【摘要】：大型真空調(diào)試平臺(tái)是一種仿真測試設(shè)備，用于在真空模擬罐內(nèi)對(duì)衛(wèi)星相機(jī)調(diào)整測試狀態(tài)，是衛(wèi)星相機(jī)光電綜合性能檢測的關(guān)鍵設(shè)備。大型真空調(diào)試平臺(tái)具有大承載力、大結(jié)構(gòu)尺寸、真空低溫（5×10~(-5)Pa，100K）使用環(huán)境等特點(diǎn)。本文根據(jù)相關(guān)單位對(duì)大型真空調(diào)試平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)，完成了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論對(duì)大型真空調(diào)試平臺(tái)進(jìn)行誤差建模分析，對(duì)調(diào)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及誤差分配提供了理論基礎(chǔ)。 首先，完成了大型真空調(diào)試平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)用戶提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行機(jī)械臺(tái)體部分設(shè)計(jì)，包括框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、測量元件選擇等。并且針對(duì)設(shè)備低溫、真空的特殊使用環(huán)境，解決了材料選擇、防冷焊處理、熱控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一系列問題。 其次，利用有限元法對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)底座進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于線性靜力學(xué)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化，得到了底座在力傳輸上最優(yōu)的材料布局方式。對(duì)水平移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析了底板厚度、筋板厚度對(duì)總質(zhì)量、最大變形、最大應(yīng)力的影響情況，得到了滿足強(qiáng)度、剛度條件下重量最輕的最優(yōu)尺寸參數(shù)。 再次，基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)了大型真空調(diào)試平臺(tái)的誤差模型并進(jìn)行了仿真分析。針對(duì)大型真空調(diào)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了影響設(shè)備位置精度和姿態(tài)精度的各項(xiàng)誤差，并利用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)出位置誤差和姿態(tài)誤差模型。提出了一種衡量多因素對(duì)系統(tǒng)精度影響情況的方法，并利用Matlab仿真分析各因素對(duì)位姿誤差影響情況，對(duì)系統(tǒng)誤差分配及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 最后，完成了大型真空調(diào)試平臺(tái)的測試。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，，對(duì)所研制的調(diào)試平臺(tái)的回轉(zhuǎn)誤差和直線度誤差進(jìn)行了測試，證明該設(shè)備的機(jī)械臺(tái)體精度滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
[Abstract]:The large-scale vacuum debugging platform is a kind of simulation test equipment, which is used to adjust the test state of satellite camera in vacuum simulation tank. It is the key equipment of photoelectric comprehensive performance test of satellite camera. The large-scale vacuum debugging platform has the characteristics of large bearing capacity, large structure size, low-temperature vacuum (5 脳 10 ~ (- 5) Pa,100K) operating environment and so on. According to the technical index of the large-scale vacuum debugging platform, the overall structure design is completed in this paper. Based on the theory of multi-body system dynamics, the error modeling and analysis of the large-scale vacuum debugging platform is carried out, which provides a theoretical basis for the structural design and error allocation of the debugging platform. Firstly, the mechanical structure design of the large-scale vacuum debugging platform is completed. According to the technical indexes put forward by the user, the design of the mechanical platform is carried out, including frame structure design, driving scheme design, measurement element selection and so on. A series of problems, such as material selection, anti-cold welding treatment, thermal control system design and so on, are solved according to the special use environment of equipment at low temperature and vacuum. Secondly, the finite element method is used to optimize the design of the frame structure. The topology optimization design of the base is carried out, and the topology optimization based on the linear statics structure is realized, and the optimal material layout mode of the base in force transmission is obtained. The dimension optimization design of the horizontal moving platform is carried out. The effects of the thickness of the bottom plate and the thickness of the reinforcement plate on the total mass, the maximum deformation and the maximum stress are analyzed, and the optimum dimension parameters satisfying the light weight under the conditions of strength and stiffness are obtained. Thirdly, based on multi-body system dynamics, the error model of large-scale vacuum debugging platform is deduced and simulated. In view of the structure and working principle of the large-scale vacuum debugging platform, the errors affecting the position accuracy and attitude accuracy of the equipment are analyzed, and the position error and attitude error models are derived by means of multi-body system dynamics. This paper presents a method to measure the effect of multi-factors on the system precision, and uses Matlab simulation to analyze the influence of each factor on the position and pose error, which provides a theoretical basis for the allocation of system error and the design of structure. Finally, the test of large-scale vacuum debugging platform is completed. According to the technical requirements, the rotary error and straightness error of the developed debugging platform are tested, and it is proved that the precision of the mechanical platform meets the requirements of the design index.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P236;TH703

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本文編號(hào)：2435098