空间光学遥感器反射镜柔性调节结构设计

针对空间光学遥感器圆形反射镜结构刚度高、热尺寸稳定性差的状况,设计了一种温升变形柔性调节结构,旨在保持结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性.对柔性结构进行了合理的结构设计,对其力学模型及铰链参数进行分析,并对反射镜组件进行有限元仿真.结果表明:在柔性结构的调节作用下,反射镜在力和热两种环境约束工况下,面形PV值均远小于63.2 nm,满足成像质量要求.证明这种柔性调节结构在实际结构设计中是合理可行的.     

空间相机反射镜支撑结构的设计与分析

利用有限元法对反射镜组件在自重和均匀温升作用下的面形精度进行了计算,分析结果预示最初的模型不能满足设计要求.为了提高反射镜的面形精度,把增加支撑结构的柔性作为修改方向,经过计算确定柔性结构设计变量L为3mm时的结构方案能够满足反射镜的面形精度要求.同时为了校核这个结构的强度和刚度,对工为3mm时的结构进行了模态分析和在预示载荷作用下的频率响应分析和准静态分析,结果表明,该方案完全能够满足整个结构的刚度和强度设计要求,从而为空间相机的设计提供了有利依据,同样为其他空间相机反射镜支撑的设计提供了参考.     

星载光学遥感器调焦机构设计与有限元分析

为补偿星载光学遥感器在运载、发射过程中的冲击振动以及空间环境条件变化引起的离焦,设计了一种采用步进电机和谐波减速器驱动、滚珠丝杠和直线导轨配合使用的无偏载、易装调的调焦机构。论述了调焦实现方案,给出了调焦机构结构设计图,计算调焦负载阻力矩并选择了相应的电机,分析了该调焦机构的理论灵敏度为0.14μm,调焦误差为7.56μm;在Patran/Nastran环境下建立调焦组件有限元模型并对其进行有限元仿真分析。分析结果表明,该空间调焦机构动态刚度高、环境适应性强,能够满足空间调焦的设计要求。     

指向反射镜轻量化及支撑结构设计与分析

为增长相机的曝光时间,改善成像质量,光学系统入瞳前方需要设置扫描机构进行俯仰方向的运动补偿。指向镜体轻量化及其支撑结构设计是扫描机构设计的关键环节。本文针对有效通光口径为320mm×260mm的一维指向反射镜进行了轻量化与支撑结构设计。设计从材料选择、轻量化设计和支撑方式等方面展开,指向镜轻量化后重量为6.245kg,轻量化率为58.4%;运用有限元方法对指向反射镜组件进行了分析,系统基频为196Hz,系统在1g重力载荷与±5℃均匀温变作用下的面形精度rms均优于λ/50、PV值均优于λ/10;最后采用模拟件进行了试验验证。最终得到满足设计要求的合理结构。     

快中子照相CCD成像系统反射镜组件设计

基于反射镜组件的刚度、强度和热尺寸稳定性,采用背部4点支撑方案设计了反射镜组件。对反射镜组件进行的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析结果表明,反射镜在重力载荷和4℃温升载荷及温度和重力耦合变形下,面形精度达到PV≤λ/10,RMS≤λ/50(λ=400nm)。模态分析结果证明该结构有足够的动态刚度。     

一种空间遥感器反射镜柔性支撑结构

设计了刚度高、热适应强的反射镜柔性支撑结构。通过有限元模型分析,该支撑结构中的反射镜在±10℃的环境温度变化下,其反射镜面形精度RMS值达到1/50λ(λ=632.8nm)。     

长条形空间反射镜镜体及其支撑结构设计

为了满足长条形空间反射镜的设计要求,从结构材料的选择、镜厚比确定、支撑方式与最佳支撑点位置的选择以及镜体轻量化等方面进行了详细的镜体结构设计。设计了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足温度载荷与装配误差0.05mm工况下镜体面形精度的要求。利用有限元分析软件对反射镜组件进行分析,反射镜组件在Z向1g重力、4℃温升以及0.05mm强制位移三种工况耦合作用下的面形误差峰谷值PV为20.5nm,均方根值RMS为4.75nm,优于PV值小于λ10,RMS值小于λ50的设计指标。组件一阶频率141.83Hz,满足动态刚度要求。组件分析结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,满足空间应用要求。     

空间光学遥感器柔性支撑结构设计

为了在保证空间遥感器系统结构刚度的同时,使结构具有良好的热尺寸稳定性,设计了一种应用于空间光学遥感器的正交双向柔性支撑结构,有效解决了影响反射镜成像质量的力和热两个关键环境约束之间的矛盾,从而保持光学系统组件的有效位置,为遥感器能达到良好的成像质量提供了保证.对柔性铰链结构参数进行分析,并对铰链结构进行设计和性能的有限元仿真分析.结果表明,柔性支撑结构在力和热两种主要环境约束下能有效地保持结构的稳定性.     

基于接触理论的空间光学遥感器的动力学求解

遥感器结构中通过螺钉或销钉的非线性连接环节的存在使得准确求解动态刚度的困难加大，在介绍的经典接触理论的基础上，根据结构形式，材料和施加的预警力通过计算机模拟分析出连接部分接触面间的实际接触状态，在建立动力学有限元分析模型时，通过接触单元和螺钉单元模拟接触区域的刚度特性，获得系统的固有频率和振型，有限元分析结果与正弦招聘描试验时的结果基本一致（误差给为4％），表明这种方法能够较好地模拟出结构的动态刚度，相关分析还表明，只有通过分析接触等非线性环节，才能模拟出结构的真实动态刚度。     

一种基于有限元分析的柔性支撑结构设计

为了满足反射镜较高的面形精度要求,提出了一种基于有限元分析的柔性支撑结构.首先根据反射镜的设计要求确定柔性支撑的结构形式,然后利用有限元分析软件对反射镜组件进行网格划分并提交运算.分析结果表明,当柔性支撑中镶嵌件膜片厚度为1.5mm、柔性杆十字槽厚度为4mm时,反射镜组件的一阶谐振频率达到206Hz,在1g重力作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到2.5nm、4.4m、25.3nm,在1g量力和4℃温升共同作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到15.2nm、17.7nm、28.5nm,各项指标均满足设计要求.动力学响应分析表明,柔性支撑具有较强的抗振能力.     

基于有限元法的光电经纬仪主镜轻量化设计

对某光电经纬仪主镜的结构进行研究,了解主镜的支撑方式,分析了光轴不同指向时,镜面的面形变化(PV值、RMS值)规律.在对实体镜进行分析的基础上保证其支撑条件不变,对主镜进行轻量化设计,计算其轻量化率、PV值及RaMS值,比较两种轻量化结构,并研究镜面面形随镜面厚度的变化规律.分析结果表明,结构Ⅰ的轻量化效果较好,符合设计要求,研究发现,随着镜面厚度的增加,PV值和RMS值逐渐减少.     

平行梁式传感器弹性体的设计与有限元分析

根据平行梁式传感器的结构和特点,利用材料力学相关知识对其弹性体进行设计,并建立力学模型。运用有限元分析方法进行分析,建立了既符合实际又简化的有限元模型;研究了弹性体的结构参数、载荷等因素对贴片区应变的影响,为找到准确的贴片位置和优化设计提供依据。     

空间遥感器电控箱结构设计

空间遥感器电控箱的在轨不可维修性要求其具有高的电磁屏蔽能力和力学稳定性。针对电磁屏蔽能力和力学稳定性要求,设计了一种框架式结构的双腔隔离电磁屏蔽结构。该结构主体采用稳定的框架式结构,力学性能好。电控箱整体结构分为两个封闭的腔体,一个腔体用来承载电子学器件,一个腔体负责数据信号的转出,具有极高的电磁屏蔽能力。通过反应电控箱结构屏蔽能力的电场辐射抗扰度试验（RS103）和电场辐射发射试验（RE102）证明了该结构的电磁屏蔽效果满足航天应用需求。并且,对整个结构进行了有限元分析和动力学试验,基频是235HZ,满足设计要求的120HZ,双腔隔离电控箱具有优良的力学性能和极高的电磁屏蔽能力。     

配索预应力网架的有限元分析

利用直接刚度法推导了空间预应力索的单元刚度，对配索预应力网架进行了有限元分析，并编制了静力计算程序。通过对结构内布索的预应力斜放四角锥网架的计算，得出了预应力网架的一些特性。     

柔性夹紧件的结构设计与有限元分析

为了实现微靶装配体的自动装配并保证装配精度,提出了一种通过弹性变形与半圆柱靶腔实现柔性夹持与自定心的装置.该装置的核心部件是柔性夹紧件,由橡胶材料加工而成,用于对内直径仅为800~1 000μm、壁厚约25~75μm的半圆柱靶腔的夹持.利用有限元软件对上述柔性夹紧件的结构设计是否合理进行分析和验证,通过反复的设计和修改以及软件分析和仿真验证,最终确定了一种较为合理的夹紧件结构设计方案.该设计方案不仅能满足对夹持半圆柱靶腔所提出的大部分要求,而且可以实现对其他类似形状的微小、薄壁的圆柱形物体的夹持.