精密仪器机械系统的设计课件

精密仪器机械系统的设计第一节机械传动机构1、基本概念2、齿轮传动副3、螺旋传动副4、连杆机构5、凸轮机构6、结构分析举例传动比/传动系数传动形式

主要参数运动简图？机械传动机构特性小结序号传动副/机构运动副元素副元素相对运动副元素接触形式副位置运动性质变换传动比/系数1齿轮2螺旋3连杆4凸轮机械传动机构特性小结序号传动副/机构运动副元素副元素相对运动副元素接触形式副位置运动性质变换传动比/系数1齿轮齿廓曲线滚动线分度圆相切处连续回-回连续回-直Z2/Z11/R2螺旋螺旋牙形面/螺旋槽+球面滑动/滚动，螺旋线面/点螺旋线连续回-直2π/S3连杆转轴处孔+轴的圆柱面滑动，转动面转轴回-#dӨ/dx4凸轮凸轮曲面+推杆端点/线/面滑动/滚动点/线/连续回-往复直/摆dӨ/dr结构分析步骤1、绘制运动简图（1）分析整个机构的工作原理；（2）分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目；（3）选择适当的视图平面；（4）绘图。——求运动系统的作用方程：S4(φ1)2、计算传动系数S4S2S1D2D3D1φ3φ1φ4φ2S3例1、平板玻璃摆动式目镜测微器1-目镜，2-分划板，3-微动手轮，4-伞齿轮副，5-端面凸轮，

6-杠杆，7-平板玻璃固定，8-分度盘1*、绘制运动简图:（1*）分析整个机构的工作原理；（2）分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目；（3）选择适当的视图平面；（4）绘图。2、确定传动级数；3、计算各级传动比/系数；4、计算总传动比/系数。平板玻璃摆动式目镜测微器432’21’O1O2ABO313级传动:1、齿轮传动：φ1->φ2

2、凸轮传动：φ2->S3、摆杆机构：S->φ3

φ1φ2Sφ3例2、杠杆齿轮式测微仪2级传动:1、摆杆传动：S->

φ2、齿轮传动：φ->φ2

φ2

杆1齿轮1’齿轮2指针2’转轴3’轴3’表盘3例3丝杠——弹性缩小工作台精密仪器执行机构（工作台）的组成及常用部件：(1)驱动装置(2)导向装置(3)传动装置(4)工作台例3丝杠——弹性缩小工作台？123456

12345666杠杆式位移缩小机构l1l1'l2'l2xoxip？第五章光学系统5.1基本理论5.2典型光学元件5.3典型光学系统几何光学：光线、成像

物理光学：干涉、衍射反射镜、平面镜、平板、棱镜

*透镜、光栅眼睛

显微镜、望远镜理想光学系统MNM'N'FF'HH’-ff'l'-lAA'B'By'-y高斯公式：f’=-f

1、人眼结构特点f=-17.1mm,f’=22.8mmMNM'N'FF'HH’-ff'l'-lAA'B'By'-y远视眼及其校正l’↓→1/l↑:0→+有限距离近视眼及其校正l’↑

→1/l↓：0→-有限距离2、显微镜景深：测量显微镜J15技术参数：

物镜目镜工作距离（mm）视场直径

（mm）放大倍数焦距/mm放大倍数焦距/mm2.5X/0.0843.4010X25.0058.845.610X/0.2517.137.811.4光学放大倍数：25X100X；测量工作台读数装置主要规格:x/y轴移动测量范围：50/13毫米;测微器分度值：0.01毫米；测量台刻度盘分度范围：0°-360°；测量台刻度盘之分度值：1°；测量台刻度盘游标读数示值：6′；照明方式：反射光(自然光)；测量精度：仪器值误差(5+L/15)微米；仪器示值误差：包括测量误差与仪器系统误差。注：测量地点温度变化(20±3)°C；L—被测件长度（毫米）仪器主要尺寸：测量台与物镜间之最大距离：80毫米测量工作台直径：120毫米仪器外形尺寸：高325*长262*宽220(毫米)仪器重量级：约10.6公斤物镜参数：放大倍数/数值孔径，机械筒长/载玻片厚度。VHX-600超景深三维显微系统KEYENCE(基恩士)超景深——实时的景深合成三维显示——多次聚焦合成超高清晰度——3CCD模式超高清晰度——3CCD模式像素移位法CCD横向与纵向各移动1/3个像素，相机拍摄总共九幅图像，并最终合成一幅图像2、显微镜目镜成虚像:近视：lA”B”↓→lA’B’↓lA”B”lA’B’3、望远镜开普勒望远镜=l远视：目镜成实像3、望远镜伽利略望远镜=l远视：目镜成实像第六章伺服系统设计

了解精密仪器的控制系统的基本概念、组成、分类、基本要求。掌握开环伺服系统及闭环伺服系统的组成、主要部件、设计步骤。内容6.1概述6.2开环伺服控制系统设计6.3闭环伺服控制系统设计6.2开环伺服控制系统设计一、执行元件类型及特点二、步进电机原理三、步进电机的驱动控制系统四、步进电机主要性能参数

五、开环控制的伺服系统设计讨论一1、直线式步进电机原理/磁悬浮列车的运行原理2、磁悬浮列车运行状态控制：位移、速度、方向、定位3、磁悬浮列车运行控制系统设计原理、系统框图美国“超级环”讨论二1、直流/交流伺服电机原理，主要参数2、直流/交流（伺服）电机运行状态控制：转角、速度、方向、定位3、直流/交流电机运行控制系统设计讨论三*1、步进电机细分的原理2、以二相步进电机（或实验二所用电机）为例，设计10细分电路。给出细分电路的控制字，画出电机各相线圈的输入电信号。

A–