本文關(guān)鍵詞：基于渦卷彈簧纏繞自鎖性能的鎖緊釋放裝置研制

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【摘要】：隨著航天技術(shù)與要求的不斷提高,衛(wèi)星中越來越多的有效載荷對于沖擊和污染的敏感度增加�；鸸ぱb置作為星箭分離方面應(yīng)用最早和最普遍的釋放裝置,其在作動釋放時會產(chǎn)生非常大的解鎖沖擊,并且在釋放過程中爆炸產(chǎn)生的氣體具有化學(xué)污染性。這些缺點(diǎn)使得傳統(tǒng)的火工裝置其優(yōu)勢已不再適應(yīng)現(xiàn)代星箭分離。本文以星箭連接與釋放為應(yīng)用背景,基于渦卷彈簧纏繞自鎖原理研制一種低沖擊、大承載、可重復(fù)使用的非火工鎖緊釋放裝置。首先利用渦卷彈簧纏繞分瓣螺母來進(jìn)行鎖緊內(nèi)部載荷鎖緊釋放原理,對原理中應(yīng)用的渦卷彈簧纏繞自鎖原理進(jìn)行分析,建立其摩擦自鎖數(shù)學(xué)模型,得到渦卷彈簧纏繞自鎖條件,驗證了鎖緊原理的有效性。在此基礎(chǔ)上提出鎖緊釋放裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案并完成初步三維結(jié)構(gòu)設(shè)計。其次分別對釋放裝置進(jìn)行了鎖緊性能及解鎖性能分析,確定了渦卷彈簧纏繞層數(shù)及承載受力,并對其進(jìn)行了仿真分析;提出內(nèi)圈補(bǔ)償外圈算法,對渦卷彈簧徑向擴(kuò)張進(jìn)行分析;通過實驗測得渦卷彈簧扭矩轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系,求解得到裝置各階段解鎖釋放時間及總體釋放時間。然后應(yīng)用Ansys軟件對釋放裝置關(guān)鍵部件在鎖緊承載狀態(tài)下進(jìn)行靜載特性分析和振動特性分析,驗證裝置強(qiáng)度、剛度滿足要求;利用CAE軟件Adams對裝置解鎖過程進(jìn)行動力學(xué)仿真分析,得到裝置各個解鎖階段仿真曲線,驗證裝置解鎖驅(qū)動力、釋放時間滿足要求。最后研制了基于渦卷彈簧自鎖原理的釋放裝置原理樣機(jī)并搭建樣機(jī)實驗平臺,完成釋放裝置地面試驗測試,測試的項目包括:釋放電壓測試、螺栓預(yù)緊力測試、釋放過程及時間測試、高低溫儲存能力測試以及振動環(huán)境測試。試驗結(jié)果表明:釋放裝置具有體積小、質(zhì)量輕、匹配箭上電源、釋放時間短、承載力大、耐高低溫、抗振性能好等優(yōu)點(diǎn),具有較大工程意義。
【關(guān)鍵詞】：鎖緊釋放裝置 渦卷彈簧 纏繞自鎖 地面試驗
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 項目來源及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外非火工釋放裝置研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 國外低沖擊大承載鎖緊釋放裝置研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內(nèi)非火工鎖緊釋放裝置研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外鎖緊釋放裝置現(xiàn)狀分析14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 渦卷彈簧自鎖性能分析及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 釋放裝置原理16-17
• 2.3 卷簧纏繞摩擦自鎖性能分析17-21
• 2.3.1 渦卷彈簧纏繞小于1圈時受力分析17
• 2.3.2 渦卷彈簧纏繞大于1圈時受力分析17-19
• 2.3.3 渦卷彈簧自鎖條件分析19-21
• 2.4 鎖緊釋放裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計21-23
• 2.4.1 鎖緊釋放裝置方案設(shè)計21-22
• 2.4.2 鎖緊釋放裝置整體模型22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 釋放裝置性能分析24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 釋放裝置鎖緊性能分析24-31
• 3.2.1 分瓣螺母受力分析24-25
• 3.2.2 渦卷彈簧層數(shù)確定25-28
• 3.2.3 渦卷彈簧張力分析28-30
• 3.2.4 渦卷彈簧鎖緊狀態(tài)仿真分析30-31
• 3.3 釋放裝置解鎖性能分析31-40
• 3.3.1 渦卷彈簧徑向擴(kuò)張分析31-33
• 3.3.2 渦卷彈簧扭矩分析33-36
• 3.3.3 解鎖時間分析36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 釋放裝置靜載能力特性及動力學(xué)仿真分析41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 關(guān)鍵零件強(qiáng)度校核41-42
• 4.3 釋放裝置振動特性分析42-45
• 4.3.1 模態(tài)分析42-43
• 4.3.2 諧響應(yīng)分析43-45
• 4.4 鎖緊釋放裝置動力學(xué)分析45-49
• 4.4.1 仿真模型建立45-47
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 鎖緊釋放裝置實驗研究50-61
• 5.1 引言50
• 5.2 鎖緊釋放裝置原理樣機(jī)研制50-51
• 5.3 釋放電壓測試51-52
• 5.4 螺栓預(yù)緊力測試52
• 5.5 釋放過程測試52-56
• 5.6 高低溫儲存能力測試56-57
• 5.7 振動環(huán)境測試57-60
• 5.8 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66

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1 吳佳俊;王幫峰;蘆吉云;顧莉莉;;鎳鈦諾合金渦卷彈簧的力學(xué)建模與測試[J];光學(xué)精密工程;2014年04期

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本文編號：585834