光機械設計的案例
光學系統 | 借助Ansys Zemax從概念到立方體衛星光機械設計（2）
立方體衛星的光機械設計
在此立方體衛星工作流程示例中，光機械設計為標準的立方體衛星外形尺寸，即3個單位（U）。1U的空間相當于10厘米×10厘米×10厘米。立方體衛星標準由斯坦福大學空間系統開發實驗室和圣路易斯-奧比斯波的加州州立理工大學創建。有關制定的標準的更多信息，請參見此處。
首先，在Creo Parametric中繪制了3-U立方體衛星的外部框架。下圖顯示了沒有任何光學元件的外部框架。
圖 3.3-U 立方體衛星的外部框架
隨著外部框架的開發，光學設計被添加到了該結構中。然后，構建光機械結構以裝配光學元件，并將其與外部框架相匹配。
圖4：為3-U 立方體衛星完成光學機械設計
在光機械設計完成后，可以使用仿真工具，在Creo Parametric中對這些組件對光學性能的影響進行仿真。在最后的仿真中，完整光機械模型被太陽能電池板包裹裝配。
光線追跡仿真驗證了光機械對光學性能沒有重大影響。現在可以將構建的整個系統導出到有限元分析（FEA）軟件，開始STOP分析。
圖 5.最終光學機械設計的光線追跡仿真
借助OpticsBuilder，可以縮小光學工程與機械工程之間的文件形式差異。
展開 Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 ：使用 OpticsBuilder 實現光機械封裝
本文是3篇系列文章的一部分，該系列文章將討論智能手機鏡頭模塊設計的挑戰，從概念、設計到制造和結構變形的分析。本文是三部分系列的第二部分。概括介紹了如何在 CAD 中編輯光學系統的光學元件以及如何在添加機械元件后使用 Zemax OpticsBuilder 分析系統。展示案例是來自全球運營制造商的智能手機鏡頭系統，該系統由五個鏡片、一個蓋板玻璃和一個紅外濾光片組成。主要目的是給這些鏡片擴展復雜邊緣，以便于將它們安裝在機械部件上。此外，文章還介紹了如何使用光機械驗證工具 Zemax OpticsBuilder 來添加和調整機械組件。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
在OpticStudio中優化光學系統后，通過Prepare for OpticsBuilder工具將系統轉換為.ZBD文件。
當光學系統通過 Prepare for OpticsBuilder 工具被轉換為.ZBD文件時有幾點需要考慮。首先，由于 OpticsBuilder 的光線追跡工具是基于 OpticStudio 的非序列光線追跡引擎，因此序列光學系統首先應轉換為非序列系統，然后再轉換為.ZBD文件。如果 Prepare for OpticsBuilder 工具是在非序列模式中使用，則光學系統將直接轉換為 .ZBD 文件。
其次，在 Prepare for OpticsBuilder 工具的用戶輸入部分，如果機械工程師有權編輯核心光學屬性，則應取消勾選 Read-only 框。
此外，OpitcStudio 用戶還可以在工具設置中編輯各種系統性能所允許的改變量，以便限定光機械設計所允許對于光學系統性能影響的極限情況（在下一節中進一步解釋）。
展開 Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 2 部分：使用 OpticsBuilde
Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 2 部分：使用 OpticsBuilder 實現光機械封裝
本文是3篇系列文章的一部分，該系列文章將討論智能手機鏡頭模塊設計的挑戰，從概念、設計到制造和結構變形的分析。本文是三部分系列的第二部分。概括介紹了如何在 CAD 中編輯光學系統的光學元件以及如何在添加機械元件后使用 Zemax OpticsBuilder 分析系統。展示案例是來自全球運營制造商的智能手機鏡頭系統，該系統由五個鏡片、一個蓋板玻璃和一個紅外濾光片組成。主要目的是給這些鏡片擴展復雜邊緣，以便于將它們安裝在機械部件上。此外，文章還介紹了如何使用光機械驗證工具 Zemax OpticsBuilder 來添加和調整機械組件。
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簡介
在OpticStudio中優化光學系統后，通過Prepare for OpticsBuilder工具將系統轉換為.ZBD文件。
編輯
當光學系統通過 Prepare for OpticsBuilder 工具被轉換為.ZBD文件時有幾點需要考慮。首先，由于 OpticsBuilder 的光線追跡工具是基于 OpticStudio 的非序列光線追跡引擎，因此序列光學系統首先應轉換為非序列系統，然后再轉換為.ZBD文件。如果 Prepare for OpticsBuilder 工具是在非序列模式中使用，則光學系統將直接轉換為 .ZBD 文件。
其次，在 Prepare for OpticsBuilder 工具的用戶輸入部分，如果機械工程師有權編輯核心光學屬性，則應取消勾選 Read-only 框。
此外，OpitcStudio 用戶還可以在工具設置中編輯各種系統性能所允許的改變量，以便限定光機械設計所允許對于光學系統性能影響的極限情況（在下一節中進一步解釋）。
展開 Ansys Zemax | 大功率激光系統的STOP分析2：如何進行光機械設計準備
在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。
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光機械設計準備
光學設計完成后，下一階段就是為光學元件創建機械封裝。除了提供光學系統的保護和布局安裝外，透鏡和反射面的安裝設計還將引入機械導入光源。此外，這些機械元件還可以作為散熱器，為光學元件散熱。我們將在稍后的過程中探討這兩個問題，但現在我們將專注于光機械設計。OpticStudio 和 OpticsBuilder 之間的交互可大幅簡化這一過程。Prepare for OpticsBuilder 工具能導出光學系統，且導出格式方便光機工程師直接在他們的 CAD 工具中打開系統，其中包含創建光機系統所需的所有信息。
光機械系統整體創建完成后，整個設計便可以輕松導出到 OpticStudio 非序列模式。OpticStudio 非序列模式能夠將每個物體視為探測器，以計算系統中每個光學器件和機械表面上的吸收通量。額外的探測器可以記錄鏡頭體內的吸收通量。當激光以光束的形式在系統中傳播，我們可以記錄它們與元件的每一次相互作用。
通過利用 ZOS-API 的強大功能，此階段可以使用腳本自動檢索存儲在探測器上的通量數據，并為滿足FEA軟件包的輸入要求而配置輸出。此外，系統幾何結構也將作為 CAD 元件導出到 FEA 工具中。
這個過程包括 4 個階段：
將序列模式系統轉換為非序列模式，同時為光機設計做準備。
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Ansys Zemax | 手機鏡頭設計 - 第 2 部分：光機械封裝
本文該系列文章將討論智能手機鏡頭模組設計的挑戰，涵蓋了從概念、設計到制造和結構變形的分析。本文是四部分系列的第二部分，介紹了在 Ansys Speos 環境中編輯光學元件以及在整合機械組件后分析系統。案例研究對象是一家全球運營制造商的智能手機鏡頭系統，該系統由五個鏡頭、一個蓋板玻璃和一個紅外濾光片組成。主要目的是用復雜的邊緣擴展這些鏡頭，以便它們可以安裝在機械支架中。
介紹
在 Ansys Zemax OpticStudio （Zemax） 中優化光學系統后，可以在 Ansys Speos （Speos） 中進一步分析光學設計，并且可以在 Creo Parametric 9 （Creo） 中完成機械建模。在進行轉換之前，請確保將圖像表面設置為全局坐標參考，這有助于在 Speos 中輕松對齊最終系統。
圖 1.Zemax 中的鏡頭組裝
當光學系統轉換為 .ODX 文件與“Export Optical System to Speos”一起，該工具會自動將鏡頭位置及其特性從序列/非序列格式轉換為適合打開 Speos 的光學設計交換文件。
鏡頭組件安裝在機械鏡筒內，需要稍微調整長度。Creo 等 CAD 軟件是修改機械外殼設計的首選軟件，而 Speos 則處理復雜的鏡頭邊緣修改。要啟動此過程，請使用文件菜單中的“導出 CAD 文件”工具從 Zemax 導出 STEP 文件。
修改機械桶尺寸
可以在 Creo 中打開需要修改其尺寸的給定機械桶。STEP 最初使用“裝配”（assemble） 選項卡導入到 Creo 環境中，然后是其他機械零件。
圖 2.Creo 中的光機裝配
機械筒體是通過繪制草圖并圍繞橫梁軸旋轉設計來創建的。要修改長度，需要重新設計草圖，如圖 3 所示。高亮顯示的綠色區域顯示修改后的繪圖。
展開 光通信設計軟件——OptiBPM 光波導設計軟件
OptiBPM 是一套用于設計復雜光波導的計算機輔助設計軟件，他功能強大、用戶友好，可仿真光器件中光信號的傳導、耦合、開關、分束、復用和解復用，讓您在計算機上創建各種光纖波導設計。
OptiBPM是基于光束傳播法(BPM)，對光通過任何波導介質進行仿真，無論是各向同性還是各向異性介質。使用OptiBPM用戶可以在考察近場分布的同時驗證發散場和波導場。
OptiBPM可以提高工程師的工作效率，減少設計風險，并降低與波導器件設計相關的整體成本。
OptiBPM可以模擬二維（2D）和三維（3D）波導器件中的光傳播。
2D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Z方向（水平）-傳播方向
3D區域是：
· X方向（垂直）-橫向
· Y方向-深度
· Z方向（水平）-傳播方向
注：模擬器件在橫向尺寸上具有階梯狀的有效折射率分布。
要從真實的3D器件獲取二維器件，要應用有效折射率方法。從3D到2D的縮減包含用一維橫截面替換器件的二維橫截面。用一維有效折射率分布代替實際折射率截面。雖然有效折射率法是一種近似解，但它適用于許多器件。BPM 3D提供了階躍折射率波導設計所需的所有工具。在BPM 3D中，輸入建模數據，這些數據由折射率分布、起始傳播場和一組數值參數組成。折射率分布由項目布局中列出的波導結構提供。起始場可以是波導模式、高斯場、矩形場或用戶自定義場。起始場和其他模擬參數在Global Data對話框中指定，該對話框通過Simulation菜單訪問。
數值模擬
OptiBPM處理環境包含光束傳播方法（BPM）作為其核心元素，以及與BPM算法兼容的模式求解器。BPM基于控制介電質中光傳播的方程的數值解。BPM考慮單色信號，并與求解亥姆霍茲方程有關。
展開 【課程設計】非標機械設計——機械手設計
但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環境中進行工作。
例如無桿氣缸的使用就使得這種類型的機械手在結構處理上和機械傳動機械手有極大的相似特點，所不同的是，這種類型的機械手只能實現兩個點的位置控制，且抓重力很小。
3、機械傳動機械手
即由機械傳動機構(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、直線導軌、絲桿等)驅動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠，動作頻率大，但結構較大，動作程序不可變。它常被用于工作主機的上、下料。
這種類型的機械手是目前使用最為廣泛的一種，我們根據使用的具體特點有以下兩個大類：
1）齒輪、齒條加直線導軌組合。
2）線性模組組合。
4、電力傳動機械手
即有特殊結構的感應電機、直線電機或功率步進電機直接驅動執行機構運動的機械手，因為不需要中間的轉換機構，故機械結構簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發展前途。
就我個人而言，我使用和設計最多的是專用機械傳動機械手，也就是配合數控加工機床使用的，利用齒輪、齒條、直線導軌組合傳動的機械手，這種類型的機械手的設計，我會在后續的文章中詳細介紹。
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展開 光通信設計軟件——OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
可視化工具
可視化和后仿真分析工具包括誤碼率測試儀和分析儀，眼圖分析儀、頻譜分析儀、示波器、光時域觀察儀、功率計、偏振分析儀，空間可視化儀器，環通量，DMD分析儀、光子全參數分析儀，濾波器分析儀，和S參數提取。
應用領域：
OptiSystem針對科研工程師、光通信工程師、系統集成商、學生和各種各樣的其他用戶的需求研發，可以實現物理層中幾乎所有類型光鏈路的設計自動化，以及從SAN到MAN和LAN的寬光譜光網絡分析，應用范圍包括：
? 從組件到系統的光通信系統設計，包括高級調制格式和DSP
? CATV或者TDM/WDM網絡設計
? 基于FTTx的無源光網絡（PON）
? 自用空間光通信（FSO）
? 光載無線通信（ROF）微波系統
? SONET/SDH環設計
? 發射器，信道，放大器，接收器設計
? 不同接收模型下的誤碼率和系統懲罰計算
? 放大系統BER和系統鏈路預算的計算
? 溫度、應力、應變和振動傳感器設計
? Li-Fi應用
? 多模系統
? 光放大器和光纖激光器
? LIDAR系統設計
展開 【機械設計】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
裝配工藝設計注意事項：
注意事項
不好的設計
改進后的設計
1.盡可能使裝配操作分開
(1)便于分解為組件，以便實現包括預裝配和終了裝配的裝配分級
(2)分解成若干裝配單元，便于平行作業，縮短裝配周期，又便于維修
圖示電動絞車，將減速器輸出軸與卷筒軸分開，用聯軸器聯接，二者就可各自單獨組裝，簡化了裝配，避免了長軸加工，并便于減速器的標準化、系列化
改進前軸承孔徑小于齒輪外徑，必須在箱內裝配齒輪；改進后，軸上各零件可先行組裝，后裝入箱內，既提高了工效，又便于維修
(3)轉塔車床加速行程軸一端安裝在機身上的箱體內，不便裝配；改進后將加速行程軸用聯軸器聯接，箱體成為單獨的裝配單元
(4)將傳動齒輪預先組成單獨的齒輪箱，然后裝入箱體，便于調整和裝配（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
(5)裝配組可分開進行試驗，首先在變型設計時應如此
在整個機器中進行動平衡
轉子單獨進行動平衡
(6)力求不進行單個零件試驗而對裝配組件或產品進行功能試驗
展開 機械設計實踐(日本機械設計的構思和設計方法)
機械設計實踐(日本機械設計的構思和設計方法),全面介紹機械設計的各種知識。
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機械畢業設計、機械課程設計-1000余套 ￥88.8
機械專業各類畢業設計1000余套,涉及到機械零件，機械設備，數控機床、模具等。超大容量11.9GB. 文件數18896個.含doc文檔+dwg圖紙+畢業論文等，部分含三維建模模型、視頻、PPT，均可編輯修改。機械專業必備資料，是畢業設計、課程設計、學習就業，提升參考的優秀模板。令學習事半功倍，超大容量，購買即獲得全部1000余套，一次購買，終生受益，畢業設計、課程設計無憂矣?。?！
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【機械設計】機械設計制造中常用的動密封形式，一起來看呀！
二、機械密封
機封總是由旋轉部件（黃色部分）和靜止部件（橙色部分）兩大部分組成，兩相對運動的動，靜環面成為密封的主密封面。
機械密封亦稱端面密封，按國家有關標準定義為：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置。
三、干氣密封
干氣密封即“干運轉氣體密封”是將開槽密封技術用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。
特點：
密封性能好，壽命長，不需密封油系統，功率消耗少，操作簡單及運行維護費用低。干氣密封作為不需任何密封端面冷卻和潤滑用油的無維修密封系統，正取代浮環密封和迷宮密封而成為石化行業高速離心壓縮機軸封的主體密封。
適用場合：
離心式壓縮機等高速等高速流體機械，適用于少量工藝氣泄漏到大氣中無危害的工況，如空壓機，氮壓機等。
展開 【機械設計】想要做好機械設計，請從畫好一張零件圖開始
配套資料分享公眾號
今日分享資料：
1、【產品設計資料】塑膠件設計資料合集——塑膠材料 打包下載
2、【機械類書籍】數控編程100例
3、【軟件資料】CATIA V5 R21產品設計實例精解視頻教程 打包下載
4、【三維模型】5套機械設備3D模型（3D0103-3D0107）
5、【小工具】卸載solidworks必備小工具
6、【仿真類書籍】FZ0002：ANSYS FLUENT14.0超級學習手冊
7、【工程軟件】ABAQUS6.12軟件的安裝與下載
8、【工程軟件】ABAQUS6.14.4軟件的安裝與下載
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展開 【機械設計】一個巧妙的握手機構，超經典的機械設計！
不同的是，插扣是倒鉤與卡槽分體設計，而該機構是對稱式設計。
試想一下，我們將插扣的兩邊都沿中間線切開，然后各拿出一半來組成一個新的零件，就會形成一種新的機構，兩側對稱，同時能實現插扣的功能（上述方法直接拼接會有問題，但是稍微改動一下結構，思路是可行的）。
通過上述分割再組合的方法，可以獲得對稱的插扣結構。在此基礎上繼續改進，將彈性插扣的彈性件改為剛性的材料，通過伸縮機構實現插件的伸縮，一般經常用到的件有拉簧，壓簧；重型機構中常用的有氣動、液動等機構。
通過上面這一系列改進，結合這個思路去改進，創新，相信我們也能做出很多巧妙的機構。機械設計就是這樣一門學科，基本原理是不變的（這也是機械沒什么大發展得原因），變得只是形式，是表象，是根據不同的應用需求下的不同選擇。
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展開 【機械設計】自動化設備開發系列講義——機械的一般設計程序及要求
1.1 機械的一般設計程序及要求
一部機器的質量基本上決定于設計質量.制造過程對機器質量所起的作用,本質上就在于實現設計時所規定的質量.因此,機器的設計階段是決定機器好壞的關鍵.
1.1.1機器的基本組成部分
原動部分是驅動整個機器以完成預定功能的動力源.通常一部機器只有一個原動機,復雜的機器也可能有好幾個動力源.一般說來,它們都是把其它形形式的能量轉換為可以利用的機械能.
原動機的動力輸出絕大多數呈旋轉運動的狀態,輸出一定的轉矩.在少數情況下也有用直線運動馬達以直線運動的形式輸出一定的推力或拉力.
執行部分是用來完成機器預定功能的組成部分.一個機器人可以只有一個執行部分,也可以有好幾個執行部分.（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
由于機器的功能是各式各樣的,所以要求的運動形式也是各式各樣的.同時所要克服的阻力也會隨著工作情況而異.但是原動機的運動形式和運動及動力參數是有限的,而且是確定的.這就提出暸必須把原動機的運動形式,運動及動力參數變為執行部分所需的運動形式,運動和動力參數的問題.這個任務是靠傳動部分來完成的.
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