自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀設(shè)計(jì)

PAGEPAGE4自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀設(shè)計(jì)水準(zhǔn)儀是在17～18世紀(jì)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器后出現(xiàn)的。20世紀(jì)初，在制出內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出微傾水準(zhǔn)儀；50年代初出現(xiàn)了自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀；60年代研制出激光水準(zhǔn)儀；90年代研制出了數(shù)字水準(zhǔn)儀，又叫電子水準(zhǔn)儀。我們本次課程設(shè)計(jì)選取的是DS32型自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。其主要技術(shù)參數(shù)如下：倍率32x、物鏡口徑40mm、視場(chǎng)角、安平精度。一．自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的使用方法自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（automaticlevel）是指在一定的豎軸傾斜范圍內(nèi)，利用補(bǔ)償器自動(dòng)獲取視線水平時(shí)水準(zhǔn)標(biāo)尺讀數(shù)的水準(zhǔn)儀。是用自動(dòng)安平補(bǔ)償器代替管狀水準(zhǔn)器，在儀器微傾時(shí)補(bǔ)償器受重力作用而相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡筒移動(dòng)，使視線水平時(shí)標(biāo)尺上的正確讀數(shù)通過(guò)補(bǔ)償器后仍舊落在水平十字絲上。用此類水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)，當(dāng)圓水準(zhǔn)器氣泡居中儀器放平之后，不需再經(jīng)手工調(diào)整即可讀得視線水平時(shí)的讀數(shù)。它可簡(jiǎn)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(cè)誤差。水準(zhǔn)儀的使用包括：水準(zhǔn)儀的安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)五個(gè)步驟。而對(duì)于自動(dòng)安平水準(zhǔn)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(cè)點(diǎn)之間。首先打開(kāi)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(kāi)儀器箱，用連接螺旋將水準(zhǔn)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(gè)腳螺旋調(diào)整圓水準(zhǔn)器中氣泡的位置，并通過(guò)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(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋3，使氣泡由b移至中心。規(guī)律：整平時(shí)，氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向一致，與右手大拇指旋轉(zhuǎn)腳螺旋時(shí)的移動(dòng)方向相反。(a)(b)(c)3、瞄準(zhǔn)（1）目鏡調(diào)焦：松開(kāi)制動(dòng)螺旋，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向明亮的背景(如:天空)，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡對(duì)光螺旋，使十字絲成像清晰。（2）初步瞄準(zhǔn)：通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒上方的光學(xué)瞄準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)標(biāo)尺，旋緊制動(dòng)螺旋。（3）物鏡調(diào)焦：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦手輪，使標(biāo)尺的成像清晰。（4）精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪，使標(biāo)尺成像在視場(chǎng)中心。4、讀數(shù)符合水準(zhǔn)器氣泡居中后，應(yīng)立即用十字絲中絲在標(biāo)尺上讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小數(shù)向大數(shù)讀，如果從望遠(yuǎn)鏡中看到的水準(zhǔn)尺影像是倒像，在尺上應(yīng)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(shù)。讀數(shù)后再檢查符合水準(zhǔn)器氣泡是否居中，若不居中，應(yīng)再次調(diào)平，重新讀數(shù)。二、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的工作原理自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀主要可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的測(cè)量。分別是高差測(cè)量、距離測(cè)量、方向角度測(cè)量。而我們平時(shí)常用的是高差測(cè)量，下面就介紹一下如何利用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行高差測(cè)量。1、安置儀器于A、B之間。A點(diǎn)為后視點(diǎn)，它在標(biāo)尺上的讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)為前視點(diǎn)，它在標(biāo)尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。垂直安放標(biāo)尺于A點(diǎn)，用中絲讀數(shù)為a垂直安放標(biāo)尺于B點(diǎn)，用中絲讀數(shù)為b則A、B兩點(diǎn)的高度之差為三、儀器組成自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖所示：（剖視圖）自動(dòng)安平水準(zhǔn)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(chǎng)光瀾的直徑因?yàn)?，所以，求目鏡的視場(chǎng)角因?yàn)樗郧蟪鐾噙@可以用牛頓公式求得求出瞳直徑目鏡的視度調(diào)節(jié)選取物鏡、目鏡的結(jié)構(gòu)由于物鏡的相對(duì)孔徑，焦距，選用雙膠合或雙分離物鏡即可。查找《光學(xué)儀器手冊(cè)（上冊(cè)）》234頁(yè)表，根據(jù)焦距和入瞳直徑來(lái)選取物鏡的玻璃對(duì)。由于目鏡的視場(chǎng)，不是特別大，又沒(méi)有其他特殊要求，則選用凱涅爾目鏡或?qū)ΨQ目鏡均可。五、軸系設(shè)計(jì)軸系圖、尺寸（外徑22、長(zhǎng)度）、配合六、蝸桿設(shè)計(jì)參考《光學(xué)儀器手冊(cè)（下冊(cè)）》411頁(yè)上表，計(jì)算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)。1、在儀器上數(shù)出蝸輪的齒數(shù)、蝸桿的齒數(shù)（一般?。?、傳動(dòng)比3、模數(shù)一般選取m=0.5或1，這里選取模數(shù)m=0.54、蝸桿軸向齒距5、蝸桿導(dǎo)程6、測(cè)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(shù)七、設(shè)計(jì)任務(wù)完成自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的總體設(shè)計(jì)完成內(nèi)部望遠(yuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）測(cè)量出望遠(yuǎn)系統(tǒng)外形尺寸及相關(guān)參數(shù)（2）根據(jù)測(cè)量的參數(shù)，計(jì)算其他參數(shù)；（3）根據(jù)測(cè)量和計(jì)算出的參數(shù)，選擇物鏡、目鏡結(jié)構(gòu)（查光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)或光學(xué)零件數(shù)據(jù)庫(kù))。（4）繪制出光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械圖和物鏡組的部件圖，并標(biāo)配合。3、繪制零件圖繪制軸系部件圖和蝸桿的零件圖，并標(biāo)配合。編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容包含下述內(nèi)容：（1）設(shè)備工作原理（2）設(shè)備基本組成及功能（3）儀器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）主要參數(shù)的確定與計(jì)算（5）結(jié)論及改進(jìn)意見(jiàn)（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(jié)構(gòu)合理，工藝性好；（2）視圖選擇正確，投影關(guān)系清楚，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)；（3）裝配圖上要標(biāo)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(hào)及明細(xì)表、標(biāo)題欄。（5）先用坐標(biāo)紙繪出草圖，經(jīng)老師審核后，再用AutoCAD繪制并輸出要求的裝配圖。2、光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(剖面圖)繪制出內(nèi)部望遠(yuǎn)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)注配合。3、部件圖（2個(gè)：軸和軸套、物鏡）（1）結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)要求制圖，