本文關(guān)鍵詞：空間大口徑光學(xué)主鏡展開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 大口徑光學(xué)主鏡 可展開機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué)

【摘要】：隨著空間科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,空間大口徑光學(xué)相機(jī)在深空探測(cè)、對(duì)地觀測(cè)等方面發(fā)揮著重要作用。分塊式可展開光學(xué)主鏡是目前大口徑光學(xué)相機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),是突破相機(jī)大口徑難題的有效技術(shù)途徑。本文提出一種新型空間大口徑光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu),光學(xué)主鏡為環(huán)扇形分塊式,并由三個(gè)可折展三棱柱支撐臂支撐。對(duì)光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)光學(xué)主鏡可展開單元進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析,研制出光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)的原理樣機(jī)并進(jìn)行試驗(yàn)與測(cè)試分析,驗(yàn)證可展開機(jī)構(gòu)的展開性能。提出一種由三棱柱可折展桁架式支撐臂和環(huán)扇形分塊式可展開光學(xué)主鏡構(gòu)成的空間大口徑光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)。進(jìn)行分塊式大口徑光學(xué)主鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括主鏡分塊數(shù)量的優(yōu)選、主鏡連接鎖緊鉸鏈的設(shè)計(jì)、主鏡聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)可重復(fù)折展的支撐臂,并對(duì)其折展、鎖緊原理進(jìn)行分析。將主鏡可展開單元抽象為空間可展開7R機(jī)構(gòu),采用空間幾何的方法分析主鏡可展單元各邊角的關(guān)系,采用改進(jìn)型D-H法建立機(jī)構(gòu)的CFD-H坐標(biāo)系,進(jìn)一步得到主鏡可展單元機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣可得到主鏡可展單元任意點(diǎn)相對(duì)于基坐標(biāo)的軌跡、速度及加速度曲線。同時(shí),在ADAMS軟件中建立空間7R機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,運(yùn)動(dòng)學(xué)分析結(jié)果與CFD-H計(jì)算結(jié)果一致,說明所采用的改進(jìn)型D-H法分析主鏡可展單元的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性是可行的。在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)得出主鏡可展單元的拉格朗日函數(shù),計(jì)算可展單元?jiǎng)蛩僬归_時(shí)所需的力矩,并通過仿真驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。建立主鏡連接鉸鏈的動(dòng)力學(xué)模型,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)鉸鏈展開鎖緊的可靠性,進(jìn)一步建立整個(gè)主鏡可展開機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,分析考慮回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)摩擦阻尼及桿件柔性時(shí),主鏡可展機(jī)構(gòu)的展開動(dòng)力學(xué)特性。研制光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)的原理樣機(jī),對(duì)整個(gè)樣機(jī)進(jìn)行展開功能驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證主鏡及支撐臂的展開性能。對(duì)支撐臂進(jìn)行靜剛度試驗(yàn)、重復(fù)展開精度試驗(yàn)及模態(tài)測(cè)試;對(duì)光學(xué)主鏡進(jìn)行展開型面精度試驗(yàn)、模態(tài)測(cè)試;試驗(yàn)結(jié)果與仿真一致。這些將對(duì)空間大口徑光學(xué)系統(tǒng)可展開機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供思路及數(shù)據(jù)支持。
【關(guān)鍵詞】：大口徑光學(xué)主鏡 可展開機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué)
【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】：2016
【分類號(hào)】：V445.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題來源及研究背景和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-20
• 1.2.1 空間可展開光學(xué)主鏡的發(fā)展現(xiàn)狀10-16
• 1.2.2 光學(xué)主鏡分塊展開技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 光學(xué)主鏡支撐機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本課題主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 大口徑光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 可展開機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 光學(xué)主鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-31
• 2.3.1 光學(xué)主鏡分塊數(shù)量的分析選擇24-28
• 2.3.2 主鏡連接鎖緊鉸鏈的設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.3 主鏡聯(lián)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)29-31
• 2.4 可折展支撐臂設(shè)計(jì)31-36
• 2.4.1 支撐臂展開原理分析31-33
• 2.4.2 支撐臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第3章 光學(xué)主鏡可展機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 主鏡可展單元幾何特性分析38-43
• 3.3 主鏡可展單元的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析43-52
• 3.3.1 坐標(biāo)系的建立43-45
• 3.3.2 坐標(biāo)變換45-48
• 3.3.3 軌跡、速度、加速度分析48-51
• 3.3.4 ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 光學(xué)主鏡的動(dòng)力學(xué)特性分析53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 主鏡可展單元?jiǎng)傮w動(dòng)力學(xué)分析53-59
• 4.2.1 模型的建立53-57
• 4.2.2 計(jì)算與分析57-59
• 4.3 主鏡可展開機(jī)構(gòu)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真分析59-63
• 4.3.1 模型的建立59-61
• 4.3.2 仿真與分析61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)樣機(jī)研制及試驗(yàn)分析64-77
• 5.1 引言64
• 5.2 光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)展開驗(yàn)證試驗(yàn)64-67
• 5.2.1 可展開機(jī)構(gòu)樣機(jī)研制64-65
• 5.2.2 原理樣機(jī)展開功能試驗(yàn)65-67
• 5.3 可展開機(jī)構(gòu)精度試驗(yàn)67-70
• 5.3.1 支撐臂重復(fù)展開精度測(cè)試67-69
• 5.3.2 光學(xué)主鏡展開型面精度測(cè)量69-70
• 5.4 支撐臂靜剛度測(cè)試70-73
• 5.4.1 軸向壓縮剛度試驗(yàn)70-71
• 5.4.2 彎曲剛度試驗(yàn)71-73
• 5.5 可展開機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)73-76
• 5.5.1 支撐臂模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試73-74
• 5.5.2 主鏡模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試74-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果83-85
• 致謝85

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