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第四章 精密仪器机械系统的设计 基本内容 机械系统 定义 组成 第一节 机械传动机构 结构分析步骤 2、计算传动系数 例2、光栅扫描驱动机构 例3、平板玻璃摆动式目镜测微器 平板玻璃摆动式目镜测微器 例4、杠杆齿轮式测微仪 第二节 导向机构 精密导轨的作用和构成 第三节 精密执行机构 精密仪器执行机构的组成及常用部件 执行机构结构分析 滚动导轨微工作台 丝杠——弹性缩小工作台 丝杠——弹性缩小工作台 杠杆式位移缩小机构 电磁驱动微动工作台 第五章 光学系统 5.1 基本理论 5.2 典型光学元件 5.3 典型光学系统 理想光学系统 1、人眼结构特点 远视眼及其校正 近视眼及其校正 2、显微镜 测量显微镜J15 物镜 VHX-600超景深三维显微系统 超景深——实时的景深合成 三维显示——多次聚焦合成 超高清晰度——3CCD模式 超高清晰度——3CCD模式 2、显微镜 3、望远镜 3、望远镜 参数： 放大倍数/数值孔径， 机械筒长/载玻片厚度。 KEYENCE(基恩士) 像素移位法 CCD横向与纵向各移动1/3个像素，相机拍摄总共九幅图像，并最终合成一幅图像 目镜成虚像: 近视：lA”B”↓→ lA’B’↓ lA”B” lA’B’ 开普勒望远镜 =l 远视：目镜成实像 伽利略望远镜 =l 远视：目镜成实像 尚辅网 / 一、机械传动机构 二、导向部件 三、精密执行机构 1、基本概念 2、齿轮传动副 3、螺旋传动副 4、连杆机构 5、凸轮机构 6、结构分析举例 传动比/传动系数 传动形式主要参数 运动简图 ？ 1、绘制运动简图 （1）分析整个机构的工作原理； （2）分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目； （3）选择适当的视图平面； （4）绘图。 ——求运动系统的作用方程：S4(φ1) S4 S2 S1 D2 D3 D1 φ3 φ1 φ4 φ2 S3 1-螺杆 2-螺母 3-销 4-滑槽 5-摆杆 6-轴 7-光栅 例2、光栅扫描驱动机构 光栅扫描驱动机构简图 主动件：螺杆（丝杠）。 从动件：摆杆。 二级中间传动： （1）螺旋： P 例2、光栅扫描驱动机构 光栅扫描驱动机构 主动件：螺杆（丝杠）。 从动件：摆杆。 二级中间传动： （1）螺旋： （2）正弦机构：螺母+滑块+摆杆 P 1-目镜，2-分划板，3-微动手轮，4-伞齿轮副， 5-端面凸轮， 6-杠杆， 7-平板玻璃固定， 8-分度盘 1*、绘制运动简图: （1*）分析整个机构的工作原理； （2）分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目； （3）选择适当的视图平面； （4）绘图。 2、确定传动级数； 3、计算各级传动比/系数； 4、计算总传动比/系数。 4 3 2’ 2 1’ O1 O2 A B O3 1 3级传动: 1、齿轮传动：φ1-φ2 2、凸轮传动： φ2-S 3、摆杆机构：S-φ3 φ1 φ2 S φ3 1、精密导轨的作用和构成 2、精密导轨的类型 3、表征精密导轨的主要质量指标 4、导轨的设计方法及步骤 作用：保证精密仪器中需要作直线运动的零部件按给定的要求和规定的方向作直线运动。（回转运动少用） 3、承导面/件：运动件中和承导件直接接触的导面/零件。它是导轨工作的心脏，它的精度和质量基本上决定了整个导轨的精度和质量。 主要构成： 1、运动件：作直线运动的零部， 又称动导轨或滑座。 2、承导件：又称静导轨、支承导轨。用来支持并限制运动件，使其只能按给定的要求和规定的方向作直线运动。 ——用来完成某些预定动作的机构。精密仪器对执行机构的要求是：响应速度快，动态特性好，动静态精度高，动作灵敏度高以及效率高、体积小、重量轻、可靠性高等。 1、精密仪器执行机构的组成及常用部件 2、微动机构（微位移机构）分类 3、执行机构结构分析 (1)驱动装置 (2)导向装置 (3)传动装置 (4)工作台 平行片簧导轨——压电器件驱动的微位移机构 平行片簧 压缩弹簧 微动工作台 压电元件传动装置 精密仪器执行机构（工作台）的组成及常用部件： (1)驱动装置 (2)导向装置 (3)传动装置 (4)工作台 ？ l1 l1 l2 l2 xo xi p ？ 移动工作台 强磁铁 电磁铁 平行片簧 思考题 1、精密测量及仪器中常见的机械部件有哪些？说明各自的作用、组成结构和工作原理？ 2、举例说明4种机械传动机构可实现哪几种运动性质的转换。分析影响4种机械传动机构传动精度的结构参数和传动比/系数。 3、什么是传动比/传动系数？分析下列机械结构中的传动机构：画出运动简图，并计算传动比/传动系数。 （1）平板测微器（