绳驱动套筒式空间相机支撑机构设计与分析

发布时间：2017-11-08 01:01

  本文关键词：绳驱动套筒式空间相机支撑机构设计与分析

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【摘要】：随着我国空间探索进程的不断深入,对地观测任务对高性能的空间可展开机构提出了更高的要求。主要体现在比刚度高,重复定位精度高以及工作的可靠性高等方面。开展此类高性能空间可展收机构的研究工作,对我国开展高精度对地成像工程有很大的实际意义。本文首先对国内外空间可展开机构的研究现状进行充分调研,通过分析不同支撑机构的构型和功能,最终确定套筒式展开方案。首先提出螺旋筒驱动式和绳驱动式两种套筒式展收方案,建立了所选绳驱动套筒式方案的运动学模型,求解得到机构展开速度、位移等运动学参数。建立支撑机构参数化模型,分析支撑机构质量、基频、抗弯刚度等性能指标的影响因素及影响规律。同时设计并分析一种锥销锁紧方案。基于有限元主要结构参数分析的结果,进行支撑机构详细结构设计。所设计的支撑机构通过绳轮驱动实现展开,展开后通过锥销实现锁定刚化。建立机构运动学仿真模型,得到机构运动规律及解锁力等参数,并与数学模型进行比对。针对空间热辐射环境,利用有限元法仿真在不同工况、不同材料下支撑机构的稳态温度分布以及结构热变形和热应力。分析支撑机构的轴向刚度、弯曲刚度、扭转刚度等静力学参数。基于有限元分析结果建立简化的动力学模型。推导了支撑机构的振动方程,采用梁函数组合法求解了支撑机构的固有频率。建立了相机支撑机构动力学仿真模型,分别得到了机构在有无端部负载情况下的固有频率和振型。研制相机支撑机构原理样机,开展了展收功能试验、重复展收精度试验、静刚度测试与模态试验等。试验结果表明相机支撑机构可以实现平稳展收锁定。并且具有很好的轴向重复精度为以及静刚度。动力学模态测试的结果表明结构具有很好的动力学性能。将试验结果与理论分析模型进行了对比,验证了理论模型的合理性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V445.8
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本文编号：1154873