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精密二维转台是保证精密测量仪器精度的关键因素之一，现有测量仪器中二维转台都采用分体式方法进行设计，具有零件数量较多、装配难度大和测角精度难以保证等缺点，因此减小转台重量、尺寸、装配难度和保证测角精度成为转台研制过程中的难点。本文在几何测量仪二维转台的研制过程中，提出一种基于有限元方法的一体化二维转台设计方法，对轴系设计、有限元分析和几何误差分析等关键技术进行了较为深入的研究，有效减小了转台的重量和尺寸，提高了转台的刚度和固有频率，在满足小型化要求的同时保证了转台的精度。 根据几何测量仪的特点，分析现有精密测量仪器二维转台轴系设计方法的优缺点，提出了基于有限元方法的一体化二维转台设计方法，减小了转台重量和尺寸，提高了转台刚度和固有频率，保证了转台的测角精度。在建立设计方法后，采用该方法对二维转台的两个轴系进行结构设计，根据结构设计结果和性能要求，对测角编码器、驱动电机、电机驱动器等关键零部件进行选型。在结构设计和器件选型的基础上完成二维转台整体设计，采用有限元方法对二维转台进行力学分析，应用ANSYS软件对转台等效位移、等效应力和固有频率等静力学和动力学参数进行仿真分析，根据仿真结果验证转台设计的合理性和安全性。 在转台设计完成后，基于几何法分析了横轴倾斜、激光光轴倾斜导致的几何误差，分析了几何误差对二维转台角度测量值的影响。针对轴系倾斜情况对横轴的同轴度、横轴与竖轴的垂直度进行精密装调，装调后转台横轴同轴度为4.1μm，横轴与竖轴垂直度为±1.88"，横轴和竖轴倾角回转误差分别为±2.39"和±2.1"。 最后设计了二维转台测角精度验证实验，利用自准直仪结合多面棱体的测量方法对转台测角误差进行了测量，采用谐波补偿方法进行了误差补偿前后对比，补偿前竖轴测角误差为(-3.47"，+3.61")，补偿后竖轴测角误差为(-1.20，+1.10")，补偿前横轴测角误差为(-3.74"，+3.87")，补偿后横轴测角误差为(-1.51"，+1.08")。设计了二维转台动态特性验证实验，获得转台给定信号和响应信号曲线的幅值误差为7.3％，相位误差为7.2°，满足几何测量仪对二维转台设计要求。