目鏡調焦：松開制動螺旋，將望遠鏡轉向明亮的背景(如:天空)，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲成像清晰。（2）初步瞄準：通過望遠鏡筒上方的光學瞄準器瞄準標尺，旋緊制動螺旋。（3）物鏡調焦：轉動調焦手輪，使標尺的成像清晰。（4）精確瞄準：轉動微動手輪，使標尺成像在視場中心。4、讀數符合水準器氣泡居中后，應立即用十字絲中絲在標尺上讀數。讀數時應從小數向大數讀，如果從望遠鏡中看到的水準尺影像是倒像，在尺上應從上到下讀取；若成正像，即從下往上讀。直接讀取米、分米和厘米，并估讀出毫米，共四位數。讀數后再檢查符合水準器氣泡是否居中，若不居中，應再次調平，重新讀數。二、自動安平水準儀的工作原理自動安平水準儀主要可以實現三個方面的測量。分別是高差測量、距離測量、方向角度測量。而我們平時常用的是高差測量，下面就介紹一下如何利用自動安平水準儀進行高差測量。1、安置儀器于A、B之間。A點為后視點，它在標尺上的讀數a稱為后視讀數；B點為前視點，它在標尺上的讀數b稱為前視讀數。垂直安放標尺于A點，用中絲讀數為a垂直安放標尺于B點，用中絲讀數為b則A、B兩點的高度之差為三、儀器組成自動安平水準儀的機械結構如圖所示：（剖視圖）自動安平水準儀主要由四大部分組成，具體組成部分如下：1、求物鏡和目鏡的焦距聯(lián)立求解方程組解得：視場光瀾的直徑因為，所以，求目鏡的視場角因為所以求出瞳距這可以用牛頓公式求得求出瞳直徑目鏡的視度調節(jié)選取物鏡、目鏡的結構由于物鏡的相對孔徑，焦距，選用雙膠合或雙分離物鏡即可。查找《光學儀器手冊（上冊）》234頁表，根據焦距和入瞳直徑來選取物鏡的玻璃對。由于目鏡的視場，不是特別大，又沒有其他特殊要求，則選用凱涅爾目鏡或對稱目鏡均可。五、軸系設計軸系圖、尺寸（外徑22、長度）、配合六、蝸桿設計參考《光學儀器手冊（下冊）》411頁上表，計算蝸輪和蝸桿的主要參數。1、在儀器上數出蝸輪的齒數、蝸桿的齒數（一般?。?、傳動比3、模數一般選取m=0.5或1，這里選取模數m=0.54、蝸桿軸向齒距5、蝸桿導程6、測得蝸桿分度圓直徑（中圓直徑）7、齒頂圓直徑齒根圓直徑8、蝸桿直徑系數七、設計任務完成自動安平水準儀的總體設計完成內部望遠系統(tǒng)設計（1）測量出望遠系統(tǒng)外形尺寸及相關參數（2）根據測量的參數，計算其他參數；（3）根據測量和計算出的參數，選擇物鏡、目鏡結構（查光學儀器設計手冊或光學零件數據庫)。（4）繪制出光學系統(tǒng)機械圖和物鏡組的部件圖，并標配合。3、繪制零件圖繪制軸系部件圖和蝸桿的零件圖，并標配合。編寫設計說明書內容包含下述內容：（1）設備工作原理（2）設備基本組成及功能（3）儀器光學系統(tǒng)設計（4）主要參數的確定與計算（5）結論及改進意見（6）參考資料八、具體要求1、裝配圖（主視圖、俯視圖、左視圖、頂視圖）（1）結構合理，工藝性好；（2）視圖選擇正確，投影關系清楚，符合制圖標準；（3）裝配圖上要標注主要尺寸：裝配尺寸、特性尺寸、輪廓尺寸、主要配合尺寸及配合種類等；（4）要包括零件序號及明細表、標題欄。（5）先用坐標紙繪出草圖，經老師審核后，再用AutoCAD繪制并輸出要求的裝配圖。2、光學系統(tǒng)結構圖(剖面圖)繪制出內部望遠系統(tǒng)的機械結構圖，并標注配合。3、部件圖（2個：軸和軸套、物鏡）（1）結構合理，工藝性好；（2）視圖完整，比例合適，符合制圖要求；（3）按照零件圖的標準要求制圖，