周視瞄準(zhǔn)鏡課程設(shè)計說明書

PAGEPAGE1一、課程設(shè)計的目的 2二、設(shè)計題目 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)計任務(wù)： 3五、說明書內(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)的確定與計算、選材原則 65.3.1差動輪系 65.3.2水平回轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿 75.3.3俯仰機構(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)計感言10一、課程設(shè)計的目的1.培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，掌握儀器機構(gòu)設(shè)計的特點；培養(yǎng)學(xué)生精度設(shè)計的能力，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)會翻閱資料和查閱手冊。4.學(xué)會撰寫技術(shù)文件的方法。5.培養(yǎng)正確設(shè)計思想及嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。二、設(shè)計題目周視瞄準(zhǔn)鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計三、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)計任務(wù)根據(jù)周視原理設(shè)計周視瞄準(zhǔn)鏡結(jié)構(gòu)圖繪制零件圖1張結(jié)合總裝圖的繪制進行必要的設(shè)計計算。a.速比的確定b.輪系參數(shù)計算c.蝸輪及蝸桿幾何尺寸計算五.說明書內(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，望遠鏡的視場不能太大。所以，只能采用光學(xué)手段使望遠鏡的視準(zhǔn)軸在水平面內(nèi)掃描，以實現(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系統(tǒng)也可應(yīng)用在某些測量儀器中。周視望遠系統(tǒng)可分為二種類型：目鏡不動型和目鏡隨主鏡筒一起轉(zhuǎn)動型。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，而鏡頭能環(huán)視一周，它與標(biāo)定器配合使用實施間接試瞄準(zhǔn)，不受地形、地物和氣候條件的影響。也能進行直接瞄準(zhǔn)和標(biāo)定。周視瞄準(zhǔn)鏡是采用差動輪系實現(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，并在傳動過程中保持速比恒定。差動輪系由上太陽輪，下太陽輪和行星輪組合而成，它是一個復(fù)雜輪系。從機械原理可知，采用傳動機構(gòu)可以證明，當(dāng)下太陽輪固定不動時，上太陽輪之角速度與道威棱鏡之角速度之比為2：1，上太陽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°，同時直角棱鏡常作掃描元件，可在水平方向和垂直方向分別進行掃描。梯形棱鏡又稱道威棱鏡，起補償像傾斜作用，以保證直角棱鏡作水平方向掃描時，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)，在進行周視時，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、高低機構(gòu)、方向機構(gòu)及齒輪差動機構(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。鏡頭裝有保護玻璃直角棱鏡，上鏡體無光學(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.高低機構(gòu)位于鏡頭部分，采用蝸輪蝸桿傳動并用偏心筒調(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)螺帶動螺桿旋轉(zhuǎn)時，功過高低蝸輪帶動直角棱鏡轉(zhuǎn)動，由于瞄準(zhǔn)鏡是借助直角棱鏡轉(zhuǎn)動進行高低瞄準(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)角度只有高低機構(gòu)所示分劃的一半。這是本儀器高低機構(gòu)的特點。3.方向機構(gòu)位于上鏡體部分，采用蝸桿蝸輪傳動，利用偏心機構(gòu)進行方向解脫。4.差動機構(gòu)是實現(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同向轉(zhuǎn)動，并且梯形棱鏡與直角棱鏡的角速度之比是1/2。齒輪傳動具有瞬時角速度固定不變的特殊性，另外上面的速比要求在差動輪系中又能實現(xiàn)。為此，在瞄準(zhǔn)鏡中才用差動輪系來實現(xiàn)周視的要求。圖2圖中，齒輪6、7為太陽輪，齒輪8為行星輪，梯形棱鏡相當(dāng)于差動輪系中的系桿。設(shè)齒輪6、7的角速度分別為ω1、ω2，系桿的角速度為ωh,我們知道差動輪系是一個復(fù)雜輪系，不能直接寫出它的傳動比，必須采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)來研究。即給整個差動輪系加上一個與系桿角速度ωH，大小相等而方向相反的角速度-ωH，則各機構(gòu)之間的相對運動關(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，于是差動輪系可視為簡單的定軸輪系，在轉(zhuǎn)化機構(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）由定輪系傳動比計算方法，可求得轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比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)，負號表示齒輪7的實際角速度與圖2示ω2的方向相反。在差動輪系中，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，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，因此利用這種差動輪系可實現(xiàn)上述周視原理5.3主要參數(shù)的確定與計算、選材原則5.3.1差動輪系太陽輪：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：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的光學(xué)測角儀器。其技術(shù)要求可歸納為：在水平方向周視360°，目鏡不動測角范圍：方向角360°，測角精度±0.01，高低角±18°，測角精度±0.02觀察距離：3km左右觀察范圍：物方視場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30mm（中部方向機構(gòu)除外）重量：總重不超過4kg像質(zhì)清晰，像傾斜不超過60″5.5結(jié)論及改進意見周視瞄準(zhǔn)鏡是通過差動輪系實現(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)動過程中保持角速度之比核定，這樣就保證了上鏡體在周視過程中得到像永遠都是正立的。俯仰機構(gòu)主要用于炮兵光學(xué)儀器和大地測量儀器，用來實現(xiàn)對目標(biāo)的高低瞄準(zhǔn)和測量高低角，通過高低分角，通過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》，王中民蔡俊春孫培加編著，北京理工大學(xué)出版社出版2）《齒輪傳動設(shè)計手冊》，朱孝錄主編，化學(xué)工業(yè)出版社出版3）《機械零件課程設(shè)計圖冊》，龔溎義主編，人民教育出版社出版4）《機械制圖》（第四版），劉朝儒，彭福蔭，高政一主編，高等教育出版社出版5）《精密機械設(shè)計》，裘祖榮主編，機械工業(yè)出版社出版6）《機械原理》（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）《機械設(shè)計手冊》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社出版設(shè)計感言課程設(shè)計，總的來說是個溫故知新的過程。課程設(shè)計，是《儀器零件設(shè)計》課程的最后一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們測控技術(shù)與儀器專業(yè)第一次也是最重要的一次較全面地運用兩年來所學(xué)各方面機械類知識進行實踐性訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，它涉及到了三年來所學(xué)的有關(guān)機械類方面課程如《機械制圖》、《互換性與技術(shù)測量》特別是《精密機械設(shè)計基礎(chǔ)》的內(nèi)容，是所學(xué)各課程的一個很好總結(jié)，更是一個前所未有的實踐性挑戰(zhàn)！一周的時間里我們一點一點研究實物，對實物每一個零件的尺寸和作用都仔細研究討論，特別是光學(xué)元件的固定方法，各個部件如何連接。繪制裝配草圖，更進一步讓我了解周視瞄準(zhǔn)鏡，并對各個部件的功能也有了充分認識，聯(lián)系以前學(xué)過的知識，學(xué)以致用