【摘要】：機(jī)載光學(xué)設(shè)備通常通過(guò)陀螺框架串聯(lián)減振系統(tǒng)與載機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)高精度角度定位和寬頻振動(dòng)隔離。對(duì)于輕質(zhì)光學(xué)設(shè)備,傳統(tǒng)陀螺框架和減振系統(tǒng)的尺寸和重量占比過(guò)大,且軸承摩擦擾動(dòng)對(duì)設(shè)備姿態(tài)控制精度影響突出。對(duì)此,設(shè)計(jì)集減振和回轉(zhuǎn)支撐功能于一體的新型低扭轉(zhuǎn)剛度柔性框架,可顯著降低無(wú)效負(fù)載、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),對(duì)于提高機(jī)載光學(xué)設(shè)備的減振-定位性能具有非常重要的意義。本文針對(duì)某小型機(jī)載光學(xué)設(shè)備的柔性支撐需求,開(kāi)展柔性框架的總體方案及構(gòu)型設(shè)計(jì)研究,基于多種構(gòu)型的建模、分析與性能對(duì)比,提出一種正負(fù)剛度并聯(lián)的八角支撐柔性框架結(jié)構(gòu),并開(kāi)展該柔性框架的樣機(jī)研制與性能測(cè)試驗(yàn)證。論文的主要研究工作與創(chuàng)新如下:1.針對(duì)某機(jī)載光學(xué)設(shè)備的柔性框架性能指標(biāo)需求,提出了八角支撐的柔性框架總體方案;探討了基于串聯(lián)剛度、正負(fù)剛度并聯(lián)等不同柔性框架構(gòu)型的可行性,結(jié)合低剛度大承載和小體積的需求,提出了機(jī)載光學(xué)設(shè)備柔性框架的結(jié)構(gòu)構(gòu)型方案。2.針對(duì)單點(diǎn)柔性支撐單元的高軸向剛度、低側(cè)向剛度需求,分別提出基于多桿串聯(lián)的柔性結(jié)構(gòu)、柔性桿組并聯(lián)磁負(fù)剛度機(jī)構(gòu)、螺旋彈簧并聯(lián)預(yù)壓彈簧負(fù)剛度機(jī)構(gòu)三種構(gòu)型,開(kāi)展了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和剛度特性建模與仿真,對(duì)比分析了采用上述三種柔性支撐單元的柔性框架隔振頻率、扭轉(zhuǎn)剛度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,確定了采用螺旋彈簧并聯(lián)預(yù)壓彈簧負(fù)剛度機(jī)構(gòu)的柔性框架實(shí)施方案。3.完成了基于螺旋彈簧并聯(lián)預(yù)壓彈簧負(fù)剛度機(jī)構(gòu)的柔性框架詳細(xì)設(shè)計(jì)和樣機(jī)制作,開(kāi)展了模擬負(fù)載下柔性框架的隔振特性和扭轉(zhuǎn)剛度測(cè)試與分析。結(jié)果表明,樣機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的三向隔振頻率仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差分別為11.1%、2.5%、3.0%,扭轉(zhuǎn)剛度仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果的誤差在6.7%以內(nèi)。進(jìn)一步分析了誤差的來(lái)源和影響規(guī)律,為后續(xù)優(yōu)化改進(jìn)提供了方向。研究結(jié)果表明,本文所提柔性框架結(jié)構(gòu)方案可行,基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。后續(xù)可通過(guò)提高結(jié)構(gòu)件加工及裝配精度、采用柔性鉸鏈替換球頭關(guān)節(jié)等手段進(jìn)一步提高樣機(jī)精度和相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH74
【圖文】：

圖 1. 1 光電吊艙內(nèi)框架減振系統(tǒng)布局究所通過(guò)分析機(jī)載光學(xué)設(shè)備像質(zhì)將此作為依據(jù)，設(shè)計(jì)了用于攝像的被動(dòng)減振性能，利用四個(gè)減振在 60 Hz 的激勵(lì)下，峰值振幅放軸 Y 軸的峰值最大值為 0. 42 m隔振方案，如圖 1. 2 兩級(jí)隔振的線角耦合，避免了角振動(dòng)與線動(dòng)引起的不良效應(yīng)，在掃頻激勵(lì)的隔振器種類(lèi)，能夠使系統(tǒng)的隔方面都十分優(yōu)秀。此外，兩級(jí)隔的配重重量[31]。

圖 1. 2 兩級(jí)隔振系統(tǒng)模型小載機(jī)角振動(dòng)對(duì)周?chē)O(shè)備的不良影響，提小型金屬橡膠減振器，將這種隔振器裝載可以使 3 個(gè)方向進(jìn)行無(wú)角位移的隔振。在剛度和阻尼比等參數(shù)，并采取特殊工藝制吊艙減振器進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試分析，結(jié)果表值為 0.0011，隨著頻率超過(guò) 25Hz ，角振5Hz 以上的角振動(dòng)具有良好的隔振效果。際測(cè)量結(jié)果相比，仿真計(jì)算結(jié)果誤差不超。中科院物理研究所根據(jù)傳統(tǒng)的單級(jí)隔振的二級(jí)減振系統(tǒng)。通過(guò)參數(shù)優(yōu)化計(jì)算出了阻尼比為 0. 243。并通過(guò)振動(dòng)測(cè)試分析證振器的最大振動(dòng)傳遞率降低 50%，在振動(dòng)圍，對(duì)于高頻振動(dòng)，其衰減程度也大于單

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 光學(xué)設(shè)備柔性框架隔振的研究，也取得了諸多的成果。美國(guó)有用于承載負(fù)載的內(nèi)部萬(wàn)向架，被動(dòng)隔振器連接在彈簧殼圍的角位移和一定的平移運(yùn)動(dòng)[37-39]。如圖 1. 3 相機(jī)穩(wěn)定平用于將有效載荷附接到支撐基座的隔振器系統(tǒng)，基本上防止效載荷的角度旋轉(zhuǎn)[40-42]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張吉兆;楊明飛;徐國(guó)耀;;框架結(jié)構(gòu)TLD減振設(shè)計(jì)與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)測(cè)試[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

2 宋丹丹;張濤濤;談榮;;巨型框架懸掛減振結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析[J];山西建筑;2014年27期

3 王書(shū)民;張愛(ài)武;胡少興;孟憲剛;段乙好;孫衛(wèi)東;;采用光學(xué)成像法的航空穩(wěn)定平臺(tái)振動(dòng)幅度檢測(cè)[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

4 王平;張國(guó)玉;高玉軍;丁金偉;郎小龍;;金屬橡膠減振器在機(jī)載光電吊艙復(fù)合減振系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];振動(dòng)與沖擊;2014年05期

5 李玉龍;何忠波;白鴻柏;劉樹(shù)峰;郝慧榮;李冬偉;;新型光電吊艙無(wú)角位移減振器設(shè)計(jì)[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2012年04期

6 鄒志峰;張馗;;機(jī)載多框架光電吊艙兩級(jí)隔振設(shè)計(jì)[J];光學(xué)與光電技術(shù);2011年06期

7 李玉龍;何忠波;白鴻柏;劉樹(shù)峰;;無(wú)人機(jī)載光電平臺(tái)無(wú)角位移減振器研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2011年18期

8 郭建增;劉鐵根;池偉;任曉明;陸秋海;;車(chē)載光學(xué)平臺(tái)雙層隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年05期

9 劉樹(shù)峰;白鴻柏;李玉龍;李冬偉;郝慧榮;;光電通信吊艙內(nèi)框架懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年07期

10 王平;王偉;丁金偉;程志峰;劉家燕;;機(jī)載光電偵察平臺(tái)復(fù)合減振設(shè)計(jì)[J];光學(xué)精密工程;2011年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 王亞濤;包淼;范明星;;光學(xué)設(shè)備隔振平臺(tái)的隔振性能研究[A];現(xiàn)代振動(dòng)與噪聲技術(shù)（第九卷）[C];2011年

2 趙忠杰;;光學(xué)平臺(tái)減振方法初步分析[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 李林;光電穩(wěn)定平臺(tái)的減振技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

2 李智;大型光學(xué)隔振平臺(tái)的設(shè)計(jì)與分析[D];華中科技大學(xué);2016年

3 彭旭嬌;平臺(tái)振動(dòng)對(duì)光學(xué)衛(wèi)星成像質(zhì)量的影響建模及參數(shù)辨識(shí)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 楊少康;機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)減振技術(shù)應(yīng)用研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

5 杜峰;車(chē)載光學(xué)設(shè)備振動(dòng)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)[D];西華大學(xué);2010年

6 余茜;巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的減震控制[D];重慶大學(xué);2008年

7 趙建文;空氣彈簧在光學(xué)平臺(tái)隔振系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2006年

8 王棟;巨型框架減振結(jié)構(gòu)體系的研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2789544