周视瞄准仪说明书(.doc

精密机械设计课程设计说明书学院：光电工程学院姓名：李志刚学号：070211410指导教师：田老师一课程设计的目的3二设计题目3三周视瞄准镜参数31道威棱镜32直角棱镜33直角屋脊棱角34、带十字丝的分划板45、目镜4四设计任务4五说明书内容41周视瞄准镜概述52. 总体方案选择63. 主要参数的确定与计算，选材原则7(1) .差动轮系7（2）.水平回转蜗轮蜗杆8(3) .俯仰机构94. 选材原则105. 装配技术条件拟定106. 结论及改进意见107具体要求11六设计感言11七参考资料11一课程设计的目的1 培养学生结构设计的能力，掌握仪器结构设计的特点；培养学生精度设计的能力，掌握典型仪器零件参数的选择。2 巩固加深仪器零件课程的内容。3 学会翻阅资料和查阅手册。4 学会撰写技术文件的方法。5 培养正确设计思想及严谨的科学作风。二 设计题目：周视瞄准镜结构设计。三 周视瞄准镜参数：1 道威棱镜：2 直角棱镜：3 直角屋脊棱角：4、带十字丝的分划板：5、目镜：四 设计任务：1 根据周视原理设计周视瞄准镜结构图。2 绘制零件图一张。3 结合总装图的绘制进行必要的设计计算。a 速比的确定。b 轮系参数计算。c 蜗轮及蜗杆几何尺寸计算。五 说明书内容：1 周视瞄准镜概述：在军事上为搜索目标，需要大方位观察，由于受像差限制，望远镜的视场不能太大。所以，只能采用光学手段使望远镜的视准轴在水平面内扫描，以实现全方位观察，这种扫描也称周视。当然，这种具有扫描功能的望远系统也可应用在某些测量仪器中。周视望远系统可分为二种类型：目镜不动型和目镜随主镜筒一起转动型。前者观察舒，操作方便。后者将使操作者感到不便。周视瞄准镜是一种性能较完善的瞄准仪器，装备于各种火炮作间接瞄准之用。它的目镜不动，而镜头能环视一周，它与标定器配合使用实施间接瞄准，不受地形、地物和气候条件的影响。也能进行直接瞄准和标定。周视瞄准镜是采用差动轮系实现直角棱镜与道威棱镜绕同一轴旋转，两者之速比为1：2，并在传动过程中保持速比恒定。差动轮系由上太阳轮，下太阳轮和行星轮组合而成，它是一个复杂轮系。从机械原理可知，采用传动机构可以证明，当下太阳轮不固定不动时，上太阳轮之角速度与道威棱镜之角速度之比为2：1，上太阳轮与直角反射棱镜连成一体，所以能够实现上述要求。图1表示周视瞄准镜应有的光学系统光学系统中的保护玻璃用以保证瞄准镜内部光学零件免受外部潮气、灰尘侵入。直角棱镜的作用是使入射角在棱镜俯仰时小于临界角的光线全部反射，在棱镜反射面上镀有银层。棱镜的光学作用是将物像在垂直方向上下改变90,水平方向不变,使光轴改变90,同时直角棱镜常作扫描元件,可在水平方向和垂直方向分别进行扫描。梯形棱镜又称道威棱镜，起补偿像倾斜的作用，以保证直角棱镜作水平方向扫描时，目镜中观察到的像始终是正立的。屋脊棱镜5的作用是将光轴改变90，目镜在垂直方向上下改变90，左右方向改变180。物镜、分划板、目镜三者构成一瞄准望远镜。直角棱镜、道威棱镜、直角屋脊棱镜组成棱镜式正像系统，在进行周视时，使系统获得正像。2.总体方案选择： 周瞄准镜的主要结构包括有镜身部分、高低机构、方向机构及齿轮差动机构等。(1)镜身部分分为镜头、上镜体及下镜体。它承载全部光学零件。镜头装有保护玻璃和直角棱镜，上镜体无光学零件。下镜头则承载有梯形棱镜、物镜、屋脊棱镜和目镜部分。(2)高低机构位于镜头部分，采用蜗杆蜗轮传动，并用偏心筒调整低蜗杆与蜗轮间的吻合程度，消除空回。蜗轮与直角棱镜固定在一起，当高低转螺带动螺杆旋转时，通过高低蜗轮带动直角棱镜转动，由于瞄准镜是借助直角棱镜转动进行高低瞄准的，根据平面镜旋转角，出射光线与入射光线改变2角的特性，直角棱镜实际上旋转角度只有高低机构所示分划的一半。这是本仪器高低机构的特点。(3)方向机构位于上镜体部分，采用蜗杆蜗轮传动，利用偏心机构进行方向解脱。(4)差动机构是实现周视原理的要求。周视原理要求是直角棱镜和梯形棱镜绕同一光轴同时同向转动，并且梯形棱镜与直角棱镜的角速度之比为1/2。齿轮传动具有瞬时角速度固定不变的特殊性，另外上面的速比要求在差动轮戏中又能实现。为此，在瞄准镜中采用差动轮系来实现周视的要求。 图中，齿轮6、7为太阳轮，齿轮8为行星轮，梯形棱镜相当于差动轮系中的系杆。设齿轮6、7的角速度分别为1、2，系杆的角速度为H。我们知道，差动轮系是一个复杂轮系，不能直接写出它的传动比，必须采用转化机构来研究。即给整个差动轮系加上一个与系杆角速度H大小相等而方向相反的角速度-H，则各机构之间的相对运动关系仍然保持不变。但是，由于加上-H后，系杆可视为静止不动，于是差动轮系可视为简单的定轴轮系。在转化机构中，齿轮6、7的角速度为1H=1-H,2H=2-H.系杆的角速度HH=0（即梯形棱镜）。有定轮系传动比计算方法，可求得转化机构的传动比iH/6、7为iH/6、7=1/2H=1-H/2-H=-Z7/Z6 式中：Z6、Z7分别为齿轮6和7的齿数，负号表示齿轮7的实际角速度与图2-25示2的方向相反。 在差动轮系中，通常取Z6=Z7,则 1-H/2-H=-1 1-H=-（2-H） H=1/2（1+2） 周视瞄准镜中，齿轮7与下镜体相连不能转动，故2=0，所以H=1/2。 直角棱镜与齿轮6连接在一起，梯形棱镜的角速度为H，因此利用这种差动轮系可实现上述周视原理。3.主要参数的确定与计算，选材原则(1)差动轮系太阳轮：锥齿轮6 Z1=60 m=0.6 锥齿轮7 Z3=60 m=0.6 行星轮：锥齿轮8 Z2=22 m=0.6 压力角：=20 分度圆锥角：1=arctg =70 锥齿轮6、7：分度圆直径 d1=mZ1=0.660=36外锥距 R=0.5m=19.2齿宽系数 r =0.3齿宽 b=rR=0.319.2=5.76齿顶高系数 ha*=1,顶隙系数 C*=0.2齿顶高 ha=ha*m=0.6齿根高 hf=( ha*C*)m=1.20.6=0.72 齿全高 h=hahf=2.2m=1.32 齿顶圆直径 da1=d1+2hacos1=36+20.6cos70=36.4 齿根圆直径 df1=d1-2hfcos1=35.5 齿顶角 a1=arctan =arctan =1.79 齿根角 f1=arctan =arctan =2.15 顶锥角 a1=1+a1=70+1.79=71.79 根锥角 f1=1-f1=70-2.15=67.85 分度圆锥角 2=arctan =20 锥齿轮8： 分度圆直径 d2=mZ2=0.622=13.2 外锥距 R=19.2 齿宽系数 R=0.3 齿宽 b=RR=0.319.2=5.76 齿顶高系数 ha*=1 顶隙系数 C*=0.2 齿顶高 ha=ha*m=0.6 齿根高 hf=(ha*+C*) 齿全高 h=ha+hf=2.2m=1.32 齿顶圆直径 da2=d2+2hacos2=14.3 齿根圆直径 df2=d2-2hfcos2=11.8 齿顶角 a2=arctan =1.79 齿根角 f2=arctan =2.15 顶锥角 a2=2+a2=20+1.79=21.79 根锥角 f2=2-f2=20-2.15=17.85（2）.水平回转蜗轮蜗杆参考模数m=1 速比确定： 蜗杆回转1周，蜗轮转一格，即100mil=6 = 蜗杆轴向齿距 Px1=m=3.141=3.14 蜗杆导程 Pz1=mZ1=3.1411=3.14 蜗杆分度圆直径 d1=qm=8 蜗杆齿顶圆直径 da1=d1+2ha*m=8211=10 蜗杆齿根圆直径 df1=d1-2m(ha*+C*)=821(10.25)=5.5 蜗杆分度圆柱导程角 =tan m =7.12 蜗杆齿宽 b1=2m=15.62 蜗轮分度圆直径 d2=mZ2=160=60 蜗轮喉圆直径 da2=d2+2mha*=60211=62 蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2m(ha*+C*)=60-21(0.251)=57.5 蜗轮外径 de2=da2+m=621=63 蜗轮齿宽 b2=2m(0.5+)=21（0.5）=7 蜗轮齿宽角 =2arcsin =2arcsin=122 中心距 a= (d1+d2)= (60+8)=34 蜗轮咽喉母圆半径 rg2=a-da2=34-62=3(3).俯仰机构调整范围18，由于平面镜转，光线转2，蜗轮蜗杆只需转9即可。 蜗杆 Z1=1 q=12.5 d1=6.25 蜗轮 Z2=120 m=0.5 蜗杆轴向齿距 Px1=m=3.140.5=1.57 蜗杆导程 Pz1=mZ1=3.140.51=1.57 蜗杆分度圆直径 d1=qm=12.50.5=6.25 蜗杆齿顶圆直径 da1=d1+2ha*m=6.25+210.5=7.25 蜗杆齿根圆直径 df1=d1-2m(ha*+C*)=6.25-2（1+0.25）0.5=5 蜗杆分度圆柱导程角 =tanm =4.57 蜗杆齿宽 b1=2m=20.5+1=10 蜗轮分度圆直径 d2=mZ2=0.5100=50 蜗轮喉圆直径 da2=d2+2mha*=50+20.51=51 蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2m(ha*+C*)=50-20.5(1+0.25)=48.75 蜗轮外径 de2=da2+m=51+0.5=51.5 蜗轮齿宽 b2=2m(0.5)=20.5(0.5)=4.17 蜗轮齿宽角 =2arcsin =2arcsin=83.7 中心距 a= (d1d2)= (6.2550)=28.125 蜗轮咽喉母圆半径 rg2=a-=28.125-=2.63 4. 选材原则：选择小模数齿轮材料应考虑以下几点：a. 材料的加工性能。b. 材料的稳定性。c. 材料表面光洁性能。d. 刚度。e. 耐磨损性能优质碳素结构钢适合于制造精密传动各种齿轮，要求抗腐蚀和更高的耐磨损性，可用合金结构钢。合金结构钢的优点有：比优质碳素结构钢有更高的耐磨性能；抗腐蚀性能高，；热处理性能好；强度、硬度等性能好，是首选材料。有色金属中某些铝合金得到广泛的应用，也应给予。黄铜与青铜的加工性能、抗腐蚀性能、耐磨性能、防磁性能及机械性能也适合制作精度高的精密齿轮，但是重量达，成本较高，我们应合理使用。蜗杆大多采用碳素钢或合金钢。蜗轮常采用材料是锡青铜ZCuSn10Pb1.5. 装配技术条件拟定 周视瞄准镜是一种用于直接瞄准和间接瞄准的，能周视并且保持目镜不动的光学测角仪器。其技术要求可归纳为：（1） 在水平方向周视360，目镜不动。（2） 测角范围：方向角360，测角精度0-01， 高低角18，测角精度0-02。（3） 观察距离：3km左右。（4） 观察范围：物方视场2尽量大些。（5） 潜望高度：H不小于180mm。（6） 出瞳距离：不小于20mm。（7） 尺寸限制：瞄准镜之镜筒外径均匀，最粗处不超过30mm（中部方 向机构除外）。重量：总重不超过4kg。（8） 像质清晰，像倾斜不超过60。 6.结论及改进意见 周视瞄准镜是通过差动轮系实现直角棱镜与道威棱镜绕同一轴旋转，且两者的角速度之比为2：1，并且在转动过程中保持角速度之比恒定，这样就保证了上镜体在周视过程中得到像永远都是正立的。俯仰机构主要用于炮兵光学仪器和大地测量仪器，用来实现对目标的高低瞄准和测量高低角，通过高低分角，通过高低分划划圈读出高低角，这样的装置使用周视瞄准镜的测量范围得到放大。可以利用单向作用力，利用调整螺母和塑料螺母消除空回，消除或减小空回的方法。a.利用弹簧力。b.固定双片齿轮。c.利用接触游丝。d.调整中心距。e.蜗杆传动侧隙的消除，也可采用部分蜗轮。7具体要求：(1)装配图：a. 结构合理，装配方便，满足使用及工艺要求，成本低廉。b.视图选择正确，投影关系清楚，符合制图标准。c.装配图上要标注主要尺寸：装配尺寸，特性尺寸，轮廓尺寸，主要配合尺寸及配合种类。d.装配技术要求必须合理。e.引出件号，列出明细表及标题栏。(2)零件图：a.结构合理，工艺性好。b.视图完整，比例合适，符合制图要求。标出尺寸公差，形位公差，粗糙度，材料，热处理及表面处理要求六设计感言 为时两周的课程设计，通过对周视瞄准镜的机械结构设计，从周视瞄准镜的光学结构，CAD装配图，到机械零件图，整个过程中系统的把光学工程，工程制图，机械原理，工程材料，互换性，机械设计这几门课有机的联系起来，让我们对自己所学的知识更加系统化和具体化，为了从事整个光学仪器的结构设计打下基础。 课程设计开始的第一天，我们认真听取指导老师的讲解，从而大致了解了周视瞄准镜的基本工作原理和主要的机构，这对于草图的绘制有着关键性的作用。我们计算完相关的参数之后，通过两天的草图绘制和实物观察，基本上对周视瞄准镜的具体结构有了一个细致的了解。 指导老师指出了我们草图当中不明确和错误的地方，老师签名之后我们就开始画CAD的标准零件图和装配图了，草图之中老师明显指出的地方在 CAD图中尤其注意并加以改正。 最后，我们顺利地完成了对周视瞄准镜的设计，进入答辩环节，通过答辩来检查我们的设计理念以及对结构的细节问题分析。 总之，课程