光学设计过程及初始结构选择、建立
光学设计过程
下面是有经验的光学设计者在完成特定设计任务时通常遵循的基本步骤。由于光学设计的内在复杂性，设计过程通常复杂而且很费时。
1、研究指标
2、选择起点
3、建立变量和约束
4、设置性能评价函数
5、优化
6、评价性能
7、重复步骤3、5、6
8、分解元件、修改玻璃、优化重复3、5、6
9、如果指标仍不满足，请返回到第二步
10、公差与误差预算
11、光学制图、设计结构
12、装配和检测
1、设计过程的第一步是获得并研究所有技术指标，包括所有光学指标，如焦距、f/#、全视场、封装约束，性能目标、环境要求等等。
2、选择一个有代表性的可行起点。
重点说一下起点的选择。
在任何可能的情况下，这个起点应该是最可能满足设计技术要求的结构。例如，如果要设计一个小视场、入瞳直径为5mm的f/10单色光镜头，则这个镜头很可能采用单个元件。然而，如果要求设计宽光谱段而全视场为40°的f/1.2镜头，则解很可能是6-7个元件的双高斯镜头形式。如果将单元件用于后者的设计起点，则根本不可能得到可行的结果。
寻找良好起点对获得可行结果是非常重要的。
以下是起点的可行来源
（1）、使用专利
将现有的专利设计作为起点。有很多镜头专利资料，将专利的设计数据输入到计算机中，并用任何方式进行处理都是合法的。
建立专利系统的目的是为了促进发明和改革，该目的通过给发明人提供对其发明的17年专有权以鼓励其在专利中说明实现发明专利的方法。因此，实际上鼓励使用专利设计数据并对其进行处理、改进。其目的在于能提出更好的设计，那时，可以公布该改进设计并取得其专利。
照此哲学，发明人不断接受到挑战以改进发明，有效地促进了技术的发展。这就是专利的核心价值观，或者说核心作用。
认真使用专利应受到鼓励。
（2）、所谓的“混合”设计
还有可以使用所谓的“混合”设计。混合设计指结合两个或多个其他可行的设计以产生一个新的系统结构的设计方法。
“混合”设计，其实就是合理的拼接光路，以满足新的设计要求。说成“拼凑”光路，我觉得也不为过。
例如，一个中等视场的天塞镜头设计形式可以和前面的一个或多个强负光焦度元件结合而产生一个超广角镜头。
实际上，在组合光学系统中，天塞镜头使用的视场与其原有视场相似，负光焦度元件或元件组使光线弯折，从而覆盖更大的视场。
当然，也可以寻找和设计要求近似的原有设计本身，作为可行的起点，进行设计。
利用当今的计算机辅助设计软件，“从零开始”能应付诸如双胶合和三片型那样的简单系统；然而，对于更复杂的系统，可能会遇到问题，借助专利或其他资料得到起点可能会更好一些。
以上内容基本上从英文资料翻译过来的。基本未做修改，就不设置为原创了，设置为分享。虽然翻译消耗了些时间。
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机械结构设计的方法和基本要求 摘要：随着现代机械制造业的快速发展，对机械产品质量也提出更高的要求。 从现行大多机械设备设计情况看，更注重以自动化、轻量化、精密型以及高效型 等为设计方向。但也有部分设备运行中在噪声、振动问题上较为严重，不仅影响 设备综合性能的发挥，也容易对操作人员带来一定的伤害。通过实践研究发现， 将动态设计方法引入其中，对提升机械结构设计水平可起到明显作用。 关键词：机械结构设计；方法；要求 引言 机械结构设计是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出 具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或 零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表 面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之 间关系等问题。 1机械零件结构工艺性分析的重要性 日常生产中，在对机器零件进行设计时，要求其结构不仅具体满足使用条件，而且要求结构的工艺性能良好，即具有很强的可行性和经济性。只有满足机械结 构设计的工艺性，才能保障生产地顺利进行，还具有零件装载完整、成本消耗少 等优点，能在市场竞争中处于优势地位。因此机器零件的结构工艺性设计是进行 机械设计的关键，其涉及面广、综合性强，值得深入研究。 此外，重视对机械零件的结构工艺性进行分析，可以促进机械加工工艺过程 合理化，减少工作量，提高工作效率。具体来讲，应该做好以下几方面工作：1）认真分析机械零件的结构对机械零件（尤其是复杂零件）的结构进行分析时，首 先要通过对图纸的详细分析，弄清各零件在产品中的装配关系和作用，再对该零 件指数（包括形状、尺寸等）和性质（如粗糙度等）进行详细分析；2）认真分 析零件加工工艺性在对机械零件的结构进行了详细、认真分析的基础上，搞清楚 各形状和尺寸的设计基准，分析个表面工艺性，检查各加工面设计基准与定位基 准是否重合，避免基准链换算而增加计算工作量。 2.机械结构设计常见问题分析 2.1机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化 较长零部件或者机械结构在温度变化较大时，会产生较大的尺寸变化，在设 计时应考虑温度变化产生的自由伸缩空间，如可以采用能够自由移动的支座、自 由胀缩的管道结构等。 2.2滑动轴承采用接触式密封结构 由于滑动轴承比滚动轴承的间隙大，而且滑动轴承发生一些磨损后，轴心产 生相应的移动，因此滑动轴承宜采用接触式密封结构。 2.3同一轴上布置两个键时，根据不同的键类型，选择不同的结构方式 半圆键是靠侧面传力的，由于键槽较深，若在同一个横剖面内采用对称布置 两个半圆键，将严重削弱轴的强度，最好将两个半圆键设计在同一轴向母线上， 平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽 的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定，靠上下面压紧产生承 受载荷，连接处的偏压也承受载荷。 2.4对于带传动、链传动错误的结构设计 带传动结构设计时，由于紧边下垂较小，而松边下垂较大，应使紧边在下，
m a t l a b选择结构程序 设计答案
实验三选择结构程序设计 一、实验目的 1、掌握建立和执行M文件的方法。 2、掌握利用if语句实现选择结构的方法。 3、掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。 4、掌握try语句的使用。 二、实验内容 1、求分段函数的值。用if语句实现，分别输出x=-5.0,3.0,1.0,2.0,2.5,3.0,5.0时 的y值。 ①x=input('please input the value of x'); if x<0&x~=-3 y=x*x+x-6; elseif x>=0&x<5&x~=2&x~=3 y=x*x-5*x+6; else y=x*x-x-1; end y ②please input the value of x-5.0 y = 14 >> aaaaa please input the value of x-3.0
y = 11 >> aaaaa please input the value of x1.0 y = 2 >> aaaaa please input the value of x2.0 y = 1 >> aaaaa please input the value of x2.5 y = -0.2500 >> aaaaa please input the value of x3.0 y =
5 >> aaaaa please input the value of x5.0 y = 19 2、输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。其中90分 ~100分为A，80分~89分为B，70分~79分为C，60~69分为D，60分以下为E。要求： （1）分别用if语句和switch语句实现。 （2）输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理性的成绩应输出出错信息。 If语句 ①s=input('please input the score:'); if s>=90&s<=100 rank='A'; elseif s>=80&s<=89 rank='B'; elseif s>=70&s<=79 rank='C'; elseif s>=60&s<=69 rank='D'; elseif s>0&s<=59 rank='E';
1、光学仪器在国民生产和生活中各个领域广泛应用，绝大多数光学仪器可归纳为望远镜系统、显微镜系统和照明系统三类。 2、人眼构造：人眼本身就相当于一个摄影系统，外表大体呈球形，直径约为25mm，由角膜、瞳孔、房水、睫状体、晶状体和玻璃体等组成的屈光系统相当于成像系统的镜头，起聚焦成像作用。眼睛内的视网膜和大脑的使神经中枢等相当于成像系统的感光底片和控制系统，能够接收外界信号并成像。 3、视度调节：眼睛通过睫状肌的伸缩本能地改变水晶体光焦度的大小以实现对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的视度调节。 4、视觉调节：人眼除了随着物体距离的改变而调节晶状体曲率外，还可以在不同的明暗条件下工作，人眼能感受非常大范围的光亮度变化，即眼睛对不同的亮度条件下具有适应的调节能力，这种能力称为眼睛的视觉调节。 5、放大镜定义：放大镜(英文名称：magnifier)：用来观察物体细节的简单目视光学器件，是焦距比眼的明视距离小得多的会聚透镜。物体在人眼视网膜上所成像的大小正比于物对眼所张的角（视角）。 6、视角愈大，像也愈大，愈能分辨物的细节。移近物体可增大视角，但受到眼睛调焦能力的限制。使用放大镜，令其紧靠眼睛，并把物放在它的焦点以内，成一正立虚像。放大镜的作用是放大视角。 7、显微镜：显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微
镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。 8、光学显微镜由目镜，物镜，粗准焦螺旋，细准焦螺旋，压片夹，通光孔，遮光器，转换器，反光镜，载物台，镜臂，镜筒，镜座，聚光器，光阑组成。 9、显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜。 10、光学显微镜：通常皆由光学部分、照明部分和机械部分组成。无
3．7 眼睛与光学仪器
2.增强保护视力的意识，注意用眼卫生。 重难点处理 重点：眼睛和照相机。充分利用教材、挂图、多媒体、实物、 网络等教学资源，展示其成像原理。 难点：近视眼和远视眼的成因和矫正(见实验探究方法分析)。 实验探究方法分析 近视眼成因探究： 图3－7－1 如图3－7－1所示，凸透镜相当于眼睛的晶状体，光屏相当于 视网膜，把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，使光屏上呈现清 晰的像，标出光屏的位置，表示近视眼的视网膜位置。拿开眼 镜，屏上的像变得模糊。尝试移动光屏，发现当光屏向透镜方 向移动后，像又变得清晰，这说明近视眼患者的像成在视网膜 前。 同理也可以研究远视眼的成因和远视眼镜的作用。 教学建议 本节内容多为常识性了解的知识，建议采用自学、讨论、实 践操作、调查研究等方式进行教学，充分利用教材、挂图、多 媒体、实物、网络等教学资源，让学生了解透镜的广泛应用， 关于眼睛的结构和成像原理，可采用学生自学的方法，让学生 阅读教材内容，并回忆生物课上学过的有关知识，了解眼睛怎 样看见物体；然后讨论交流、答疑解惑。 教学方法实验探究、交流讨论、阅读、讲授。 学点1 眼睛是怎样看见物体的 阅读教材P73“眼睛是怎样看见物体的”中内容，回答下面的问题。 问题1：如图3－7－2所示，眼睛中的晶状体相当于__凸透镜__，眼球后面的视网膜相当于__光屏__，物体经晶状体成像于视网膜上，再通过视神经把信息传入大脑，从而产生视觉。人的眼睛靠调节__晶状体__的弯曲程度，改变__焦距__从而获得清晰的像。 图3－7－2 问题2：研究近视眼镜和远视眼镜 (1)如图3－7－3甲所示，远处景物经过晶状体后所成的像不能落到视网膜上，而位于视网膜__前__，这就是近视眼。近视眼中晶状体对光线会聚能力强，可以用__凹透镜__来矫正，如图乙所示。
机械结构设计基础知识 1前言 1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，结构设计的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有：（1）它是集思考、绘图、计算（有时进行必要的实验）于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。（2）机械结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。（3）机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 2机械结构件的结构要素和设计方法 2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 2.2结构件之间的联接 在机器或机械中，任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外，还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的，成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求，如减速器中两相邻的传动轴，其中心距必须保证一定的精度，两轴线必须平行，以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关，如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线，这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的，所以，主轴与导轨之间位置相关；而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件，故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时，两零件直接相关部位必须同时考虑，以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件，如进行尺寸链和精度计算等。一般来说，若某零件直接相关零件愈多，其结构就愈复杂；零件的间接相关零件愈多，其精度要求愈高。例如，轴毂联接见图1。 2.3结构设计据结构件的材料及热处理不同应注意的问题 机械设计中可以选择的材料众多，不同的材料具有不同的性质，不同的材料对应不同的加工工艺，结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料，又要根据材料的种类确定适当的加工工艺，并根据加工工艺的要求确定适当的结构，只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。
第四章择路而行---选择结构程序设计 第一节路口诀择----条件语句 一、教学目标 1、掌握选择结构程序中常用的Qbasic语句。 2、掌握选择结构程序设计方法。 3、能利用选择结构程序设计解决简单的实际问题。 二、教学重点： 1．选择结构的语句及功能 2．选择结构中程序设计方法。 三、教学方法：讲授法，对比法，分组讨论法。 四、教学时间：2课时 五、教学教程： （一）引入新课：前面我们学习了顺序结构程序设计，利用顺序结构只能设计一些较简单的程序，如果要处理复杂的问题，就需要采用另外两种基本结构：选择结构和循环结构。选择结构，是一种常用的主要基本结构，是计算机科学用来描述自然界和社会生活中分支现象的重要手段。其特性是：无论分支多寡，必择其一；纵然分支众多，仅选其一。 （二）讲述新课 l 单行条件选择语句IF 1、单行结构条件语句IF…THEN…ELSE 格式：IF <条件> THEN <语句1> [ELSE <语句2>] 功能：最简单的条件选择语句，用来进行条件判断，使语句有条件的执行。 说明： 1）当<条件>为真（非零数）时，则执行<语句1>。 2）ELSE语句可以省略。 3）当<条件>为假（零）时，而且语句中有ELSE语句则执行<语句2>。 4)IF、THEN、ELSE必须在同一行上。 2、示例A、输入x的值，计算y的值。 REM 程序名为：eg1.bas INPUT “请输入x的值：”,x IF x>=0 THEN Y=1+X ELSE Y=1-2*X PRINT "Y=";Y END 例：求一元二次方程Ax2+Bx+C=0(A<>0)的实数根。 分析：写写出程序的流程图，参考流程图来写程序。 程序清单如下： INPUT A,B,C D=B*B-4*A*C IF D<0 THEN then X1=(-B+SQR(D))/(2*A) X2=(-B-SQR(D))/(2*A) PRINT “X1=”;X1, “X2=”;X2 ELSE PRINT “此方程无实根” END
程序的选择结构 教案编写教师：付虹杨 实际授课教师： ___________________ 实际授课日期：
Then End if Else The n Then Else Else End if 教学过程教师活动学生活动设计意图格式2:又叫块If I f 条件Then Else 2> End I 语句组1＞ 语句组说明: 新课讲授 （1）条件可以是算术表达式、关系表达式或逻辑表达式等。表达式都会 得到两种可能：非真即假，True或False。 （2）格式2中的if与end if 必须成对出现，缺一不可。 （3）在书写时，格式1中的＜语句组＞可以有多条语句，如 果有多条语句则必须写在一行，而且语句之间用冒号“：” 分隔开。格式2中的＜语句组＞中的多条语句，则需分行书写。 （4）将If、Else和End If 语句左对齐，而＜语句组1＞和＜语 句组2＞向右缩进若干空格，以使程序结构更加清楚，便 于阅读和查错。 4、条件语句的执行过程 当条件成立时，执行Then后面的语句组1， 否则执行语句组2 选择结构的流程图如下所示： 5、下面我们共同运用选择结构来解决问题：例1、选择题 将鼠标价钱大竞猜的程序补充完整。 Dim a As Si ngle a=I nputBox（“请输入您猜的价钱”） ____ a=20_Print"猜对了"__Print “猜错了” 学生边看课 件，边听教师 讲解选择结构 的基本格式。 注意事项，及 程序的执行过 程。 学生运用选择 结构将鼠标价 钱大竞猜程序 补充完整。 进一步理解 选择结构的 用法、格式、 功能。 让学生熟练 掌握双分支 选择结构的 两种基本格 式及相互转 换。
实验四-答案--选择结构程序设计
实验四选择结构程序设计答案 实验时间：年月日【实验步骤】 一、程序调试练习 1、写出下列程序的运行结果： （1）ex4_1.c #include ①从键盘上给x、y、z分别输入2，-1，2，分析程序运行的结果。 ②从键盘上给x、y、z分别输入3，5，2，分析程序运行的结果。 ③从键盘上给x、y、z分别输入-5，-3，2，分析程序运行的结果。 程序运行结果： ①z=2 ②z=3 ③z=0 （3）ex4_3.c #include 《机械结构设计》课程教学大纲 执笔人：陈建毅编撰日期：2009年8月30日 一、课程概述 《机械结构设计》是工业设计专业的职业核心课程（属于B类），它包括理论力学、材料力学和机械设计基础三部分内容。计划时数为68学时，本课程4学分。 通过本课程的学习，使学生掌握工程力学和机械设计有关的基本概念、基本理论和基本方法。会对物体进行正确的受力分析，会分析计算一些简单力学问题。培养学生对工程设计中的强度、刚度和稳定性问题有明确的基本概念，必要的基础知识和比较熟练的计算能力、分析能力和初步的实验分析能力。使学生学会应用工程力学的基本理论和方法分析与解决机械工程中的一些简单实际问题。掌握一般机械中常用机构和通用零件的工作原理、性能特点，及其使用、维护的基础知识。掌握常用机构的基本理论和设计方法，常用零部件失效形式、设计准则和设计方法。在本课程的学习，注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。 教学对象：工业设计专业大二上学期的高职学生。 二、教学内容描述 教学内容分成两个模块：工程力学基础和机械设计基础。工程力学主要内容分为静力分析和强度分析；机械设计基础分为机械零件基础、常用机构、机械传动基础。 第一篇工程力学基础 第一章工程力学的基本概念 教学内容： 第一节工程力学与工业设计 第二节工程力学的研究对象与基本内容 第三节工程力学的基本概念 第四节静力学公理 第五节约束与约束反力 第六节分离体与受力图 教学要求：了解力与力系的基本概念，掌握静力学的基本公理和各种常见约束的性质，对简单的物体系统，能熟练地取分离体，画受力图。 第二章构件与产品的静力分析 教学内容： 第一节平面力系的简化与合成 第二节平面力系平衡问题的求解 第三节空间力系简介超静定的概念 实验2 选择结构程序设计 一．实验目的： 1．掌握选择控制语句的使用方法； 2．了解C程序语句的执行过程。 二．实验内容： 1．编写程序：输入一个整数，判断该数的奇偶性。（输出相应的标志even-偶数odd-奇数，请记住这两个单词）。 2．从键盘输入的正整数，判断是否能被5和7同时整除，若是，则输出Yes；否则输出No。 3．输入一个字符，如果是大写字母改变为小写字母；如果是小写字母，则把它变为大写字母；若是其它字符则不变。 4．编写程序，对于给定的一个百分比制成绩，输出相应的五分制成绩。设：90分以上为‘A’，80~89分为‘B’，70~79分为‘C’，60~69分为‘D’，60分以下为’E’（用if…else…与switch 语句两种方法实现）。 5. 企业发放的奖金根据利润提成。利润(i)低于或等于10万元时，奖金可提成10%；利润高于10万元，低于20万元时，低于10万元的部分按10%提成，高于10万元的部分，可提成7.5%；20万元到40万元之间时，高于20万元的部分，可提5%；40万元到60万元之间时，高于40万元的部分，可提成3%；60万元到100万元之间时，高于60万元的部分，可提成1.5%；高于100万元时，超过100万元的部分按1%提成，从键盘输入当月利润i，求发放奖金总数。 6. 输入某年某月某日，判断这一天是这一年的第几天。 7. 输入一个字符，请判断是字母、数字还是特殊字符。 8. 身高预测： 男性成人身高=（父亲身高+母亲身高）*0.54cm 女性成人身高=（父亲身高*0.923+母亲身高）/2cm 如果喜爱体育锻炼，那么身高可增加2%；如果有良好的饮食习惯，可增加身高1.5%。键盘输入性别、父母身高、是否爱好体育锻炼、是否有良好的饮食习惯，利用给定身高预测方法对你的身高进行预测。 9. 要求用switch语句编程设计一个简单的计算器程序。要求根据用户从键盘输入的表达式。 操作数1 运算符op 操作数2 计算表达式的值。指定的算术运算符为加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）。 在此基础上，增加如下要求： （1）如果要求程序能进行浮点数运算，程序应该如何修改？如何比较实型变量和常数0是否相等？ （2）如果要求输入的算术表达式中的操作数和运算符之间可以加入任意多个空格符，那么程序如何修改？ （3）如果要求连续多次算术运算，每次运算结束后，程序都给出提示： Do you want to continue(Y/N y/n)? 如果用户输入Y或y时，程序继续进行其它算术运算，否则程序才退出运行状态。那么程序如何进行修改？ 光学课程设计 ——望远镜系统结构设计 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 一、设计题目：光学课程设计 二、设计目的： 运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。了解光学设计中的PW法基本原理。 三、设计原理： 光学望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。为了观察远处的物体,所用的光学仪器就是望远镜,望远镜的光学系统简称望远系统. 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统.其系统由物镜和目镜组成,当观察远处物体时,物镜的像方焦距和目镜的物方焦距重合,光学间距为零.在观察有限远的物体时,其光学间距是一个不为零的小数量,一般情况下,可以认为望远镜是由光学间距为零的物镜和目镜组成的无焦系统. 常见望远镜按结构可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜，和牛顿式望远镜。常见的望远镜大多是开普勒结构，既目镜和物镜都是凸透镜（组），这种望远镜结构导致成像是倒立的，所以在中间还有正像系统。 物镜组（入瞳）目镜组 视场光阑出瞳 1 '1ω 2 '2'ω3 'f物—f目'l z '3 上图为开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸 透镜形式。为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜在光路中增加了转像稜镜系统。此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。 伽利略望远镜是以会聚透镜作为物镜、发散透镜作为目镜的望远镜（会聚透镜的焦距要大于发散透镜的焦距），当远处的物体通远物镜(u>2f ）在物镜后面成一个倒立缩小的实像，而这个象一个要让它成现在发散透镜（目镜）的后面即靠近眼睛这一边，当光线通过发散透镜时，人就能看到一个正立缩小的虚象。伽利略望远镜的优点是结构紧凑，筒长较短，较为轻便，光能损失少，并且使物体呈正立的像，这是作为普通观察仪器所必需的。其原理图如下： 物镜组 目镜组 出瞳 '1 F F 2 f 2 d '1 f 伽利略望远镜示意图 为了更好的了解望远镜，下面介绍放大镜的各种放大率： 望远镜垂轴放大率：代表共轭面像高和物高之比。计算公式如下 1 '2 'f f -=β 望远镜角放大率：望远镜共轭面的轴上点发出的光线通过系统后，与光轴夹角的正切之比。计算公式如下： 2 '1'f f -=γ 望远镜轴向放大率：当物平面沿着光轴移动微小距离dx 时，像平面相应地移动距离dx', 选择结构程序设计练习题 1.逻辑运算符两侧运算对象的数据类型( ) A.只能是0和1 B.只能是0或非0正数 C.只能是整型或字符型数据 D.可以是任何类型的数据 2.下列运算符中优先级最高的是( ) A.< B.+ C.&& D.!= 3.能正确表示“当x的取值在[1,10]和[200,210]范围内为真,否则为假"的表达式是( ) A.(x>=1)&&(x<=10)&&(x>=200)&&(x<=210) B.(x>=1)||(x<=10)||(x>=200)||(x<=210) C.(x>=1)&&(x<=10)||(x>=200)&&(x<=210) D.(x>=1)||(x<=10)&&(x>=200)||(x<=210) 4.表示图中坐标轴上阴影部分的正确表达式是( ) A.(x<=a)&&(x>=b)&&(x<=c) B.(x<=a)||(b<=x<=c) C.(x<=a)||(x>=b)&&(x<=c) D.(x<=a)&&(b<=x<=c 5.判断char型量ch是否为大写字母的正确表达式是（） A.‘A’<=ch<=‘Z’ B.(ch>=‘A’)&(ch<=‘Z’) C.(ch>=‘A’)&&(ch<=‘Z’) D.(‘A’<=ch)AND(‘Z’>=ch) 6.设x,y,z都是int型变量，且x=3,y=4,z=5,则下面表达式中值为0的是 （） A.‘x’&&‘y’ B.x<=y C.x||y+z&&!y D.!(x 7.已知x=43,ch=‘A’,y=0;则表达式（x>=y&&ch<‘B’&&!y)的值是（） A.0 B.语法错误 C.1 D.“假” 8.若希望当A的值为奇数时，表达式的值为“真”，A的值为偶数时，表达式的值为“假”，则以下不能满足要求的表达式是（） A.A%2==1 B.!(A%2==0) C.!(A%2) D.A%2 9.设有：int a=1,b=2,c=3,d=4,m=2,n=2;执行(m=a>b)&&(n=c>d)后的值为（） A.1 B.2 C.3 D.4 10.下列运算符中优先级最低的是( )优先级最高的是( ) A.? B.&& C.+ D.!= 机械设计的结构要素 一、机械结构件的结构要素与设计方法 1、1 结构件的几何要素 机械结构的功能主要就是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面就是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计就是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 1、2 结构件之间的联接 在机器或机械中,任何零件都不就是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能与其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关与间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关与运动相关两类。位置相关就是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关就是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这就是靠床身导轨与主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它 零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、形状、尺寸、精度及表面质量等。同时还必须考虑满足间接相关条件,如进行尺寸链与精度计算等。一般来说,若某零件直接相关零件愈多,其结构就愈复杂;零件的间接相关零件愈多,其精度要求愈高。 1、3 结构设计据结构件的材料 机械设计中可以选择的材料众多,不同的材料具有不同的性质,不同的材料对应不同的加工工艺, 结构设计中既要根据功能要求合理地选择适当的材料,又要根据材料的种类确定适当的加工工艺,并根据加工工艺的要求确定适当的结构,只有通过适当的结构设计才能使所选择的材料最充分的发挥优势。 设计者要做到正确地选择材料就必须充分地了解所选材料的力学性能、加工性能、使用成本等信息。结构设计中应根据所选材料的特性及其所对应的加工工艺而遵循不同的设计原则。 实验七选择结构程序设计 一、实验目的 1、掌握应用双生选择结构设计程序解决一般的单分支问题。 2、掌握应用多重选择结构设计程序解决一般多分支问题 二、实验要求 1、对单分支和多分支的语句格式深入了解 2、利用单分支和多分支结构解决较复杂的问题 三、实验内容与步骤 计算机的判断功能是通过结构实现的。选择结构又称为分支结构，是程序设计中应用中较多的程序结构，其特点是由分支中的条件是否成立来决定程序执行的不同走向。 选择结构分为双重选择（IF-ELSE-ENDIF）和多重选择（DO CASE –ENDCASE）两种。 1、设计双重选择结构程序 计算电费：不超过50度，每度0.8元;超过50度时,超出部分每度1.20元. 解:电费DF显然为电量DL的一个分段函数: 0.8*DL (DL<=50) DF= 0.8*50+1.20*(DL-50) (DL>50) 应用选择结构完成电费DF的计算. 设计1: YY1.PRG SET TALK OFF CLEAR INPUT “请输入电量(度):” DL IF DL<=50 DF=0.8*DL ELSE DF=0.8*50+1.20*(DL-50) ENDIF ?”应缴电费:”,DF SET TALK ON RETU 设计2: *YY2.PRG SET TALK OFF CLEAR INPUT “请输入电量(度):” DL DF= 0.8*DL IF DL>50 DF=0.8*50+1.20*(DL-50) ENDIF ?”应缴电费:”,DF SET TALK ON RETU 2、设计多重选择结构程序 设计程序处理商场推出让利用促销问题:凡购物金额超过500元未超过1000元者,返回20元,超过1000元,返回5%;超过2000元,返回7%,超过4000元,返回10%。输入购物金额，输出应交款数。 解：设购物金额为X，让利金额为Y，则应交款为X-Y。 根据输入的X，采用多重选择结构分5种情形计算Y，输出X-Y。程序为： *YY4.PRG CLEAR SET TALK OFF INPUT “请输入购物金额：”TO X Y=0 DO CASE CASE X〈500 Y=0 CASE X〈1000 Y=20 CASE X〈2000 Y=X*0.05 CASE X<4000 Y=X*0.07 OTHE Y=X*0.1 ENDCASE ?”应交款”,X-Y SET TALK ON RETURN 运行程序:DO YY4.PRG 请输入购物金额：3000 应交款:2790.00元 四、实验习题与思考 1、选择结构分哪几种？有哪几种方法实现多重选择？ 2、双多重选择结构中，有ELSE与没有ELSE在功能上有什么区别？ 3、在多重选择结构中，OTHERWISE子句的意义是什么？如果不要该子句，如何修改程 序？ 4、从永州到长沙铁路托运行李的运费标准为：40千克及以下，每千克0.24元;超过40千克, 超出部分每千克0.42元.设计程序,输入行李重量,输出运费. 5、从键盘输入一个正整数X：若X为奇数，输出X+3，若为偶数，输出X/2。 6、设计多分支选择结构程序，输入一个考试得分F：若F大于或等于90分，显示“优秀”； 若F大于或等于80，显示“良好”；若F大于或等于70，显示“中等”；若F大于或等于60，显示“及格”；若F少于60，显示“补考”。 嘉应学院计算机学院 实验报告 课程名称程序设计基础实验名称实验地点 指导老师实验时间提交时间 班级姓名座号 一、实验目的和要求 （1）了解C语言表示逻辑量的方法（以0代表“假”，以非0代表“真”）。 （2）学会正确使用逻辑运算符和逻辑表达式。 （3）熟练掌握if语句的使用（包括if语句的嵌套）。 （4）熟练掌握多分支选择语句—switch语句。 （5）结合程序掌握一些简单的算法。 （6）进一步学习调试程序的方法。 二、实验环境和方法 实验方法： （一）综合运用课本所学的知识，用不同的算法实现在不同的程序功能。 （二）结合指导老师的指导，解决程序中的问题，正确解决实际中存在的异常情况，逐步改善功能。 （三）根据实验内容，编译程序。 实验环境：Windows xp Visual C++6.0 三、实验内容及过程描述 实验步骤： ①进入Visual C++ 6.0集成环境。 ②输入自己编好的程序。 ③检查一遍已输入的程序是否有错（包括输入时输错的和编程中的错误），如发现有错，及时 改正。 ④进行编译和连接。如果在编译和连接过程中发现错误，频幕上会出现“报错信息”，根据提 示找到出错位置和原因，加以改正。再进行编译，如此反复直到不出错为止。 ⑤运行程序并分析运行结果是否合理。在运行是要注意当输入不同的数据时所得结果是否正 确，应运行多次，分别检查在不同情况下结果是否正确。 实验内容： 本实验要求事先编好解决下面问题的程序，然后上机输入程序并调试运行程序。 （1）有一函数： () () ()? ? ? ? ? ≥ - < ≤ - < = 10 x 11 3 10 x 1 1 2 1 x x x x y 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 微型光谱仪光学结构研究 作者：王晗， 李水峰， 刘秀英， WANG Han， LI Shui-feng， LIU Xiu-ying 作者单位：王晗,WANG Han(广东工业大学,实验教学部,广东,广州,510006;厦门大学,机电工程系,福建,厦门,361005)， 李水峰,LI Shui-feng(广东工业大学,实验教学部,广东,广州,510006)， 刘秀英,LIU Xiu-ying(广东工业大学,环境学院,广东,广州,510006) 刊名： 应用光学 英文刊名：JOURNAL OF APPLIED OPTICS 年，卷(期)：2008,29(2) 被引用次数：3次 参考文献(4条) 1.李全臣;蒋月娟光谱仪器原理 1999 2.鞠辉;吴一辉微型光谱仪的发展[期刊论文]-微纳电子技术 2003(01) 3.李宏光;吴宝宁;施浣芳一种小型光谱色彩分析仪的设计[期刊论文]-应用光学 2005(06) 4.史俊锋;惠梅;王东生光谱仪器的微型化及其应用[期刊论文]-光学技术 2003(01) 引证文献(3条) 1.温波.颜昌翔便携式分光测色仪光学设计[期刊论文]-应用光学 2011(1) 2.王婷婷.俞晓峰.顾海涛.马海斌.王健二维直读型ICP发射光谱技术发展状况综述[期刊论文]-光学仪器 2011(1) 3.胡天林.王磊.贺珊.林春.黄元庆基于USB总线的紫外分光光度计数据采集及传输系统设计[期刊论文]-厦门理工学院学报 2009(3) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/4616093779.html,/Periodical_yygx200802015.aspx 机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函 数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算 实验五选择结构编程练习 题目： 1身高预测 每个做父母的都关心自己孩子成人后的身高，据有关生理卫生知识与数理统计分析表明，影响小孩成人后身高的因素有遗传、饮食习惯与坚持体育锻炼等。小孩成人后的身高与其父母的身高和自身的性别密切相关。 设faHeight为其父身高，moHeight为其母身高，身高预测公式为： 男性成人时身高= (faHeight + moHeight) * 0.54(cm) 女性成人时身高= (faHeight * 0.923 + moHeight) / 2(cm) 此外，如果喜爱体育锻炼，那么可增加身高2%，如果有良好的卫生饮食习惯，那么可增加身高1.5%。 编程从键盘输入你的性别（用字符型变量sex存储，输入字符F表示女性，输入字符M 表示男性）、父母身高（用实型变量存储，faHeight为其父身高，moHeight为其母身高）、是否喜爱体育锻炼（用字符型变量sports存储，输入字符Y表示喜爱，输入字符N表示不喜爱）、是否有良好的饮食习惯等条件（用字符型变量diet存储，输入字符Y表示喜爱，输入字符N表示不喜爱），利用给定公式和身高预测方法对你的身高进行预测。 实验授课提示： 通过这个实际例子熟悉选择结构程序设计的方法，以及if语句，进一步熟悉TC集成环境的程序编辑、编译、链接、运行和调试方法。 2 简单的计算器程序 要求用switch语句编程设计一个简单的计算器程序。要求根据用户从键盘输入的表达式： 操作数1 运算符op 操作数2 计算表达式的值，指定的算术运算符为加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）。 本实验程序是在例4.8基础上，增加如下要求： （1）如果要求程序能进行浮点数的算术运算，程序应该如何修改？如何比较实型变量data2和常数0是否相等？ （2）如果要求输入的算术表达式中的操作数和运算符之间可以加入任意多空白符，那么程序如何修改？ （3）（选作题）如果要求连续做多次算术运算，每次运算结束后，程序都给出提示：Do you want to continue(Y/N or y/n)? 如果用户输入Y或y时，程序继续进行其它算术运算，否则程序才退出运行状态。那么，程序如何修改？ 实验授课提示： 通过这个实际例子熟悉选择结构程序设计的方法，以及switch语句，进一步熟悉TC集成环境的程序编辑、编译、链接、运行和调试方法。 对于第（3）题，可利用%1s格式符输入用户回答，利用do-while语句实现反复运算直到用户键入N或n。机械结构设计课程教学大纲
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