文档介绍：50公分望远镜机械结构设计
郑锋华
一. 望远镜技术指标:
1. 光学系统:
（1）主光路:
光学类型: 卡塞格林系统
有效口径: 50mm
卡焦焦比: 1/10
视场: 2ω=40′（80%能量集中在1〞内）
面形精度: λ/16（rms）
（3）寻星镜:
光学类型: 折射双分离
有效口径: 100mm
焦比: 1/7
视场: 2ω=1°
2. 机械系统:
结构形式: 赤道叉式
极轴调整范围: ±1º
赤经、赤纬轴转速:
快动: ±60º/分
慢动: ±3º/分
恒动: 15′/分
微动: ±5′/分
跟踪精度: 2‰
指向精度（反复精度）: ±30″
二. 望远镜结构设计:
（一）望远镜基座设计:
图1 基座外形
该类型常见于科研仪器, 以往我企业出厂赤道叉式望远镜基础是这种类型。此基座有一显著优点, 极轴可做较长, 能够显著地提升运转稳定性。而且从外观上看, 外形美观、全封闭, 防尘性能良好, 基座整体刚性、强度及稳定性全部很出色。
（二）望远镜传动设计:
1. 驱动电机:
赤经赤纬均选择BSHB3910-H三相混合式步进电机驱动（）, 工作在4000步/转细分状态, ”/步。负责快、慢、微、恒运动。
2. 传动系统:
采取蜗轮副传动, 总传动比i=3240。赤经赤纬均采取两级蜗轮蜗杆传动、初级蜗轮蜗杆参数相同, 而末级参数略有不相同, 末级大蜗轮均采取剖分蜗轮消隙。
3. 传动参数:
蜗轮模数蜗杆系数齿数
赤经末级蜗轮: M=2 Z=270
赤经末级蜗杆: M=2 Q= Z=1
赤纬末级蜗轮: M= Z=270
赤纬末级蜗杆: M= Q=34 Z=1
初级蜗轮: M= Z=24
初级蜗杆: M= Q=14 Z=2
4. 位置检测元件:
在赤经赤纬大蜗杆上装有一个YGN-612-1200增量式光栅码盘, 其最终分辨率为1", 以作为自动找星时位置检测装置。
5. 赤经轴系:
选择一只φ240×φ360×56型号7048大角接触轴承放置于极轴北端, 一只φ140×φ250×42型号7228AC小角接触轴承放置于极轴南端, 两只角接触轴承组合来平衡赤经径向及轴向力。极轴北端轴承为关键受力端, 所以轴承和极轴采取过盈配合, 以使极轴在转动时不在轴承中摆动, 从而提升了轴承转动精度, 同时因为轴承承受了预紧力, 所以增强了轴承强度及刚度。
在极轴南端, 轴承和极轴采取过渡配合, -, 从而给极轴使加拉力以增强极轴机械性能。
赤经轴系赤纬轴系
图2 轴系配置方案图
6. 赤纬轴系:
因为纬轴在空间翻转, 纬轴轴承承受镜筒重力大小和方向全部在改变, 随赤经轴位置不一样而不一样。所以在设计中应注意纬轴串动, 提升轴承支承刚度。叉式望远镜是双支点, 为防轴承间隙出现, 两个支点轴承全部需要单独地加预紧力。所以选择一对一般角接触轴承。
（三）望远镜镜筒设计:
按功效要求设置两个镜筒, 即主镜筒、寻星镜筒。
1. 主镜筒:
主镜筒为全封闭薄壁结构, 其特点是结构简单, 内部清洁（防灰、水）, 防杂散光。
图3 镜筒图
图4 主镜支撑图
主镜定位采取了中心球头定位方法, 底支承为9点翘翘板结构, 侧支承为六点温度可赔偿、可调式抱紧结构, 图4所表示。采取有限元计算求解最好支撑位置, 以下图所表示。
反射面Z方向P-V=, RMS=, 以λ＝, 则面形精度RMS小于1/40λ,P-V小于1/10λ。
图5 最好支撑位置处主镜变形图
付镜采取三翼梁式中心支承结构, 其特点是: 含有较高结构稳定性, 通光效率大及结构简单, 易于制造和装配。但伴随望远镜口径增大, 其支承梁片也加长, 同时付镜重量也增大, 其结构稳定性将受到影响。付镜设有电动调整系统, 可进行平移、倾斜和前后调整动作, 便于光学调整。
终端设有不一样放大倍率目视接口、 CCD连接接口、摄影机连接接