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第一页，共十九页，2022年，8月28日 目录 Optomechanics的研究价值及地位 光机设计的基本原理 光学元件的安装设计及工艺 光机设计中的调整机构 系统分析 热分析 先进设计方法 附录 第二页，共十九页，2022年，8月28日 Optomechanics的现实地位 在国际上已有Opto-mechanics、 Opto-electronics等专有名词； 每年国际上都会有冠以“Opto-mechanics”字样的国际会议； 国际上成立有专门的学术组织，定期研讨； 美国主要从事光学工程研究的大学都开设Opto-mechanics课程； 各类人才招聘信息也常会出现需要Opto-mechanics engineer； 第三页，共十九页，2022年，8月28日 Optomechanics与Optical Engineering 之间的关系 第四页，共十九页，2022年，8月28日 光机设计的基本原理 光学设计工程师：通过各类光学元件的设计，达到预定的设计要求。 光机工程师：通过保证各类光学元件的空间位置，实现仪器性能要求。 第五页，共十九页，2022年，8月28日 光机设计基本原理(续) 光学机械总体设计的基本要点： 工作环镜 结构设计 机构运动学设计 热环境设计 振动分析 集成设计 第六页，共十九页，2022年，8月28日 工作环境(参照美军标810) 　环境 Normal Server Extreme Example of Extreme Low temperature 293K 222K 2.4K Cryogenic satellite telescope High temperature 300K 344K 423K White cell for combustion studies Low pressure 88Kpa 57Kpa 0 Satellite telescope High pressure 108Kpa 1Mpa 138Mpa Submersible window Humidity 25-75%RH 100%RH (Under water) Submersible window Acceleration 2g 12g 10×103g Gun-launched projectile Vibration 200×106m/sec RMS,f≥8Hz 0.04g2/Hz 20≤f≤100Hz 0.13g2/Hz 30≤f≤1500Hz Satellite launch vehicle 第七页，共十九页，2022年，8月28日 结构设计 结构设计的目的： 支承各类光元件（后有详述） 构成仪器整体，功能布局等 关键点：仪器的动态性表征： f n 有多种变形，可在手册中根据要求查寻， g为重力加速度，δ构架自重变形量。 第八页，共十九页，2022年，8月28日 结构设计(续) 在构件设计中，为提高结构的稳定性，提高设计的振动频率是一方面，另一方面，增加系统的阻尼也是有效的手段之一。 图 第九页，共十九页，2022年，8月28日 运动学设计 运动学的设计就是解决光学机械设计的运动件的约束。只有在无过约束或微过约束的情况下，才能保证最佳的定位精度及运动精度。 第十页，共十九页，2022年，8月28日 抗热设计 由于温度的变化引起结构的变化，从而引起光学系统的变化 温度的变化引起光学件的面形变化 温度的变化引起光轴的失调 解决方案： 光学系统的误差分析 温控设计 材料选用 自动调整 被动补偿 第十一页，共十九页，2022年，8月28日 抗热设计(热变形) 第十二页，共十九页，2022年，8月28日 抗热设计(热变形) 第十三页，共十九页，2022年，8月28日 热补偿 第十四页，共十九页，2022年，8月28日