大口径多维调整反射镜架的设计及精度分析

　　1 引 言

　　为了为满足光路中对直径 120 mm 的激光光束反射的调整要求，要求设计一款调整架具备方位、俯仰、径向平移、轴向平移四个维度的调节功能，且这些方向调节精度要满足在4 m 之外光斑移动的精度在 0. 2 mm，所以在设计反射镜架的时候，精度设计是其中重要的环节，通即保证调整的精度能够满足使用的要求，又保证了机械加工的能力能够使零件精度达到要求的精度。

　　2 调整架的设计

　　为满足使用要求，调整架设计如图 1 所示。

　　( 1) 将镜片通过镜片压圈固定在镜片框架上，周边通过六个螺钉压紧镜片压圈来固定镜片;

　　( 2) 镜片框架通过螺钉与两个俯仰主轴相连接，俯仰主轴材料选用强度、刚度更好的不锈钢材料[1]，这样能尽量减少由于镜片质量大带来的俯仰主轴的变形;

　　( 3) 俯仰主轴两侧设计各有一个轴向平移螺钉，使镜片架能够轴向平移;

　　( 4) 俯仰轴安装在一个装配龙门架上，龙门架底部安装在底板上，能通过四角位置的方位微调钉绕底板与龙门架之间的方位主轴作方位旋转，并有四个方位紧固钉作锁紧用;

　　( 5) 底板上有沿垂直于轴向的腰形孔，使得整个调整架在安装到平台上后能垂直于轴向平移。调整架的调整维度如图 2 所示。

　　调整架设计径向平移、轴向平移只是用来进行光路位置的粗调，保证光路能够顺利的调节到一定范围内，通过手动和粗调平移螺钉来调节基本能够实现调节，所以对径向平移、轴向平移不需要进行精密调节的设计。

　　3 理论精度

　　其实对于调整架的来说，以上计算出的仅仅是它的理论精度，实际上，调整架的实际精度与它加工、使用的实际状况有很大的联系。

　　4 实际精度与误差分析

　　4. 1 精度与误差的概念

　　精度又称精确度，是指准确的程度，精度的高低是用误差的大小来衡量的，误差小则精度高。误差通常可以分为原理误差、制造误差和使用误差三种:

　　( 1) 原理误差指的是在设计中采用了一些近似的的假定与环节，导致结果与实际的数据有微小的差别;

　　( 2) 制造误差是指加工和装配不准确引起的误差，属于随机误差;

　　( 3) 使用误差是指在使用过程中由于力变形、热变形引起的误差[2]。

　　由于径向平移、轴向平移是保证光路基本调节到位，所以对它们的精度要求不高，本文不做分析，重点分析方位、俯仰中的误差与精度问题。