三轴气浮台球轴承制造及安装误差引起的涡流力矩的研究

发布时间：2020-04-29 21:11

【摘要】： 随着我国航天领域小卫星的逐渐开发与应用,研制高性能、低成本的全物理小卫星姿态仿真系统已成为航天仿真技术的发展要求。全物理仿真是通过多自由度气浮台模拟卫星在太空的运动状态,三轴气浮台是主要的地面仿真设备,而涡流力矩是影响气浮台精度的主要因素之一。本课题主要研究球轴承供气孔的制造误差及球轴承安装误差对三轴气浮台涡流力矩的影响。 首先,本文应用计算流体动力学(CFD)分析软件的前处理软件在笛卡尔坐标系下对球轴承的流场建立数值计算模型,并确定合理的边界条件,同时经过多次计算,通过比较不同的网格划分数对气浮球轴承承载能力的影响,最终确定了一组合适的网格划分数。其次,本文将模型导入计算流体动力学分析软件中进行流场计算,分别比较了某个供气孔的直径变化对球轴承涡流力矩产生的影响、供气孔的位置改变对涡流力矩产生的影响及轴承球窝倾斜时对球轴承涡流力矩产生的影响。通过对比计算结果绘出相应的曲线,找出变化因素对涡流力矩的影响规律。最后,本文建立了测量气浮台涡流力矩的实验台,介绍了实验用球窝的材料及特点,给出了气动系统回路图,提出了对气源的要求,分析了实验原理,具体介绍了实验的实施方案,并对由于球窝倾斜产生的涡流力矩进行了实验研究。 本文通过对由球轴承供气孔的加工误差及球轴承安装误差所产生的涡流力矩的计算,找出了球轴承供气孔的加工误差及球轴承安装误差对三轴气浮台涡流力矩的影响规律。同时提出了测量气浮台涡流力矩的具体实验方案。并对球窝倾斜产生的涡流力矩进行了实验研究。
【图文】：

图 1-1ASTREX试验台图 图 1-2 墨西哥国立自治大学气浮台Fig.1-1 ASTREX air bearing table Fig.1-2 UNAM air bearing table美国 Honeywell Space System 公司在 2003 年开发出 MCS/LOS 试验台，用来模拟卫星在近地点的运动情况[16]，如图 1-3 所示。其有效载荷00lb，带有 6 个控制力矩陀螺(225 ft-lb-sec)，绕水平轴转动范围是-300 ，绕竖直轴自由转动。平台结构采用的是标准件，任何零件都能用标准换，这些标准件能按要求装配成多种航空器模型。角速度传感器用的是旋光陀螺，装有三个带动 10kg 滑块的电动机用来调整平台的平衡，，能将平心与旋转中心的距离调到 0.1 微米。

图 1-1ASTREX试验台图 图 1-2 墨西哥国立自治大学气浮台Fig.1-1 ASTREX air bearing table Fig.1-2 UNAM air bearing table美国 Honeywell Space System 公司在 2003 年开发出 MCS/LOS 试验台，用来模拟卫星在近地点的运动情况[16]，如图 1-3 所示。其有效载荷00lb，带有 6 个控制力矩陀螺(225 ft-lb-sec)，绕水平轴转动范围是-300 ，绕竖直轴自由转动。平台结构采用的是标准件，任何零件都能用标准换，这些标准件能按要求装配成多种航空器模型。角速度传感器用的是旋光陀螺，装有三个带动 10kg 滑块的电动机用来调整平台的平衡，能将平心与旋转中心的距离调到 0.1 微米。
【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】：2007
【分类号】：TH133.3

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本文编号：2645005