周視瞄準(zhǔn)鏡課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

PAGEPAGE1一、課程設(shè)計(jì)的目的 2二、設(shè)計(jì)題目 2三、周視瞄準(zhǔn)鏡參數(shù)： 2道威棱鏡： 2直角棱鏡： 2直角屋脊棱鏡： 3四、設(shè)計(jì)任務(wù)： 3五、說(shuō)明書內(nèi)容 35.1周視瞄準(zhǔn)鏡概述 35.2總體方案選擇 45.3主要參數(shù)的確定與計(jì)算、選材原則 65.3.1差動(dòng)輪系 65.3.2水平回轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿 75.3.3俯仰機(jī)構(gòu) 85.3.4選材原則 95.4裝配技術(shù)條件擬定 9六、參考資料 10七、設(shè)計(jì)感言10一、課程設(shè)計(jì)的目的1.培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，掌握儀器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)；培養(yǎng)學(xué)生精度設(shè)計(jì)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(huì)翻閱資料和查閱手冊(cè)。4.學(xué)會(huì)撰寫技術(shù)文件的方法。5.培養(yǎng)正確設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。二、設(shè)計(jì)題目周視瞄準(zhǔn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、周視瞄準(zhǔn)鏡參數(shù)道威棱鏡直角棱鏡直角屋脊棱鏡四、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)周視原理設(shè)計(jì)周視瞄準(zhǔn)鏡結(jié)構(gòu)圖繪制零件圖1張結(jié)合總裝圖的繪制進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算。a.速比的確定b.輪系參數(shù)計(jì)算c.蝸輪及蝸桿幾何尺寸計(jì)算五.說(shuō)明書內(nèi)容5.1周視瞄準(zhǔn)鏡概述在軍事上為搜索目標(biāo)，需要大方位觀察，由于受像差限制，望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)不能太大。所以，只能采用光學(xué)手段使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸在水平面內(nèi)掃描，以實(shí)現(xiàn)全方位觀察，這種掃描也稱周視。當(dāng)然，這種具有掃描功能的望遠(yuǎn)系統(tǒng)也可應(yīng)用在某些測(cè)量?jī)x器中。周視望遠(yuǎn)系統(tǒng)可分為二種類型：目鏡不動(dòng)型和目鏡隨主鏡筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)型。前者觀察舒適，操作方便，后者將使操作者感到不便。周視瞄準(zhǔn)鏡是一種性能較完善的瞄準(zhǔn)儀器，裝備于各種火炮作為間接瞄準(zhǔn)之用。它的目鏡不動(dòng)，而鏡頭能環(huán)視一周，它與標(biāo)定器配合使用實(shí)施間接試瞄準(zhǔn)，不受地形、地物和氣候條件的影響。也能進(jìn)行直接瞄準(zhǔn)和標(biāo)定。周視瞄準(zhǔn)鏡是采用差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)直角棱鏡與道威棱鏡繞同以軸旋轉(zhuǎn)，兩者之速比為1：2，并在傳動(dòng)過(guò)程中保持速比恒定。差動(dòng)輪系由上太陽(yáng)輪，下太陽(yáng)輪和行星輪組合而成，它是一個(gè)復(fù)雜輪系。從機(jī)械原理可知，采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以證明，當(dāng)下太陽(yáng)輪固定不動(dòng)時(shí)，上太陽(yáng)輪之角速度與道威棱鏡之角速度之比為2：1，上太陽(yáng)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(zhǔn)鏡應(yīng)有的光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中的保護(hù)玻璃用以保證瞄準(zhǔn)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(shí)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)作用是將物象在垂直方向上下改變90°，水平方向不變，使光軸改變90°，同時(shí)直角棱鏡常作掃描元件，可在水平方向和垂直方向分別進(jìn)行掃描。梯形棱鏡又稱道威棱鏡，起補(bǔ)償像傾斜作用，以保證直角棱鏡作水平方向掃描時(shí)，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)成以瞄準(zhǔn)望遠(yuǎn)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(jìn)行周視時(shí)，使系統(tǒng)獲得正像。5.2總體方案選擇周視瞄準(zhǔn)鏡的主要結(jié)構(gòu)包括有鏡身部分、高低機(jī)構(gòu)、方向機(jī)構(gòu)及齒輪差動(dòng)機(jī)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(hù)玻璃直角棱鏡，上鏡體無(wú)光學(xué)零件。下鏡體則承載有梯形棱鏡、物鏡、屋脊棱鏡和目鏡部分。2.高低機(jī)構(gòu)位于鏡頭部分，采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)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(dāng)高低轉(zhuǎn)螺帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，功過(guò)高低蝸輪帶動(dòng)直角棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，由于瞄準(zhǔn)鏡是借助直角棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行高低瞄準(zhǔn)的，根據(jù)平面鏡旋轉(zhuǎn)α角，出射光線與入射光線改變2α角的特性，直角棱鏡世界上旋轉(zhuǎn)角度只有高低機(jī)構(gòu)所示分劃的一半。這是本儀器高低機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。3.方向機(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。4.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梯形棱鏡繞同一光軸同時(shí)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且梯形棱鏡與直角棱鏡的角速度之比是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)輪系中又能實(shí)現(xiàn)。為此，在瞄準(zhǔn)鏡中才用差動(dòng)輪系來(lái)實(shí)現(xiàn)周視的要求。圖2圖中，齒輪6、7為太陽(yáng)輪，齒輪8為行星輪，梯形棱鏡相當(dāng)于差動(dòng)輪系中的系桿。設(shè)齒輪6、7的角速度分別為ω1、ω2，系桿的角速度為ωh,我們知道差動(dòng)輪系是一個(gè)復(fù)雜輪系，不能直接寫出它的傳動(dòng)比，必須采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)來(lái)研究。即給整個(gè)差動(dòng)輪系加上一個(gè)與系桿角速度ωH，大小相等而方向相反的角速度-ωH，則各機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系仍然保持不變。但是，由于加上-ωH后，系桿可視為靜止不動(dòng)，于是差動(dòng)輪系可視為簡(jiǎn)單的定軸輪系，在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，齒輪6、7的角速度為ω1H=ω1-ωH，ω2H=ω2-ωH.系桿的角速度ωHH=0（即梯形棱鏡）由定輪系傳動(dòng)比計(jì)算方法，可求得轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比iH/6、7為：iH/6、7=ω1/ω2H=ω1-ωh/ω2-ωh=Z7/Z6式中，Z6、Z7分別為之論6和7的齒數(shù)，負(fù)號(hào)表示齒輪7的實(shí)際角速度與圖2示ω2的方向相反。在差動(dòng)輪系中，通常取Z6=Z7則：ω1-ωH/ω2-ωH=-1ω1-ωH=-(ω2-ωH)ωH=1/2(ω1+ω2)周視瞄準(zhǔn)鏡中，齒輪7與下鏡體相連不能轉(zhuǎn)動(dòng)，故ω2=0，所以ωH=ω1/2.直角棱鏡與齒輪6連接在一起，梯形棱鏡的角速度為ωH，因此利用這種差動(dòng)輪系可實(shí)現(xiàn)上述周視原理5.3主要參數(shù)的確定與計(jì)算、選材原則5.3.1差動(dòng)輪系太陽(yáng)輪：錐齒輪6Z1=60m=0.6錐齒輪7Z3=60行星輪：錐齒輪8Z2=22m=0.6壓力角α=20°分度圓錐角：錐齒輪6、7：分度圓直徑：外錐距：齒寬系數(shù)：齒寬：齒頂高系數(shù)：頂隙系數(shù)：齒頂高：齒根高：全齒高：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒頂角：齒根角：頂錐角：根錐角：分度圓錐角：錐齒輪8：分度圓直徑：外錐距：齒寬系數(shù)：齒寬：齒頂高系數(shù)：頂隙系數(shù)：齒頂高：齒根高：全齒高：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒頂角：齒根角：頂錐角：根錐角：5.3.2水平回轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿參考模數(shù)：m=1速比確定：蝸桿回轉(zhuǎn)1周，蝸輪轉(zhuǎn)一格，即100mil=6°蝸桿軸向齒距：蝸桿導(dǎo)程：蝸桿分度圓直徑：蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑：蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角：蝸桿齒寬：蝸輪分度圓直徑：蝸輪喉圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪外徑：蝸輪齒寬：蝸輪齒寬角：中心距：蝸輪咽喉母圓半徑：5.3.3俯仰機(jī)構(gòu)調(diào)整范圍±18°，由于平面鏡轉(zhuǎn)α，光線轉(zhuǎn)2α蝸輪蝸桿只需轉(zhuǎn)±9°即可蝸桿：Z1=1q=12.5d1=6.25蝸輪：Z2=100m=0.5蝸桿軸向齒距：蝸桿導(dǎo)程：蝸桿分度圓直徑：蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑：蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角：蝸桿齒寬：蝸輪分度圓直徑：蝸輪喉圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪外徑：蝸輪齒寬：蝸輪齒寬角：中心距：蝸輪咽喉母圓半徑：5.3.4選材原則選擇小模數(shù)齒輪材料應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：材料的加工性能材料的穩(wěn)定性材料表面的光潔性能剛度耐磨損性能優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼適合于制造精密傳動(dòng)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；熱處理性能好；強(qiáng)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(jī)械性能也適合制作精度高的精密齒輪，但是重量大，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2CuSn10Pb15.4裝配技術(shù)條件擬定周視瞄準(zhǔn)鏡是一種用于直接瞄準(zhǔn)和間接瞄準(zhǔn)的，能周視并且保持目鏡不動(dòng)的光學(xué)測(cè)角儀器。其技術(shù)要求可歸納為：在水平方向周視360°，目鏡不動(dòng)測(cè)角范圍：方向角360°，測(cè)角精度±0.01，高低角±18°，測(cè)角精度±0.02觀察距離：3km左右觀察范圍：物方視場(chǎng)2ω盡量大些潛望高度：H不小于180mm出瞳距離：不小于20mm尺寸限制：瞄準(zhǔn)鏡之鏡筒外徑均勻，最粗處不超過(guò)30mm（中部方向機(jī)構(gòu)除外）重量：總重不超過(guò)4kg像質(zhì)清晰，像傾斜不超過(guò)60″5.5結(jié)論及改進(jìn)意見周視瞄準(zhǔn)鏡是通過(guò)差動(dòng)輪系實(shí)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(dòng)過(guò)程中保持角速度之比核定，這樣就保證了上鏡體在周視過(guò)程中得到像永遠(yuǎn)都是正立的。俯仰機(jī)構(gòu)主要用于炮兵光學(xué)儀器和大地測(cè)量?jī)x器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的高低瞄準(zhǔn)和測(cè)量高低角，通過(guò)高低分角，通過(guò)高低分劃圈讀出高低角，這樣的裝置使用周視瞄準(zhǔn)鏡的測(cè)量范圍得到放大可以利用單向作用力，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。利用彈簧力固定雙片齒輪利用接觸游絲調(diào)整中心距蝸桿傳動(dòng)側(cè)隙的消除，也可采用部分蝸輪六、參考資料1）《瞄準(zhǔn)儀器原理與設(shè)計(jì)》，王中民蔡俊春孫培加編著，北京理工大學(xué)出版社出版2）《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，朱孝錄主編，化學(xué)工業(yè)出版社出版3）《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》，龔溎義主編，人民教育出版社出版4）《機(jī)械制圖》（第四版），劉朝儒，彭福蔭，高政一主編，高等教育出版社出版5）《精密機(jī)械設(shè)計(jì)》，裘祖榮主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版6）《機(jī)械原理》（第六版），孫桓陳作模主編，高等教育出版社出版7）《工程光學(xué)》，郁道銀談桓英主編，高等教育出版社出版8）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社出版設(shè)計(jì)感言課程設(shè)計(jì)，總的來(lái)說(shuō)是個(gè)溫故知新的過(guò)程。課程設(shè)計(jì)，是《儀器零件設(shè)計(jì)》課程的最后一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)第一次也是最重要的一次較全面地運(yùn)用兩年來(lái)所學(xué)各方面機(jī)械類知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐性訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，它涉及到了三年來(lái)所學(xué)的有關(guān)機(jī)械類方面課程如《機(jī)械制圖》、《互換性與技術(shù)測(cè)量》特別是《精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的內(nèi)容，是所學(xué)各課程的一個(gè)很好總結(jié)，更是一個(gè)前所未有的實(shí)踐性挑戰(zhàn)！一周的時(shí)間里我們一點(diǎn)一點(diǎn)研究實(shí)物，對(duì)實(shí)物每一個(gè)零件的尺寸和作用都仔細(xì)研究討論，特別是光學(xué)元件的固定方法，各個(gè)部件如何連接。繪制裝配草圖，更進(jìn)一步讓我了解周視瞄準(zhǔn)鏡，并對(duì)各個(gè)部件的功能也有了充分認(rèn)識(shí)，聯(lián)系以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，學(xué)以致用