大地测量仪器学5综述

1、 测量仪器一般由四大部分组成：测量仪器一般由四大部分组成：望远镜、水望远镜、水准器、读数设备和机械部分准器、读数设备和机械部分。其中机械部分包括：三脚架三脚架(或托架或托架)、脚螺旋、基座、竖轴、支架、横、脚螺旋、基座、竖轴、支架、横轴、制动微动机构、复测或拨盘机构以及各种螺轴、制动微动机构、复测或拨盘机构以及各种螺丝等丝等。 第五章第五章 仪器的机械部分仪器的机械部分5.15.1构成与轴系构成与轴系 整个仪器由以上各机械零部件相连接，构整个仪器由以上各机械零部件相连接，构成一个整体，又通过各机械零部件本身的运动成一个整体，又通过各机械零部件本身的运动和固定达到测量的目的。和固定达到测量的目的

2、。 仪器上各机械部件在测量工作中都有它专门的作用，例如三脚架应起着稳定的支持仪器的作三脚架应起着稳定的支持仪器的作用用，支好后不应有扭转及晃动；脚螺旋脚螺旋要起到安平仪器的作用，安平以后也不应有扭转及晃动；竖轴竖轴起着使仪器照准部稳定地围绕铅垂线旋转的作用，旋转应灵活而无晃动，否则照准部无法稳定。仪器中某一机械部件失灵，测量工作可能就仪器中某一机械部件失灵，测量工作可能就无法进行无法进行。仪器的精密度越高，对机械结构要求仪器的精密度越高，对机械结构要求也就越严格。也就越严格。对于使用仪器的人来讲，必须懂得检查并保持各个部件的专门性能，才能在作业中测出好的成果。对于仪器的维修人员来说，更应懂得各

3、部件是如何达到这些要求的，各部件之间又是如何联系的，出故障后有什么现象以及如何排除这些故障等等。 竖轴的主要作用竖轴的主要作用是使照准部稳定的围绕铅垂是使照准部稳定的围绕铅垂线旋转，其稳定的程度即是竖轴的定向精度。线旋转，其稳定的程度即是竖轴的定向精度。竖竖轴是测量仪器中的关键精密件之一，竖轴质量的轴是测量仪器中的关键精密件之一，竖轴质量的好坏将直接影响仪器的使用和精度。竖轴在轴套好坏将直接影响仪器的使用和精度。竖轴在轴套中略有晃动，不仅望远镜不能准确地照准目标，中略有晃动，不仅望远镜不能准确地照准目标，而且照准部上的水准器也安不平。而且照准部上的水准器也安不平。竖轴晃动对测竖轴晃动对测水平角

4、的影响是不能用正倒镜消除的。水平角的影响是不能用正倒镜消除的。北光厂生北光厂生产的产的DJ6-1型经纬仪规定，竖轴和轴套间的间隙型经纬仪规定，竖轴和轴套间的间隙不应超过不应超过2微米，竖轴的椭圆度不超过微米，竖轴的椭圆度不超过1微米。微米。可可见对竖轴的要求是比较严格的。见对竖轴的要求是比较严格的。一、仪器的竖轴及对它的要求一、仪器的竖轴及对它的要求 在设计仪器中，轴与轴套间的间隙是以照准部在转动时，安平水准器的气泡不应偏出正确位置0205 (为水准器的格值)为依据的。由图5-1可知，偏出中心线的晃动角drL图图5-11、对竖轴的要求、对竖轴的要求 1）竖轴必须是一旋转体，即其轴心应该是一竖轴

5、必须是一旋转体，即其轴心应该是一条直线，垂直于轴心的任何一截面应该是一个没有条直线，垂直于轴心的任何一截面应该是一个没有扁率的圆形。扁率的圆形。目前多用圆锥形或圆柱形。目前多用圆锥形或圆柱形。 2）轴在轴套内旋转时必须平稳无晃动，即要轴在轴套内旋转时必须平稳无晃动，即要求有较高的定向精度，因而要求轴与轴套间吻合求有较高的定向精度，因而要求轴与轴套间吻合得很好，不能有过大的间隙。得很好，不能有过大的间隙。由于轴可以向两边晃动，所以竖轴的最大晃动角为2r。因此 (0205)2r=2 dL根据此公式，若轴长L=70毫米，=30其系数取0.4，则d2微米。 竖轴旋转的稳定性不仅竖轴旋转的稳定性不仅决定

6、于轴长决定于轴长L及间隙及间隙d，降低仪器照准部的重，降低仪器照准部的重心也是提高仪器稳定性的措施。心也是提高仪器稳定性的措施。 3）竖轴旋转的灵活性要好，转动时必须竖轴旋转的灵活性要好，转动时必须轻松平滑，没有涩滞、轧紧或跳动现象，以免轻松平滑，没有涩滞、轧紧或跳动现象，以免引起仪器基座部分扭转而给测量成果带来不可引起仪器基座部分扭转而给测量成果带来不可消除的误差。消除的误差。竖轴旋转的灵活性和它与轴套之竖轴旋转的灵活性和它与轴套之间接触面积的大小、接触面压力的大小、接触间接触面积的大小、接触面压力的大小、接触的方式的方式(滑动摩擦或滚动摩擦滑动摩擦或滚动摩擦)、竖轴形状的偏差、竖轴形状的偏

7、差、2、温度对竖轴的影响、温度对竖轴的影响 在我国南方的夏季气温高达在我国南方的夏季气温高达40以上，而以上，而在北方的冬季又降到在北方的冬季又降到-40左右。仪器的竖轴必左右。仪器的竖轴必须适应这种温度变化的要求，常见的毛病是不少须适应这种温度变化的要求，常见的毛病是不少仪器在较冷的情况下因为轴套冷缩，竖轴产生轴仪器在较冷的情况下因为轴套冷缩，竖轴产生轴紧甚至有转不动的现象。从理论上讲，在任何温紧甚至有转不动的现象。从理论上讲，在任何温度条件下要使轴与轴套的间隙不变，轴与轴套应度条件下要使轴与轴套的间隙不变，轴与轴套应选用同一膨胀系数的材料。但实际的仪器中就是选用同一膨胀系数的材料。但实际的

8、仪器中就是采取了这种措施，也不是都能保证不产生轴紧现采取了这种措施，也不是都能保证不产生轴紧现象的，还必须选择轴的形状和结构相配合。象的，还必须选择轴的形状和结构相配合。轴与轴套材料的选择、加工的光洁度等有关，也轴与轴套材料的选择、加工的光洁度等有关，也和润滑油的质量以及温度变化引起轴与轴套之间和润滑油的质量以及温度变化引起轴与轴套之间的间隙变化有关。的间隙变化有关。应当指出由于润滑油的质量不高，在低温情况下应当指出由于润滑油的质量不高，在低温情况下润滑油凝结也会产生轴紧或转不动的现象，但这润滑油凝结也会产生轴紧或转不动的现象，但这与上述情况有区别。与上述情况有区别。 3、润滑油的作用及要求、

9、润滑油的作用及要求 在竖轴与轴套之间加上润滑油，可以大大减在竖轴与轴套之间加上润滑油，可以大大减小轴与轴套间的摩擦，同时也可防止轴系氧化。小轴与轴套间的摩擦，同时也可防止轴系氧化。二、竖轴系的分类二、竖轴系的分类 1、圆锥形轴、圆锥形轴 2、标准圆柱形轴、标准圆柱形轴 3、半运动式柱形轴、半运动式柱形轴 4、平面滚珠轴、平面滚珠轴 5、球面滚珠轴、球面滚珠轴圆锥形轴圆锥形轴标准圆柱形轴标准圆柱形轴半运动式柱形轴半运动式柱形轴平平面面滚滚珠珠轴轴球面滚珠轴球面滚珠轴三、竖轴轴系三、竖轴轴系 竖轴轴系一般分为三部分，一部分与基座联竖轴轴系一般分为三部分，一部分与基座联系，另一部分与度盘联系，第三部

10、分与照准部联系，另一部分与度盘联系，第三部分与照准部联系。系。由于它们联系的部位不同，组成各种不同的轴系，图5-2所示的是最常见的几种形式。 这里主要的是如何防止由于照准部旋转而影响度盘稳定性的问题。其中图5-2(a)所示的是最简单的轴系。目前使用得最多的经纬仪轴系可以归纳为以下三种，其中一、二两种最为普遍。 1）复测轴系复测轴系如图5-2(c)一照准部的轴套可以旋转的轴系； 2）方向式轴系方向式轴系如图5-2(d)照准部轴套不能转动的轴系； 3）悬重式轴系悬重式轴系如图5-2(b)照准部和度盘同在一轴上旋转的轴系。1、复测轴系、复测轴系 复测轴系的主要特点是与照准部相连的轴和复测轴系的主要特

11、点是与照准部相连的轴和与度盘相连的轴套直接摩擦，这种轴系是在刻制与度盘相连的轴套直接摩擦，这种轴系是在刻制度盘的工艺水平还不高，读数设备最小读数比较度盘的工艺水平还不高，读数设备最小读数比较大时，为了采用复测法观测，以减少读数误差和大时，为了采用复测法观测，以减少读数误差和刻度误差的影响来提高测角精度而设计的。刻度误差的影响来提高测角精度而设计的。 为了适用于复测法观测，这种轴系要求保证为了适用于复测法观测，这种轴系要求保证以下条件：以下条件： 1）照准部旋转时，度盘不受任何微小的带动）照准部旋转时，度盘不受任何微小的带动; 2）照准部和度盘又可以连在一起转动，度盘）照准部和度盘又可以连在一起

12、转动，度盘不应滞后不应滞后。这种轴系的主要缺点就在于：这种轴系的主要缺点就在于： 1)由于照准部及竖轴旋转时直接与度盘轴套由于照准部及竖轴旋转时直接与度盘轴套有摩擦，对度盘有带动；有摩擦，对度盘有带动； 2)当度盘与照准部一起旋转时，由于度盘轴当度盘与照准部一起旋转时，由于度盘轴套与基座套的摩擦和其自身的惯性，往往产生度套与基座套的摩擦和其自身的惯性，往往产生度盘滞后的现象。盘滞后的现象。2、方向轴系、方向轴系 现在光学经纬仪中多用这种轴系，其主要特点现在光学经纬仪中多用这种轴系，其主要特点是基座轴套将照准部和度盘隔开，照准部旋转时不是基座轴套将照准部和度盘隔开，照准部旋转时不能直接带动度盘，

13、只有使基座扭转时才能带动度盘，能直接带动度盘，只有使基座扭转时才能带动度盘，这样影响比复测轴系就小得多了。这样影响比复测轴系就小得多了。 有一些采用方向轴系的工程光学经纬仪上，有一些采用方向轴系的工程光学经纬仪上，用一复测机构使照准部可以与度盘同时旋转，从而用一复测机构使照准部可以与度盘同时旋转，从而达到复测的目的。有的平面轴也具有方向轴系的特达到复测的目的。有的平面轴也具有方向轴系的特点，属于方向轴系。点，属于方向轴系。3、悬重式轴系、悬重式轴系 这种轴系主要应用在大型高精度的经纬仪上，这种轴系主要应用在大型高精度的经纬仪上，其主要其主要特点是照准部和度盘都套在一根轴的两个部分上，照准部特点

14、是照准部和度盘都套在一根轴的两个部分上，照准部的重量依靠悬重的调整螺旋的重量依靠悬重的调整螺旋3来支持，竖轴来支持，竖轴6仅起定向的作仅起定向的作用用(见图见图5-3)，因此照准部旋转时摩擦力矩小，由于仪器的因此照准部旋转时摩擦力矩小，由于仪器的基座较大较重，这样照准部旋转时很难带动基座和度盘。基座较大较重，这样照准部旋转时很难带动基座和度盘。在高标上测量时，为了检查高标的扭转，仪器的基座上装在高标上测量时，为了检查高标的扭转，仪器的基座上装有偏扭望远镜。这种轴系由于重心低，轴与轴之间的间隙有偏扭望远镜。这种轴系由于重心低，轴与轴之间的间隙又可以调整，所以照准部转动是很平稳的。悬重轴系的主又可

15、以调整，所以照准部转动是很平稳的。悬重轴系的主要缺点是仪器太笨重以及由于竖轴向上凸出，望远镜不能要缺点是仪器太笨重以及由于竖轴向上凸出，望远镜不能旋过天顶。旋过天顶。 对于竖轴我们主要检查它转动是否灵活，晃对于竖轴我们主要检查它转动是否灵活，晃动是否过大动是否过大(一般用水准器是否能严格安平作为标准，在三角规范上有检验方法说明)。而对竖而对竖轴系则应检查他的共轴性，所谓共轴性是指照准轴系则应检查他的共轴性，所谓共轴性是指照准部的转动轴线与度盘转动轴线是否为同一轴线的部的转动轴线与度盘转动轴线是否为同一轴线的问题。问题。 对于复测轴系共轴性的检验方法如下检验方法如下：整平整平仪器，制动下盘仪器，

16、制动下盘(即度盘即度盘)松开上盘松开上盘(即照准部即照准部)，转，转动照准部严格整平水准器，使照准部在任何方向动照准部严格整平水准器，使照准部在任何方向水准器都水平水准器都水平 (其差值应小于半格其差值应小于半格)。然后制动上。然后制动上盘，打开下盘，转动度盘及照准部，这时观察水盘，打开下盘，转动度盘及照准部，这时观察水准器在任何方向是否仍都水平，若这时水准器气准器在任何方向是否仍都水平，若这时水准器气泡在某个固定方向上偏差过大，则说明其共轴性泡在某个固定方向上偏差过大，则说明其共轴性差，用这种仪器作复测法测量时，可能带来较大差，用这种仪器作复测法测量时，可能带来较大的误差，这种仪器以采用测回

17、法观测为宜。的误差，这种仪器以采用测回法观测为宜。4、竖轴系的共轴性与定向误差、竖轴系的共轴性与定向误差 为了保证经纬仪的测角精度，要求竖轴系在为了保证经纬仪的测角精度，要求竖轴系在旋转过程中以一定的精度保持其轴线的位置，这个旋转过程中以一定的精度保持其轴线的位置，这个要求可分为共轴性及定向误差两个方面。要了解仪要求可分为共轴性及定向误差两个方面。要了解仪器的性能，必须对这两项进行检验。这里以图器的性能，必须对这两项进行检验。这里以图5-4所示的一种竖轴系为例予以简介。所示的一种竖轴系为例予以简介。 1）共轴性）共轴性 共轴性偏差的产生与影响：共轴性偏差的产生与影响： 由于轴套由于轴套4在加工

18、时内圆中心线在加工时内圆中心线CC(也就也就是照准部轴是照准部轴1的旋转轴线的旋转轴线)与外圆的中心线与外圆的中心线CC不不重合，而度盘轴套要围绕着外圆中心线重合，而度盘轴套要围绕着外圆中心线CC转动，转动，造成照准部旋转轴，线和度盘旋转轴线不共轴，由造成照准部旋转轴，线和度盘旋转轴线不共轴，由俯视示意图俯视示意图55表示为表示为CC=e2，e2表征了轴套表征了轴套4的加工误差。的加工误差。 2）定向误差的产生及影响）定向误差的产生及影响 由于轴与轴套间的间隙及受到间隙中润滑油的作用，由于轴与轴套间的间隙及受到间隙中润滑油的作用，照准部相对于应在的旋转轴线位置产生了偏差，称为定向照准部相对于应

19、在的旋转轴线位置产生了偏差，称为定向误差。定向误差可分为偶然性的及系统性的两部分。因为误差。定向误差可分为偶然性的及系统性的两部分。因为有间隙，轴在轴套中作不规则的晃动，这是定向误差的偶有间隙，轴在轴套中作不规则的晃动，这是定向误差的偶然部分；由于间隙及油层的原因，轴的中心线与轴套孔的然部分；由于间隙及油层的原因，轴的中心线与轴套孔的中心线可能平行而不重合，这就产生了以中心线可能平行而不重合，这就产生了以2为周期的系为周期的系统误差，它叠加在照准部的偏心差中，因为在间隙中转动统误差，它叠加在照准部的偏心差中，因为在间隙中转动的油层厚度不匀，油珠的转动又比轴的转动慢一半，这就的油层厚度不匀，油珠

20、的转动又比轴的转动慢一半，这就产生以产生以4 为周期的系统误差，称为双周异动误差。为周期的系统误差，称为双周异动误差。竖轴不铅垂而引起的水平角观测误差是不能用正竖轴不铅垂而引起的水平角观测误差是不能用正倒镜观测来消除的。偶然晃动误差及双周异动误倒镜观测来消除的。偶然晃动误差及双周异动误差也是不能用正倒镜观测消除的。仪器偶然晃动差也是不能用正倒镜观测消除的。仪器偶然晃动误差及双周异动误差偏大，必须对轴进行检修或误差及双周异动误差偏大，必须对轴进行检修或清洗后换上粘度较原来为高的润滑油。清洗后换上粘度较原来为高的润滑油。 3）共轴性偏差及定向误差的检查原理）共轴性偏差及定向误差的检查原理 三角规范

21、三角规范中规定了照准部偏心差检验的中规定了照准部偏心差检验的方法，检验中同时读记水平度盘和水准器气泡读方法，检验中同时读记水平度盘和水准器气泡读数，并规定水平度盘偏心差的检验应在照准部偏数，并规定水平度盘偏心差的检验应在照准部偏心差检验之后紧接着进行，检验的全部过程就全心差检验之后紧接着进行，检验的全部过程就全面反映了竖轴共轴性偏差和定向误差。面反映了竖轴共轴性偏差和定向误差。四、横轴四、横轴 在经纬仪的横轴在经纬仪的横轴(水平轴水平轴)上装着望远上装着望远镜和竖盘。望远镜和竖盘旋转时，横轴镜和竖盘。望远镜和竖盘旋转时，横轴在照准部支架的轴承内旋转。竖盘分划在照准部支架的轴承内旋转。竖盘分划面

22、应垂直于横轴旋转轴线，分划中心应面应垂直于横轴旋转轴线，分划中心应装在横轴旋转轴线上，并应使竖盘分划装在横轴旋转轴线上，并应使竖盘分划的注记和望远镜视准轴在一个指定关系的注记和望远镜视准轴在一个指定关系的位置上。横轴应垂直于竖轴。圆柱形的位置上。横轴应垂直于竖轴。圆柱形的横轴广泛的使用在测量仪器上，只有的横轴广泛的使用在测量仪器上，只有部分平板仪使用了圆锥形轴。部分平板仪使用了圆锥形轴。 在游标经纬仪上，横轴的结构一般在游标经纬仪上，横轴的结构一般比较简单，图比较简单，图5-6便是一例。它由轴颈便是一例。它由轴颈与轴承组成，为了减少横轴旋转时的摩与轴承组成，为了减少横轴旋转时的摩擦力，采用了擦

23、力，采用了V形轴承支承的柱形轴，形轴承支承的柱形轴，轴颈与轴承的接触往往仅为两条直线。轴颈与轴承的接触往往仅为两条直线。图5-6图5-7 光学经纬仪的横轴一般采用柱形支承的柱形轴，并光学经纬仪的横轴一般采用柱形支承的柱形轴，并且中间是空的且中间是空的(图5-7为其中之一)，这是由于光学经纬仪这是由于光学经纬仪的光线要沿轴线方向通过横轴。的光线要沿轴线方向通过横轴。图图5-8为国产为国产DJ61型型光学经纬仪的横轴，横轴由横轴主体光学经纬仪的横轴，横轴由横轴主体3和接轴和接轴6联合组成。联合组成。横轴主体上装有竖盘横轴主体上装有竖盘1，一端是围绕轴心，一端是围绕轴心2转动的，主体转动的，主体另一

24、端则通过接轴另一端则通过接轴6在偏心轴承在偏心轴承5的内环中转动。轴心的内环中转动。轴心2与偏心环与偏心环5是分别固定在仪器壳体的左右两支架是分别固定在仪器壳体的左右两支架4上的。上的。若仪器在使用中用力不当，例如提取仪器时长期仅拿住若仪器在使用中用力不当，例如提取仪器时长期仅拿住支架的一边，使两支架间的间距加宽，这时横轴在支架支架的一边，使两支架间的间距加宽，这时横轴在支架内可以沿轴线方向移动。产生这种现象时，对于游标经内可以沿轴线方向移动。产生这种现象时，对于游标经纬仪，在拆开仪器后，松动照准部支架的固定螺丝，重纬仪，在拆开仪器后，松动照准部支架的固定螺丝，重新调整两支架间的宽度即可，对于

25、光学经纬仪，一般要新调整两支架间的宽度即可，对于光学经纬仪，一般要在拆下横轴后，在图在拆下横轴后，在图5-8之之7的位置上，加垫适当厚薄的的位置上，加垫适当厚薄的垫圈。垫圈。图图5-8 为了使望远镜精确的瞄准目标，只用手是困为了使望远镜精确的瞄准目标，只用手是困难和费时的，因此难和费时的，因此在经纬仪上都装有使望远镜水在经纬仪上都装有使望远镜水平方向和垂直方向转动的微动螺旋以及安平指标平方向和垂直方向转动的微动螺旋以及安平指标水准器的微动螺旋，在大多数水准仪上都装有微水准器的微动螺旋，在大多数水准仪上都装有微倾螺旋。倾螺旋。当仪器的照准部需要作较大范围的移动当仪器的照准部需要作较大范围的移动时

26、，仅依靠微动也是不够的，必须有制动机构相时，仅依靠微动也是不够的，必须有制动机构相配合，才能使照准部迅速的达到要瞄准的目标。配合，才能使照准部迅速的达到要瞄准的目标。 5.2 制动微动机构制动微动机构在测量仪器中使用的制动微动机构的结构形式很在测量仪器中使用的制动微动机构的结构形式很多，但原理基本相同。为了便于理解多，但原理基本相同。为了便于理解制动微动机制动微动机构的作用原理构的作用原理，可以先看看简化了的横轴的制动，可以先看看简化了的横轴的制动微动机构。在图微动机构。在图5-9中横轴中横轴5在支架在支架7上是如何制动上是如何制动及微动的。制动微动环及微动的。制动微动环6套在横轴套在横轴5上

27、，在制动环上，在制动环的上部有制动手轮的上部有制动手轮1，旋转手轮，旋转手轮1，通过万向接头，通过万向接头2转动了螺丝转动了螺丝3，使制动块，使制动块4压紧横轴，这时横轴压紧横轴，这时横轴5与与制动微动环连成一体。制动环转动，横轴也转动，制动微动环连成一体。制动环转动，横轴也转动，但制动环但制动环6已被下方的微动螺旋已被下方的微动螺旋8及微动弹簧及微动弹簧10顶顶紧不能转动了，这时横轴也就不能转动了，因此紧不能转动了，这时横轴也就不能转动了，因此达到了横轴制动的目的。达到了横轴制动的目的。 由图由图59可见，所谓制动并不是可见，所谓制动并不是把横轴把横轴5与支架直接连在一起，而是与支架直接连在

28、一起，而是通过微动结构的通过微动结构的8与与10才达到的，在才达到的，在此没有微动机构是制动不了的。制动此没有微动机构是制动不了的。制动以后旋转微动螺旋以后旋转微动螺旋8，压紧弹簧，压紧弹簧10，制动微动环发生微小的转动，横轴也制动微动环发生微小的转动，横轴也产生微小的转动，这就是横轴的微动。产生微小的转动，这就是横轴的微动。可见必须先制动才能产生微动，否则可见必须先制动才能产生微动，否则横轴不与制动微动环相连接，旋转微横轴不与制动微动环相连接，旋转微动螺旋时制动微动环微动，而横轴是动螺旋时制动微动环微动，而横轴是不动的。不动的。 竖轴上的制动微动原理与上相同，竖轴上的制动微动原理与上相同，在

29、复测轴系的游标经纬仪上有两套制在复测轴系的游标经纬仪上有两套制动微动机构，一个使水平度盘与基座动微动机构，一个使水平度盘与基座之间产生制动微动，一个使水平度盘之间产生制动微动，一个使水平度盘与照准部之间产生制动微动。与照准部之间产生制动微动。图5-9 图图5-10所示的制动微动机构是用在复测轴系的经纬所示的制动微动机构是用在复测轴系的经纬仪上的，它是用于照准部随同度盘一起相对于三角基座仪上的，它是用于照准部随同度盘一起相对于三角基座的制动及微动。制动架的制动及微动。制动架1是套在与度盘相固连的轴套是套在与度盘相固连的轴套7上上的，当制动螺旋的，当制动螺旋2没有旋紧时，制动块没有旋紧时，制动块6

30、没有压紧轴套没有压紧轴套r，这时轴套及度盘可以在制，动环内任意转动。当旋紧制这时轴套及度盘可以在制，动环内任意转动。当旋紧制动螺旋动螺旋2后，制动块后，制动块6压紧了轴套压紧了轴套7，这时使制动架与度，这时使制动架与度盘轴套固连起来了，同时制动架又由微动螺旋盘轴套固连起来了，同时制动架又由微动螺旋3及弹簧及弹簧4卡在凸块卡在凸块5上，凸块是在基座上的，因此度盘不能转动了，上，凸块是在基座上的，因此度盘不能转动了，产生了制动度盘的作用。度盘制动后，若旋转微动螺旋产生了制动度盘的作用。度盘制动后，若旋转微动螺旋3，加上微动弹簧的弹力作用，迫使制动架加上微动弹簧的弹力作用，迫使制动架l相对于基座上的

31、相对于基座上的凸块凸块5作微小的转动，基座是固定不动的，因此度盘就相作微小的转动，基座是固定不动的，因此度盘就相对转动了一个微小的角度，这就是照准部随同度盘一起对转动了一个微小的角度，这就是照准部随同度盘一起的微动。这种制动微动机构由于微动螺旋的微动。这种制动微动机构由于微动螺旋3暴露在大气中，暴露在大气中，易于进灰受到磨损，因此只能用在精度不高的仪器上。易于进灰受到磨损，因此只能用在精度不高的仪器上。 图图510是一种用于精度较高的光学经纬仪上的结构，是一种用于精度较高的光学经纬仪上的结构，制动架制动架1是套在基座上的，照准部壳体上的一个凸块是套在基座上的，照准部壳体上的一个凸块5被被套进制

32、动架内，从而用于照准部相对于基座的制动及微动。套进制动架内，从而用于照准部相对于基座的制动及微动。旋进制动螺旋旋进制动螺旋2，推动制动块，推动制动块6压紧在基座上，此时制动压紧在基座上，此时制动架架1被制动，照准部上凸块被制动，照准部上凸块5，被杠杆，被杠杆4和弹簧和弹簧7顶紧，因顶紧，因此照准部就被固定了。旋转微动螺旋此照准部就被固定了。旋转微动螺旋3推动杠杆推动杠杆4可使照可使照准部上凸块准部上凸块5在一定范围内作微小转动。松开制动螺旋在一定范围内作微小转动。松开制动螺旋2，旋转照准部，则制动架借凸块旋转照准部，则制动架借凸块5的带动也和照准部一起旋的带动也和照准部一起旋转。转。若微动螺旋

33、螺距若微动螺旋螺距s=05毫米，毫米， ，则，则s=0.11毫毫米。根据米。根据a、b线段的比例可使照准部的移动量线段的比例可使照准部的移动量比用螺距比用螺距05毫米的微动螺旋直接推动照准部毫米的微动螺旋直接推动照准部上凸块上凸块5缩小若干倍。使微动机构的灵敏度相缩小若干倍。使微动机构的灵敏度相应地提高了若干倍，所以这种机械可以精确地应地提高了若干倍，所以这种机械可以精确地瞄准。精度较高的微动螺旋的螺纹都是不露在瞄准。精度较高的微动螺旋的螺纹都是不露在外的，同时还有调节旋转松紧的结构，以免微外的，同时还有调节旋转松紧的结构，以免微动螺旋产生过紧或晃动的现象。动螺旋产生过紧或晃动的现象。 bss

34、ab 图图511a为一种为一种没有制动的螺旋的制动微动结构没有制动的螺旋的制动微动结构，也，也有叫它有叫它摩擦制动摩擦制动的，它多用在体积小重量轻的光学经纬仪的，它多用在体积小重量轻的光学经纬仪和水准仪上。制动环的一端被照准部壳体和水准仪上。制动环的一端被照准部壳体1上的微动螺旋上的微动螺旋2和微动弹簧和微动弹簧7所卡住。其制动作用是依靠制动环和轴套间所卡住。其制动作用是依靠制动环和轴套间的摩擦力。当压紧或松开螺丝的摩擦力。当压紧或松开螺丝5时，借助于弹簧时，借助于弹簧6的弹力可的弹力可以调节摩擦力的大小。当仪器照准部没有受外力作用时，以调节摩擦力的大小。当仪器照准部没有受外力作用时，由于弹簧

35、由于弹簧6的伸张力产生制动环的伸张力产生制动环4与轴套与轴套3之间的摩擦力，之间的摩擦力，照准部被制动。当旋转微动螺旋照准部被制动。当旋转微动螺旋2时，由于制动的摩擦力时，由于制动的摩擦力大于照准部旋转时的摩擦力，也大于弹簧大于照准部旋转时的摩擦力，也大于弹簧7的弹力。这就的弹力。这就迫使与微动螺旋相连的照准部转动。迫使与微动螺旋相连的照准部转动。图图5-11（a）（b） 由图可见，用手顺时针转动照准部时，为了由图可见，用手顺时针转动照准部时，为了克服这种摩擦力，必然将微动弹簧克服这种摩擦力，必然将微动弹簧7压紧，松手压紧，松手后，弹簧又弹回，难以瞄准目标，还有会使照准后，弹簧又弹回，难以瞄准

36、目标，还有会使照准部壳体上的微动螺旋与制动架碰撞的缺点。在一部壳体上的微动螺旋与制动架碰撞的缺点。在一些没有制动螺旋的水准仪上，把制动环的外圆铣些没有制动螺旋的水准仪上，把制动环的外圆铣成蜗轮，用装在仪器照准部壳体上的蜗杆代替了成蜗轮，用装在仪器照准部壳体上的蜗杆代替了微动螺旋和微动弹簧的作用，这样就没有上述碰微动螺旋和微动弹簧的作用，这样就没有上述碰撞的缺点，而且这种水准仪或经纬仪的微动范围撞的缺点，而且这种水准仪或经纬仪的微动范围是无限的。是无限的。 图图5-11b为其中的一种，制动环为其中的一种，制动环(蜗轮蜗轮) 1因因有弹簧有弹簧10的作用压紧了制动块的作用压紧了制动块9，使蜗轮与连

37、结，使蜗轮与连结在基座上的轴套在基座上的轴套2发生了摩擦，起了制动作用。发生了摩擦，起了制动作用。在制动环的外圆蜗轮与蜗杆在制动环的外圆蜗轮与蜗杆6相啮合，当转动微相啮合，当转动微动手轮动手轮3 (两侧对称二个两侧对称二个)时，蜗杆转动，因有摩时，蜗杆转动，因有摩擦擦力的原因蜗轮不会动，致使照准部力的原因蜗轮不会动，致使照准部4发生相对转动。为了发生相对转动。为了使微动的作用均匀，不致因蜗轮与蜗杆啮合不紧发生空使微动的作用均匀，不致因蜗轮与蜗杆啮合不紧发生空隙，致使照准部微动时产生跳动现象，蜗杆是通过簧片隙，致使照准部微动时产生跳动现象，蜗杆是通过簧片5，使半圆轴瓦使半圆轴瓦7紧紧的压在蜗轮上

38、的。图中紧紧的压在蜗轮上的。图中8为防尘挡片。为防尘挡片。为了操作方便起见，近年来我国及国外一些仪器上，已为了操作方便起见，近年来我国及国外一些仪器上，已将制动螺旋与微动螺旋同装在一个轴上，称将制动螺旋与微动螺旋同装在一个轴上，称“同轴结同轴结构构”。目前这种结构形式很多。目前这种结构形式很多。 制动微动机构常见的毛病之一是制动微动机构常见的毛病之一是微动弹簧弹力不足微动弹簧弹力不足，不能均匀的推动照准部，在用望远镜瞄准目标时，往往不能均匀的推动照准部，在用望远镜瞄准目标时，往往产生产生跳动现象跳动现象而无法对准，这时一方面可能是因为轴系而无法对准，这时一方面可能是因为轴系或制动微动架需要清洗

39、加油，另一方面也可能是要更换或制动微动架需要清洗加油，另一方面也可能是要更换更有力的弹簧。更有力的弹簧。另一常见的问题是微动螺旋与螺母之间另一常见的问题是微动螺旋与螺母之间空隙太大，产生晃动，使仪器照准部不够稳定，这时需空隙太大，产生晃动，使仪器照准部不够稳定，这时需清洗微动螺旋，并调整与螺母之间的间隙。清洗微动螺旋，并调整与螺母之间的间隙。再有旋转制再有旋转制动螺旋时不能有效的制动，其原因多是制动螺旋顶部的动螺旋时不能有效的制动，其原因多是制动螺旋顶部的顶杆过短或者没有制动块，以及制动手轮与制动螺杆之顶杆过短或者没有制动块，以及制动手轮与制动螺杆之间相对滑动，后者在采用扳把式制动结构时常见。

40、间相对滑动，后者在采用扳把式制动结构时常见。5.3 复测机构与拨盘机构复测机构与拨盘机构一、复测机构一、复测机构 在工程测量及矿山测量中为了提高测量速度在工程测量及矿山测量中为了提高测量速度和精度经常采用复测法，因此金属度盘游标经纬和精度经常采用复测法，因此金属度盘游标经纬仪几乎都能用复测机构，它是由两套制动微动机仪几乎都能用复测机构，它是由两套制动微动机构来实现的。这里要介绍的是工程光学经纬义的构来实现的。这里要介绍的是工程光学经纬义的复测机构。复测机构。这种经纬仪多采用方向式轴系，而其这种经纬仪多采用方向式轴系，而其复测机构大多数是用一个卡子，这个卡子装在经复测机构大多数是用一个卡子，这个

41、卡子装在经纬仪的照准部的壳体上，借助它卡住与度盘固连纬仪的照准部的壳体上，借助它卡住与度盘固连的复测盘的复测盘(片片)，使度盘连同照准部一同转动，当，使度盘连同照准部一同转动，当松开卡子时照准部可单独转动。松开卡子时照准部可单独转动。根据复测法的作根据复测法的作业要求对卡子提出三项主要要求：业要求对卡子提出三项主要要求： 1卡子卡住复测盘后，转动照准部时就带卡子卡住复测盘后，转动照准部时就带动度盘一同转动，而度盘读数不变。这就要求对动度盘一同转动，而度盘读数不变。这就要求对卡子有足够的夹紧力。卡子有足够的夹紧力。 2卡子松开后，照准部旋转时，不得有任卡子松开后，照准部旋转时，不得有任何带动度盘

42、的现象。这就要求卡子口大小合适，何带动度盘的现象。这就要求卡子口大小合适，安装位置恰当。安装位置恰当。 3卡子在卡紧或松开复测盘卡子在卡紧或松开复测盘(片片)的过程中，的过程中，不会引起度盘有任何的移动。这就要求卡子卡力不会引起度盘有任何的移动。这就要求卡子卡力的方向正好垂直于复测盘的方向正好垂直于复测盘(片片)面。并且上下卡片应面。并且上下卡片应同时接触复测盘。在现在生产的复测卡中长期可同时接触复测盘。在现在生产的复测卡中长期可靠的达到以上要求的极少。靠的达到以上要求的极少。 下面讲述两种复测卡的结构：下面讲述两种复测卡的结构： 我国我国DJ 61型光学经纬仪型光学经纬仪和意大利和意大利T4

43、150 N E型工程光学经纬仪所用的结构如图型工程光学经纬仪所用的结构如图5-12。复测卡座。复测卡座7安装在照准部壳体安装在照准部壳体6上，当复测上，当复测扳把扳把8往下扳时，由于它是一个凸轮，在弹簧往下扳时，由于它是一个凸轮，在弹簧5及簧片及簧片2的弹力作用下，顶轴的弹力作用下，顶轴4及垫块及垫块11往后退，往后退，图5-12两个滚珠两个滚珠3的间距变的间距变小，于是簧片小，于是簧片2与铆与铆钉钉9的间距也缩小，的间距也缩小，将复测盘将复测盘1夹紧，当夹紧，当照准部照准部6转动时就带转动时就带着水平度盘一起转动。着水平度盘一起转动。图5-13 我国我国CJH-1型光学经纬仪及蔡司型光学经纬

44、仪及蔡司Theo 030型型经纬仪的复测卡，结构如图经纬仪的复测卡，结构如图5-13。复测卡座。复测卡座3是固是固定在照准部壳体上的，当我们将复测扳手定在照准部壳体上的，当我们将复测扳手7向下扳向下扳动时，动时，7即可绕着小轴即可绕着小轴8转动，同时顶块转动，同时顶块6在弹簧在弹簧5的张力作用下绕着小轴的张力作用下绕着小轴4转动，这时顶块转动，这时顶块6就把扳就把扳手手7卡在下一台阶上面不能恢复水平位置，与扳手卡在下一台阶上面不能恢复水平位置，与扳手7相连的下簧片相连的下簧片9即顶起顶杆即顶起顶杆10及弹簧及弹簧11，这样上，这样上弹簧弹簧11及压块及压块2即可将与度盘相连的复测片即可将与度盘

45、相连的复测片1卡紧，卡紧，照准部转动时度盘也随之转动。照准部转动时度盘也随之转动。当我们用手压下顶块当我们用手压下顶块6并使扳手并使扳手7恢复水平位置时，恢复水平位置时，由于弹簧片由于弹簧片11的作用，复测片的作用，复测片1即被松开。这种即被松开。这种经纬仪上所装的复测片比上一种所用的复测盘为经纬仪上所装的复测片比上一种所用的复测盘为好，这是因为复测片很薄，有弹性，在复测卡簧好，这是因为复测片很薄，有弹性，在复测卡簧片片9的上下夹紧点不能同时接触复测片时，就不的上下夹紧点不能同时接触复测片时，就不会同复测盘一样使度盘的轴套受一较大的向上或会同复测盘一样使度盘的轴套受一较大的向上或向下的力量，也

46、就不会产生带动度盘的现象。另向下的力量，也就不会产生带动度盘的现象。另外这种复测卡不工作时，簧片外这种复测卡不工作时，簧片9，11和弹簧和弹簧5均处均处在放松状态，不易引起弹性失效。在放松状态，不易引起弹性失效。但复测片很薄，但复测片很薄，平整度要求也较高，在拆修仪器时应注意复测片平整度要求也较高，在拆修仪器时应注意复测片的平整度。的平整度。 复测卡的失效是常见的，有时会给测量工作复测卡的失效是常见的，有时会给测量工作带来很大的影响。复测卡机构可靠性的检查共有带来很大的影响。复测卡机构可靠性的检查共有三项：三项： 1复测卡不工作时是否带动度盘的检查：复测卡不工作时是否带动度盘的检查： 将复测卡

47、扳手扳开，整平仪器，用望远镜瞄将复测卡扳手扳开，整平仪器，用望远镜瞄准一目标并读取度盘读数。顺时针方向旋转照准准一目标并读取度盘读数。顺时针方向旋转照准部部10周后，瞄准同一目标读取度盘读数。再逆时周后，瞄准同一目标读取度盘读数。再逆时针方向转动照准部针方向转动照准部10周，瞄准同一目标读取度盘周，瞄准同一目标读取度盘读数，三次读数应无明显差别。读数，三次读数应无明显差别。 2复测卡工作时卡紧是否可靠的检查：复测卡工作时卡紧是否可靠的检查： 将复测卡扳手扣上，先在度盘上读一读数，将复测卡扳手扣上，先在度盘上读一读数，然后以普通速度旋转照准部两周，观察度盘读数然后以普通速度旋转照准部两周，观察度

48、盘读数应该没有变化再反转两周，观察读数是否有变化。应该没有变化再反转两周，观察读数是否有变化。这项检查在度盘上每隔这项检查在度盘上每隔30的位置检查一次。的位置检查一次。 3复测卡作用时正确性的检查：复测卡作用时正确性的检查： 检查时旋紧制动螺旋在度盘每隔检查时旋紧制动螺旋在度盘每隔30的位置的位置上检查一次。检查时多次上下扳动复测卡扳把，上检查一次。检查时多次上下扳动复测卡扳把，即使复测卡夹口松开又夹紧，在读数显微镜内应即使复测卡夹口松开又夹紧，在读数显微镜内应察觉不到读数的变化。察觉不到读数的变化。二、拨盘机构二、拨盘机构 拨盘机构是在观测过程中变换度盘位置用的，拨盘机构是在观测过程中变换

49、度盘位置用的，在度盘均匀分布的不同位置上观测相同的目标，在度盘均匀分布的不同位置上观测相同的目标，可减少水平度盘刻划误差的影响以提高测量精度。可减少水平度盘刻划误差的影响以提高测量精度。复测机构都可以起拨盘的作用，但拨盘机构则不复测机构都可以起拨盘的作用，但拨盘机构则不能起复测机构的作用。这里介绍两种拨盘机构。能起复测机构的作用。这里介绍两种拨盘机构。 在图在图5-14中，经纬仪的度盘轴套中，经纬仪的度盘轴套7上安装着上安装着度盘度盘5及拨盘齿盘及拨盘齿盘4。在照准部上装有拨盘手轮。在照准部上装有拨盘手轮2，在手轮的前端有齿轮在手轮的前端有齿轮9。需要拨动度盘时，打开。需要拨动度盘时，打开手轮

50、护盖手轮护盖1，用手压紧手轮，用手压紧手轮2使齿轮使齿轮9和齿盘和齿盘4啮合啮合上，这时旋转手轮即可拨动度盘。为了不致把拨上，这时旋转手轮即可拨动度盘。为了不致把拨盘手轮当别的手轮而拨错，在手轮上不仅装有护盘手轮当别的手轮而拨错，在手轮上不仅装有护盖，而且因为弹簧盖，而且因为弹簧6的张力经常将手轮顶起，齿的张力经常将手轮顶起，齿轮轮9和齿盘和齿盘4常处在分离状态，即使误将手轮瑗错，常处在分离状态，即使误将手轮瑗错，也转动不了度盘。也转动不了度盘。图图5-15为另一种拨盘结构，拨盘手轮为另一种拨盘结构，拨盘手轮3与滑杆与滑杆7相连，在拨盘相连，在拨盘手轮座手轮座6上有一螺孔，孔中有弹簧上有一螺孔

51、，孔中有弹簧5，其弹力是可以通过螺丝，其弹力是可以通过螺丝来调整的，当调整到一定压力时，弹簧所压住的手把来调整的，当调整到一定压力时，弹簧所压住的手把9与滑与滑杆杆7发生较大的摩擦力，当滑杆头部的伞形齿轮插入齿盘发生较大的摩擦力，当滑杆头部的伞形齿轮插入齿盘10后，因为有这个摩擦力，手轮及滑杆是不会因三个弹簧后，因为有这个摩擦力，手轮及滑杆是不会因三个弹簧4的的弹力作用而退出的。对比上一种拨盘结构，这就免去了拨盘弹力作用而退出的。对比上一种拨盘结构，这就免去了拨盘时还要压住手轮的要求，使用比较方便。拨完度盘以后，时还要压住手轮的要求，使用比较方便。拨完度盘以后，图5-14下按手把下按手把9，消

52、除了手把，消除了手把9对滑杆对滑杆7的摩擦力，手轮及滑杆的摩擦力，手轮及滑杆被三个弹簧被三个弹簧4自动弹出。弹出以后手把自动弹出。弹出以后手把9的头部正好落在的头部正好落在滑杆滑杆7中的凹槽内，卡住了滑杆，这时再用力也不可能把中的凹槽内，卡住了滑杆，这时再用力也不可能把手轮手轮3顶入。因此即使转错了手轮也不会拨动度盘，只有顶入。因此即使转错了手轮也不会拨动度盘，只有再把手把再把手把9按起并顶入手轮按起并顶入手轮3后，拨盘手轮才能再起作用。后，拨盘手轮才能再起作用。这种机构应用于阿司卡尼亚厂的这种机构应用于阿司卡尼亚厂的Tu型经纬仪及我国统一型经纬仪及我国统一设计的设计的J2经纬仪上。经纬仪上。

53、5.4 脚螺旋脚螺旋 脚螺旋也有叫安平螺旋的。它的功用是借脚螺旋也有叫安平螺旋的。它的功用是借助水准器指示，将仪器精确地安置在理想位置上。助水准器指示，将仪器精确地安置在理想位置上。对脚螺旋的要求是对脚螺旋的要求是2脚螺旋在螺母中能均匀平滑脚螺旋在螺母中能均匀平滑地转动，在任何位置上不能有过松或过紧的现象，地转动，在任何位置上不能有过松或过紧的现象，并且脚螺旋在螺母中不应有能感觉到的晃动。这并且脚螺旋在螺母中不应有能感觉到的晃动。这就是说脚螺旋的螺杆不仅不能有微小的弯曲，而就是说脚螺旋的螺杆不仅不能有微小的弯曲，而且它和螺母的螺纹都应加工得十分精细，配合得且它和螺母的螺纹都应加工得十分精细，配合得十分严密，精密的脚螺旋，螺杆与螺母是个别配十分严密，精密的脚螺旋，螺杆与螺母是个别配对研磨成的。对研磨成的。 现代生产的经纬仪中几乎全是三个脚螺旋，现代生产的经纬仪中几乎全是三个脚螺旋，它克服了四个脚螺旋的缺点，但丢了四个脚螺旋它克服了四个脚螺旋的缺点，但丢了四个脚螺旋的优点，特别是转动照准部时由于轴面的摩擦力的优点，特别是转动照准部时由于轴面的摩擦力会会 使