控制力矩陀螺转子摩擦减振结构的分析设计和实验研究

发布时间：2017-09-05 00:41

  本文关键词：控制力矩陀螺转子摩擦减振结构的分析设计和实验研究

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【摘要】：控制力矩陀螺是航天器上一种重要的惯性导航仪器,对于调整飞行器的姿态、保持飞行器的稳定具有重要的意义。控制力矩陀螺在工作过程中会产生振动,振动不仅产生噪声,还会缩短控制力矩陀螺的寿命。陀螺转子的振动是控制力矩陀螺振动的主要来源,转子的振动可以分为高频振动和低频振动,高频振动时转子的能量主要集中在轮缘上,使轮缘局部应力过大、产生局部塑性变形,加速转子的疲劳破坏,高频振动对转子的危害比低频振动更大,降低转子的高频振动具有重要的意义。为了降低转子高频振动,本文通过对转子振动特性进行研究,设计转子摩擦减振结构,分析影响摩擦减振因素,并进行实验研究摩擦减振结构降低转子高频振动的有效性。转子振动特性是设计转子减振结构的前提,转子的振动成因影响转子的振动特性。通过分析转子的振动成因,确定轴承波纹度是引起转子振动的主要因素,建立轴承波纹度动力学模型,并基于该动力学模型研究轴承内、外波纹度个数和幅值对转子振动幅值和频率特性的影响。摩擦减振的原理是摩擦减振结构设计的依据,摩擦减振结构分布位置影响摩擦减振效果。基于摩擦减振原理得到摩擦减振结构分布在转子静止区,通过有限元分析得到静止区的位置分布规律,综合静止区的分布位置设计摩擦减振结构。基于摩擦减振结构确定减振结构的过盈量、摩擦块的深度、载荷的频率为影响摩擦减振的主要因素。通过ANSYS二次开发,提取不同工况下的摩擦功,计算摩擦功损耗的比例,并基于摩擦功损耗比例研究以上因素对摩擦减振效果的影响规律。在此基础上对减振结构进行间接减振实验分析,对无减振结构转子、减振结构过盈量为60μm的转子和减振结构过盈量为120μm的转子分别进行冲击实验,得到各工况下转子振动加速度的频谱特性,实验结果表明摩擦能有效抑制转子高频段的振动,证明了减振结构设计的有效性。进一步减振结构过盈量为120μm时振动加速度谱值低于过盈量为60μm时的情况,证明了大的过盈量有更好的减振效果。
【关键词】：陀螺转子振动 高频振动 摩擦减振 摩擦功损耗比例
【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】：V441
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题的背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 摩擦减振的优势10-13
• 1.3 国内外摩擦减振的研究现状13-14
• 1.4 摩擦减振研究不足分析14-17
• 1.5 本课题主要研究内容17-19
• 第2章 考虑轴承波纹度的转子振动的特性研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 转子振动的成因分析19-20
• 2.3 轴承波纹度动力学模型20-23
• 2.4 转子的振幅特性分析23-26
• 2.4.1 内圈波纹度个数对振幅特性影响23
• 2.4.2 外圈波纹度个数对振幅特性影响23-24
• 2.4.3 内圈波纹度幅值对振幅特性影响24-25
• 2.4.4 外圈波纹度幅值对振幅特性影响25-26
• 2.5 转子的频率特性分析26-28
• 2.5.1 内圈波纹度个数对频率特性影响26-27
• 2.5.2 外圈波纹度个数对频率特性影响27-28
• 2.6 本章小结28-30
• 第3章 转子摩擦减振结构的分析与设计30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 转子摩擦减振原理分析30-31
• 3.3 转子摩擦减振位置的分析31-38
• 3.3.1 转子的模态分析31-34
• 3.3.2 转子的谐响应分析34-38
• 3.4 减振结构的设计38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 转子摩擦减振参数对减振效果的影响和实验研究41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 摩擦减振的影响因素41-42
• 4.3 转子摩擦功分析42-45
• 4.4 轴向载荷下转子的减振效果分析45-49
• 4.4.1 过盈量对摩擦减振的影响45-46
• 4.4.2 深度对摩擦减振的影响46-48
• 4.4.3 载荷频率对摩擦减振的影响48-49
• 4.5 径向载荷下转子的减振效果分析49-53
• 4.5.1 过盈量对摩擦减振的影响49-50
• 4.5.2 深度对摩擦减振的影响50-51
• 4.5.3 载荷频率对摩擦减振的影响51-53
• 4.6 转子的减振实验53-57
• 4.7 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 致谢66

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本文编号：794808