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基于蒙特卡罗法的镜头结构公差分析

作　者: 林钦鸿
导　师: 达争尚
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 蒙特卡罗法 公差分析 镜头结构设计 透镜装配 光机设计
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


传统的镜头结构公差设计中，主要依赖于经验，缺乏镜头装配公差分析的数据。常用的镜头装配方式是一种欠定位的方式。由于现在的计算机辅助公差分析技术不能较好的解决不完全定位装配的公差分析问题，提出了基于蒙特卡罗法的镜头结构的公差分析方法。以压圈法透镜装配为例，建立了透镜装配的公差模型，该模型同时考虑到机械尺寸公差和形状位置公差，并兼顾到装配不确定度的分析。以激光参数测量系统中一个典型的双分离透镜为例，采用了两种形式的结构设计方案。第一种方案，压圈都置于透镜的同一边；第二种方案，压圈分别置于透镜的两边。利用蒙特卡罗公差分析方法，获得了这两种方案的透镜的装配公差数据。根据装配精度要求，在方案二的基础上，提出了基于车床装配的方案。仿真分析结果显示，该方案能够满足透镜的装配要求。利用车床装配方案，对10组镜头进行装配试验，装配结果能够满足要求，证实了蒙特卡罗公差模拟方法的可行性。该车床装配方案已广泛地应用于实际的工程项目中。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 论文的研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外发展状况  11-13
    1.2.1 透镜装配公差研究发展状况  11-12
    1.2.2 公差设计技术发展状况  12-13
  1.3 论文主要工作和安排  13-15
第二章 透镜装配与误差  15-24
  2.1 透镜的固定与装配精度  15-18
  2.2 装配不确定度与公差  18-19
  2.3 透镜的对准和公差  19-21
  2.4 车床装配技术  21-24
    2.4.1 车床装配过程  22-23
    2.4.2 车床装配的公差分析  23-24
第三章 公差设计与蒙特卡罗法  24-34
  3.1 完全定位的尺寸链公差分析方法  24-27
    3.1.1 定位概念描述  24-25
    3.1.2 尺寸链公差分析方法  25-27
  3.2 蒙特卡罗法  27-34
    3.2.1 蒙特卡罗的应用  28-29
    3.2.2 蒙特卡罗法的精度分析  29-31
    3.2.3 蒙特卡罗法的特点  31-32
    3.2.4 基于蒙特卡罗法的欠定位公差分析  32-34
第四章 透镜公差分析理论  34-56
  4.1 透镜装配分析与假设  34-38
    4.1.1 透镜的自定心作用  34-36
    4.1.2 装配接触假设  36
    4.1.3 形位公差与假设  36-38
  4.2 机械公差与透镜装配公差的转化  38-53
    4.2.1 基于光学软件的透镜装配公差的定义  38-40
    4.2.2 尺寸公差对透镜装配公差的影响  40-42
    4.2.3 垂直度公差对透镜装配的影响  42-44
    4.2.4 同轴度公差影响与相对基准轴选择  44-45
    4.2.5 平面接触时的透镜公差分析  45-46
    4.2.6 透镜加工公差的影响  46-47
    4.2.7 隔圈对透镜的限制作用  47-51
    4.2.8 透镜组空气间隙的误差传递  51-53
  4.3 基于蒙特卡罗法的透镜公差分析方案  53-56
第五章 模拟与试验  56-69
  5.1 光学系统与装配公差要求  56-57
  5.2 两种设计方案与公差分析  57-63
    5.2.1 两种结构方案  57-59
    5.2.2 空气间隙公差分析  59
    5.2.3 透镜偏心差分析  59-61
    5.2.4 透镜倾斜偏差分析  61-63
  5.3 两种优化方案  63-65
    5.3.1 限制环方案  63
    5.3.2 公差重分配方案  63-65
  5.4 车床装配方案与改进  65-67
    5.4.1 车床装配结构方案  65-66
    5.4.2 车床装配公差分析  66-67
  5.5 配车方案检验  67-69
第六章 总结与展望  69-71
  6.1 论文的工作总结与研究不足  69
  6.2 展望：光机系统公差分析  69-71
参考文献  71-75
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果  75

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器
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