本文關(guān)鍵詞：空間二維指向機構(gòu)的指向精度分析

  更多相關(guān)文章： 重力 空間二維指向機構(gòu) 指向精度 運動副間隙 有限元方法

【摘要】：空間精密二維指向機構(gòu)是空間光學相機、遙感衛(wèi)星使用的具有大范圍動態(tài)指向、跟蹤能力的航天機構(gòu)。指向精度是衡量其性能的關(guān)鍵指標。為提高機構(gòu)的指向精度,許多學者從制造誤差,高低溫交變、超真空等因素對指向精度的影響展開了深入研究,很少考慮重力環(huán)境的改變對指向精度的影響。由于空間指向機構(gòu)制造調(diào)試環(huán)境和工作環(huán)境重力場發(fā)生的變化會導致機構(gòu)產(chǎn)生一定的變形,這種變形會降低機構(gòu)的指向精度;同時由于空間指向機構(gòu)自重較大且指向精度要求很高,重力環(huán)境的改變對指向精度的影響也不可忽略。本文研究了重力場因素的改變對空間二維指向機構(gòu)指向精度的影響。二維指向機構(gòu)中俯仰軸系運動副變形對指向精度影響較大。本文首先以運動副為研究對象,利用有限元理論和靜力學分析軟件研究了其在升空超重狀態(tài)下的變形形式。計算結(jié)果表明運動副沒有發(fā)生塑性變形和破壞,因此可以忽略升空過程中重力加速度變化對指向精度的影響,只需考慮地面和空間兩種重力環(huán)境下的差異。然后假設(shè)空間軌道運行的運動副為圖紙設(shè)計的標準幾何形狀,利用有限元方法研究了運動副在地面不同位置狀態(tài)下由于重力作用產(chǎn)生的變形。根據(jù)運動副的變形分析了運動副間隙的變化。進而研究了間隙的改變對機構(gòu)指向精度的影響,分析了考慮重力影響的運動副變形對機構(gòu)指向精度的影響。二維指向機構(gòu)中支架因重力因素產(chǎn)生的變形直接影響指向機構(gòu)的精度。本文其次以支架為研究對象,利用有限元方法研究了支架在升空超重狀態(tài)下的變形形式,計算結(jié)果表明超重狀態(tài)下支架沒有產(chǎn)生塑性變形和破壞,可以忽略升空過程中重力加速度變化對指向精度的影響,只需考慮地面和空間兩種重力環(huán)境下的差異。然后假設(shè)空間軌道運行的支架為圖紙設(shè)計的標準幾何形狀,利用有限元方法研究了支架在地面不同位姿下由于重力作用產(chǎn)生的變形。得出了支架所支撐的鏡筒的位置偏移。根據(jù)鏡筒的位置偏移計算了不同位姿下指向機構(gòu)焦點的角度偏移,得出了考慮重力影響下支架變形對指向精度的影響。然后提出了一種通過調(diào)整方位軸、俯仰軸轉(zhuǎn)角來補償由于重力變形而產(chǎn)生的指向誤差的方法以提高機構(gòu)的指向精度。除此之外,支架幾何結(jié)構(gòu)、支架材料和俯仰軸轉(zhuǎn)速在不同重力環(huán)境下對機構(gòu)的指向精度也會有一定影響。本文最后通過分別選取不同的支架幾何結(jié)構(gòu)、支架材料和俯仰軸轉(zhuǎn)速,利用有限元仿真的方法得出重力場作用下機構(gòu)鏡筒焦點處的位置偏移量。根據(jù)其位置偏移的大小研究了重力作用下這三種因素對指向精度的影響,為支架幾何結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)、材料的選取和轉(zhuǎn)速的確定提供參考。
【關(guān)鍵詞】：重力 空間二維指向機構(gòu) 指向精度 運動副間隙 有限元方法
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V441
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 空間二維指向機構(gòu)簡介11
• 1.2 課題研究背景和意義11-13
• 1.3 課題的研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 重力及失重對變形影響方面14-16
• 1.3.2 二維指向機構(gòu)樣機制造方面16-18
• 1.3.3 微重力的模擬研究方面18-19
• 1.4 研究內(nèi)容19-20
• 第2章 考慮重力影響的運動副變形對指向精度的影響20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 有限元方法簡介20-21
• 2.3 考慮重力影響的運動副變形仿真21-27
• 2.3.1 運動副參數(shù)的確定21-22
• 2.3.2 運動副靜力學仿真有限元模型的建立22-23
• 2.3.3 模擬研究的假設(shè)條件23
• 2.3.4 運動副超重狀態(tài)下的變形形式23-24
• 2.3.5 考慮重力影響的單個內(nèi)外圈的變形仿真24-25
• 2.3.6 考慮重力影響的裝配狀態(tài)下內(nèi)外圈的變形仿真25-27
• 2.4 運動副變形對指向精度的影響27-31
• 2.4.1 運動副原有間隙對指向精度的影響27-29
• 2.4.2 考慮重力狀況下運動副的變形對間隙的影響29-30
• 2.4.3 間隙變化后對指向精度的影響30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 考慮重力影響的支架變形對指向精度的影響32-57
• 3.1 引言32
• 3.2 考慮重力影響的指向機構(gòu)支架的變形仿真32-45
• 3.2.1 支架及指向鏡筒幾何建模32-33
• 3.2.2 指向機構(gòu)有限元模型的建立33-35
• 3.2.3 模擬的假設(shè)條件35-36
• 3.2.4 支架超重狀態(tài)下的變形形式36-40
• 3.2.5 重力場作用下機構(gòu)形變的有限元模擬40-45
• 3.3 重力場下指向機構(gòu)的焦點偏移角度計算45-54
• 3.4 指向誤差的調(diào)整54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 重力作用下其他因素對指向精度的影響57-69
• 4.1 支架幾何結(jié)構(gòu)對指向精度的影響57-61
• 4.1.1 支架不同幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計57-58
• 4.1.2 支架不同幾何結(jié)構(gòu)受重力變形的仿真58-60
• 4.1.3 不同幾何結(jié)構(gòu)支架受重力變形對指向精度的影響60-61
• 4.2 支架材料對指向精度的影響61-66
• 4.2.1 支架材料的確定61
• 4.2.2 支架不同材料受重力變形的仿真61-65
• 4.2.3 不同材料的支架受重力變形對指向精度的影響65-66
• 4.3 俯仰軸不同轉(zhuǎn)速對指向精度的影響66-68
• 4.3.1 不同轉(zhuǎn)速的確定66
• 4.3.2 不同轉(zhuǎn)速對指向精度的影響66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果73-74
• 致謝74-75
• 作者簡介75

【參考文獻】

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本文編號：766968