周視瞄準(zhǔn)鏡設(shè)計(jì)說明書

1、9周視瞄準(zhǔn)鏡設(shè)計(jì)說明書080116-05-尚磊 周視瞄準(zhǔn)鏡設(shè)計(jì)說明書一、 周視瞄準(zhǔn)鏡概述 周視瞄準(zhǔn)鏡是周視望遠(yuǎn)鏡的一種。周視瞄準(zhǔn)鏡的目鏡位置不動(dòng)而鏡頭能夠繞垂直軸在水平方向一定角度范圍內(nèi)進(jìn)行觀察。對于周視瞄準(zhǔn)鏡，常見的一般利用上直角棱鏡繞垂直軸做轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，道威棱鏡繞其自身光軸按一定關(guān)系互相配合互相轉(zhuǎn)動(dòng)角，可實(shí)現(xiàn)水平周視。另外，上直角棱鏡能繞水平軸俯仰，實(shí)現(xiàn)俯仰觀察。但也有少部分采用立方棱鏡繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平周視或者一些光學(xué)元件組合實(shí)現(xiàn)。按觀察范圍劃分，周視瞄準(zhǔn)鏡可以分為水平半周視和水平全周視。其中，觀察范圍小于360°的為水平半周視，達(dá)到360°的為水平全周視。有周視性能的

2、瞄準(zhǔn)鏡，可以擴(kuò)大觀察范圍，同時(shí)，俯仰時(shí)目鏡不動(dòng)，方便觀察者不用改變自己的位置和方向，觀察到四周的景物。這個(gè)鏡子最有意思的是眼睛位置不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)螺可觀察360°，因?yàn)樗刑厥獾墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)。二、 光路設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)用于對遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行觀察，具有的視覺放大率，因此它必然是一個(gè)開普勒望遠(yuǎn)鏡，要使用正光焦度的物鏡和目鏡。為了便于觀察，系統(tǒng)應(yīng)成正像，所以必須加入倒像系統(tǒng)。由于系統(tǒng)要求有一定的潛望高度，所以可以采用使光軸改變90°的棱鏡或平面鏡，但平面鏡的安裝、固定十分困難，而且所鍍的反光膜易變質(zhì)、脫落，還會在反射時(shí)造成百分之十左右的光能損失，所以用平面鏡進(jìn)行反射并不理想。而棱鏡則可以克服這

3、些缺點(diǎn)，所以采用使光軸改變90°的棱鏡形成前往高?？紤]到系統(tǒng)的簡單易攜性，兩個(gè)棱鏡都選用直角棱鏡。為了在水平面和垂直面改變光軸的方向，可以在光軸上端01點(diǎn)的直角棱鏡繞水平和垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)棱鏡繞經(jīng)過01點(diǎn)的垂直于主截面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，像的方向不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。但當(dāng)棱鏡繞0102軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果物平面相對主截面不動(dòng)，像平面也將隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。如果要求像平面不轉(zhuǎn)，就必須使像面產(chǎn)生一個(gè)相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就必須加入一個(gè)棱鏡，利用它的轉(zhuǎn)動(dòng)來補(bǔ)償像平面的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不使光軸的方向改變。根據(jù)棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)定理，加入的棱鏡反射次數(shù)應(yīng)該為奇數(shù)，在考慮系統(tǒng)的輕便性，選擇了道威棱鏡。同樣根據(jù)棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)定理，道威棱鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0

4、1處的直角棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度的一半，且兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。目前導(dǎo)向系統(tǒng)的頂端直角棱鏡和道威棱鏡的反射次數(shù)之和為偶數(shù)，加之低端棱鏡，系統(tǒng)成鏡像，故可考慮選擇其中一個(gè)棱鏡為屋脊棱鏡，這里選底端直角棱鏡為屋脊棱鏡?？紤]到物鏡和目鏡之間的距離可能不是很大，所以把物鏡放在道威棱鏡和底端屋脊棱鏡之間。綜合，得到周視瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)原理圖如下：三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周瞄準(zhǔn)鏡的主要結(jié)構(gòu)包括有鏡身部分、俯仰機(jī)構(gòu)、方向機(jī)構(gòu)及齒輪差動(dòng)機(jī)構(gòu)等。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(hù)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、屋脊棱鏡和目鏡部分。（一）周視瞄準(zhǔn)鏡中的俯仰機(jī)構(gòu)，位于鏡頭部分，

5、采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)，用來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的高低瞄準(zhǔn)和測量高低角。它由齒弧、蝸桿、直角棱鏡筒組成。偏心套筒用來消除嚙合間隙。蝸輪與直角棱鏡筒連接固定在一起，蝸桿由下向上插入偏心套筒內(nèi)，上端通過銷釘?shù)攘慵c高低分劃手輪相聯(lián)接。轉(zhuǎn)動(dòng)高低分劃手輪時(shí)，蝸桿1帶動(dòng)齒弧和直角棱鏡筒，使直角棱鏡繞水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行高低瞄準(zhǔn)，并由高低分劃圈上讀出高低角。（二）周視瞄準(zhǔn)鏡中的解脫機(jī)構(gòu)。解脫機(jī)構(gòu)位于上鏡體部分，采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)，利用偏心機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向解脫。解脫機(jī)構(gòu)原理：在未解脫狀態(tài)，蝸稈靠偏心套筒和扭簧的作用與蝸輪緊密嚙合。轉(zhuǎn)動(dòng)磁輔助分劃手輪時(shí)，由子蝸輪固定不動(dòng)，蝸桿一方面繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)又帶動(dòng)方向盤本體部分，以垂直軸為中

6、心，繞蝸輪回轉(zhuǎn)，進(jìn)行方向瞄準(zhǔn)，并可讀出磁方位角和方位角的分劃值。壓下解脫手柄時(shí)，偏心套筒旋轉(zhuǎn)，扭簧也產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，使蝸桿與蝸輪脫離，此時(shí)儀器可作大角度回轉(zhuǎn)。放開解脫手柄，偏心套筒靠扭簧的恢復(fù)力矩，重使蝸桿與蝸輪嚙合。（三）差動(dòng)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)周視原理的要求。周視原理要求是直角棱鏡和道威棱鏡繞同一光軸同時(shí)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且道威棱鏡與直角棱鏡的角速度之比為1/2。齒輪傳動(dòng)具有瞬時(shí)角速度固定不變的特殊性，另外上面的速比要求在差動(dòng)輪系中實(shí)現(xiàn)。差動(dòng)輪系由上圓錐齒輪6、下圓錐齒輪7和行星輪8組合而成一個(gè)復(fù)雜輪系。從機(jī)械原理可知，采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)可以證明，當(dāng)下圓錐齒輪7固定不動(dòng)時(shí)，上圓錐齒輪6之角速度與道威棱鏡19之角速度之

7、比為2:1，上圓錐齒輪6與直角棱鏡15連成一體，實(shí)現(xiàn)上述要求。旋轉(zhuǎn)手輪格值1密位（）0.06，圓周100格；讀數(shù)刻度筒格值100密位（60），旋轉(zhuǎn)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周，蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)100密位（60），即傳動(dòng)比i=圖4 差動(dòng)輪系原理圖圖中，齒輪6、7為太陽輪，齒輪8為行星輪，道威棱鏡相當(dāng)于差動(dòng)輪系中的系桿。設(shè)齒輪6、7的角速度分別為1、2，系桿的角速度為H。差動(dòng)輪系是一個(gè)復(fù)雜輪系，須采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)來研究。在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，齒輪6、7的角速度為1H=1-H,2H=2-H.系桿的角速度HH=0（即道威棱鏡）?？汕蟮棉D(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比iH/6、7為iH/6、7=1/2H=1-H/2-H=-Z7/Z6 式中：Z6、Z7分別

8、為齒輪6和7的齒數(shù)，負(fù)號表示齒輪7的實(shí)際角速度與圖2-25示2的方向相反。 在差動(dòng)輪系中，通常取Z6=Z7,則 1-H/2-H=-1 1-H=-（2-H） H=1/2（1+2） 周視瞄準(zhǔn)鏡中，齒輪7與下鏡體相連不能轉(zhuǎn)動(dòng)，故2=0，所以H=1/2。 直角棱鏡與齒輪6連接在一起，道威棱鏡的角速度為H，因此利用這種差動(dòng)輪系可實(shí)現(xiàn)上述周視原理。四、 技術(shù)要求及主要參數(shù)（一） 技術(shù)要求（1） 在水平方向周視360°，目鏡不動(dòng)。（2）測角范圍：方向角360°，測角精度， 高低角°，測角精度0-02。（3）觀察距離3km左右。（4）觀察范圍：物方視場盡量大些。（5）潛望高度：H

9、不小于180mm（6）出瞳距離：不小于20mm（7）尺寸限制：瞄準(zhǔn)鏡之鏡筒外徑均勻，最粗處不超過30mm（中部方向機(jī)構(gòu)除外）。（8）像質(zhì)清晰，像傾斜不超過1°（二）主要參數(shù)1、俯仰機(jī)構(gòu)參數(shù)：蝸桿 m=0.5mm；Z1=1；q=12.5；蝸輪Z2=120 ；ha*=1；c*=0.25（1） 蝸桿的具體參數(shù)：蝸桿軸向齒距蝸桿軸向壓力角蝸桿分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角蝸桿齒頂圓直徑蝸桿齒根圓直徑蝸桿齒寬（2）蝸輪具體參數(shù)：蝸輪端面齒距蝸輪模數(shù)蝸輪端面壓力角蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪節(jié)圓直徑蝸輪齒寬蝸輪齒寬角蝸輪咽喉母圓半徑中心距2、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)：蝸桿 m=1.06mm； Z1=1

10、 ； q=8； 蝸輪Z2=60 ； ha*=1；c*=0.25（1） 蝸桿的具體參數(shù)：蝸桿軸向齒距蝸桿軸向壓力角蝸桿分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角蝸桿齒頂圓直徑蝸桿齒根圓直徑蝸桿齒寬（2）蝸輪具體參數(shù)：蝸輪端面齒距蝸輪模數(shù)蝸輪端面壓力角蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪節(jié)圓直徑蝸輪齒寬蝸輪齒寬角蝸輪咽喉母圓半徑中心距3、差動(dòng)輪系圓錐齒輪參數(shù)：Z1= Z3； Z2=22；m=0.7mm； Z1=60 ； 1=20 ； 2=70 ha*=1；c*=0.2傳動(dòng)比分度圓錐角當(dāng)量齒數(shù)分度圓直徑外錐距齒寬系數(shù)齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂角齒根角頂錐角根錐角五、 選材原則適合于制造

11、精密傳動(dòng)的各種齒輪，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(diǎn)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；3、熱處理性能好；4、強(qiáng)度、硬度等性能好，是首選材料。有色金屬中某些合金，如黃銅和青銅，也得到了廣泛的應(yīng)用。黃銅與青銅的加工性能，防磁性能及機(jī)械性能也適合制作高精度的精密齒輪，但是重量大，成本較高，故應(yīng)合理使用。蝸桿大多數(shù)采用碳素鋼或合金鋼。蝸輪常采用材料是錫青銅ZCuSn10Pb1.5。 消除傳動(dòng)空回采用外加彈性墊圈。六、 裝配要求1. 裝配圖：a. 結(jié)構(gòu)合理，裝配方便，滿足使用及工藝要求。b. 視圖選擇正確，投影關(guān)系清楚，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)。c. 裝配圖上要標(biāo)注主要尺寸：輪廓尺寸，主要配合尺寸及配合種類。d. 裝配技術(shù)要求必要合理。e. 引出件號，列出明細(xì)表及標(biāo)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(biāo)出尺寸公差，形位公差，粗糙度，材料，熱處理及