Учебное пособие посвящено основам конструирования современных точных приборов, типичными представителями которых являются оптические приборы, содержащие в своем составе механические, электронные и оптические функциональные устройства и элементы.
Специфика конструирования таких приборов заключается в том, что их показатели качества, и в первую очередь показатели точности, технологичности и надежности, в существенной степени зависят от выполнения определенных методов, правил и принципов конструирования, способов и методов параметрического и точностного синтеза конструкций, знаний путей и принципов повышения целевых показателей качества при проектировании.
Учебное пособие предназначено для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений приборостроительного профиля, а также инженерно-технических работников промышленности.

СТРУКТУРА ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРА.
Оптический прибор предназначен для преобразования информации от объекта наблюдения (обнаружения), измерения или управления. На рис. 1.2 показана обобщенная схема функционирования ОП.

В оптических приборах происходит преобразование вида y = f(х, qi), где f - функция преобразования; qi - конструктивные параметры прибора.

Преобразование входного сигнала ОП осуществляется его функциональными устройствами (ФУ), имеющими, как правило, различные физические принципы. На рис. 1.3 изображен состав современного ОП, основанного на оптических, механических и электронных (электрических) ФУ и их сочетании.

С системных позиций ФУ представляет собой подсистему ОП, которая работает автономно, но определенными отношениями связана с другими подсистемами (например, для передачи информации, энергии, вещества).

Содержание
Предисловие
Часть I. ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТОЧНЫХ ПРИБОРОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Введение
Глава 1. Принципы конструирования элементов и функциональных устройств оптических приборов
1.1. Общие принципы конструирования оптических приборов
1.1.1. Этапы проектно-конструкторской работы
1.1.2. Показатели качества, обеспечиваемые при конструировании оптических приборов
1.1.3. Структура оптического прибора
1.2. Принципы конструирования деталей
1.2.1. Общие аспекты конструирования деталей
1.2.2. Принцип совместной обработки рабочих и базовых элементов детали
1.2.3. Принцип точностной технологичности деталей
1.3. Принципы конструирования соединений
1.3.1. Принцип совмещения рабочих элементов в соединении
1.3.2. Принцип отсутствия избыточного базирования в соединении деталей (статическая определенность соединений)
1.3.3. Принцип геометрической определенности контакта пар в соединении
1.3.4. Принцип силового замыкания,
1.3.5. Принцип ограничения смещений в соединении деталей
1.3.6. Принцип ограничения поворотов
1.3.7. Принцип ограничения продольного и поперечного вылетов рабочих элементов
1.3.8. Учет тепловых свойств соединяемых деталей
1.3.9. Точностная технологичность соединений
1.4. Принципы конструирования узлов и функциональных устройств оптических приборов
1.4.1. Принцип Аббе
1.4.2. Принцип кратчайшей цепи преобразования
1.4.3. Принцип наибольших масштабов преобразования
1.4.4. Принцип отсутствия избыточных связей и местных подвижностей в механизмах приборов
1.4.5. Принцип необходимости юстировки оптических устройств
Глава 2. Общие принципы, правила и методы конструирования
2.1. Принцип унификации конструкций изделий
2.2. Компоновка конструкций,
2.3. Методы функционального и параметрического синтеза конструкций
2.4. Разборка и утилизация изделий
Список литературы
Часть II. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТОЧНОСТИ ПРИБОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ
Введение
Глава 3. Основы теории точности приборов и элементов
3.1. Разновидности погрешностей, основные понятия и определения
3.1.1. Методические погрешности
3.1.2. Инструментальные погрешности
3.1.3. Характеристики точности приборов и устройств
3.2. Классификация погрешностей
3.2.1. Причинно-следственная структура погрешностей
3.2.2. Свойства погрешностей
3.3. Основные положения линейной теории точности
3.4. Методы нахождения передаточных функций первичных погрешностей
3.4.1. Метод разложения функции преобразования в степенной ряд.
3.4.2. Метод дифференцирования функции преобразования.
3.4.3. Геометрический метод
3.4.4. Метод преобразования исходной схемы устройства
3.4.5. Метод плана малых перемещений
3.4.6. Векторно-матричный метод
3.5. Специфика определения передаточных функций некоторых первичных погрешностей
3.5.1. Влияние векторных погрешностей
3.5.2. Влияние зазоров в кинематических парах
3.5.3. Влияние погрешностей наведения и считывания
3.5.4. Влияние деформаций элементов
3.5.5. Влияние первичных погрешностей и факторов на погрешности фокусных расстояний оптических элементов
3.6. Виды и методы расчетов точности приборов и элементов
3.6.1. Комбинированный метод расчета точности
3.6.2. Методы проектного расчета допусков
3.6.3. Методы проверочного расчета точности
3.7. Расчет компенсаторов погрешностей
Глава 4. Понятие о надежности приборов и ее обеспечение
4.1. Понятия и определения -
4.2. Основные единичные показатели надежности приборов
4.2.1. Показатели безотказности
4.2.2. Показатели ремонтопригодности
4.2.3. Показатели сохраняемости
4.2.4. Показатели долговечности
4.3. Обеспечение надежности приборов
4.3.1. Проектно-конструкторские мероприятия для повышения надежности:
4.3.2. Технологические мероприятия для повышения надежности:
4.3.3. Эксплуатационные мероприятия для повышения надежности
Список литературы.
Часть III. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРИБОРОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Введение
Глава 5. Конструкторско-технологические методы повышения качества приборов
5.1. Технологический метод повышения качества
5.2. Проектно-конструкторский метод повышения качества
Глава 6. Компенсационный метод повышения качества
6.1. Методы компенсации погрешностей в оптических приборах.
6.2. Технико-экономические обоснования выбора метода компенсации
6.3. Структурные схемы компенсации погрешностей
6.4. Компенсация систематических погрешностей
6.5. Компенсация случайных погрешностей и факторов
6.6. Цифровая (алгоритмическая) коррекция погрешностей
6.7. Юстировка оптических приборов
6.6.1. Структурные схемы юстировки
6.6.2. Котировочные расчеты
Список литературы
Часть IV. КОНСТРУИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Введение
Глава 7. Требования к материалам оптических деталей
7.1. Характеристики материалов оптических деталей
7.2. Оптические характеристики материалов и нормируемые показатели качества оптического стекла
7.3. Определение требований к качеству оптического материала
Глава 8. Типовые оптические детали. Оформление чертежей
8.1. Общие сведения
8.1.1. Требования к оформлению чертежей оптических деталей.
8.1.2. Оформление оптических схем
8.2. Линзы и линзовые блоки (склейки)
8.3. Призмы
8.4. Зеркала
8.5. Сетки, шкалы, растры
Глава 9. Типовые конструктивные узлы, функциональные устройства и их юстировка
9.1 Общие требования к оптическим узлам а устройствам
9.2. Конструкции узлов крепления круглых оптических деталей и линзовых систем
9.2.1. Крепление линз
9.2.2. Конструкции линзовых систем
9.2.3. Юстировка линзовых систем оптических приборов.
9.3. Конструкции узлов крепления призм, зеркал и их систем
9.3.1. Узлы крепления одиночных призм и призменных систем.
9.3.2. Узлы крепления зеркал и зеркальных систем
9.3.3. Юстировка зеркально-призменных систем
9.4. Узлы крепления и юстировка сеток, шкал, растров
9.5. Конструкции узлов крепления и юстировка источников и приемников излучения
9.6 Фотоэлектрические преобразователи линейных и угловых перемещений и их юстировка
Список литературы
Приложения.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Конструирование точных (оптических) приборов, Латыев С.М., 2007 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА

Кафедра ”Оптические приборы научных исследований” (РЛ 3)

Родионов Е.М.

Технологические основы конструирования элементов и функциональных устройств оптических приборов

ЧастьI. Основы конструирования деталей

Учебное пособие

1. Введение

При создании новых приборов выполняют работу, которая называется проектированием и (или) конструированием изделия.

На практике и в литературе существует две точки зрения по отношению к сущности этих терминов. В одних источниках весь процесс разработки нового изделия часто называют проектированием.

В литературе эти понятия различают. Считают, что проектирование предшествует конструированию и заключается в выявлении потребности общества в изделии, поиске идей, физических эффектов, целесообразных методов и принципов действия, синтезе функциональных структур возможных вариантов.

Под конструированием понимают разработку конкретного варианта изделия на основе результатов проектирования, при которой создается его конструкция: устройство, состав, взаимное расположение частей и элементов, способ их соединения и взаимодействия с учетом технологии изготовления и т.п.

Следует заметить, что, несмотря на различие понятий проектирование и конструирование, невозможно найти четкую границу между этими процедурами проектно-конструкторской деятельности.

К современным оптическим приборам предъявляются все новые повышенные требования к показателям качества, которые закладываются уже на стадии проектирования и конструирования. С усложнением объектов конструирования все более сложным и ответственным становится труд конструктора, все большее значение приобретает развитие научной базы конструирования. За последние годы это развитие протекает неравномерно. Наряду с имеющимся мощным аппаратом инженерных проверочных расчетов существует еще крайне мало методик проектных расчетов, необходимых для синтеза и оптимизации конструктивных решений, а в реальном конструировании преобладают эмпирический и эвристический методы.

Характерными чертами конструирования сложных объектов является массовость решаемых задач многовариантность возможных решений. Следует различать две группы методов: метод поиска оптимальных решений и методы оценки возможных решений: процесс принятия решений основан на синтезе тех и других.

Основным способом поиска в настоящее время является метод аналогии, обусловленный личным опытом конструктора и опытом обобщенным в справочной литературе: большинство решений принимается этим методом. Оценка принимаемых решений носит качественный характер и лишь в отдельных случаях основана на выполнении проверочных расчетов (на прочность, жесткость, точность).

В тех случаях, когда возникают затруднения с принятием однозначного решения, конструктор прибегает к методу перебора известных вариантов. Оценка вариантов имеет большое значение и в особо сложных случаях основывается на проверочных расчетах и даже на экспериментальных исследованиях, однако решение и тогда принимают на основе опыта. Основная причина этого связана с отсутствием в настоящее время инженерных методик выполнения оценок по большому числу критериев.

Следующая ступень усложнения процесса принятия решений характеризуется недостаточностью набора известных возможных вариантов, процесс конструирования начинается с поиска подходящих вариантов, который выполняется методом проб и ошибок, и состоит в разработке новых вариантов на основе комбинирования известных.

Опыт показывает, что описанные методы конструирования не обеспечивают в этих условиях оптимальность принимаемых решений. Основной причиной является трудность одновременной оптимизации параметров объекта по всем показателям. В реальных условиях проектирования конструктор, хотя и держит в поле внимания все показатели, но предпочтение отдает лишь некоторым, по его мнению, наиболее критичным в данном случае.

Таким образом, в настоящее время существует лишь ограниченная оптимизация при создании конструкции. Развитие теоретических основ конструирования на уровне синтеза происходит медленно. Поэтому необходима в первую очередь разработка принципов, устанавливающих зависимости между конструктивными решениями и показателями качества конструируемых объектов. Известны лишь немногие работы такого рода . Основная литература по вопросам конструирования носит рецептурный характер, учит конструированию на примерах и не содержит теоретических обобщений.

Особо следует отметить роль теории точности для конструирования приборов. Основы теории точности сформулированы в работах и продолжены в работах . На их фоне еще лучше видно отставание в вопросах конструирования.

В связи с этим приобретает большое значение совершенствование процесса конструирования прибора.

Известно, что детали как объект конструирования являются первичными элементами всякой реальной конструкции. Конструирование деталей представляет наиболее массовую операцию в общем процессе конструирования прибора. Однако, вопросам конструирования деталей в литературе и производственной практике уделяется очень мало внимания. Существуют разрозненные рекомендации по конструированию деталей с учетом прочности, жесткости не связанные с условиями функционирования и особенно с технологией изготовления и сборки.

В данном учебном пособии основное внимание уделяется технологическому аспекту конструирования. В МВТУ на приборостроительном факультете больше 40 лет существовал курс “Технология приборостроения” с единым названием для всех кафедр от оптики до ЭВМ. Курс, который не связывался с конструированием конкретных приборов. Смотри, например, учебное пособие “Технология приборостроения” 1968 г. - общеобразовательное пособие по процессам: литье, штамповка, пластмассы, резание и т.д.

Хотя уже давно на предприятиях за рубежом существовало правило: ”Изделие должно проектироваться под технологический процесс”.

Нет технологии вообще, точно также как нет изделия без технологии. Каждое изделие, каждая деталь требует свою технологию. Например, процесс может быть один: штамповка для деталей ЭВМ и штамповка для ирисовых диафрагм, но технологии изготовления разные . В стране известны безуспешные попытки изготовить скопированные изделия. Можно сделать чертежи, даже перевести дюймы в мм, но, увы, технологию не скопируешь.

Ошибочным является сейчас деление дипломных проектов на части: ”Конструкторская часть”, “Технологическая часть” и т.д. Это на части не делится, это – одно целое!!

Пособие написано на базе лекций, прочитанных автором студентам кафедр РЛ2 и РЛ3, а также использованы книги В.В. Кулагина , С.М. Латыева , С.Т. Цуккермана – известных конструкторов точных механизмов и приборов.

Развернуть ▼

Учебное пособие посвящено основам конструирования современных точных приборов, типичными представителями которых являются оптические приборы, содержащие а своем составе механические, электронные и оптические функциональные устройства и элементы.
Специфика конструирования таких приборов заключается в том, что их показатели качества, и в первую очередь показатели точности, технологичности и надежности, в существенной степени зависят от выполнения определенных методов, правил и принципов конструирования, способов и методов параметрического и точностного синтеза конструкций, знаний путей и приемов повышения целевых показателей качества при проектировании.
Учебное пособие предназначено для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений приборостроительного профиля, а также инженерно-технических работников промышленности.
Введение
Создание новой техники, базирующееся на результатах фундаментальных и прикладных исследований, содержит особый этап умственной деятельности, заключающийся в разработке технического проекта будущего изделия.
Задачами этого этапа являются: выявление потребности общества в том или ином техническом изделии (с учетом технико-экономических характеристик, расходов природных ресурсов, влияния на экологию и т.п.); поиск идей и способов инженерных решений; разработка конкретной конструкции изделий с выпуском необходимой технической документации.
Данную работу называют проектированием и (или) конструированием изделия.
Проектирование и конструирование взаимосвязаны, дополняют друг друга, выполняются, как правило, специалистами одной профессии - инженерами-конструкторами, имеют одну и ту же конечную цель - разработку нового изделия, и поэтому часто весь процесс называют проектированием 1.1,1.2 или конструированием 1.3.
Однако на практике и в литературе 1.4, 1.5, 1.6 существует и другая точка зрения, согласно которой эти понятия различают. Считают, что проектирование предшествует конструированию и заключается в выявлении потребности общества в изделии, в поиске идей, физических эффектов, целесообразных методов и принципов действия, в синтезе функциональных структур возможных вариантов.
Под конструированием понимают разработку конкретного варианта изделия на основе результатов проектирования, при которой создается его конструкция: устройство, состав, взаимное расположение частей и элементов, способ их соединения и взаимодействия с учетом используемых материалов, технологии изготовления и т. п.
В процессе конструирования выпускают чертежи сборочных единиц и деталей, схемы, рассчитывают допуски на погрешности и технологию изготовления и сборки деталей, устанавливают технические условия на прибор, составляют техническое описание, разрабатывают другую конструкторскую документацию, необходимую для изготовления и эксплуатации изделия.
Существуют два мнения о взаимоподчиненности понятий проектирования и конструирования. Согласно одному из них, проектирование - итерационный процесс преобразования информации в целях получения технических систем, удовлетворяющих определенным человеческим потребностям, а конструирование - часть проектирования, заключающаяся в преобразовании информации в целях получения графических моделей технических систем.
Согласно другому мнению }