1、 測量儀器一般由四大部分組成：測量儀器一般由四大部分組成：望遠鏡、水望遠鏡、水準器、讀數設備和機械部分準器、讀數設備和機械部分。其中機械部分包括：三腳架三腳架(或托架或托架)、腳螺旋、基座、豎軸、支架、橫、腳螺旋、基座、豎軸、支架、橫軸、制動微動機構、復測或撥盤機構以及各種螺軸、制動微動機構、復測或撥盤機構以及各種螺絲等絲等。 第五章第五章 儀器的機械部分儀器的機械部分5.15.1構成與軸系構成與軸系 整個儀器由以上各機械零部件相連接，構整個儀器由以上各機械零部件相連接，構成一個整體，又通過各機械零部件本身的運動成一個整體，又通過各機械零部件本身的運動和固定達到測量的目的。和固定達到測量的目的

2、。 儀器上各機械部件在測量工作中都有它專門的作用，例如三腳架應起著穩定的支持儀器的作三腳架應起著穩定的支持儀器的作用用，支好后不應有扭轉及晃動；腳螺旋腳螺旋要起到安平儀器的作用，安平以后也不應有扭轉及晃動；豎軸豎軸起著使儀器照準部穩定地圍繞鉛垂線旋轉的作用，旋轉應靈活而無晃動，否則照準部無法穩定。儀器中某一機械部件失靈，測量工作可能就儀器中某一機械部件失靈，測量工作可能就無法進行無法進行。儀器的精密度越高，對機械結構要求儀器的精密度越高，對機械結構要求也就越嚴格。也就越嚴格。對于使用儀器的人來講，必須懂得檢查并保持各個部件的專門性能，才能在作業中測出好的成果。對于儀器的維修人員來說，更應懂得各

3、部件是如何達到這些要求的，各部件之間又是如何聯系的，出故障后有什么現象以及如何排除這些故障等等。 豎軸的主要作用豎軸的主要作用是使照準部穩定的圍繞鉛垂是使照準部穩定的圍繞鉛垂線旋轉，其穩定的程度即是豎軸的定向精度。線旋轉，其穩定的程度即是豎軸的定向精度。豎豎軸是測量儀器中的關鍵精密件之一，豎軸質量的軸是測量儀器中的關鍵精密件之一，豎軸質量的好壞將直接影響儀器的使用和精度。豎軸在軸套好壞將直接影響儀器的使用和精度。豎軸在軸套中略有晃動，不僅望遠鏡不能準確地照準目標，中略有晃動，不僅望遠鏡不能準確地照準目標，而且照準部上的水準器也安不平。而且照準部上的水準器也安不平。豎軸晃動對測豎軸晃動對測水平角

4、的影響是不能用正倒鏡消除的。水平角的影響是不能用正倒鏡消除的。北光廠生北光廠生產的產的DJ6-1型經緯儀規定，豎軸和軸套間的間隙型經緯儀規定，豎軸和軸套間的間隙不應超過不應超過2微米，豎軸的橢圓度不超過微米，豎軸的橢圓度不超過1微米。微米。可可見對豎軸的要求是比較嚴格的。見對豎軸的要求是比較嚴格的。一、儀器的豎軸及對它的要求一、儀器的豎軸及對它的要求 在設計儀器中，軸與軸套間的間隙是以照準部在轉動時，安平水準器的氣泡不應偏出正確位置0205 (為水準器的格值)為依據的。由圖5-1可知，偏出中心線的晃動角drL圖圖5-11、對豎軸的要求、對豎軸的要求 1）豎軸必須是一旋轉體，即其軸心應該是一豎軸

5、必須是一旋轉體，即其軸心應該是一條直線，垂直于軸心的任何一截面應該是一個沒有條直線，垂直于軸心的任何一截面應該是一個沒有扁率的圓形。扁率的圓形。目前多用圓錐形或圓柱形。目前多用圓錐形或圓柱形。 2）軸在軸套內旋轉時必須平穩無晃動，即要軸在軸套內旋轉時必須平穩無晃動，即要求有較高的定向精度，因而要求軸與軸套間吻合求有較高的定向精度，因而要求軸與軸套間吻合得很好，不能有過大的間隙。得很好，不能有過大的間隙。由于軸可以向兩邊晃動，所以豎軸的最大晃動角為2r。因此 (0205)2r=2 dL根據此公式，若軸長L=70毫米，=30其系數取0.4，則d2微米。 豎軸旋轉的穩定性不僅豎軸旋轉的穩定性不僅決定

6、于軸長決定于軸長L及間隙及間隙d，降低儀器照準部的重，降低儀器照準部的重心也是提高儀器穩定性的措施。心也是提高儀器穩定性的措施。 3）豎軸旋轉的靈活性要好，轉動時必須豎軸旋轉的靈活性要好，轉動時必須輕松平滑，沒有澀滯、軋緊或跳動現象，以免輕松平滑，沒有澀滯、軋緊或跳動現象，以免引起儀器基座部分扭轉而給測量成果帶來不可引起儀器基座部分扭轉而給測量成果帶來不可消除的誤差。消除的誤差。豎軸旋轉的靈活性和它與軸套之豎軸旋轉的靈活性和它與軸套之間接觸面積的大小、接觸面壓力的大小、接觸間接觸面積的大小、接觸面壓力的大小、接觸的方式的方式(滑動摩擦或滾動摩擦滑動摩擦或滾動摩擦)、豎軸形狀的偏差、豎軸形狀的偏

7、差、2、溫度對豎軸的影響、溫度對豎軸的影響 在我國南方的夏季氣溫高達在我國南方的夏季氣溫高達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。儀器的豎軸必左右。儀器的豎軸必須適應這種溫度變化的要求，常見的毛病是不少須適應這種溫度變化的要求，常見的毛病是不少儀器在較冷的情況下因為軸套冷縮，豎軸產生軸儀器在較冷的情況下因為軸套冷縮，豎軸產生軸緊甚至有轉不動的現象。從理論上講，在任何溫緊甚至有轉不動的現象。從理論上講，在任何溫度條件下要使軸與軸套的間隙不變，軸與軸套應度條件下要使軸與軸套的間隙不變，軸與軸套應選用同一膨脹系數的材料。但實際的儀器中就是選用同一膨脹系數的材料。但實際的

8、儀器中就是采取了這種措施，也不是都能保證不產生軸緊現采取了這種措施，也不是都能保證不產生軸緊現象的，還必須選擇軸的形狀和結構相配合。象的，還必須選擇軸的形狀和結構相配合。軸與軸套材料的選擇、加工的光潔度等有關，也軸與軸套材料的選擇、加工的光潔度等有關，也和潤滑油的質量以及溫度變化引起軸與軸套之間和潤滑油的質量以及溫度變化引起軸與軸套之間的間隙變化有關。的間隙變化有關。應當指出由于潤滑油的質量不高，在低溫情況下應當指出由于潤滑油的質量不高，在低溫情況下潤滑油凝結也會產生軸緊或轉不動的現象，但這潤滑油凝結也會產生軸緊或轉不動的現象，但這與上述情況有區別。與上述情況有區別。 3、潤滑油的作用及要求、

9、潤滑油的作用及要求 在豎軸與軸套之間加上潤滑油，可以大大減在豎軸與軸套之間加上潤滑油，可以大大減小軸與軸套間的摩擦，同時也可防止軸系氧化。小軸與軸套間的摩擦，同時也可防止軸系氧化。二、豎軸系的分類二、豎軸系的分類 1、圓錐形軸、圓錐形軸 2、標準圓柱形軸、標準圓柱形軸 3、半運動式柱形軸、半運動式柱形軸 4、平面滾珠軸、平面滾珠軸 5、球面滾珠軸、球面滾珠軸圓錐形軸圓錐形軸標準圓柱形軸標準圓柱形軸半運動式柱形軸半運動式柱形軸平平面面滾滾珠珠軸軸球面滾珠軸球面滾珠軸三、豎軸軸系三、豎軸軸系 豎軸軸系一般分為三部分，一部分與基座聯豎軸軸系一般分為三部分，一部分與基座聯系，另一部分與度盤聯系，第三部

10、分與照準部聯系，另一部分與度盤聯系，第三部分與照準部聯系。系。由于它們聯系的部位不同，組成各種不同的軸系，圖5-2所示的是最常見的幾種形式。 這里主要的是如何防止由于照準部旋轉而影響度盤穩定性的問題。其中圖5-2(a)所示的是最簡單的軸系。目前使用得最多的經緯儀軸系可以歸納為以下三種，其中一、二兩種最為普遍。 1）復測軸系復測軸系如圖5-2(c)一照準部的軸套可以旋轉的軸系； 2）方向式軸系方向式軸系如圖5-2(d)照準部軸套不能轉動的軸系； 3）懸重式軸系懸重式軸系如圖5-2(b)照準部和度盤同在一軸上旋轉的軸系。1、復測軸系、復測軸系 復測軸系的主要特點是與照準部相連的軸和復測軸系的主要特

11、點是與照準部相連的軸和與度盤相連的軸套直接摩擦，這種軸系是在刻制與度盤相連的軸套直接摩擦，這種軸系是在刻制度盤的工藝水平還不高，讀數設備最小讀數比較度盤的工藝水平還不高，讀數設備最小讀數比較大時，為了采用復測法觀測，以減少讀數誤差和大時，為了采用復測法觀測，以減少讀數誤差和刻度誤差的影響來提高測角精度而設計的。刻度誤差的影響來提高測角精度而設計的。 為了適用于復測法觀測，這種軸系要求保證為了適用于復測法觀測，這種軸系要求保證以下條件：以下條件： 1）照準部旋轉時，度盤不受任何微小的帶動）照準部旋轉時，度盤不受任何微小的帶動; 2）照準部和度盤又可以連在一起轉動，度盤）照準部和度盤又可以連在一起

12、轉動，度盤不應滯后不應滯后。這種軸系的主要缺點就在于：這種軸系的主要缺點就在于： 1)由于照準部及豎軸旋轉時直接與度盤軸套由于照準部及豎軸旋轉時直接與度盤軸套有摩擦，對度盤有帶動；有摩擦，對度盤有帶動； 2)當度盤與照準部一起旋轉時，由于度盤軸當度盤與照準部一起旋轉時，由于度盤軸套與基座套的摩擦和其自身的慣性，往往產生度套與基座套的摩擦和其自身的慣性，往往產生度盤滯后的現象。盤滯后的現象。2、方向軸系、方向軸系 現在光學經緯儀中多用這種軸系，其主要特點現在光學經緯儀中多用這種軸系，其主要特點是基座軸套將照準部和度盤隔開，照準部旋轉時不是基座軸套將照準部和度盤隔開，照準部旋轉時不能直接帶動度盤，

13、只有使基座扭轉時才能帶動度盤，能直接帶動度盤，只有使基座扭轉時才能帶動度盤，這樣影響比復測軸系就小得多了。這樣影響比復測軸系就小得多了。 有一些采用方向軸系的工程光學經緯儀上，有一些采用方向軸系的工程光學經緯儀上，用一復測機構使照準部可以與度盤同時旋轉，從而用一復測機構使照準部可以與度盤同時旋轉，從而達到復測的目的。有的平面軸也具有方向軸系的特達到復測的目的。有的平面軸也具有方向軸系的特點，屬于方向軸系。點，屬于方向軸系。3、懸重式軸系、懸重式軸系 這種軸系主要應用在大型高精度的經緯儀上，這種軸系主要應用在大型高精度的經緯儀上，其主要其主要特點是照準部和度盤都套在一根軸的兩個部分上，照準部特點

14、是照準部和度盤都套在一根軸的兩個部分上，照準部的重量依靠懸重的調整螺旋的重量依靠懸重的調整螺旋3來支持，豎軸來支持，豎軸6僅起定向的作僅起定向的作用用(見圖見圖5-3)，因此照準部旋轉時摩擦力矩小，由于儀器的因此照準部旋轉時摩擦力矩小，由于儀器的基座較大較重，這樣照準部旋轉時很難帶動基座和度盤。基座較大較重，這樣照準部旋轉時很難帶動基座和度盤。在高標上測量時，為了檢查高標的扭轉，儀器的基座上裝在高標上測量時，為了檢查高標的扭轉，儀器的基座上裝有偏扭望遠鏡。這種軸系由于重心低，軸與軸之間的間隙有偏扭望遠鏡。這種軸系由于重心低，軸與軸之間的間隙又可以調整，所以照準部轉動是很平穩的。懸重軸系的主又可

15、以調整，所以照準部轉動是很平穩的。懸重軸系的主要缺點是儀器太笨重以及由于豎軸向上凸出，望遠鏡不能要缺點是儀器太笨重以及由于豎軸向上凸出，望遠鏡不能旋過天頂。旋過天頂。 對于豎軸我們主要檢查它轉動是否靈活，晃對于豎軸我們主要檢查它轉動是否靈活，晃動是否過大動是否過大(一般用水準器是否能嚴格安平作為標準，在三角規范上有檢驗方法說明)。而對豎而對豎軸系則應檢查他的共軸性，所謂共軸性是指照準軸系則應檢查他的共軸性，所謂共軸性是指照準部的轉動軸線與度盤轉動軸線是否為同一軸線的部的轉動軸線與度盤轉動軸線是否為同一軸線的問題。問題。 對于復測軸系共軸性的檢驗方法如下檢驗方法如下：整平整平儀器，制動下盤儀器，

16、制動下盤(即度盤即度盤)松開上盤松開上盤(即照準部即照準部)，轉，轉動照準部嚴格整平水準器，使照準部在任何方向動照準部嚴格整平水準器，使照準部在任何方向水準器都水平水準器都水平 (其差值應小于半格其差值應小于半格)。然后制動上。然后制動上盤，打開下盤，轉動度盤及照準部，這時觀察水盤，打開下盤，轉動度盤及照準部，這時觀察水準器在任何方向是否仍都水平，若這時水準器氣準器在任何方向是否仍都水平，若這時水準器氣泡在某個固定方向上偏差過大，則說明其共軸性泡在某個固定方向上偏差過大，則說明其共軸性差，用這種儀器作復測法測量時，可能帶來較大差，用這種儀器作復測法測量時，可能帶來較大的誤差，這種儀器以采用測回

17、法觀測為宜。的誤差，這種儀器以采用測回法觀測為宜。4、豎軸系的共軸性與定向誤差、豎軸系的共軸性與定向誤差 為了保證經緯儀的測角精度，要求豎軸系在為了保證經緯儀的測角精度，要求豎軸系在旋轉過程中以一定的精度保持其軸線的位置，這個旋轉過程中以一定的精度保持其軸線的位置，這個要求可分為共軸性及定向誤差兩個方面。要了解儀要求可分為共軸性及定向誤差兩個方面。要了解儀器的性能，必須對這兩項進行檢驗。這里以圖器的性能，必須對這兩項進行檢驗。這里以圖5-4所示的一種豎軸系為例予以簡介。所示的一種豎軸系為例予以簡介。 1）共軸性）共軸性 共軸性偏差的產生與影響：共軸性偏差的產生與影響： 由于軸套由于軸套4在加工

18、時內圓中心線在加工時內圓中心線CC(也就也就是照準部軸是照準部軸1的旋轉軸線的旋轉軸線)與外圓的中心線與外圓的中心線CC不不重合，而度盤軸套要圍繞著外圓中心線重合，而度盤軸套要圍繞著外圓中心線CC轉動，轉動，造成照準部旋轉軸，線和度盤旋轉軸線不共軸，由造成照準部旋轉軸，線和度盤旋轉軸線不共軸，由俯視示意圖俯視示意圖55表示為表示為CC=e2，e2表征了軸套表征了軸套4的加工誤差。的加工誤差。 2）定向誤差的產生及影響）定向誤差的產生及影響 由于軸與軸套間的間隙及受到間隙中潤滑油的作用，由于軸與軸套間的間隙及受到間隙中潤滑油的作用，照準部相對于應在的旋轉軸線位置產生了偏差，稱為定向照準部相對于應

19、在的旋轉軸線位置產生了偏差，稱為定向誤差。定向誤差可分為偶然性的及系統性的兩部分。因為誤差。定向誤差可分為偶然性的及系統性的兩部分。因為有間隙，軸在軸套中作不規則的晃動，這是定向誤差的偶有間隙，軸在軸套中作不規則的晃動，這是定向誤差的偶然部分；由于間隙及油層的原因，軸的中心線與軸套孔的然部分；由于間隙及油層的原因，軸的中心線與軸套孔的中心線可能平行而不重合，這就產生了以中心線可能平行而不重合，這就產生了以2為周期的系為周期的系統誤差，它疊加在照準部的偏心差中，因為在間隙中轉動統誤差，它疊加在照準部的偏心差中，因為在間隙中轉動的油層厚度不勻，油珠的轉動又比軸的轉動慢一半，這就的油層厚度不勻，油珠

20、的轉動又比軸的轉動慢一半，這就產生以產生以4 為周期的系統誤差，稱為雙周異動誤差。為周期的系統誤差，稱為雙周異動誤差。豎軸不鉛垂而引起的水平角觀測誤差是不能用正豎軸不鉛垂而引起的水平角觀測誤差是不能用正倒鏡觀測來消除的。偶然晃動誤差及雙周異動誤倒鏡觀測來消除的。偶然晃動誤差及雙周異動誤差也是不能用正倒鏡觀測消除的。儀器偶然晃動差也是不能用正倒鏡觀測消除的。儀器偶然晃動誤差及雙周異動誤差偏大，必須對軸進行檢修或誤差及雙周異動誤差偏大，必須對軸進行檢修或清洗后換上粘度較原來為高的潤滑油。清洗后換上粘度較原來為高的潤滑油。 3）共軸性偏差及定向誤差的檢查原理）共軸性偏差及定向誤差的檢查原理 三角規范

21、三角規范中規定了照準部偏心差檢驗的中規定了照準部偏心差檢驗的方法，檢驗中同時讀記水平度盤和水準器氣泡讀方法，檢驗中同時讀記水平度盤和水準器氣泡讀數，并規定水平度盤偏心差的檢驗應在照準部偏數，并規定水平度盤偏心差的檢驗應在照準部偏心差檢驗之后緊接著進行，檢驗的全部過程就全心差檢驗之后緊接著進行，檢驗的全部過程就全面反映了豎軸共軸性偏差和定向誤差。面反映了豎軸共軸性偏差和定向誤差。四、橫軸四、橫軸 在經緯儀的橫軸在經緯儀的橫軸(水平軸水平軸)上裝著望遠上裝著望遠鏡和豎盤。望遠鏡和豎盤旋轉時，橫軸鏡和豎盤。望遠鏡和豎盤旋轉時，橫軸在照準部支架的軸承內旋轉。豎盤分劃在照準部支架的軸承內旋轉。豎盤分劃面

22、應垂直于橫軸旋轉軸線，分劃中心應面應垂直于橫軸旋轉軸線，分劃中心應裝在橫軸旋轉軸線上，并應使豎盤分劃裝在橫軸旋轉軸線上，并應使豎盤分劃的注記和望遠鏡視準軸在一個指定關系的注記和望遠鏡視準軸在一個指定關系的位置上。橫軸應垂直于豎軸。圓柱形的位置上。橫軸應垂直于豎軸。圓柱形的橫軸廣泛的使用在測量儀器上，只有的橫軸廣泛的使用在測量儀器上，只有部分平板儀使用了圓錐形軸。部分平板儀使用了圓錐形軸。 在游標經緯儀上，橫軸的結構一般在游標經緯儀上，橫軸的結構一般比較簡單，圖比較簡單，圖5-6便是一例。它由軸頸便是一例。它由軸頸與軸承組成，為了減少橫軸旋轉時的摩與軸承組成，為了減少橫軸旋轉時的摩擦力，采用了擦

23、力，采用了V形軸承支承的柱形軸，形軸承支承的柱形軸，軸頸與軸承的接觸往往僅為兩條直線。軸頸與軸承的接觸往往僅為兩條直線。圖5-6圖5-7 光學經緯儀的橫軸一般采用柱形支承的柱形軸，并光學經緯儀的橫軸一般采用柱形支承的柱形軸，并且中間是空的且中間是空的(圖5-7為其中之一)，這是由于光學經緯儀這是由于光學經緯儀的光線要沿軸線方向通過橫軸。的光線要沿軸線方向通過橫軸。圖圖5-8為國產為國產DJ61型型光學經緯儀的橫軸，橫軸由橫軸主體光學經緯儀的橫軸，橫軸由橫軸主體3和接軸和接軸6聯合組成。聯合組成。橫軸主體上裝有豎盤橫軸主體上裝有豎盤1，一端是圍繞軸心，一端是圍繞軸心2轉動的，主體轉動的，主體另一

24、端則通過接軸另一端則通過接軸6在偏心軸承在偏心軸承5的內環中轉動。軸心的內環中轉動。軸心2與偏心環與偏心環5是分別固定在儀器殼體的左右兩支架是分別固定在儀器殼體的左右兩支架4上的。上的。若儀器在使用中用力不當，例如提取儀器時長期僅拿住若儀器在使用中用力不當，例如提取儀器時長期僅拿住支架的一邊，使兩支架間的間距加寬，這時橫軸在支架支架的一邊，使兩支架間的間距加寬，這時橫軸在支架內可以沿軸線方向移動。產生這種現象時，對于游標經內可以沿軸線方向移動。產生這種現象時，對于游標經緯儀，在拆開儀器后，松動照準部支架的固定螺絲，重緯儀，在拆開儀器后，松動照準部支架的固定螺絲，重新調整兩支架間的寬度即可，對于

25、光學經緯儀，一般要新調整兩支架間的寬度即可，對于光學經緯儀，一般要在拆下橫軸后，在圖在拆下橫軸后，在圖5-8之之7的位置上，加墊適當厚薄的的位置上，加墊適當厚薄的墊圈。墊圈。圖圖5-8 為了使望遠鏡精確的瞄準目標，只用手是困為了使望遠鏡精確的瞄準目標，只用手是困難和費時的，因此難和費時的，因此在經緯儀上都裝有使望遠鏡水在經緯儀上都裝有使望遠鏡水平方向和垂直方向轉動的微動螺旋以及安平指標平方向和垂直方向轉動的微動螺旋以及安平指標水準器的微動螺旋，在大多數水準儀上都裝有微水準器的微動螺旋，在大多數水準儀上都裝有微傾螺旋。傾螺旋。當儀器的照準部需要作較大范圍的移動當儀器的照準部需要作較大范圍的移動時

26、，僅依靠微動也是不夠的，必須有制動機構相時，僅依靠微動也是不夠的，必須有制動機構相配合，才能使照準部迅速的達到要瞄準的目標。配合，才能使照準部迅速的達到要瞄準的目標。 5.2 制動微動機構制動微動機構在測量儀器中使用的制動微動機構的結構形式很在測量儀器中使用的制動微動機構的結構形式很多，但原理基本相同。為了便于理解多，但原理基本相同。為了便于理解制動微動機制動微動機構的作用原理構的作用原理，可以先看看簡化了的橫軸的制動，可以先看看簡化了的橫軸的制動微動機構。在圖微動機構。在圖5-9中橫軸中橫軸5在支架在支架7上是如何制動上是如何制動及微動的。制動微動環及微動的。制動微動環6套在橫軸套在橫軸5上

27、，在制動環上，在制動環的上部有制動手輪的上部有制動手輪1，旋轉手輪，旋轉手輪1，通過萬向接頭，通過萬向接頭2轉動了螺絲轉動了螺絲3，使制動塊，使制動塊4壓緊橫軸，這時橫軸壓緊橫軸，這時橫軸5與與制動微動環連成一體。制動環轉動，橫軸也轉動，制動微動環連成一體。制動環轉動，橫軸也轉動，但制動環但制動環6已被下方的微動螺旋已被下方的微動螺旋8及微動彈簧及微動彈簧10頂頂緊不能轉動了，這時橫軸也就不能轉動了，因此緊不能轉動了，這時橫軸也就不能轉動了，因此達到了橫軸制動的目的。達到了橫軸制動的目的。 由圖由圖59可見，所謂制動并不是可見，所謂制動并不是把橫軸把橫軸5與支架直接連在一起，而是與支架直接連在

28、一起，而是通過微動結構的通過微動結構的8與與10才達到的，在才達到的，在此沒有微動機構是制動不了的。制動此沒有微動機構是制動不了的。制動以后旋轉微動螺旋以后旋轉微動螺旋8，壓緊彈簧，壓緊彈簧10，制動微動環發生微小的轉動，橫軸也制動微動環發生微小的轉動，橫軸也產生微小的轉動，這就是橫軸的微動。產生微小的轉動，這就是橫軸的微動。可見必須先制動才能產生微動，否則可見必須先制動才能產生微動，否則橫軸不與制動微動環相連接，旋轉微橫軸不與制動微動環相連接，旋轉微動螺旋時制動微動環微動，而橫軸是動螺旋時制動微動環微動，而橫軸是不動的。不動的。 豎軸上的制動微動原理與上相同，豎軸上的制動微動原理與上相同，在

29、復測軸系的游標經緯儀上有兩套制在復測軸系的游標經緯儀上有兩套制動微動機構，一個使水平度盤與基座動微動機構，一個使水平度盤與基座之間產生制動微動，一個使水平度盤之間產生制動微動，一個使水平度盤與照準部之間產生制動微動。與照準部之間產生制動微動。圖5-9 圖圖5-10所示的制動微動機構是用在復測軸系的經緯所示的制動微動機構是用在復測軸系的經緯儀上的，它是用于照準部隨同度盤一起相對于三角基座儀上的，它是用于照準部隨同度盤一起相對于三角基座的制動及微動。制動架的制動及微動。制動架1是套在與度盤相固連的軸套是套在與度盤相固連的軸套7上上的，當制動螺旋的，當制動螺旋2沒有旋緊時，制動塊沒有旋緊時，制動塊6

30、沒有壓緊軸套沒有壓緊軸套r，這時軸套及度盤可以在制，動環內任意轉動。當旋緊制這時軸套及度盤可以在制，動環內任意轉動。當旋緊制動螺旋動螺旋2后，制動塊后，制動塊6壓緊了軸套壓緊了軸套7，這時使制動架與度，這時使制動架與度盤軸套固連起來了，同時制動架又由微動螺旋盤軸套固連起來了，同時制動架又由微動螺旋3及彈簧及彈簧4卡在凸塊卡在凸塊5上，凸塊是在基座上的，因此度盤不能轉動了，上，凸塊是在基座上的，因此度盤不能轉動了，產生了制動度盤的作用。度盤制動后，若旋轉微動螺旋產生了制動度盤的作用。度盤制動后，若旋轉微動螺旋3，加上微動彈簧的彈力作用，迫使制動架加上微動彈簧的彈力作用，迫使制動架l相對于基座上的

31、相對于基座上的凸塊凸塊5作微小的轉動，基座是固定不動的，因此度盤就相作微小的轉動，基座是固定不動的，因此度盤就相對轉動了一個微小的角度，這就是照準部隨同度盤一起對轉動了一個微小的角度，這就是照準部隨同度盤一起的微動。這種制動微動機構由于微動螺旋的微動。這種制動微動機構由于微動螺旋3暴露在大氣中，暴露在大氣中，易于進灰受到磨損，因此只能用在精度不高的儀器上。易于進灰受到磨損，因此只能用在精度不高的儀器上。 圖圖510是一種用于精度較高的光學經緯儀上的結構，是一種用于精度較高的光學經緯儀上的結構，制動架制動架1是套在基座上的，照準部殼體上的一個凸塊是套在基座上的，照準部殼體上的一個凸塊5被被套進制

32、動架內，從而用于照準部相對于基座的制動及微動。套進制動架內，從而用于照準部相對于基座的制動及微動。旋進制動螺旋旋進制動螺旋2，推動制動塊，推動制動塊6壓緊在基座上，此時制動壓緊在基座上，此時制動架架1被制動，照準部上凸塊被制動，照準部上凸塊5，被杠桿，被杠桿4和彈簧和彈簧7頂緊，因頂緊，因此照準部就被固定了。旋轉微動螺旋此照準部就被固定了。旋轉微動螺旋3推動杠桿推動杠桿4可使照可使照準部上凸塊準部上凸塊5在一定范圍內作微小轉動。松開制動螺旋在一定范圍內作微小轉動。松開制動螺旋2，旋轉照準部，則制動架借凸塊旋轉照準部，則制動架借凸塊5的帶動也和照準部一起旋的帶動也和照準部一起旋轉。轉。若微動螺旋

33、螺距若微動螺旋螺距s=05毫米，毫米， ，則，則s=0.11毫毫米。根據米。根據a、b線段的比例可使照準部的移動量線段的比例可使照準部的移動量比用螺距比用螺距05毫米的微動螺旋直接推動照準部毫米的微動螺旋直接推動照準部上凸塊上凸塊5縮小若干倍。使微動機構的靈敏度相縮小若干倍。使微動機構的靈敏度相應地提高了若干倍，所以這種機械可以精確地應地提高了若干倍，所以這種機械可以精確地瞄準。精度較高的微動螺旋的螺紋都是不露在瞄準。精度較高的微動螺旋的螺紋都是不露在外的，同時還有調節旋轉松緊的結構，以免微外的，同時還有調節旋轉松緊的結構，以免微動螺旋產生過緊或晃動的現象。動螺旋產生過緊或晃動的現象。 bss

34、ab 圖圖511a為一種為一種沒有制動的螺旋的制動微動結構沒有制動的螺旋的制動微動結構，也，也有叫它有叫它摩擦制動摩擦制動的，它多用在體積小重量輕的光學經緯儀的，它多用在體積小重量輕的光學經緯儀和水準儀上。制動環的一端被照準部殼體和水準儀上。制動環的一端被照準部殼體1上的微動螺旋上的微動螺旋2和微動彈簧和微動彈簧7所卡住。其制動作用是依靠制動環和軸套間所卡住。其制動作用是依靠制動環和軸套間的摩擦力。當壓緊或松開螺絲的摩擦力。當壓緊或松開螺絲5時，借助于彈簧時，借助于彈簧6的彈力可的彈力可以調節摩擦力的大小。當儀器照準部沒有受外力作用時，以調節摩擦力的大小。當儀器照準部沒有受外力作用時，由于彈簧

35、由于彈簧6的伸張力產生制動環的伸張力產生制動環4與軸套與軸套3之間的摩擦力，之間的摩擦力，照準部被制動。當旋轉微動螺旋照準部被制動。當旋轉微動螺旋2時，由于制動的摩擦力時，由于制動的摩擦力大于照準部旋轉時的摩擦力，也大于彈簧大于照準部旋轉時的摩擦力，也大于彈簧7的彈力。這就的彈力。這就迫使與微動螺旋相連的照準部轉動。迫使與微動螺旋相連的照準部轉動。圖圖5-11（a）（b） 由圖可見，用手順時針轉動照準部時，為了由圖可見，用手順時針轉動照準部時，為了克服這種摩擦力，必然將微動彈簧克服這種摩擦力，必然將微動彈簧7壓緊，松手壓緊，松手后，彈簧又彈回，難以瞄準目標，還有會使照準后，彈簧又彈回，難以瞄準

36、目標，還有會使照準部殼體上的微動螺旋與制動架碰撞的缺點。在一部殼體上的微動螺旋與制動架碰撞的缺點。在一些沒有制動螺旋的水準儀上，把制動環的外圓銑些沒有制動螺旋的水準儀上，把制動環的外圓銑成蝸輪，用裝在儀器照準部殼體上的蝸桿代替了成蝸輪，用裝在儀器照準部殼體上的蝸桿代替了微動螺旋和微動彈簧的作用，這樣就沒有上述碰微動螺旋和微動彈簧的作用，這樣就沒有上述碰撞的缺點，而且這種水準儀或經緯儀的微動范圍撞的缺點，而且這種水準儀或經緯儀的微動范圍是無限的。是無限的。 圖圖5-11b為其中的一種，制動環為其中的一種，制動環(蝸輪蝸輪) 1因因有彈簧有彈簧10的作用壓緊了制動塊的作用壓緊了制動塊9，使蝸輪與連

37、結，使蝸輪與連結在基座上的軸套在基座上的軸套2發生了摩擦，起了制動作用。發生了摩擦，起了制動作用。在制動環的外圓蝸輪與蝸桿在制動環的外圓蝸輪與蝸桿6相嚙合，當轉動微相嚙合，當轉動微動手輪動手輪3 (兩側對稱二個兩側對稱二個)時，蝸桿轉動，因有摩時，蝸桿轉動，因有摩擦擦力的原因蝸輪不會動，致使照準部力的原因蝸輪不會動，致使照準部4發生相對轉動。為了發生相對轉動。為了使微動的作用均勻，不致因蝸輪與蝸桿嚙合不緊發生空使微動的作用均勻，不致因蝸輪與蝸桿嚙合不緊發生空隙，致使照準部微動時產生跳動現象，蝸桿是通過簧片隙，致使照準部微動時產生跳動現象，蝸桿是通過簧片5，使半圓軸瓦使半圓軸瓦7緊緊的壓在蝸輪上

38、的。圖中緊緊的壓在蝸輪上的。圖中8為防塵擋片。為防塵擋片。為了操作方便起見，近年來我國及國外一些儀器上，已為了操作方便起見，近年來我國及國外一些儀器上，已將制動螺旋與微動螺旋同裝在一個軸上，稱將制動螺旋與微動螺旋同裝在一個軸上，稱“同軸結同軸結構構”。目前這種結構形式很多。目前這種結構形式很多。 制動微動機構常見的毛病之一是制動微動機構常見的毛病之一是微動彈簧彈力不足微動彈簧彈力不足，不能均勻的推動照準部，在用望遠鏡瞄準目標時，往往不能均勻的推動照準部，在用望遠鏡瞄準目標時，往往產生產生跳動現象跳動現象而無法對準，這時一方面可能是因為軸系而無法對準，這時一方面可能是因為軸系或制動微動架需要清洗

39、加油，另一方面也可能是要更換或制動微動架需要清洗加油，另一方面也可能是要更換更有力的彈簧。更有力的彈簧。另一常見的問題是微動螺旋與螺母之間另一常見的問題是微動螺旋與螺母之間空隙太大，產生晃動，使儀器照準部不夠穩定，這時需空隙太大，產生晃動，使儀器照準部不夠穩定，這時需清洗微動螺旋，并調整與螺母之間的間隙。清洗微動螺旋，并調整與螺母之間的間隙。再有旋轉制再有旋轉制動螺旋時不能有效的制動，其原因多是制動螺旋頂部的動螺旋時不能有效的制動，其原因多是制動螺旋頂部的頂桿過短或者沒有制動塊，以及制動手輪與制動螺桿之頂桿過短或者沒有制動塊，以及制動手輪與制動螺桿之間相對滑動，后者在采用扳把式制動結構時常見。

40、間相對滑動，后者在采用扳把式制動結構時常見。5.3 復測機構與撥盤機構復測機構與撥盤機構一、復測機構一、復測機構 在工程測量及礦山測量中為了提高測量速度在工程測量及礦山測量中為了提高測量速度和精度經常采用復測法，因此金屬度盤游標經緯和精度經常采用復測法，因此金屬度盤游標經緯儀幾乎都能用復測機構，它是由兩套制動微動機儀幾乎都能用復測機構，它是由兩套制動微動機構來實現的。這里要介紹的是工程光學經緯義的構來實現的。這里要介紹的是工程光學經緯義的復測機構。復測機構。這種經緯儀多采用方向式軸系，而其這種經緯儀多采用方向式軸系，而其復測機構大多數是用一個卡子，這個卡子裝在經復測機構大多數是用一個卡子，這個

41、卡子裝在經緯儀的照準部的殼體上，借助它卡住與度盤固連緯儀的照準部的殼體上，借助它卡住與度盤固連的復測盤的復測盤(片片)，使度盤連同照準部一同轉動，當，使度盤連同照準部一同轉動，當松開卡子時照準部可單獨轉動。松開卡子時照準部可單獨轉動。根據復測法的作根據復測法的作業要求對卡子提出三項主要要求：業要求對卡子提出三項主要要求： 1卡子卡住復測盤后，轉動照準部時就帶卡子卡住復測盤后，轉動照準部時就帶動度盤一同轉動，而度盤讀數不變。這就要求對動度盤一同轉動，而度盤讀數不變。這就要求對卡子有足夠的夾緊力。卡子有足夠的夾緊力。 2卡子松開后，照準部旋轉時，不得有任卡子松開后，照準部旋轉時，不得有任何帶動度盤

42、的現象。這就要求卡子口大小合適，何帶動度盤的現象。這就要求卡子口大小合適，安裝位置恰當。安裝位置恰當。 3卡子在卡緊或松開復測盤卡子在卡緊或松開復測盤(片片)的過程中，的過程中，不會引起度盤有任何的移動。這就要求卡子卡力不會引起度盤有任何的移動。這就要求卡子卡力的方向正好垂直于復測盤的方向正好垂直于復測盤(片片)面。并且上下卡片應面。并且上下卡片應同時接觸復測盤。在現在生產的復測卡中長期可同時接觸復測盤。在現在生產的復測卡中長期可靠的達到以上要求的極少。靠的達到以上要求的極少。 下面講述兩種復測卡的結構：下面講述兩種復測卡的結構： 我國我國DJ 61型光學經緯儀型光學經緯儀和意大利和意大利T4

43、150 N E型工程光學經緯儀所用的結構如圖型工程光學經緯儀所用的結構如圖5-12。復測卡座。復測卡座7安裝在照準部殼體安裝在照準部殼體6上，當復測上，當復測扳把扳把8往下扳時，由于它是一個凸輪，在彈簧往下扳時，由于它是一個凸輪，在彈簧5及簧片及簧片2的彈力作用下，頂軸的彈力作用下，頂軸4及墊塊及墊塊11往后退，往后退，圖5-12兩個滾珠兩個滾珠3的間距變的間距變小，于是簧片小，于是簧片2與鉚與鉚釘釘9的間距也縮小，的間距也縮小，將復測盤將復測盤1夾緊，當夾緊，當照準部照準部6轉動時就帶轉動時就帶著水平度盤一起轉動。著水平度盤一起轉動。圖5-13 我國我國CJH-1型光學經緯儀及蔡司型光學經緯

44、儀及蔡司Theo 030型型經緯儀的復測卡，結構如圖經緯儀的復測卡，結構如圖5-13。復測卡座。復測卡座3是固是固定在照準部殼體上的，當我們將復測扳手定在照準部殼體上的，當我們將復測扳手7向下扳向下扳動時，動時，7即可繞著小軸即可繞著小軸8轉動，同時頂塊轉動，同時頂塊6在彈簧在彈簧5的張力作用下繞著小軸的張力作用下繞著小軸4轉動，這時頂塊轉動，這時頂塊6就把扳就把扳手手7卡在下一臺階上面不能恢復水平位置，與扳手卡在下一臺階上面不能恢復水平位置，與扳手7相連的下簧片相連的下簧片9即頂起頂桿即頂起頂桿10及彈簧及彈簧11，這樣上，這樣上彈簧彈簧11及壓塊及壓塊2即可將與度盤相連的復測片即可將與度盤

45、相連的復測片1卡緊，卡緊，照準部轉動時度盤也隨之轉動。照準部轉動時度盤也隨之轉動。當我們用手壓下頂塊當我們用手壓下頂塊6并使扳手并使扳手7恢復水平位置時，恢復水平位置時，由于彈簧片由于彈簧片11的作用，復測片的作用，復測片1即被松開。這種即被松開。這種經緯儀上所裝的復測片比上一種所用的復測盤為經緯儀上所裝的復測片比上一種所用的復測盤為好，這是因為復測片很薄，有彈性，在復測卡簧好，這是因為復測片很薄，有彈性，在復測卡簧片片9的上下夾緊點不能同時接觸復測片時，就不的上下夾緊點不能同時接觸復測片時，就不會同復測盤一樣使度盤的軸套受一較大的向上或會同復測盤一樣使度盤的軸套受一較大的向上或向下的力量，也

46、就不會產生帶動度盤的現象。另向下的力量，也就不會產生帶動度盤的現象。另外這種復測卡不工作時，簧片外這種復測卡不工作時，簧片9，11和彈簧和彈簧5均處均處在放松狀態，不易引起彈性失效。在放松狀態，不易引起彈性失效。但復測片很薄，但復測片很薄，平整度要求也較高，在拆修儀器時應注意復測片平整度要求也較高，在拆修儀器時應注意復測片的平整度。的平整度。 復測卡的失效是常見的，有時會給測量工作復測卡的失效是常見的，有時會給測量工作帶來很大的影響。復測卡機構可靠性的檢查共有帶來很大的影響。復測卡機構可靠性的檢查共有三項：三項： 1復測卡不工作時是否帶動度盤的檢查：復測卡不工作時是否帶動度盤的檢查： 將復測卡

47、扳手扳開，整平儀器，用望遠鏡瞄將復測卡扳手扳開，整平儀器，用望遠鏡瞄準一目標并讀取度盤讀數。順時針方向旋轉照準準一目標并讀取度盤讀數。順時針方向旋轉照準部部10周后，瞄準同一目標讀取度盤讀數。再逆時周后，瞄準同一目標讀取度盤讀數。再逆時針方向轉動照準部針方向轉動照準部10周，瞄準同一目標讀取度盤周，瞄準同一目標讀取度盤讀數，三次讀數應無明顯差別。讀數，三次讀數應無明顯差別。 2復測卡工作時卡緊是否可靠的檢查：復測卡工作時卡緊是否可靠的檢查： 將復測卡扳手扣上，先在度盤上讀一讀數，將復測卡扳手扣上，先在度盤上讀一讀數，然后以普通速度旋轉照準部兩周，觀察度盤讀數然后以普通速度旋轉照準部兩周，觀察度

48、盤讀數應該沒有變化再反轉兩周，觀察讀數是否有變化。應該沒有變化再反轉兩周，觀察讀數是否有變化。這項檢查在度盤上每隔這項檢查在度盤上每隔30的位置檢查一次。的位置檢查一次。 3復測卡作用時正確性的檢查：復測卡作用時正確性的檢查： 檢查時旋緊制動螺旋在度盤每隔檢查時旋緊制動螺旋在度盤每隔30的位置的位置上檢查一次。檢查時多次上下扳動復測卡扳把，上檢查一次。檢查時多次上下扳動復測卡扳把，即使復測卡夾口松開又夾緊，在讀數顯微鏡內應即使復測卡夾口松開又夾緊，在讀數顯微鏡內應察覺不到讀數的變化。察覺不到讀數的變化。二、撥盤機構二、撥盤機構 撥盤機構是在觀測過程中變換度盤位置用的，撥盤機構是在觀測過程中變換

49、度盤位置用的，在度盤均勻分布的不同位置上觀測相同的目標，在度盤均勻分布的不同位置上觀測相同的目標，可減少水平度盤刻劃誤差的影響以提高測量精度。可減少水平度盤刻劃誤差的影響以提高測量精度。復測機構都可以起撥盤的作用，但撥盤機構則不復測機構都可以起撥盤的作用，但撥盤機構則不能起復測機構的作用。這里介紹兩種撥盤機構。能起復測機構的作用。這里介紹兩種撥盤機構。 在圖在圖5-14中，經緯儀的度盤軸套中，經緯儀的度盤軸套7上安裝著上安裝著度盤度盤5及撥盤齒盤及撥盤齒盤4。在照準部上裝有撥盤手輪。在照準部上裝有撥盤手輪2，在手輪的前端有齒輪在手輪的前端有齒輪9。需要撥動度盤時，打開。需要撥動度盤時，打開手輪

50、護蓋手輪護蓋1，用手壓緊手輪，用手壓緊手輪2使齒輪使齒輪9和齒盤和齒盤4嚙合嚙合上，這時旋轉手輪即可撥動度盤。為了不致把撥上，這時旋轉手輪即可撥動度盤。為了不致把撥盤手輪當別的手輪而撥錯，在手輪上不僅裝有護盤手輪當別的手輪而撥錯，在手輪上不僅裝有護蓋，而且因為彈簧蓋，而且因為彈簧6的張力經常將手輪頂起，齒的張力經常將手輪頂起，齒輪輪9和齒盤和齒盤4常處在分離狀態，即使誤將手輪瑗錯，常處在分離狀態，即使誤將手輪瑗錯，也轉動不了度盤。也轉動不了度盤。圖圖5-15為另一種撥盤結構，撥盤手輪為另一種撥盤結構，撥盤手輪3與滑桿與滑桿7相連，在撥盤相連，在撥盤手輪座手輪座6上有一螺孔，孔中有彈簧上有一螺孔

51、，孔中有彈簧5，其彈力是可以通過螺絲，其彈力是可以通過螺絲來調整的，當調整到一定壓力時，彈簧所壓住的手把來調整的，當調整到一定壓力時，彈簧所壓住的手把9與滑與滑桿桿7發生較大的摩擦力，當滑桿頭部的傘形齒輪插入齒盤發生較大的摩擦力，當滑桿頭部的傘形齒輪插入齒盤10后，因為有這個摩擦力，手輪及滑桿是不會因三個彈簧后，因為有這個摩擦力，手輪及滑桿是不會因三個彈簧4的的彈力作用而退出的。對比上一種撥盤結構，這就免去了撥盤彈力作用而退出的。對比上一種撥盤結構，這就免去了撥盤時還要壓住手輪的要求，使用比較方便。撥完度盤以后，時還要壓住手輪的要求，使用比較方便。撥完度盤以后，圖5-14下按手把下按手把9，消

52、除了手把，消除了手把9對滑桿對滑桿7的摩擦力，手輪及滑桿的摩擦力，手輪及滑桿被三個彈簧被三個彈簧4自動彈出。彈出以后手把自動彈出。彈出以后手把9的頭部正好落在的頭部正好落在滑桿滑桿7中的凹槽內，卡住了滑桿，這時再用力也不可能把中的凹槽內，卡住了滑桿，這時再用力也不可能把手輪手輪3頂入。因此即使轉錯了手輪也不會撥動度盤，只有頂入。因此即使轉錯了手輪也不會撥動度盤，只有再把手把再把手把9按起并頂入手輪按起并頂入手輪3后，撥盤手輪才能再起作用。后，撥盤手輪才能再起作用。這種機構應用于阿司卡尼亞廠的這種機構應用于阿司卡尼亞廠的Tu型經緯儀及我國統一型經緯儀及我國統一設計的設計的J2經緯儀上。經緯儀上。

53、5.4 腳螺旋腳螺旋 腳螺旋也有叫安平螺旋的。它的功用是借腳螺旋也有叫安平螺旋的。它的功用是借助水準器指示，將儀器精確地安置在理想位置上。助水準器指示，將儀器精確地安置在理想位置上。對腳螺旋的要求是對腳螺旋的要求是2腳螺旋在螺母中能均勻平滑腳螺旋在螺母中能均勻平滑地轉動，在任何位置上不能有過松或過緊的現象，地轉動，在任何位置上不能有過松或過緊的現象，并且腳螺旋在螺母中不應有能感覺到的晃動。這并且腳螺旋在螺母中不應有能感覺到的晃動。這就是說腳螺旋的螺桿不僅不能有微小的彎曲，而就是說腳螺旋的螺桿不僅不能有微小的彎曲，而且它和螺母的螺紋都應加工得十分精細，配合得且它和螺母的螺紋都應加工得十分精細，配合得十分嚴密，精密的腳螺旋，螺桿與螺母是個別配十分嚴密，精密的腳螺旋，螺桿與螺母是個別配對研磨成的。對研磨成的。 現代生產的經緯儀中幾乎全是三個腳螺旋，現代生產的經緯儀中幾乎全是三個腳螺旋，它克服了四個腳螺旋的缺點，但丟了四個腳螺旋它克服了四個腳螺旋的缺點，但丟了四個腳螺旋的優點，特別是轉動照準部時由于軸面的摩擦力的優點，特別是轉動照準部時由于軸面的摩擦力會會 使