光学机械设计-第四章 单透镜的安装.ppt

4.8 透镜的弹性安装 步骤：透镜定心、注入人造橡胶材料、固化和填满空隙、移除外部固定装置 4.9 透镜的挠性安装 挠性元件： 通过弯曲，为元件提供可控相对运动 弹簧： 通过弹性变形提供可控作用力 切向、轴向刚度大 径向刚度小 如果一个光学组件中某些透镜对性能的要求非常高，那么安装该透镜时所达到的相对于光学组件中其他透镜或者机械基准面的公差（轴向，倾斜，偏心等）就会特别高。 在经受使用条件下的冲击，振动压力和温度变化时，必须保持对准，此外，在上述恶劣环境中，出现的是最必须是可恢复的，或者说是可逆的。 对于这些应用来说，将透镜固定到对称分布的挠性体上是有利的，从而使温度变化造成材料的不同膨胀，不会影响透镜的倾斜或者共轴精度。 施加在压圈上的扭矩通过螺纹转换为轴向力 在压圈的露出端都会加工一些孔或通槽，便于将圆柱板钳头上的插杆或者方形爪插入，用来拧紧压圈。也可以使用已调整的开脚扳手。 拧紧工具应加工成一定形状，从而保证不伤及清洁透镜的抛光面 圆形扳手更易于使用，也便于测量施加在压圈上的扭矩 压圈螺纹与镜座螺纹的配合应松一些，以便必要时压圈能稍微倾斜，以适应透镜在光学定心或压圈中参与的楔形角，有助于保证预载均匀的分布在透镜周边。 经验方法：压圈装在没有光学元件的镜座中，摇晃能听到轻微的卡咔声。 螺纹压圈拧紧工具 SPW801 - 可调卡环扳手，￥857.61 SPW908 - 扳手，￥215.28 螺纹压圈轴向预载 轴向载荷 螺纹直径 作用在透镜表面的力矩 金属界面的滑动摩擦系数 玻璃与金属的摩擦系数 近似表达式： 螺距选择： 粗牙螺纹比细牙螺纹能更好的承受轴向载荷 细牙螺纹可以使镜座的壁厚和中的直径达到最小，外形尺寸或者包装的限制需要使用细牙螺纹 思考：细牙螺纹如何标注？ 如何确定最小螺距？ 如何确定最小螺距？ 如何确定最小螺距？ H-p 每个螺纹接触面积 前三圈压强 最小螺距 4.7.2 连续法兰的安装 多个螺钉拧入镜座 视图错误？ 有螺纹的螺帽 思考：二者区别？ 法兰盘压圈最经常应用于大孔径透镜（直径大于15.4mm），在这种情况下，螺纹压圈的制造和装配都比较困难。 使用法兰盘约束可以标定：可以相当精确的知道，当法兰盘偏转一个特定的量时传输出的预载是多少。使用一个测压元件或者其他测量偏转力的方法，可以独立地对轴向载荷实施测量，从而对设计期间的参数进行核实。 与螺纹压圈方法的对比 法兰盘参数计算 轴向偏转 法兰盘参数计算 弯曲部分应力 例题： 4.7.3 多悬臂弹性卡环安装 非旋转对称光学元件： 透镜、光窗、棱镜和反射镜的口径是矩形、环形、梯形等 水平方向和垂直方向的视场/光束孔径不同，如半导体激光器准直仪、光学校正板、宽银幕投影仪、扫描系统 得到特定形状的光束 正交方向上形成不同的放大倍率 5.3.3 多悬臂弹性卡环安装 金属卡环的位置使透镜预载直接对着聚酯薄膜衬垫，可能使施加在光学元件上的弯曲力矩最小。 如果没有聚酯薄膜衬垫，就需要镜座靠缘是一个精密的光滑表面。 思考：如何减小局部应力？ 增大接触面，减小局部应力： 在平面或凸面磨出梯形倒边 凹透镜表面磨出平的倒边 弹簧卡环在其支撑架上处于倾斜状态 弹簧卡环非固定端加上一个球形垫圈 对透镜表面的预载是不连续的，仍存在局部应力。可增加弹簧卡环个数，降低局部应力。 设计计算 偏转量： 应力： 4.7.4 光机界面类型 尖角界面 经车间或工厂精心加工的机械零件表面相交处被磨光成半径0.05mm数量级的圆角。 相切界面 与球形透镜相接触的机械面是锥形面。 在一定预载下，锥形界面在透镜内产生的接触应力比尖角界面要小。 超环面界面 球形界面 缺点：机械零件的球形表面必须研磨，使机械零件与透镜的配合精度在几个光波波长之内。因而加工测试都比较昂贵。 优点：轴向力分布在大面积范围之内，在大预载力作用下有相对较小的接触应力，能够经手高的加速度载荷；有利于热传输。 倾斜界面 单个透镜保护性倒边： 胶合透镜：让一个元件的直径大于其他元件，与机械镜座接触的界面在较大的镜片上。 优点： 减轻一个零件的重量 被悬空的零件或者胶合处的几何楔形不会影响安装界面的对称性 弹簧近似 Solidworks画图示意 量产，定制装配工具 光学机械设计第四章 单透镜的安装 4.5 单个低精度透镜的安装 低精度透镜：定心后每一个表面的剩余光楔所造成的偏离不小于30’，或者相对于一条公共光轴的横向最大偏心量不小于0.25mm。 “直接放入（dr