显微镜设计

一、粗、微调轴及齿轮的设计：

1、微调轴的设计步骤：

1）选择轴的材料和热处理；

材料选用：45#钢，热处理：正火。

2）初步计算直径：

由于常用机械机构轴的直径>10mm，

微调直径d=4.2mm(齿顶圆直径)。

计算公式：机械设计手册369页。

基圆直径：d=4.0mm，极限偏差=+0.004。

轴的长度：132.0mm，两端螺纹长度：10.0mm；退刀槽：2.0mm；

中间挡圈直齿长度：5.0mm,直径：8.0mm；用螺钉固定在轴上。

轴上齿数：10；尺长范围：15.0mm。

3)轴的结构设计：

（1）轴上零件的固定和定位

轴上零件：

①两端微调手轮（用紧定螺钉周向固定，参考国标：GB\T71-2000）,

特点：结构简单，只用于承受轴向力小或不承受轴向力的场合，在光轴上应用较多；轴向固定时旋紧即可。

②轴上挡圈：用紧定螺钉（开槽锥头紧定螺钉，参考国标：

GB\T71-2000，螺纹规格d为M1.6 ，螺距P=0.35，材料为钢）周向固定，轴向和轴上螺纹啮合。

③在挡圈上靠近微调齿轮一侧按上球面圆柱头螺钉（开槽沉头螺

钉，参考国标：GB\T 68-2000，螺纹规格d=M2 ,L的范围3～

20）起微调制动作用。

【机械基础第二版东南大学范思冲机械工业出版社】4）轴的强度校核

由于微调轴主要承受扭矩，轴的扭矩变形用每米轴长的扭转角来表示，其计算公式为：584TL/(Gd*d*d*d)。

【简明机械设计手册杨晓辉主编科学出版社】

5）画出轴的零件图。

2、微调齿轮的设计

微调采用2级直齿圆柱齿轮和扇形齿轮（扇形齿轮和杠杆原理结合）传动。前两级传动比为25，扇形齿轮和杠杆的传动比为1/2，总传动比12.5，微调手轮上有40个刻度，微调手轮每转动一圈，上升1mm,每个上升距离为1/40=0.025，除以传动比12.5为0.002，即为微调精度。由于微调要求低速、准确、高精度，顾可选小齿轮材料调制钢，经表面淬火，硬度为48～58HRC；大齿轮和扇形齿选用碳钢，正火处理，硬度为110～210HBS。

（1）小齿轮（2个相同）： Z1= 10 m = 0.4

压力角：α=20°顶隙系数：0.35 齿根高系数：1

基圆直径: dB=dcosα=3.76

齿顶高：0.4

齿根高：0.54

齿全高：0.94

齿宽=齿厚：0.63

齿距：1.26

齿顶圆直径：4.8

齿根圆直径：2.92

标准中心距：12

（2）大齿轮:

齿数：50 基圆直径：18.79

齿顶圆直径：20.8

齿根圆直径：18.92

大小齿轮间中心距：12

其余参数均和小齿轮相同。

（3）扇形齿和杠杆

扇形齿数：10 （全齿为100）模数：0.4 压力角：20

啮合齿数：10个

基圆直径：37.58 支点位置在距杠杆末端1/3直径处。

其余参数和大齿轮相同。

3、粗调轴(一端带齿轮的空心轴)的设计

1）选择轴的材料和热处理：

材料选用：45#钢，热处理：正火。

2）初步确定轴的直径：分度圆直径d=20 内孔直径：4（和微调周相配合）端面模数m=0.5 齿顶高系数为：1

顶隙系数：0.35 总长：47.18 端部齿长：10

齿数（斜齿圆柱齿轮）：40 固定突台长度：2

和轴上齿相啮合的斜齿圆柱齿轮参数：

总长：31.92 端面固定部分轴长：5.92 其余参数和粗调轴上圆柱齿轮相同。

3）轴的结构设计：

4）轴的强度校核：

5）画出轴的零件图：

4、手轮和锁紧旋钮

粗调齿轮：

（1）手轮：

根据微调实际，微调手轮尺寸为：d=20mm，h=18mm；粗调手轮：d=50mm，h=10mm；根据GB∕T 12603-1990，微调材料可选可锻铸铁KTH330-08、KTH350-10或者球墨铸铁QT400-15、QT450-10等，它磨损小且可自润滑，便于刻度；粗调材料可选用工业用硫化橡胶。

微调手轮要采用I类旋钮，它主要适用以下场合：

①需要转动或者旋转；

②调节范围为一满圈或者一圈以上；

③控制非重要部位和精密传动机构；

它的基本参数为：

d=10～30mm h=15～25mm 最大旋转力矩13N· cm 阻力2～4.5N。【常用仪器设计图册 61页】

（2）锁紧轮：

锁紧采用螺纹锁紧，它是最常用的，且产品已经标准化。在一般情况下推荐使用。使用螺纹锁紧时应注意配合的螺纹长度。选用牙数为：6个，材料选用和微调相同。一般说来，超过八个牙后多余的配合长度意义不大，少于三个牙则联接不可靠。它的最大优点是行程长，全行程均可作为有效作用点，且各处增力均匀。螺纹联接中的弹性垫圈防松，异形垫圈防松。另一个作用是缓冲作用。在受冲击作用力时，在没有缓冲作用的情况下产生的力的峰值是非常大的。而在弹性元件的缓冲作用下，可使受保护的零件受力呈几何数量级的减少。在这种情况下，可大大减少机构松驰的可能。

5、固定轴和齿轮组的壳体

根据GB∕T 11352—1989 可选材料为铸造碳钢 ZG230—450（底座也可选用此材料）。