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1、第10卷第4期光学精密工程Vol.10No.42002年8月OpticsandPrecisionEngineeringAug.2002文章编号10042924X(2002)0420416204GD-220光电经纬仪轴系的精度分析杜俊峰,李正周(中国科学院光电技术研究所,四川成都610209)摘要:光电经纬仪中轴系的精度在很大程度上决定着整台仪器的测量精度。为了提高其轴系精度和改进其轴系结构,以GD-220光电经纬仪为例,讨论了其垂直轴系和水平轴系中存在的径向跳动误差、角度摆动误差和轴向窜动误差等,并定量分析了由构成轴系零件的形位误差造成的轴系在回转运动时的
2、晃动误差。通过对9台套GD-220光电经纬仪轴系的检测结果看,对GD-220光电经纬仪轴系精度的分析和对其结构的设计都是合理的。关键词:垂直轴系;水平轴系;经纬仪中图分类号:V556.51文献标识码:A代替。转轴平均轴线相对于轴系中的非转动件的1引言位置是固定的。在大多数情况下,它应当同轴系中非转动件的配合面的几何轴线重合。GD-220光电经纬仪是光电测量系统中的根据相对运动的观点来处理主轴实际回转轴关键设备,为车载机动站。分析其轴系精度是十线在其旋转过程中位置变动的各种情况,可以认分必要:一是轴系的精度与整台仪器的精度有着为:在任何瞬时,轴系的主轴一方面
3、绕自己的回转密切的关系,甚至起着决定性的作用;二是轴系的轴线旋转,另一方面此回转轴线还同主轴一起相精度是轴系机械结构设计的重要依据。对另一条称之为理想回转轴线的轴线作轴向的、径向的和倾角的运动。因此主轴实际回转轴线的2轴系的精度指标变动可以分为:纯轴向的窜动ΔS、纯径向移动ΔC0、纯角度摆动Δγ如图1。精密仪器或精密机械中的轴系在旋转过程中要求有较高的回转精度。实际上,由于轴系零件的加工误差、配合间隙、温度和润滑剂的变化、摩擦、磨损以及弹性变形等因素的影响,轴系中旋转件的回转轴线不可能始终在空间保持一定的位置,即使最精密的轴系其主轴回转轴线的位置也多少有些
4、变动。此变动量愈小,则轴系的回转精度愈高。所以,可以用主轴回转轴线的位置变动图1误差模型Fig.1Errormodel.量(主轴的回转误差)来表征轴系的回转精度。为了评定主轴回转误差,需要建立主轴理想2.1主轴的轴向窜动误差ΔS回转轴线与转轴平均轴线的概念。理想回转轴线这是主轴回转误差的轴向分量,它沿主轴转是人为为轴系的回转主轴所假定的一条没有回转轴平均轴线的方向来量度,反映了轴系的轴向回误差的回转轴线。实际中是没法确定它的位置,转精度。主轴的轴向窜动误差越小,则表明轴系为此就用转轴平均回转中心线(转轴平均轴线)来的轴向回转精度越高。收稿日期:200220
5、3217;修订日期:2002205228第4期杜俊峰,等:GD-220光电经纬仪轴系的精度分析4172.2主轴的置中误差ΔC表2水平轴结构尺寸参数在主轴旋转的任一轴向位置上,主轴实际回Table2Horizontalaxisstructuresize转轴线的纯径向位移与由主轴轴线角度摆动所引Flatnessoftheleft/right0.004mm起的主轴轴心的径向偏移之和就是主轴在该位置blockedbearing:ΔhDistanceoftheleft/right的置中误差,即406mmradialbearing:LΔC=ΔC0+li·Δγ,(1)R
6、oundnessofthebearing:ΔD0.004mm式中li为主轴该位置之截面到位于摆动角顶点Steelball:Φ3/8″处的主轴端面的距离。表明主轴轴线对转轴平均轴线的径向偏移程3.1垂直轴系的静态误差分析度。垂直轴系的静态误差主要有下面几种:2.3主轴的晃动误差Δγ垂直轴的调平误差:经纬仪是用水准仪来安主轴实际回转轴线对转轴平均轴线的纯角度平而使垂直轴处于铅垂位置,水准仪的安平误差摆动量Δγ称为主轴的晃动误差,也称作轴系的由水准仪的灵敏度、水准仪的调整误差和水准仪定向误差。表明主轴实际回转轴线对给定方向的的读数误差组成。通常σV≤±0.23″
7、。1偏离程度。垂直轴的轴向窜动误差在此可以略去不计。垂直轴的晃动误差:平面轴系是靠钢球和上3GD-220光电经纬仪轴系的精度下止推轴承的轴承滚道平面支撑和定向的,故其分析垂直轴的晃动与钢球以及上下止推轴承的轴承平面的误差有关。由于许多钢球的组合使用,钢球GD-220光电经纬仪垂直轴系主要提供仪的不圆度误差很难复现,可以忽略不计。这样垂器在水平方向上的运动控制,完成方位上对目标直轴的晃动误差就主要取决于轴承滚道平面的平的捕获和高精度跟踪。在垂直轴系的设计中,应面度误差。其最大值可由下式近似计算:用刚性基座平面的设计思想,采用传统的平轨道σv=K′·Δh/D,
8、(2)2max轴系结构。在轴系中,以分布在直径较大的一圈式中:Δh
