控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope,簡稱CMG),是空間飛行器最重要的姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)。作為控制力矩陀螺轉(zhuǎn)子的支承部件,滾動軸承的性能是控制力矩陀螺能否可靠工作的關(guān)鍵,并對空間飛行器的指向精度和姿態(tài)穩(wěn)定度具有重要影響。近些年來,我國北斗、嫦娥、天宮等航天飛行任務(wù)的數(shù)量和飛行難度不斷增加,對空間飛行器控制力矩陀螺的姿態(tài)控制精度和工作壽命的要求越來越高,迫切需要一種能夠適應(yīng)航天器運(yùn)轉(zhuǎn)工況的軸承試驗機(jī)來對空間飛行任務(wù)使用的軸承進(jìn)行測試篩選。本文通過研發(fā)一種用于對控制力矩陀螺中常用的角接觸球軸承進(jìn)行入役前的跑合試驗的軸承試驗機(jī),來對此種軸承進(jìn)行性能檢測和篩選,從而實現(xiàn)為控制力矩陀螺提供性能穩(wěn)定的高精度角接觸球軸承的目的。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)根據(jù)試驗軸承工況特點以及軸承試驗機(jī)的技術(shù)指標(biāo),通過分析滾動軸承的常見故障原因及性能檢測指標(biāo),確定了軸承試驗機(jī)的總體方案。(2)針對本論文要求同時對多套軸承進(jìn)行跑合試驗的目標(biāo),設(shè)計了一種多套十字滑塊可移式聯(lián)軸器串聯(lián)、聚四氟乙烯緩沖塊減緩沖擊并傳遞運(yùn)動的柔性傳動軸系和雙工位獨立驅(qū)動、加載的軸承試驗機(jī)結(jié)構(gòu)。選用密珠軸作為試驗機(jī)主體部分軸系的支承機(jī)構(gòu),完成了密珠軸結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計計算。為了便于試驗軸承拆裝,主體部分殼體采用剖分式結(jié)構(gòu)。選用伺服電缸作為加載機(jī)構(gòu)的加載部件,并為伺服電缸設(shè)計了支架。選用高速電主軸作為驅(qū)動系統(tǒng)的動力來源。軸承試驗機(jī)測控系統(tǒng)由洛陽軸承研究所專為本軸承試驗機(jī)開發(fā),完成了相關(guān)傳感器的選型及布置位置設(shè)計。(3)利用建模軟件Solid Works完成了軸承試驗機(jī)的三維模型建立。利用有限元分析軟件Abaqus和多體動力學(xué)分析軟件ADAMS對軸承試驗機(jī)主體部分軸系轉(zhuǎn)子進(jìn)行了聯(lián)合仿真分析,完成了軸系轉(zhuǎn)子剛?cè)峄旌夏Ｐ偷膭恿W(xué)分析。此外還對關(guān)鍵受力部件伺服電缸支架進(jìn)行了靜力學(xué)分析。(4)完成軸承試驗機(jī)整機(jī)的設(shè)計后,對軸承試驗機(jī)整機(jī)進(jìn)行裝配調(diào)試,然后基于此軸承試驗機(jī)進(jìn)行了軸承振動試驗,并以此來驗證軸承試驗機(jī)的性能。本文設(shè)計的超靜CMG用軸承試驗機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、測量精度高和拆裝更換方便的特點。目前本軸承試驗機(jī)已經(jīng)被航天系統(tǒng)某研究所論證和采用,其性能特點和技術(shù)指標(biāo)均滿足使用單位的要求。使用本軸承試驗機(jī)可以高效的對控制力矩陀螺用軸承進(jìn)行跑合試驗和性能檢測。本軸承試驗機(jī)設(shè)計過程中的一些設(shè)計思想和設(shè)計經(jīng)驗也可以為將來其他軸承試驗機(jī)的設(shè)計開發(fā)提供一定的借鑒和參考作用。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

一定的角動量，通過改變高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸方向即轉(zhuǎn)子角動量的方向來對外輸出力矩，使CMG產(chǎn)生角動量交換，從而對航天器姿態(tài)進(jìn)行實時調(diào)整[4]，控制力矩陀螺的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1.2所示。超靜CMG對航天器姿態(tài)控制的精度取決于其對內(nèi)部轉(zhuǎn)子角動量的控制精度。而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸承精度是決定超靜CMG性能的根源，且CMG的主要故障來源為轉(zhuǎn)子軸承失效。因此選用性能可靠的高精度軸承對超靜CMG的工作效果具有重要作用。本論文主要目標(biāo)在于研發(fā)一種高精度、高可靠性的軸承跑合測試篩選系統(tǒng)，用于對超靜CMG用高精度軸承進(jìn)行跑合測試和篩眩圖1.1CMG用于天宮飛船圖1.2CMG結(jié)構(gòu)簡圖

CMG結(jié)構(gòu)簡圖

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6軸系轉(zhuǎn)子的剛?cè)峄旌夏Ｐ�，并進(jìn)行軸系轉(zhuǎn)子的剛?cè)峄旌夏Ｐ偷膭恿W(xué)聯(lián)合仿真分析。利用Abaqus軟件對加載系統(tǒng)的重要零部件進(jìn)行靜力學(xué)分析。(4)進(jìn)行軸承試驗機(jī)產(chǎn)品裝配和調(diào)試，并利用本軸承試驗機(jī)產(chǎn)品搭建軸承振動試驗臺，在實際的軸承試驗過程中對軸承試驗機(jī)的實際工作效果進(jìn)行調(diào)試和試驗，驗證軸承試驗機(jī)的性能。1.5技術(shù)路線本論文的技術(shù)路線圖如下所示：圖1.3技術(shù)路線圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2891585