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1、长春理工大学光电信息学院毕业设计摘 要本文主要介绍了卧式光学计工作台的基本设计原理。在互换性与测量技术基础实验室中的卧式测长仪的基础上，提出了卧式光学计工作台的设计方案。卧式光学计是工厂计量室、检定站、制造加工精密零件常用的光学计量仪器。本仪器一般是用标准器（如量块）以比较法测量被测量件的外形尺寸。它可对五等量块，圆柱形、球形、线形以及平行平面状的精密量具和零件的外形尺寸作精密测量；仪器头部还可以作为一个独立部件，利用头部数显输出接口同计算机联网，用于科研，生产过程控制及在线性检测等方面精密测量和控制。仪器备有固定式工作台和多种规格测量帽，以适应各种测量需要。卧式光学计集“光、机、电”于一体，
2、微机化、智能化程度较强，性能可靠，操作方便，将广泛地应用与生产、生活的实际中。关键词：精密测量 光学计 工作台ABSTRACT This article mainly introduced basic design principle of operation platform of Horizontal Optical Comparator. On the basis of horizontal comparator in the Interchangeableness and Precise Measurement laboratory, I put forth concept of op
3、eration platform of Horizontal Optical Comparator. As optic-electrical measurement instrument, Horizontal Optical Comparator r is widely used in the factory measuring room, the examination station, the manufacture processing precise components. Generally, this instrument measures the external dimens
4、ions with the standard components by comparison. It may precisely measure external dimensions of the fifth-class gage blocks, cylinder, sphere, linear and precision measuring instruments and components of parallel planes shape; after linked with the computer, head of the instrument may be used in pr
5、ocessing control and real-time measurement. The instrument has fixed operation platform to meet various needs.Keywords: Digital Library Digital Construction Status Problem Development Strategy Prospects目 录第一章 绪 论11.1引言11.2光学计概述11.3常见两种光学计的结构特点41.4 卧式光学计结构特点4第二章 光学计的测量原理及相关参数52.1 光学计的原理光路52.1.1 立式光学计
6、的原理光路52.1.2 卧式光学计的原理光路62.2 仪器的性能指标72.2.1 卧式光学计管的主要数据72.2.2 卧式光学计管的相关技术参数7第三章 卧式光学计总体结构83.1 卧式光学计总体结构83.2 仪器的调整和安装123.3 仪器的维护与保养14第四章 卧式光学计工作台的设计154.1 工作台导轨设计164.2 卧式光学计工作台位移机构设计194.2.1 螺旋传动部分194.2.2 螺旋传动的分类204.2.3 各种螺旋传动的特点及型式204.2.4 螺旋传动的设计224.3 齿轮传动部分224.3.1斜齿圆柱齿轮的基本参数234.3.2 斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算234.4 齿条
7、的参数选择与基本尺寸计算244.4.1 齿轮齿条的正确啮合条件244.4.2 斜齿条的基本参数与几何尺寸24第五章 精度分析25结 论27致 谢28参考文献29I第一章 绪 论 1.1引言 先进技术的发展日新月异，精密测量技术应该适应这种发展。精密测量的作用是为先进制造业服务，担负起质量技术保证的重任。这就要求首先要以提高产品的质量为出发点，这也是要达到的最重要的目的其次是精密测试技术要提高产品的生产效益。因此，检测方法要能适应快速发展生产的要求，不能单纯为了检测而检测，更不能因为检测的要求而影响生产的效益，从更积极的角度出发，应该是由于精密测量技术的良好服务从而促进生产能力的提高。现代计量测
8、试仪器的最主要特点便是智能化，即智能检测。所谓智能检测，应当包含采样、检验、故障诊断、信息处理和决策输出等多种内容，具有比传统的“测量”远远丰富的范畴，是检测设备采用现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术和模仿人类专家信息综合处理能力的结晶。随着高精度、高速、自动化测量要求的出现和不断提高，很多新的理论引入到测量仪器中，出现了集“光、机、电”一体化设计的卧式光学计。 1.2光学计概述光学比较仪也简称光学计，主要用于相对测量；测量前用量块对零位；而被测尺寸和量块尺寸的差值在仪器的刻度上读得；它分为立式、卧式、以及影屏读数式。光学计可用于测量圆柱形，球形等工件的直径或板形工件的厚度检定五
9、等精度的量块以及各种量规等。光学计由光管和支架等组成，光管可从仪器上取下，装在其他支架上，做精密测量用。卧式光学计的主要用途是： 卧式光学计是精密光学机械长度的计量仪器。它是利用标准量块与被测件相比较的方法来测量被测件外形微差尺寸，同时利用仪器所带的内测装置进行内尺寸的比较测量，是工厂计量室、检定站、制造工具、量具或加工精密零件的车间所常用的光学计量仪器1。目前，实验室中常见的光学计有两种，分为立式和卧式两种形式，两种仪器的主要技术数据及其性能指标各有特色，具体详见表1-1，表1-2，表1-1主 要 技 术 数 据 主要技术数据（立、卧式光学计）光 较 管传动放大比80目镜放大倍数12总放大倍
10、数960分度值示值范围零位调节器调节范围测量力光较管外径配合尺寸臂架与光较管配合的孔尺寸测杆与测帽内径配合的外径尺寸测帽内径配合尺寸测量范围立式卧 式导轴式导轨式长度018003500500外径（直立的工件015002250225内径13.515013.5200仪器外径尺寸340160405600400340950330480表1-2主 要 精 度 指 标m序号项 目要 求1光较仪管的示值稳定性0.12光较仪管的示值误差0.253光较仪管圆柱的直线度不大于0.44立式光较仪立柱和光较管圆柱母线的直线度不大于0.45立式光较仪工作台平面与测帽平面间的平行度不大于0.36立式光较仪工作台工作表面的
11、平面度（只允许凸出）17卧式光较仪调整部件引起的示值稳定性0.38卧式光较仪工作台引起的示值变化0.29卧式光较仪用内测钩附件时的示值稳定性0.510卧式光较仪导轴或导轨的直线度 1.3常见两种光学计的结构特点 立式光学计和卧式光学计两种仪器的结构特点不相同，两种光学计的外形图分别见图1.1，3.1所示 图1.1 立式光学计外形1-底座；2-粗动螺母；3-横臂；4-螺钉；5-立柱；6-光学计管；7-偏心手轮； 8-螺钉；9-测杆提升杠杆；10-测杆；11-工作台；12-微调螺钉 1.4 卧式光学计结构特点 卧式光学计的总体结构主要有基座，光学计管、工作台、投影灯、尾管及测量轴部件，详见第二章结
12、构设计。 第二章 光学计的测量原理及相关参数 2.1 光学计的原理光路 2.1.1 立式光学计的原理光路立式光学计的原理光路及特点见图2.1所示，图2.1 光学比较仪光管的结构原理1-进光反射镜 2-直角棱镜 3-物镜 4-反射镜 5-测杆 6-微调旋钮 7-分划8-目镜 在图示2.1中，平面反射镜由测杆组成正切机构，而平面反射镜与物镜到成象面 组成自准直光路；测杆移动 ，平面反射镜倾斜 ，入射与反射光线成 ，成象为 ，则放大比为：K=（较小时） （2.1） 设目镜放大倍数为 ，则光学计总放大倍数使光轴折转 ，分划板3的一侧有刻度 ，另一侧的对称面上有： （2.2） 2.1.2 卧式光学计的原
13、理光路 卧式光学计所用的光较仪管与立式光学计的相同，卧式光学计有导轴式和导轨式两种，安装光较仪管的支臂、尾管的支臂，都可在导轴上或导轨上移动；图2.4所示的为导轴式工作台可实现的五个自由度的运动。除用于测量外尺寸，也可用内测钩测内尺寸，用三针法测螺纹中径等。若更换长导轴，经改进后可扩大其测量范围6。 卧式光学计的原理光路及特点见图2.2所示，图2.2 卧式光学计的原理光路1-白炽灯 2-聚光镜 3-棱镜 4-分划板 5、10、11、12-反射镜 6-物镜 7-固定反射镜 8-动镜 9-投影物镜 10-影屏利用光学杠杆和自准直平行光管原理，同时利用光线多次反射放大原理；见图2.2a，测杆上移h ，故短臂与动镜转角为，由于成象光束在动镜正反射次数为n，故反射成象光束偏摆角为2n；若投影系统将刻尺的自准直象成在读数屏上放大v倍，则屏上刻尺象距将是故总放大比：K=（f物镜焦距） （2.3） 如果用目镜读数则： （2.4）比较仪放大了倍，一般，分度值为0.2与0.1m 2.2 仪器的性能指标 2.2.1 卧式光学计管的主要数据（一） 主要数据(1) 卧式光学计的总放大倍数 1650倍(2) 物镜的放大倍数 18.75倍(3) 读数放大镜倍数 1.1倍(4) 光学机械放大倍数 80倍(5) 分划板分划值 0.001mm(6) 分划板分划范围 0.1mm(7
