【摘要】：根據(jù)國際空間站中已有型號的實(shí)驗(yàn)柜以及我國正在研發(fā)的型號實(shí)驗(yàn)柜的基礎(chǔ)上結(jié)合我國實(shí)際航天條及特點(diǎn),提出并開展可折疊輕質(zhì)空間實(shí)驗(yàn)機(jī)柜概念的預(yù)研設(shè)計,使其具有質(zhì)量輕占用空間小功能集成度高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)柜預(yù)研項目首次提出空間可折疊概念即壓縮打包上行在軌展開,項目中完成折疊零部件,背板載荷安裝部件,冷卻系統(tǒng)、蒙皮結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、以及其余支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計與初步選材,并對制作關(guān)鍵活動部件所使用的材料進(jìn)行在服役條件下試驗(yàn)分析。折疊實(shí)驗(yàn)柜的關(guān)鍵零部件根據(jù)服役條件對所應(yīng)用的關(guān)節(jié)部件材料進(jìn)行針對研究試驗(yàn),本預(yù)研產(chǎn)品首次使用鎂合金(ZK61M)為基材作為關(guān)鍵活動組件進(jìn)行減重設(shè)計應(yīng)用,結(jié)合其材料的特性,分析其可能的失效因素為鎂合金氧化腐蝕和活動部件磨損影響傳動精度導(dǎo)致不能同步升降出現(xiàn)卡死狀態(tài)。所設(shè)計的空間折疊柜采用絲杠驅(qū)動升降式平臺,共可壓縮高度為950mm。該實(shí)驗(yàn)柜通過簡單展開可集成與原剛性實(shí)驗(yàn)柜大致相同功能的柜子。而該型號折疊柜可以更加方便航天運(yùn)輸以及質(zhì)量減重,為其它科學(xué)實(shí)驗(yàn)載荷節(jié)省大量空間,經(jīng)設(shè)計計算采用新型材料制作的折疊柜比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)柜有效降低了共計21kg重量。實(shí)驗(yàn)表明Zk61M鎂合金基體材料力學(xué)性能滿足折疊柜服役條件,并且基體材料在不同轉(zhuǎn)速下的摩擦系數(shù)分別為0.341、0.305、0.303、0.301,鎂合金表面鍍鎳材料摩擦系數(shù)分別為0.41、0.35、0.355、0.37,耐磨損性能滿足使用要求。鎂合金鍍鎳材料可以很好地保護(hù)機(jī)體材料防止氧化腐蝕以及磨損時有效降低基體材料損傷。對磨損后的材料在不同工況下分別進(jìn)行摩擦系數(shù)、磨損率測量,磨損截面以及磨損面觀測分析出其轉(zhuǎn)速在166r/min(即搖柄輸入轉(zhuǎn)速為3r/s)下材料具有最佳的使用性能。
【圖文】：

a b圖 1-1 ER 典型結(jié)構(gòu)圖天空間實(shí)驗(yàn)柜輕質(zhì)材料應(yīng)用國航天結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域中，中科院廣泛應(yīng)用 7075 高強(qiáng)度鋁合金[8]作為各主要承力結(jié)構(gòu)支撐材料[9]，碳纖維復(fù)合材料作為柜體蒙皮[10]，而本項目的鋁蜂窩背板[11~12]內(nèi)埋水管路等模塊在其他型號任務(wù)中也有應(yīng)用且較不再過多講述。螺母式傳動[13]結(jié)構(gòu)作為整個折疊柜升降的關(guān)鍵復(fù)雜活動部件，首次采金制作活動部件，研究零件運(yùn)動機(jī)制對其材料性能影響，，驗(yàn)證輕質(zhì)材料別大力且要求有較長工作壽命的工況下，作為直線往復(fù)運(yùn)動部件的可行國航天未來采用類似輕質(zhì)材料的零件應(yīng)用于直線運(yùn)動系統(tǒng)的方法條件。主要研究超輕合金作為折疊柜中活動部件在折疊柜展開壓縮運(yùn)行中的

（c） （d）圖 1-2 鎂金屬氧化示意圖由于本產(chǎn)品未來在制作過程中，由于是單品制作，標(biāo)準(zhǔn)化零件較少，多為單獨(dú)制作，制作工藝時間等一致性低，在鎂合金部件存放期間，難免會因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致表面氧化腐蝕。所以需要一種表層防腐手段保證隔離或抑制氧化腐蝕[54]。1.6 本論文研究意義與目標(biāo)1.6.1 研究意義2020 年前后，我國將建造長期在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間站。我國空間研究機(jī)構(gòu)目前已對載人空間站建成后將要開展的科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)劃。主要有空間材料科學(xué)、空間地球科學(xué)與應(yīng)用[55]、微重力基礎(chǔ)物理、微重力流體物理與燃燒科學(xué)、空間生命科學(xué)與生物技術(shù)、空間天文、空間物理與空間環(huán)境空間應(yīng)用新技術(shù)等八個領(lǐng)域的應(yīng)用任務(wù)[56]。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22;V524

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2590236