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磁悬浮控制力矩陀螺锁紧机构可靠性设计及优化

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光学精密工程 2018年第3期26卷 597-605页

作者：汤继强赵韶璞王阔北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

鉴于传统确定性优化方法没有考虑结构参数的随机性对结构性能的影响,本文提出了一种基于可靠性灵敏度的锁紧弹片结构优化方法。首先,以某磁悬浮控制力矩陀螺锁紧弹片为研究对象,研究了有限元建模和失效模式;然后,考虑弹片结构尺寸和材... 详细信息

鉴于传统确定性优化方法没有考虑结构参数的随机性对结构性能的影响,本文提出了一种基于可靠性灵敏度的锁紧弹片结构优化方法。首先,以某磁悬浮控制力矩陀螺锁紧弹片为研究对象,研究了有限元建模和失效模式;然后,考虑弹片结构尺寸和材料参数的随机性,结合响应面法与一次二阶矩法,研究了串联失效模式下弹片的可靠度计算方法,进而推导了可靠性关于设计变量均值和方差的灵敏度计算公式;最后,根据灵敏度分析结果,研究确定了弹片结构优化策略,构建了弹片可靠性优化模型。分析了安全系数法和可靠性法优化结果的差异,结果表明:与安全系数法相比,可靠性法的优化结果更好;在保证弹片可靠度的前提下,采用可靠性优化方法不仅使弹片质量下降了23.71%,使锁紧机构更加优化,而且使陀螺房质量也下降了0.98kg,有利于磁悬浮控制力矩陀螺整机结构的轻量化。

关键词：力矩蛇螺锁紧机构响应面一次二阶矩可靠性灵敏度轻量化

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空间机械臂锁紧机构等效线性化分析及验证

光学精密工程 2016年第3期24卷 590-599页

作者：田士涛吴清文贺帅徐振邦吴君中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

空间机械臂的锁紧机构刚度特性具有非线性特征,在开展整臂动力学分析时需要对其进行等效线性化处理,故本文提出了一种基于六维刚度等效的线性化方法并进行了分析验证。建立了锁紧机构单机在预紧状态下的非线性模型,通过非线性计算获取... 详细信息

空间机械臂的锁紧机构刚度特性具有非线性特征,在开展整臂动力学分析时需要对其进行等效线性化处理,故本文提出了一种基于六维刚度等效的线性化方法并进行了分析验证。建立了锁紧机构单机在预紧状态下的非线性模型,通过非线性计算获取了锁紧机构各向刚度数值,并将其提供给用于模拟锁紧释放机构的BUSH单元。对机械臂整体模型进行了模态分析以及频率响应分析。结果表明:整臂前三阶固有频率为89 Hz、92 Hz和96 Hz,和试验结果最大相差为3%;各组件加速度响应分析结果与试验结果吻合较好,最大相差为8%,证明了提出的线性化方法的有效性。该方法考虑了各向刚度之间耦合关系,并且不必逐一处理锁紧机构接触面,有较强的工程实用价值。

关键词：机械臂锁紧机构接触分析动力学分析刚度等效 BUSH单元

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自锁式形状记忆合金馈源锁紧机构

宇航学报 2016年第3期37卷 357-363页

作者：秦晓宇张小勇闫晓军王卫兵李凉海北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京遥测技术研究所北京100076

提出了一种形状记忆合金（Shape memory alloy,SMA）丝驱动的自锁式馈源组件锁紧机构。该锁紧机构利用自锁原理实现锁紧,采用双路冗余的SMA丝实现解锁。为校验该锁紧机构的功能及性能,完成了原型机的生产,并开展了锁紧试验、电性能试验... 详细信息

提出了一种形状记忆合金（Shape memory alloy,SMA）丝驱动的自锁式馈源组件锁紧机构。该锁紧机构利用自锁原理实现锁紧,采用双路冗余的SMA丝实现解锁。为校验该锁紧机构的功能及性能,完成了原型机的生产,并开展了锁紧试验、电性能试验和高温环境试验。结果表明,该机构在1700 N的载荷下仍能保证可靠自锁,在2.5~4.0 A电流下均可正常工作,对应的解锁时间为15.8~4.2 s,功耗为140~95 J,此外,机构能在小于92℃的高温环境下正常工作。基于上述试验结果,该机构具有突出的锁紧性能、宽松的工作电流范围以及良好的高温性能,在空间旋转结构的锁紧方面具有非常大的工程应用潜力。

关键词：形状记忆合金锁紧机构馈源组件自锁

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基于自锁原理的磁悬浮飞轮电磁锁紧机构

光学精密工程 2009年第10期17卷 2456-2464页

作者：韩邦成刘强北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

为满足空间用磁悬浮飞轮在发射过程的性能需求,提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧机构。针对磁悬浮飞轮设计了质量为158 g的锁紧/解锁机构,尺寸为45 mm×49 mm×40 mm。给出了锁紧/解锁机构的组成和工作原理,建立了锁紧/解锁... 详细信息

为满足空间用磁悬浮飞轮在发射过程的性能需求,提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧机构。针对磁悬浮飞轮设计了质量为158 g的锁紧/解锁机构,尺寸为45 mm×49 mm×40 mm。给出了锁紧/解锁机构的组成和工作原理,建立了锁紧/解锁机构的数学模型。针对地面和空间两种环境,分析了机构在锁紧和解锁过程中锁紧力和解锁力的变化曲线,并根据某型卫星发射过程中的正弦振动、随机振动和冲击力学试验验证了锁紧机构。结果表明,该机构最大锁紧力为650 N,保持锁紧和解锁状态的力分别为133.8 N和-9.4 N,可有效实现锁紧和解锁功能,重力对锁紧机构的性能影响很小,从而为磁悬浮飞轮的空间应用奠定了技术基础。

关键词：磁悬浮飞轮锁紧机构自锁

基于刚柔耦合的新型航天飞行器舱门锁紧机构捕获域研究

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西北工业大学学报 2016年第5期34卷 907-914页

作者：王悦刘宏彭波佟瑞庭哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中国运载火箭技术研究院研究发展中心北京100076 西北工业大学陕西省机电传动与控制工程实验室陕西西安710072

针对新型航天飞行器舱门单侧展收机构故障的工况,基于刚柔耦合技术,研究了舱门中心锁紧机构捕获域的变化情况。建立了舱门主体结构模型,将舱门内外蒙皮、内埋框和大梁设置为柔体,研究了大梁间距以及大梁数目对中心锁紧机构捕获域的影响... 详细信息

针对新型航天飞行器舱门单侧展收机构故障的工况,基于刚柔耦合技术,研究了舱门中心锁紧机构捕获域的变化情况。建立了舱门主体结构模型,将舱门内外蒙皮、内埋框和大梁设置为柔体,研究了大梁间距以及大梁数目对中心锁紧机构捕获域的影响,并针对不同大梁数目情况下的大梁间距进行了优化设计。此外,考虑空间高低温环境,研究了极限温度下热变形对舱门中心锁紧机构捕获域的影响。结果表明:舱门单侧展收机构故障时,大梁间距对舱门中心锁捕获域有一定的影响,捕获域随大梁数目的增大而减小,但其影响有限。原有3根大梁的设计,大梁间距的最优值为1.163 m,对应捕获域增大3.505 mm;大梁数目为2根时,大梁间距最优值为2.326 m,捕获域增大3.556 mm,而大梁数目为5根时,大梁间距最优值为0.581 5 m,捕获域增大3.394 mm。因此,在满足捕获域要求的前提下,可采用2根大梁。与常温环境相比,高温环境捕获域增大,不利于舱门闭合,而低温环境更有利于舱门闭合。

关键词：舱门锁紧机构捕获域刚柔耦合优化设计

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一种空间用大口径扫描装置锁紧机构设计

航天返回与遥感 2023年第1期44卷 135-143页

作者：赵鑫于婷婷赵亨何东科张宁北京空间机电研究所北京100094

由于红外探测器尺寸限制,大多数光学遥感器仍采用扫描装置来扩大探测视场,随着相机口径及探测视场的增大,扫描装置中扫描镜口径越来越大,对扫描镜支撑元件的承载能力要求也随之提高。文章为了确保某项目扫描装置中的扫描镜支撑元件不被... 详细信息

由于红外探测器尺寸限制,大多数光学遥感器仍采用扫描装置来扩大探测视场,随着相机口径及探测视场的增大,扫描装置中扫描镜口径越来越大,对扫描镜支撑元件的承载能力要求也随之提高。文章为了确保某项目扫描装置中的扫描镜支撑元件不被过载破坏,根据扫描镜口径及过载条件,提出一种高承载能力、高刚度、可重复使用,且能够满足支撑元件过载受力要求的锁紧机构;阐述了锁紧机构的组成和工作原理,针对过载要求分析了锁紧机构核心部组件的承载能力及锁紧力,并根据过载条件进行了力学仿真分析;最后开展了振动试验,结果表明该锁紧机构可对扫描装置中扫描镜支撑元件安全锁紧。

关键词：红外遥感相机扫描装置锁紧机构航天遥感

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具有主辅棘爪的新型汽车门锁锁紧机构

机械科学与技术 2020年第12期39卷 1930-1936页

作者：汪千升杭鲁滨余亮黄晓波郭辉王明远刘哲陈勇上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 泛亚汽车技术中心有限公司上海201201

针对大密封反力下的汽车车门闭合造成门锁锁紧机构较大冲击和磨损,提出一种具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪锁紧机构,构造了弹簧连杆机构组成的辅助棘爪;新型锁紧机构利用辅助棘爪柔性冲击和被滞后的主棘爪刚性冲击的两次冲击代替常规锁紧... 详细信息

针对大密封反力下的汽车车门闭合造成门锁锁紧机构较大冲击和磨损,提出一种具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪锁紧机构,构造了弹簧连杆机构组成的辅助棘爪;新型锁紧机构利用辅助棘爪柔性冲击和被滞后的主棘爪刚性冲击的两次冲击代替常规锁紧机构刚性冲击,降低锁紧机构上锁过程中的冲击和磨损,弹簧连杆机构的奇异位形实现主辅棘爪快速切换;通过力传递特性分析辅助棘爪在主棘爪上铰接位置,保证主辅棘爪的初始状态和运动特性,探讨了不同辅助棘爪弹簧刚度对主棘爪滞后和接触力的影响。结果表明,设定辅助棘爪弹簧刚度为2.75 N/mm,主棘爪冲击比常规锁紧机构低14.7%,整体摩擦功耗仅有常规锁紧机构的47.1%。

关键词：棘轮棘爪锁紧机构奇异位形接触力

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滑柱式钻模圆锥锁紧机构工作情况分析

机械设计 1997年第7期14卷 43-44页

作者：王莉山西长治职工大学机械系

滑柱式钻模圆锥锁紧机构工作情况分析王莉（山西长治职工大学机械系０４６０００）滑柱式钻模是钻床夹具中应用很广泛的一种通用可调夹具，其中手动滑柱式钻模正常工作的关键问题是夹紧、自锁均可靠，常用的自锁机构就是双圆锥自锁机... 详细信息

滑柱式钻模圆锥锁紧机构工作情况分析王莉（山西长治职工大学机械系０４６０００）滑柱式钻模是钻床夹具中应用很广泛的一种通用可调夹具，其中手动滑柱式钻模正常工作的关键问题是夹紧、自锁均可靠，常用的自锁机构就是双圆锥自锁机构；而夹具书及手册上只介绍当锥角小...

关键词：滑柱式钻模锁紧机构钻床夹具

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星载天线锁紧机构滑移故障识别方法

机械科学与技术 2021年第10期40卷 1636-1640页

作者：张磊戚学良李岩咏徐明龙韦娟芳浙江大学空间结构研究中心杭州310058 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

锁紧机构是星载可展结构中常用的压紧和释放机构。在使用过程中,锁紧机构常常会因振动过大发生接触面滑移,导致锁紧释放失效。针对此问题,本文提出了一个根据锁紧座内力变化判别滑移故障的识别方法。首先通过标定试验得到锁紧机构的载荷... 详细信息

锁紧机构是星载可展结构中常用的压紧和释放机构。在使用过程中,锁紧机构常常会因振动过大发生接触面滑移,导致锁紧释放失效。针对此问题,本文提出了一个根据锁紧座内力变化判别滑移故障的识别方法。首先通过标定试验得到锁紧机构的载荷-应变关系标定曲线;而后设计、加工了星载天线锁紧机构模型,并进行了正弦振动试验。试验过程中分别采集锁紧机构应变数据和加速度响应数据;最后对比根据动力特性变化识别滑移故障和根据内力变化识别滑移故障这两种方法的判定结果,说明本文提出的内力变化滑移识别方法准确有效。

关键词：空间天线锁紧机构滑移振动试验故障识别