周扫式激光通信跟瞄转台设计及分析

为了满足LEO对GEO激光通信任务的初始指向快速捕获(Acquisition)、精确瞄准(pointing)及精密跟踪(Tracking)需求。设计了一种卫星舱外的二维激光通信跟瞄转台。首先,根据通信任务需求,确立跟瞄转台的结构形式;其次,依据精密轴系设计理论完成方位俯仰两轴结构设计,并根据轴承支撑理论对周扫式跟瞄转台进行力学特性分析。分析表明本精密轴系能够在方位和俯仰两轴实现10″的跟踪精度,满足通信需求。最后根据赫兹接触理论计算精密轴系轴承在负载状态下的刚度,通过有限元分析软件分析了跟瞄转台的动态刚度及稳定性。经分析验证跟瞄转台能够承受搭载卫星发射条件要求。     

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.     

周扫式激光通信光端机锁紧刚度优化

为保证小卫星激光通信用潜望式光端机在发射状态下的机构刚度,须采取锁紧结构对运动部件进行锁紧.针对传统锁紧机构火工品质量大、解锁有冲击与污染、不能重复解锁的缺点,设计了采用记忆合金驱动的锁紧结构,利用弹簧产生的弹力推动机构锁紧光端机运动部件,记忆合金丝作为驱动源带动锁紧机构实现解锁,并根据周扫式激光通信光端机结构特点,重点分析了锁紧结构锁紧力对整机刚度的影响,优化了锁紧力以保证整机刚度,减小解锁功耗.试验表明,采用本锁紧结构后光端机在发射方向上的谐振频率可达到75 Hz,满足设计要求.     

星载激光通信终端轴承预紧力及加载结构研究

星载激光通信终端通过方位、俯仰轴系的运动实现目标跟踪。轴系回转精度是二维转台实现良好工作的前提。通过对角接触球轴承模拟分析,确定卫星发射以及在轨运行时转台轴承的最优预紧力大小,通过轴承预加载结构实现轴承从高预紧状态过渡到轴承低预紧状态,解决了传统固定式预紧力不能同时满足两种工况的难题,即发射时大预紧力满足高刚度与基频,在轨运行时低预紧力以降低平均摩擦,扭矩噪音以及轴承接触应力。     

锁环式快开盲板机构设计与强度分析

设计了一款锁环式快开盲板机构,并进行静强度校核分析,确保结构的强度与刚度满足使用要求。同时针对快开机构部分的结构特点,对锁环进行两接触对的接触进行分析,校核结构在接触面上的接触应力是否超出许用应力。然后对设计产品进行压力实验,验证结构设计满足使用要求。基于Matlab GUI设计平台研发的产品设计计算软件,为产品详细化设计计算提供理论计算工具,大大缩短了系列化产品研发设计周期。     

星载激光通信端机形状记忆合金锁紧机构研究

针对火工品锁紧装置爆炸冲击大、燃气释放多和国外常用记忆合金锁紧机构不可重复使用的问题,以星地激光通信任务为背景,提出了一种利用锁紧体材料本身弹性变形特性和形状记忆合金记忆效应的锁紧机构。首先对锁紧机构进行设计;根据设计方法流程确定锁紧机构的各项参数;为了验证锁紧机构对整个系统刚度的提升对星载激光通信端机进行了刚度分析,并建立有限元模型,分析在非锁紧和锁紧状态下星载激光通信端机X、Y、Z三个方向上的模态,未锁紧发射方向上的模态为57.414Hz,锁紧后发射方向上的模态为84.35Hz,平台要求发射方向上模态大于70Hz,锁紧机构提高了星载激光通信端机的刚性,使结构满足发射要求。     

多环闭链空间可展开机构力-热耦合协同优化

针对一种多环闭链空间可展开机构的力-热耦合设计问题,首先列写了展开单元机构的静力学平衡方程,完成了展开单元的静力学分析,进而根据虚功原理,求得机构在展开态下的转动刚度;然后综合考虑机构的力热性能,以杆件横截面尺寸为设计变量,以机构在太空环境下整个展开过程中的热变形小、重量轻、展开态下的基频高和转动刚度大作为优化目标,采用协同优化方法建立了多环闭链空间可展开机构协同优化的数学模型;通过数值求解,得到该机构所有杆件的横截面尺寸参数最优值．分析结果表明,优化后的机构热变形降低了约56％,展开态基频提高了约39％,展开单元的重量与转动刚度均满足设计指标．     

高载荷比卫星的结构轻量化设计方法

为解决高载荷比卫星轻量化设计问题,本文对以蜂窝夹板层结构为主的卫星结构轻量化设计开展研究。对蜂窝夹层结构等效理论进行了修正和灵敏度分析,提取出影响结构板刚度和质量的主要参数;根据工程研制需求对结构参数进行优化分析;基于有限元方法进行了仿真验证。仿真结果表明:利用修正后的蜂窝夹层等效公式,计算刚度结果误差由3%降低至1%,验证了等效理论正确性。经过参数优化后的结构分系统重量减少41.6%,达到了轻量化设计目的。利用该方法设计的"新技术试验E星"已发射入轨,为后续工程实践提供了一定的参考。     

某型号平台电路箱测试系统热场设计与仿真分析

通过对某型号平台电路箱测试系统的热设计与仿真分析,对系统传热类型、风道结构设计、通风面积,以及Zoom-in技术应用等方面进行了分析,对其结构参数尺寸进行了优化设计.通过该设计过程,在满足产品力学要求的同时,实现了产品设计与热设计的有效结合,从而达到了设计的高效、低成本、自动化要求.     

星载红外探测器调焦机构设计与分析

为了补偿星载红外探测器焦平面的偏移,根据红外探测器的使用环境以及光学设计要求,设计了一种直线调焦机构。设计过程中充分考虑了调焦机构的各项性能指标,选用的滚珠丝杠、直线导轨及轴承等零部件都属于超精密级,因此该机构具有整体尺寸小、重量轻、刚度高、传动误差小的特点。模态分析结果显示其一阶基频为155Hz,对机构进行的误差分析及测试表明,该机构的调焦误差为0.003mm,满足使用要求。     

车载高精度两轴随动转台的设计与控制

设计并研制了车载高精度直驱控制两轴随动转台。以技术指标要求为基础,将车载高精度直驱控制两轴随动转台分为方位随动系统和俯仰随动系统,从随动系统结构设计、轴系精度、电机选项等方面进行了设计和分析。以方位随动系统为例阐述了随动系统的电气构成,建立了基于全数字控制驱动和高精度光电码盘的复合控制策略,对直流有刷力矩电机进行直接驱动控制。采用绝对式高精度光电码盘和增量式光电码盘一体化设计,详述了随动控制模块的电路设计和工作过程,试验结果表明该转台速度环、位置环具有良好的控制宽带和精度,并具有重量轻、承载大、架设撤收快等特点,满足高精度车载转台的要求。     

基于CFD的新型结构静压油垫数值仿真技术

为了提高重载数控机床静压转台的承载能力和油膜刚度,提出了一种具有多环形流道油腔和阻尼型封油边结构的新型静压油垫,并对其性能进行了研究.在对静压油垫结构优化设计的基础上,利用CFD(computationalfluid dynamics)数值仿真技术,采用二维轴对称流动模型对新型结构静压油垫的流场特性进行了仿真分析,得到了新型静压油垫的内部流场特性,计算出油垫的承载能力和油膜刚度,并与单腔体、单平面封油边结构的静压油垫进行了对比.研究表明:新型静压油垫能通过在阻尼流道和阻尼槽内形成紊流,增加流动液阻,实现压力增益,并可在阻尼槽处产生局部静压效应,从而使新型结构静压油垫的承载能力和油膜刚度较传统结构静压油垫有所提高;此外,采用CFD技术有助于对复杂结构的静压油垫进行优化设计与性能计算,从而提高设计效率和计算准确性.     

一种新型高气压潜孔冲击器的设计

介绍一种新型潜孔冲击器的工作原理和设计计算．与普通潜孔锤相比，设备具有结构简单、体积小、重量轻、冲击能量大、冲击效率高等特点．通过对设计参数进行校核计算，证明该高气压潜孔冲击器能满足非开挖掘进的要求．     

直驱双摆角铣头支架的拓扑优化设计

以变密度法作为理论基础,运用ANSYS工具提供的结构拓扑优化模块,进行直驱双摆角铣头的关键零部件的连续体结构拓扑优化.然后根据拓扑优化结果对其进行结构的近似修改,再分析直到达到设计要求.在刚度基本保持不变情况下,优化后的体积比原设计体积大大减小.     

连拱拱桥结构设计分析

多跨连续拱桥中,当地基条件较差,采用轻型桩基础,桥墩刚度相对较小时,连拱效应较显著,必须考虑非线性因素。文章以一座两跨连续拱桥的设计为背景,以现有理论为基础,基于有限元理论的桥梁计算软件,结合现行桥梁设计规范,探讨连拱计算的电算方法,以期提高计算精度,满足工程建设的需要。     

卫星姿态跟踪的模糊滑模控制器设计

针对刚体卫星的姿态跟踪问题,提出了一种模糊滑模变结构控制器设计方法。首先根据由误差四元数和误差角速度描述的跟踪误差动力学和运动学方程,设计了基于李亚普诺夫方法的滑模变结构控制律。为克服滑模控制中存在的固有的抖振问题,采用模糊控制方法设计了切换控制项。最后对卫星姿态跟踪控制系统进行了仿真研究。结果表明,在参数不确定性及外干扰存在时,所设计的控制方案在实现姿态跟踪控制的同时,对于卫星转动惯量的摄动及外部扰动力矩是鲁棒的。     

火星探测器对地激光通信相对运动研究与仿真

火星探测是深空探测的一部分,针对环火探测器对地的激光通信系统,为了确定激光链路的传输方向,本文探讨了一种火星探测器对地激光通信相对运动研究与仿真的初步方法,来确定环火探测器相对于地球的一些基本的位置参数。首先根据开普勒定律、卫星的动力学方程与坐标转换原理建立探测器对地的激光通信系统的数学模型,然后通过Matlab进行进一步的计算与仿真,得到了主要参数方位角以及俯仰角的变化范围。本文探讨了相关的坐标系,在此基础上进行了时空基准的转换,最终确定环火探测器对地球的指向角度变化,对环火探测器激光通信系统的设计提供了依据。     

RTX的三轴仿真转台实时控制软件设计与实现

本文以实际应用为背景,针对三轴仿真转台控制系统实时性,稳定性需求,研究了基于RTX的实时控制系统的设计和实现方法.依据RTX实时控制的基本原理,并根据转台控制系统要求,采用“Windows+RTX”综合软件平台,设计并实现了转台控制系统实时软件.实验证明,基于RTX的三轴仿真转台实时控制软件达到了系统的设计指标,实时性...     

液体静压转台系统动力学分析及参数影响

为了控制液体静压转台系统的振动,将液体静压转台系统承载力进行了泰勒展开,从而将非线性油膜力等效简化为弹簧阻尼器系统,建立了液体静压转台系统的有限元模型,并对系统进行模态分析和谐响应分析,研究了油腔几何参数对系统动力学特性的影响,探讨了油腔数目、材料弹性模量、等效油膜刚度及等效油膜阻尼等参数对系统动位移的影响.结果表明:随着油腔外半径、初始油膜厚度和油腔深度的增大,系统的固有频率值将减小;封油边宽度增大,系统固有频率则增大.根据油腔布局的不同可以看到:4油腔系统的动位移最小,16油腔系统的动位移最大,系统在低频范围的动位移比高频范围大.材料弹性模量、等效油膜刚度和等效油膜阻尼对动位移有显著影响.该研究为液体静压转台系统的动态设计和提高转台的加工精度提供了参考依据.