大口徑空間光學望遠鏡系統(tǒng)中主鏡、次鏡和三鏡之間具有嚴格的相對位姿要求,由于加工制造誤差、裝調(diào)誤差、重力釋放、溫度變化和材料性質(zhì)改變等原因,主鏡、次鏡和三鏡之間的相對位姿會發(fā)生變化,從而導(dǎo)致望遠鏡成像質(zhì)量的下降。因此,需要主動地調(diào)整主鏡、次鏡和三鏡之間的相對位姿,將位姿誤差限定在允許范圍內(nèi)。為了滿足空間光學望遠鏡次鏡和三鏡系統(tǒng)的精密位姿調(diào)整需求,本文研究一種具有高精度、大負載-尺寸比、高縱向和橫向剛度的調(diào)整機構(gòu)。為了滿足上述要求,本文設(shè)計了一種新型6-P-RR-R-RR并聯(lián)調(diào)整平臺。與常見的6-UCU和6-UPS并聯(lián)平臺不同,該調(diào)整平臺采用偏置RR-鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的虎克鉸鏈,并將支腿驅(qū)動組件安裝在具有30°傾斜角的下平臺臺面上。該設(shè)計在保證平臺運動行程的前提下,大大降低了整機高度,有利于提升整機橫向剛度。同時,該設(shè)計降低了整機運動部件的質(zhì)量,從而減小由于慣性力產(chǎn)生的對平臺有害擾動。與傳統(tǒng)虎克鉸鏈相比,偏置RR-鉸鏈的兩個旋轉(zhuǎn)軸不相交,存在偏置量,從而有效降低了鉸鏈在轉(zhuǎn)動過程中的的干涉風險,進一步增大了整機工作空間。此外,偏置RR-鉸鏈具有承載能力大,加工裝調(diào)容易等特點。但由于偏置鉸鏈在六自... 

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究進展
        1.2.1 并聯(lián)平臺的應(yīng)用研究進展
        1.2.2 望遠鏡次鏡調(diào)整平臺的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 六自由度并聯(lián)平臺的運動學研究現(xiàn)狀
        1.2.4 并聯(lián)平臺的剛度研究現(xiàn)狀
        1.2.5 并聯(lián)平臺的測量方法研究現(xiàn)狀
        1.2.6 采用偏置鉸鏈的并聯(lián)平臺的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 并聯(lián)調(diào)整平臺整機設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 調(diào)整平臺結(jié)構(gòu)方案
        2.2.1 結(jié)構(gòu)方案對比
        2.2.2 最終方案確定
    2.3 調(diào)整平臺構(gòu)型參數(shù)
    2.4 調(diào)整平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.3 上平臺設(shè)計
        2.4.4 下平臺設(shè)計
        2.4.5 支腿組件設(shè)計
        2.4.6 支腿驅(qū)動組件設(shè)計
        2.4.7 鉸鏈設(shè)計
    2.5 元器件選型
        2.5.1 電機選型
        2.5.2 減速器選型
        2.5.3 軸承選型
        2.5.4 滾珠絲杠選型
        2.5.5 導(dǎo)軌選型
        2.5.6 光柵尺和讀數(shù)頭選型
    2.6 加工零部件及材料
    2.7 電子學方案
    2.8 軟件方案
    2.9 本章小結(jié)
第3章 并聯(lián)調(diào)整平臺運動學建模與分析
    3.1 引言
    3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)
        3.2.1 自由度計算
        3.2.2 構(gòu)型參數(shù)
    3.3 逆運動學分析
        3.3.1 采用鉸點運動約束方法的運動學分析
        3.3.2 采用D-H參數(shù)方法的逆運動學分析
    3.4 正運動學分析
    3.5 運動學仿真驗證
        3.5.1 逆運動學仿真驗證
        3.5.2 正運動學仿真驗證
        3.5.3 斜塊速度及位移仿真分析
    3.6 速度與加速度分析
        3.6.1 廣義坐標向量與廣義速度
        3.6.2 上平臺的速度和加速度分析
        3.6.3 上鉸鏈點的速度和加速度分析
        3.6.4 支腿各關(guān)節(jié)運動的速度
        3.6.5 并聯(lián)平臺整機雅克比矩陣
    3.7 本章小結(jié)
第4章 并聯(lián)調(diào)整平臺力學特性分析
    4.1 引言
    4.2 有限元模型的建立
        4.2.1 材料屬性
        4.2.2 有限元模型
    4.3 主要零部件模態(tài)分析
        4.3.1 上平臺模態(tài)分析
        4.3.2 偏置鉸鏈模態(tài)分析
        4.3.3 支腿模態(tài)分析
        4.3.4 驅(qū)動斜塊模態(tài)分析
        4.3.5 下平臺模態(tài)分析
    4.4 整機模態(tài)分析
    4.5 整機剛度分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 并聯(lián)調(diào)整平臺測試研究
    5.1 引言
    5.2 零位測試試驗
    5.3 逆運動學解測試
    5.4 運動性能測試
        5.4.1 運動分辨率測試
        5.4.2 運動精度測試
        5.4.3 工作行程測試
    5.5 并聯(lián)平臺靜剛度試驗
    5.6 應(yīng)力篩選試驗
    5.7 本章小結(jié)
第6章 并聯(lián)調(diào)整平臺優(yōu)化設(shè)計與對比分析
    6.1 引言
    6.2 剛度鏈分析
    6.3 精度鏈分析
    6.4 平臺優(yōu)化設(shè)計
    6.5 改進平臺的零位標定
    6.6 改進平臺的剛度測試
        6.6.1 串聯(lián)支腿鏈剛度測試
        6.6.2 整機平臺靜剛度測試
        6.6.3 整機平臺動剛度測試
    6.7 改進前后平臺性能指標對比分析
    6.8 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 下一步工作計劃
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大型射電望遠鏡天線副反射面調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[J]. 姚建濤,曾達幸,侯雨雷,段艷賓,竇玉超,許允斗,韓博,趙永生.  載人航天. 2016(01)
[2]空間光學載荷六維隔振系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 楊劍鋒,徐振邦,吳清文,李義,陳立恒,顧營迎.  光學精密工程. 2015(05)

博士論文
[1]65米射電望遠鏡副面調(diào)整控制系統(tǒng)設(shè)計與控制策略研究[D]. 竇玉超.燕山大學 2014

碩士論文
[1]大射電望遠鏡精調(diào)Stewart平臺的測量及其標定研究[D]. 劉紅道.西安電子科技大學 2008



本文編號：3714879