磁悬浮飞轮抱式锁紧机构碳纤维弹片优化设计

发布时间：2017-10-05 04:28

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【摘要】：针对磁悬浮飞轮抱式锁紧机构用一体式碳纤维弹片,提出了一种新型优化方法。通过将碳纤维弹片等效为悬臂梁模型,对其进行静力学和动力学分析,得到其最大过盈摩擦力、锁紧力、解锁力、最大弯曲应力和一阶共振频率。基于有限元法,对弹片进行灵敏度分析,得到弹片上端和下端两组互不相关的结构参数,并分别对两组结构参数进行优化设计。优化结果表明,当弹片个数为12时,质量达到最小60.5 g,比最初170 g减少了64%。根据优化结果研制了一套锁紧机构,利用三轴正弦扫频振动和随机振动试验,检验锁紧机构对磁悬浮飞轮系统的保护效果。结果显示,振动试验中定、转子间最大相对振动位移为50μm,远小于磁悬浮飞轮保护间隙200μm,表明锁紧机构能够对飞轮系统实施有效保护。
【作者单位】： 北京石油化工学院机械工程学院;北京控制工程研究所;北京航空航天大学惯性技术重点实验室;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室;
【关键词】： 磁悬浮飞轮 锁紧机构 多学科优化设计 有限元 碳纤维弹片
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51405022) 国家自然科学创新研究群体基金资助项目(61121003) 国家杰出青年科学基金资助项目(60825305)
【分类号】：V249.1
【正文快照】： 引言动量交换系统可提供很高的姿态控制精度,被广泛运用于空间飞行器姿态控制系统。飞轮通过改变角动量的大小产生所需的控制力矩,从而精确控制空间飞行器的姿态[12]。磁悬浮飞轮采用磁轴承支承技术,避免了传统机械轴承的过零摩擦,无需润滑,可高速旋转,并能在超低温度、高真空

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本文编号：974795