基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器优化设计

发布时间：2017-12-03 02:00

  本文关键词：基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器优化设计

  更多相关文章： 空间微振动 Gough-Stewart平台 动力学模型 固有频率 结构设计

【摘要】：空间飞行器上搭载的多种设备,如制冷压缩机、太阳帆板转动机构、调姿陀螺等,会产生微小振动。这些微小振动具有频带分布宽、幅值小、形式复杂等特点,严重影响空间飞行器上光学遥感器的成像质量。常见的解决办法是对光学遥感器进行隔振。为了评估飞行器上隔振系统的有效性,需要进行大量的地面试验,而开展这些工作的前提是能复现这些微小振动的频谱特性。因此,设计一台能复现具有不同频谱特性的多维微小振动的模拟器是一个具有重大意义的课题。首先,开展了基于Gough-Stewart平台的空间微振动模拟器动力学特性的研究。综合考虑了驱动腿和铰链的质量属性以及负载质心与上平台坐标系原点不重合时的特殊情况,建立了Gough-Stewart平台的完整动力学模型,推导了求解微振动模拟器固有频率及主振型的数学解析式。通过有限元仿真及实验测试对单个驱动腿的轴向刚度进行了研究。同时,采用理论方法及有限元方法对第一代样机的动力学特性进行了仿真分析。对微振动模拟器的固有频率进行了实验测试。仿真及测试结果显示:三种方法得到的固有频率及主振型一致性较好,固有频率误差值不超过5%,验证了理论模型的准确性。结合空间多维微振动模拟器的性能指标及第一代样机固有频率的研究结果,得出了系统结构的优化思路,对结构进行了改进设计。对驱动腿进行优化设计,提高了驱动腿弹片的抗径向倾覆能力,提高了铰链等部件结构刚度,消除了上、下铰链在平台控制中引起的非线性问题;解决了第一代样机驱动腿之间互相导电的问题。对第二代样机模型进行了有限元建模仿真分析,同时进行了样机实物的试验测试,结果表明第二代样机的结构设计达到了预期目标。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112

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本文编号：1247016