周视瞄准镜设计说明书Word文档格式.docx

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由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视觉放大率，因此它必然是一个开普勒望

远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。

为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。

由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用使光轴改变90°

的棱镜或平面镜，但

平面镜的安装、固定十分困难，而且所镀的反光膜易变质、脱落，还会在反射时造成百分之十左右的光能损失，所以用平面镜进行反射并不理想。

而棱镜则可以克服这些缺点，所以采用使光轴改变90°

的棱镜形成前往高。

考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。

为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以在光轴上端01点的直角棱镜绕水平和垂直轴转动。

当棱镜绕经过01点的垂直于主截面的水平轴转动时，像的方向不会发生旋转。

但当棱镜绕0102轴转动时，如果物平面相对主截面不动，像平面也将随之转动。

如果要求像平面不转，就必须使像面产生一个相反方向的转动。

这样就必须加入一个棱镜，利用它的转动来补偿像平面的转动，而不使光轴的方向改变。

根据棱镜转动定理，加入的棱镜反射次数应该为奇数，在考虑系统的轻便性，选择了道威棱镜。

同样根据棱镜转动定理，道威棱镜的转动角度为01处的直角棱镜转动角度的一半，且两者的转动方向相反。

目前导向系统的顶端直角棱镜和道威棱镜的反射次数之和为偶数，加之低端棱镜，系统成镜像，故可考虑选择其中一个棱镜为屋脊棱镜，这里选底端直角棱镜为屋脊棱镜。

考虑到物镜和目镜之间的距离可能不是很大，所以把物镜放在道威棱镜和底端屋脊棱镜之间。

综合，得到周视瞄准镜的光学原理图如下：

三、结构设计

周瞄准镜的主要结构包括有镜身部分、俯仰机构、方向机构及齿轮差动机构等。

镜身部分分为镜头、上镜体及下镜体。

它承载全部光学零件。

镜头装有保护玻璃和直角棱镜，上镜体无光学零件。

下镜头则承载有梯形棱镜、物镜、屋脊棱镜和目镜部分。

（一）周视瞄准镜中的俯仰机构，位于镜头部分，采用蜗杆蜗轮传动，用来实现对目标的高低瞄准和测量高低角。

它由齿弧、蜗杆、直角棱镜筒组成。

偏心套筒用来消除啮合间隙。

蜗轮与直角棱镜筒连接固定在一起，蜗杆由下向上插入偏心套筒内，上端通过销钉等零件与高低分划手轮相联接。

转动高低分划手轮时，蜗杆1带动齿弧和直角棱镜筒，使直角棱镜绕水平轴线转动，进行高低瞄准，并由高低分划圈上读出高低角。

（二）周视瞄准镜中的解脱机构。

解脱机构位于上镜体部分，采用蜗杆蜗轮传动，利用偏心机构进行方向解脱。

解脱机构原理：

在未解脱状态，蜗秆靠偏心套筒和扭簧的作用与蜗轮紧密啮合。

转动磁辅助分划手轮时，由子蜗轮固定不动，蜗杆一方面绕自身轴线转动．同时又带动方向盘本体部分，以垂直轴为中心，绕蜗轮回转，进行方向瞄准，并可读出磁方位角和方位角的分划值。

压下解脱手柄时，偏心套筒旋转，扭簧也产生扭转，使蜗杆与蜗轮脱离，此时仪器可作大角度回转。

放开解脱手柄，偏心套筒靠扭簧的恢复力矩，重使蜗杆与蜗轮啮合。

（三）差动机构是实现周视原理的要求。

周视原理要求是直角棱镜和道威棱镜绕同一光轴同时同向转动，并且道威棱镜与直角棱镜的角速度之比为1/2。

齿轮传动具有瞬时角速度固定不变的特殊性，另外上面的速比要求在差动轮系中实现。

差动轮系由上圆锥齿轮6、下圆锥齿轮7和行星轮8组合而成一个复杂轮系。

从机械原理可知，采用转化机构可以证明，当下圆锥齿轮7固定不动时，上圆锥齿轮6之角速度与道威棱镜19之角速度之比为2:

1，上圆锥齿轮6与直角棱镜15连成一体，实现上述要求。

旋转手轮格值1密位（）0.06，圆周100格；

读数刻度筒格值100密位（60），旋转蜗杆转动一周，蜗轮转动100密位（60），即传动比i=

图4差动轮系原理图

图中，齿轮6、7为太阳轮，齿轮8为行星轮，道威棱镜相当于差动轮系中的系杆。

设齿轮6、7的角速度分别为ω1、ω2，系杆的角速度为ωH。

差动轮系是一个复杂轮系，须采用转化机构来研究。

在转化机构中，齿轮6、7的角速度为ω1H=ω1-ωH,ω2H=ω2-ωH.系杆的角速度ωHH=0（即道威棱镜）。

可求得转化机构的传动比iH/6、7为

iH/6、7=ω1/ω2H=ω1-ωH/ω2-ωH=-Z7/Z6

式中：

Z6、Z7分别为齿轮6和7的齿数，负号表示齿轮7的实际角速度与图2-25示ω2的方向相反。

在差动轮系中，通常取Z6=Z7,则

ω1-ωH/ω2-ωH=-1

ω1-ωH=-（ω2-ωH）

ωH=1/2（ω1+ω2）

周视瞄准镜中，齿轮7与下镜体相连不能转动，故ω2=0，所以ωH=ω1/2。

直角棱镜与齿轮6连接在一起，道威棱镜的角速度为ωH，因此利用这种差动轮系可实现上述周视原理。

四、技术要求及主要参数

（一）技术要求

（1）在水平方向周视360°

，目镜不动。

（2）测角范围：

方向角360°

，测角精度，

高低角°

，测角精度0-02。

（3）观察距离3km左右。

（4）观察范围：

物方视场尽量大些。

（5）潜望高度：

H不小于180mm

（6）出瞳距离：

不小于20mm

（7）尺寸限制：

瞄准镜之镜筒外径均匀，最粗处不超过30mm（中部方向机构除外）。

（8）像质清晰，像倾斜不超过1°

（二）主要参数

1、俯仰机构参数：

蜗杆m=0.5mm；

Z1=1；

q=12.5；

蜗轮Z2=120；

ha*=1；

c*=0.25

（1）蜗杆的具体参数：

蜗杆轴向齿距——

蜗杆轴向压力角——

蜗杆分度圆直径——

蜗杆导程角——

蜗杆齿顶圆直径——

蜗杆齿根圆直径——

蜗杆齿宽——

（2）蜗轮具体参数：

蜗轮端面齿距——

蜗轮模数——

蜗轮端面压力角——

蜗轮分度圆直径——

蜗轮喉圆直径——

蜗轮齿根圆直径——

蜗轮节圆直径——

蜗轮齿宽——

蜗轮齿宽角——

蜗轮咽喉母圆半径——

中心距——

2、旋转机构参数：

蜗杆m=1.06mm；

Z1=1；

q=8；

蜗轮Z2=60；

ha*=1；

3、差动轮系圆锥齿轮参数：

Z1=Z3；

Z2=22；

m=0.7mm；

Z1=60；

1=20；

2=70ha*=1；

c*=0.2

传动比——

分度圆锥角——

当量齿数——

分度圆直径——

外锥距——

齿宽系数——

齿顶高系数——

顶隙系数——

齿顶高——

齿根高——

齿顶圆直径——

齿根圆直径——

齿顶角——

齿根角——

顶锥角——

根锥角——

五、选材原则

适合于制造精密传动的各种齿轮，要求抗腐蚀和更高的耐磨损性，

可用合金结构钢。

合金结构钢的优点有：

①比优质碳素结构钢有更高的耐磨性能；

②抗腐蚀性能高；

3、热处理性能好；

4、强度、硬度等性能好，是首选材料。

有色金属中某些合金，如黄铜和青铜，也得到了广泛的应用。

黄铜与青铜的加工性能，防磁性能及机械性能也适合制作高精度的精密齿轮，但是重量大，成本较高，故应合理使用。

蜗杆大多数采用碳素钢或合金钢。

蜗轮常采用材料是锡青铜ZCuSn10Pb1.5。

消除传动空回采用外加弹性垫圈。

六、装配要求

1.装配图：

a.结构合理，装配方便，满足使用及工艺要求。

b.视图选择正确，投影关系清楚，符合制图标准。

c.装配图上要标注主要尺寸：

轮廓尺寸，主要配合尺寸及配合种类。

d.装配技术要求必要合理。

e.引出件号，列出明细表及标题栏。

2.零件图：

a.结构合理，工艺性好。

b.视图完整，比例合适，符合制图要求。

c.标出尺寸公差，形位公差，粗糙度，材料，热处理及其表面处理要求。

七、结论及改进意见

（一）结论

八、设计参考资料

1）《瞄准仪器原理与设计>

》，王中民编著，北京理工大学出版社

2）《齿轮传动设计手册》，朱孝录主编，化学工业出版社

3）《机械设计手册》第四册，机械工业出版社

4）《机械设计图册》成大先主编，化学工业出版社

5）《现代仪器仪表技术与设计》王大珩主编，科学出版社

6）《工程光学》郁道银主编，机械工业出版社

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