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1、 本科毕业设计本科毕业设计 论文论文 题目题目 单筒望远镜结构设计单筒望远镜结构设计 系系 别 别 专专 业 业 班班 级 级 学学 生 生 学学 号 号 指导教师 指导教师 年 月 毕业设计 论文 任务书 系别 专业 班级 姓名 学号 1 毕业设计 论文 题目 单筒望远镜结构设计 2 题目背景和意义 作为一名仪器方向的学生 应全面掌握光学仪器的设计 单筒望远镜 又是最典型的一款光学仪器 从结构到光学设计都较简单而典型 本课题的主要内容是训 练学生如何设计一个单筒的光学仪器 包括总体设计 结构设计 物镜 目镜选择等 已 适应日后工作的需要 3 设计 论文 的主要内容 理工科含技术指标 1 设计
2、一个单筒刻卜勒望远镜 2 放大率 8 倍 视场角 5 度 带转像系统 5 个可调视度 并能防脱 3 根据总体结构设计各功能部件 的结构 4 外型尺寸合理 5 用 CAD 出工程图 不少于 20 张 4 设计的基本要求及进度安排 含起始时间 设计地点 测量原理正确 总体结构设计合理 零部件结构设计正确 工艺可行 设计地点在校内 第 1 3 周 熟悉任务书 查询和阅读相关资料 方案论证 制定总体方案 第 4 6 周 熟悉并掌握基于 CAD 设计机械结构的方法 第 7 10 周 望远镜光路系统的设计 第 11 15 周 总体结构设计 零部件结构设计 第 16 17 周 书写毕业设计论文 第 18 周
3、 修改 完善毕业设计论文并打印 准备答辩 5 毕业设计 论文 的工作量要求 实验 时数 或实习 天数 图纸 幅面和张数 不少于 20 张 A4 其他要求 撰写 15000 字论文 指导教师签名 年 月 日 学生签名 年 月 日 系主任审批 年 月 日 说明 1 本表一式二份 一份由学生装订入册 一份教师自留 2 带 项可根据学科特点选填 单筒望远镜结构设计单筒望远镜结构设计 摘摘 要要 本文设计的是刻卜勒式的单筒望远镜 单筒望远镜的主要结构有物镜系统 转像棱镜系统 分划板以及目镜系统这几个部分 根据设计要求 本文设计出 了具有 8 倍放大倍率 5 度的视场角 5 个可调视度 并且带有转像系统以
4、及合 理的防脱装置 在设计过程中根据望远镜的成像原理完成了物镜焦距 目镜焦距 入瞳直 径 视场光阑通光口径 分划板直径 目镜通光口径 棱镜通光口径 出瞳口 径 像方视场角 系统总长度等基本光学尺寸的设计 并根据相关尺寸完成了 光学元件的选型及各部件固定结构的设计 然后根据以上内容的确定进一步完 成了望远镜的结构设计 最后 结合上述设计内容利用 Auto CAD 制图软件绘制出其装配图和零件 图 包括单筒望远镜的总体结构图 物镜部分 棱镜部分 分划板部分及目镜 部分等各个部分单独的装配结构图 并进一步完成了各部分装配所需要的零件 图及相应的说明 关键词 关键词 单筒望远镜 光路原理 结构设计 S
5、ingle Binoculars Structure Design Abstract This design is inscribed prevert the single binoculars type The main structure single binoculars a telescope system turn like prism system partition board and eyepiece system this several parts According to the design requirements this paper designed a has
6、eight times magnification 5 degree view Angle five adjustable visual degrees and turn like system and reasonable with the resistance from device In the design process according to the principle of imaging telescope finished the telescope focal length the eyepiece focal length diameter view the pupil
7、 caliber the optical aperture diameter eyepiece tong help board caliber the prism the optical light caliber caliber the pupil like square view Angle the system total length of basic optical size designed and according to relevant size completed the selection and optical component fixed structure des
8、ign of components and then based on the above content determination to further completed the telescope structure designing Finally a combination of these design content using Auto CAD mapping software plot its drawings and parts graph including single binoculars structure the overall objective part
9、prism part partition board part and to the eyepiece parts for each part separate assembly charts and further finished parts assembly needed parts graph and the corresponding explanation Key Words single binoculars light path principle structure design 目目 录录 1 绪论绪论 1 1 1 课题研究的背景及意义 1 1 1 1 课题研究的背景 1
10、1 1 2 课题研究的意义 1 1 2 现状及展望 1 1 2 1 现状 1 1 2 2 展望趋势 3 1 3 论文的组织结构 4 2 望远镜设计原理望远镜设计原理 5 2 1 望远镜工作原理 5 2 2 转像棱镜系统 5 3 望远镜系统设计及元件的选型望远镜系统设计及元件的选型 7 3 1 技术要求 7 3 2 系统光学参数的理论计算 7 3 2 1 通过 未加入棱镜 的望远镜系统计算出主要的参数 7 3 2 2 通过加入棱镜后的望远系统得到剩余的结构参数 9 3 3 望远镜元件的选型 11 3 3 1 物镜的选型 11 3 3 2 目镜的选型 12 3 3 3 分划板的设计 13 3 3
11、4 转像棱镜的选型 13 3 4 目镜视度的计算 16 4 结构设计结构设计 18 4 1 望远镜总体结构 18 4 2 各部件的结构图 18 4 2 1 物镜组结构图 18 4 2 2 棱镜组结构图 21 4 2 3 目镜组结构图 24 5 结论结论 31 5 1 总结 31 5 2 体会 31 参考文献参考文献 32 致致 谢谢 33 毕业设计 论文 知识产权声明毕业设计 论文 知识产权声明 34 毕业设计 论文 独创性声明毕业设计 论文 独创性声明 35 附图附图 36 1 绪论绪论 1 1 课题研究的背景课题研究的背景及意义及意义 1 1 1 课题研究的背景课题研究的背景 长久以来 人
12、们仰望天空 看见日月星辰东升西落 有过天圆地方 地心 说 日心说等宇宙模型 从前 人们只能用肉眼对星空进行观察 观测范围非 常局限 所得的数据资料也就非常有限 光学望远镜从诞生至今将近 400 年 出现了折射望远镜 反射望远镜 折反射式望远镜和空间望远镜等多种类型的 望远镜 不断推动着天文学和物理学的发展 作为一名光学专业 仪器方向的学生 应全面掌握光学仪器的设计 应用 光学是光学专业的重要课程 通过应用光学课程的学习 对望远系统及望远镜 的基本理论知识及结构已经清楚了解 单筒望远镜是其中最典型的一款光学仪 器 从光学原理的设计到机械结构都比较简单而且典型 现在也已经具备了简 易望远镜设计的能
13、力 应该运用所学知识 独立完成其光路 结构的设计 1 1 2 课题研究的意义课题研究的意义 望远镜是一种用于观测远距离物体的目视光学仪器 通过望远镜可以把远 物很小的张角按一定倍率放大 使本来无法用肉眼看清或分辨的物体清晰可辨 它是一种很重要的观测设备 应用广泛 可以通过理解 应用前人的经典 设计 完成简易望远镜的结构设计 包括成像原理 整体构造 从而清楚地了 解望远镜的基本结构 进而深入到人们对宇宙 天象的观测途径及其具体探测 系统的结构的设计 以增强自身对光学仪器设计乃至光学探测研究的兴趣 通过完成毕业设计课题任务以及撰写论文等诸环节 着重能够培养大学生 的综合分析和解决问题的能力及独立工
14、作能力 组织管理和社交能力 同时 对大学生的思想品德 工作态度及作风等诸方面都会有很大的影响 对于增强 事业心和责任感 提高毕业生的全面素质具有重要意义 1 2 现状及展望现状及展望 1 2 1 现状现状 光学望远镜从诞生至今 出现了折射望远镜 反射望远镜 折反射式望远 镜和空间望远镜等几种望远镜 不断推动着天文学和物理学的发展 并且早已 经广泛使用在生活的各个方面 a 折射望远镜折射望远镜 1608年 荷兰眼镜商人李波尔赛制造了人类历史上第一架望远镜 1609年 伽利略 Galleo G 1564 1642 根据 折光理论的深邃研究 用平凸透镜作为 物镜 凹透镜作为目镜制作了一架望远镜 这种
15、光学系统称为伽利略式望远镜 伽利略把望远镜对准天空 得出了一系列重要的发现 如1610年初发现的木星 的四颗主要卫星 开创了天文学史上的第一个黄金时代 1611年 德国天文 学家刻卜勒 Kepter J 1571 1630 用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜制出了 另一种望远镜 天文望远镜采用的就是刻卜勒式望远镜 现在的折射望远镜还 是这两种形式 1757年 杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散 建立了消色差 透镜的理论基础 接下来的一段时间里 折射镜得到了不断的改良 制出了许 多大口径消色差望远镜 然而 折射镜总是有残余的色差 对紫外 红外波段 的辐射吸收很厉害 大块完整的玻璃难以铸造 重力容易使
16、大尺寸透镜产生形 变 折射镜有着许多的不足 b 反射望远镜反射望远镜 1668年 牛顿 Newton I 1642 1727 用2 5厘米直径的金属 磨制成一块 凹面反射镜 并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45 角的反射镜 使经主 镜反射后的会聚光经反射镜以90 角反射出镜筒后到达目镜 制成了反射望远镜 1918年末 口径为254厘米的胡克望远镜 Hooker telescope 投入使用 它第一次 揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置 更为重要的是 哈勃 Hubble E P 1889 1953 的宇宙膨胀理论就是用胡克望远镜观测的结果 相 对于折射镜 反射镜没有色差 容易制作 但它也存在固有的不足 如口径越 大 视场越小 物镜需要定期镀膜等 c 折反射式望远镜折反射式望远镜 随后又出现了能兼顾折射和反射两种望远镜优点的折反射式望远镜 非常 适合业余的天文观测和天文摄影 并且得到了广大天文爱好者的喜爱 它的特 点是相对口径很大 甚至可大于1 光力强 视场广阔 像质优良 适于巡天摄 影和观测星云 彗星 流星等天体 d 空间望远镜空间望远镜 自七十年代以来 在望远镜的制造方面
