惯性传感器测试质量锁紧释放机构设计与分析
发布时间：2021-02-24 23:08
近年来,空间引力波探测成为研究的热点问题。空间引力波探测的基本原理是利用激光干涉测量两自由悬浮测试质量之间的距离变化。测试质量不仅在干涉测量中要保持自由悬浮状态,同时作为惯性传感器的感应部件,受到电容式传感器的驱动与检测,需与电极笼保持适当间隙。为保证在太空中测试质量的无初速度的自由悬浮,测试质量在发射过程中的锁紧以及在太空中的定位释放显得尤为重要。本文针对测试质量的锁紧以及在太空中的定位释放开展研究,设计了测试质量锁紧释放机构,该机构由两部分组成,锁紧机构以及捕获定位释放机构。锁紧机构采用压电电机驱动螺旋副的设计方案。通过螺旋副以及连杆机构将压电电机的旋转运动转变为直线运动,并在发射过程中充分利用螺旋副的自锁性能对测试质量进行锁紧。可实现上下1200N的锁紧力。并采用碟簧预紧的顶杆保证测试质量的受力均匀以及较高刚度。在完成锁紧机构初步原理方案设计的基础上,对锁紧机构运动学及动力学进行分析,分析结果显示该锁紧机构运动过程平缓,不会对机构产生较大的振动冲击。同时研制了锁紧机构的第一代原理样机,对输出力进行分析测量,并以此为依据对锁紧顶杆进行修调,保证了锁紧顶杆输出力的均匀性。捕获定位释放...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 空间引力波探测国内外研究现状
1.2.2 测试质量锁紧释放机构研究进展
1.3 本课题研究内容
第二章 测试质量锁紧释放机构整体方案设计
2.1 引言
2.2 测试质量锁紧释放需求分析
2.3 锁紧机构方案设计
2.3.1 夹持位置选择
2.3.2 锁紧机构原理
2.3.3 连杆初步设计
2.3.4 螺纹传动分析与电机选择计算
2.4 捕获定位释放机构方案设计
2.4.1 捕获定位机构位置及尺寸要求
2.4.2 捕获定位释放机构设计方案原理
2.5 本章小结
第三章 测试质量锁紧机构具体设计与分析
3.1 引言
3.2 锁紧机构分析
3.2.1 锁紧机构特性分析
3.2.2 锁紧机构运动学分析
3.2.3 连杆机构输出力分析
3.2.4 连杆机构ADAMS仿真分析
3.3 锁紧机构具体结构设计与优化
3.3.1 顶部支架设计与分析
3.3.2 锁紧顶杆设计及其装配方案
3.4 锁紧机构动力学特性分析
3.5 锁紧机构样机试制与功能性实验测试
3.5.1 锁紧机构样机试制
3.5.2 实验方案设计
3.5.3 锁紧机构输出力测量与顶杆装配修调
3.6 本章小结
第四章 测试质量捕获定位释放机构具体设计与分析
4.1 引言
4.2 捕获定位释放机构具体设计与驱动器选择
4.2.1 捕获定位释放机构总体结构
4.2.2 捕获定位释放机构运动部件具体结构
4.2.3 捕获定位释放机构测量传感器设计
4.2.4 捕获定位释放机构辅助结构设计
4.3 尺蠖型压电驱动器性能测试与分析
4.3.1 尺蠖型压电驱动器原理
4.3.2 尺蠖型压电驱动器性能测试系统
4.3.3 尺蠖型压电驱动器性能测试分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介与攻读学位期间发表的学术论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于空间精密测量的全玻璃光纤耦合器的系统设计[J]. 赵亚,姚东,王智,方超,李钰鹏. 中国光学. 2019(03)
[2]电极不对称性对惯性传感器性能损失的研究[J]. 王少鑫,齐克奇,王玉坤,王智,陈立恒. 中国光学. 2019(03)
[3]空间引力波探测方案的探讨[J]. 胡文瑞. 科技导报. 2018(12)
[4]压电尺蠖直线电机的设计[J]. 赵余杰,孙庆龙,张志豪,应志奇,周鹏飞,黄金磊,崔玉国. 压电与声光. 2018(02)
[5]“天琴计划”太空中捕捉宇宙涟漪[J]. 刘志远. 科技导报. 2016(03)
[6]空间引力波探测计划-LISA系统设计要点[J]. 王智,马军,李静秋. 中国光学. 2015(06)
[7]箝位体刚度平衡对被动箝位压电驱动器性能的影响[J]. 郭文峰,曲建俊,曲华杰,汪骏雄. 光学精密工程. 2015(03)
[8]激光干涉仪引力波探测器[J]. 王运永,朱兴江,刘见,马宇波,朱宗宏,曹军威,都志辉,王小鸽,钱进,殷聪,刘忠有,BLAIR D,JU Li,ZHAO Chun-nong. 天文学进展. 2014(03)
[9]尺蠖型压电直线电动机制作及性能测试[J]. 李全松. 微特电机. 2014(06)
[10]光刻物镜波像差检测球面波发生装置的研制[J]. 齐克奇,向阳. 仪器仪表学报. 2014(07)
博士论文
[1]压电促动器的纳米级精度控制及其在光刻物镜中的应用研究[D]. 李朋志.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]复杂约束下的卫星结构机构设计与动力学仿真分析[D]. 马鑫.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
硕士论文
[1]步进式压电驱动直线运动系统的研究[D]. 刘宇阳.哈尔滨工业大学 2017
[2]货运飞船货盘重复锁紧机构的设计与分析[D]. 王宇兵.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3050071
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 空间引力波探测国内外研究现状
1.2.2 测试质量锁紧释放机构研究进展
1.3 本课题研究内容
第二章 测试质量锁紧释放机构整体方案设计
2.1 引言
2.2 测试质量锁紧释放需求分析
2.3 锁紧机构方案设计
2.3.1 夹持位置选择
2.3.2 锁紧机构原理
2.3.3 连杆初步设计
2.3.4 螺纹传动分析与电机选择计算
2.4 捕获定位释放机构方案设计
2.4.1 捕获定位机构位置及尺寸要求
2.4.2 捕获定位释放机构设计方案原理
2.5 本章小结
第三章 测试质量锁紧机构具体设计与分析
3.1 引言
3.2 锁紧机构分析
3.2.1 锁紧机构特性分析
3.2.2 锁紧机构运动学分析
3.2.3 连杆机构输出力分析
3.2.4 连杆机构ADAMS仿真分析
3.3 锁紧机构具体结构设计与优化
3.3.1 顶部支架设计与分析
3.3.2 锁紧顶杆设计及其装配方案
3.4 锁紧机构动力学特性分析
3.5 锁紧机构样机试制与功能性实验测试
3.5.1 锁紧机构样机试制
3.5.2 实验方案设计
3.5.3 锁紧机构输出力测量与顶杆装配修调
3.6 本章小结
第四章 测试质量捕获定位释放机构具体设计与分析
4.1 引言
4.2 捕获定位释放机构具体设计与驱动器选择
4.2.1 捕获定位释放机构总体结构
4.2.2 捕获定位释放机构运动部件具体结构
4.2.3 捕获定位释放机构测量传感器设计
4.2.4 捕获定位释放机构辅助结构设计
4.3 尺蠖型压电驱动器性能测试与分析
4.3.1 尺蠖型压电驱动器原理
4.3.2 尺蠖型压电驱动器性能测试系统
4.3.3 尺蠖型压电驱动器性能测试分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介与攻读学位期间发表的学术论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于空间精密测量的全玻璃光纤耦合器的系统设计[J]. 赵亚,姚东,王智,方超,李钰鹏. 中国光学. 2019(03)
[2]电极不对称性对惯性传感器性能损失的研究[J]. 王少鑫,齐克奇,王玉坤,王智,陈立恒. 中国光学. 2019(03)
[3]空间引力波探测方案的探讨[J]. 胡文瑞. 科技导报. 2018(12)
[4]压电尺蠖直线电机的设计[J]. 赵余杰,孙庆龙,张志豪,应志奇,周鹏飞,黄金磊,崔玉国. 压电与声光. 2018(02)
[5]“天琴计划”太空中捕捉宇宙涟漪[J]. 刘志远. 科技导报. 2016(03)
[6]空间引力波探测计划-LISA系统设计要点[J]. 王智,马军,李静秋. 中国光学. 2015(06)
[7]箝位体刚度平衡对被动箝位压电驱动器性能的影响[J]. 郭文峰,曲建俊,曲华杰,汪骏雄. 光学精密工程. 2015(03)
[8]激光干涉仪引力波探测器[J]. 王运永,朱兴江,刘见,马宇波,朱宗宏,曹军威,都志辉,王小鸽,钱进,殷聪,刘忠有,BLAIR D,JU Li,ZHAO Chun-nong. 天文学进展. 2014(03)
[9]尺蠖型压电直线电动机制作及性能测试[J]. 李全松. 微特电机. 2014(06)
[10]光刻物镜波像差检测球面波发生装置的研制[J]. 齐克奇,向阳. 仪器仪表学报. 2014(07)
博士论文
[1]压电促动器的纳米级精度控制及其在光刻物镜中的应用研究[D]. 李朋志.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[2]复杂约束下的卫星结构机构设计与动力学仿真分析[D]. 马鑫.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
硕士论文
[1]步进式压电驱动直线运动系统的研究[D]. 刘宇阳.哈尔滨工业大学 2017
[2]货运飞船货盘重复锁紧机构的设计与分析[D]. 王宇兵.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3050071
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3050071.html
