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空间太阳电池阵双轴驱动机构设计及热分析

空间科学学报 2011年第3期31卷 390-394页

作者：李建辉李瑞祥钱志源上海宇航系统工程研究所上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

针对空间太阳电池阵驱动机构的轻量化和长寿命两大关键技术,研制了一种轻小型双轴驱动机构,该机构由连续转动轴(A轴)和有限角度转动轴(B轴)组成,连续转动轴利用导电滑环传输电能,机构具有结构紧凑、刚度好以及重量轻等优点.并通过了包... 详细信息

针对空间太阳电池阵驱动机构的轻量化和长寿命两大关键技术,研制了一种轻小型双轴驱动机构,该机构由连续转动轴(A轴)和有限角度转动轴(B轴)组成,连续转动轴利用导电滑环传输电能,机构具有结构紧凑、刚度好以及重量轻等优点.并通过了包括导电滑环和谐波减速器在内的关键活动部件加速寿命试验考核.利用热分析软件对双轴驱动机构进行了热分析仿真,通过比较不同热控方案下的温度场分布,确定了可以采用的热控措施.

关键词：太阳电池阵双轴驱动机构热分析

非规则间隙对卫星天线双轴驱动机构动态性能影响研究

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非规则间隙对卫星天线双轴驱动机构动态性能影响研究

作者：潘冬哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

摩擦磨损是引起航天机构性能和精度下降甚至失效的主要因素之一,针对高可靠、长寿命航天器的工程需求背景,本文以某卫星天线双轴驱动机构为对象,对其磨损特性以及由磨损产生的非规则间隙对机构动态特性的影响进行了深入的研究。首先,建... 详细信息

摩擦磨损是引起航天机构性能和精度下降甚至失效的主要因素之一,针对高可靠、长寿命航天器的工程需求背景,本文以某卫星天线双轴驱动机构为对象,对其磨损特性以及由磨损产生的非规则间隙对机构动态特性的影响进行了深入的研究。首先,建立了含间隙天线双轴驱动机构的动力学模型。通过引入间隙矢量对轴承间隙进行了正确描述,并采用非线性弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用修正的Coulomb摩擦模型考虑了轴承间隙处的摩擦作用,最后通过引入阶跃函数将间隙处接触碰撞力和摩擦力嵌入到理想运动副的动力学模型中,从而得到了含间隙天线双轴驱动机构的动力学模型。其次,基于Pro/E和ADAMS建立了双轴驱动机构的虚拟样机。利用Pro/E建立双轴驱动机构的三维实体模型,通过MECHANISM/Pro定义刚体、定义固定副,将其导入到ADAMS中,定义转动副,并通过引入关联副实现双轴机构的减速比,从而得到双轴驱动机构的虚拟样机,并通过校核验证其正确性。进一步,系统的分析了间隙以及不同因素对双轴机构动力学特性的影响。将间隙嵌入到虚拟样机中,从而得到含间隙的双轴驱动机构虚拟样机,对其进行动力学仿真,通过与理想铰结果对比,分析了间隙对双轴机构位移、速度、加速度及铰间力的影响。并进一步研究了间隙大小、驱动力矩、摩擦等因素对双轴机构动力学特性的影响及变化规律。最后,实现对间隙运动副磨损后形貌重构,分析了磨损间隙对机构的影响。通过虚拟样机仿真,获取间隙处动态载荷谱,利用Archard’s磨损模型求取间隙运动副的动态磨损量,进一步求出运动副上各点所对应的磨损深度,引入极坐标矢量法实现对运动副磨损后形貌的重构,将磨损后形貌回带到虚拟样机中,进而分析非规则磨损间隙对双轴驱动机构动力学特性的影响。

关键词：磨损非规则间隙虚拟样机双轴驱动机构动力学特性

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含间隙卫星天线双轴驱动机构动态特性分析

含间隙卫星天线双轴驱动机构动态特性分析

作者：程东起哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着卫星技术的发展，对卫星在轨寿命、运行可靠性提出了更高的要求。定位精度和运行稳定度是衡量卫星天线双轴驱动机构性能和使用寿命的重要指标，因此在系统设计过程中必须保证驱动机构定位精度，考虑到各个因素对系统动态特性的影响... 详细信息

随着卫星技术的发展，对卫星在轨寿命、运行可靠性提出了更高的要求。定位精度和运行稳定度是衡量卫星天线双轴驱动机构性能和使用寿命的重要指标，因此在系统设计过程中必须保证驱动机构定位精度，考虑到各个因素对系统动态特性的影响。本文主要分析间隙、冗余约束和结构特性等多个因素对卫星天线双轴驱动机构的定位精度和动态特性的影响。首先，描述驱动关节的间隙模型，根据间隙处机构的约束关系建立关节间隙动力学模型，利用基于Hertz接触理论的非线性弹簧阻尼模型对间隙接触碰撞力进行描述，并考虑间隙运动副间存在的摩擦力对整个间隙机构的运动和动力学特性的影响。同时，根据双轴驱动机构的实际尺寸建立卫星天线双轴驱动机构虚拟样机并将关节间隙动力学模型嵌入其中，同时对其合理性进行了验证，为之后的定位精度与动态特性的研究与分析奠定基础。其次，分析系统的动态指向误差随运动副间隙大小变化趋势，对方位轴间隙、俯仰轴间隙及两轴间隙耦合对动态指向精度的影响分别进行研究，并分析动态指向精度对不同位置间隙大小的灵敏度。进一步分析由于运动副间隙的存在对机构运行稳定性的影响，总结速度和加速度等动态特性的变化规律。通过对影响规律进行分析，最终给出间隙对指向精度和动态特性的影响趋势。然后，考虑冗余约束的间隙大小不一致、同轴度误差及约束位置间距变化等因素对间隙对卫星天线驱动机构指向精度和动态特性的影响。冗余约束的存在，使得影响驱动机构的因素增多，特别当冗余约束间隙大小不一致时对定位精度和速度等动态特性的影响;由于装配条件的限制，同轴度误差在对精度要求非常高的卫星天线机构中带来的影响不能忽略;在卫星天线驱动机构的设计过程中，运动副之间的距离也会对定位精度产生一定的影响。最后，分析结构特性对卫星天线的指向精度和动态特性的影响，主要考虑了间隙摩擦、刚度和阻尼等因素。细化对运动副间隙处的摩擦作用的描述，准确表现运动副间隙的刚度和阻尼特性，由于摩擦、刚度和阻尼等因素的存在，除了会给双轴驱动机构的动态定位精度带来影响外，还会给机构带来不可预知的外界激励和振动。因此，研究以上因素对机构动态特性的影响能够为反馈控制等提供参考。

关键词：双轴驱动机构指向精度运动副间隙动态特性动力学模型

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卫星天线双轴驱动机构定位精度分析

卫星天线双轴驱动机构定位精度分析

作者：张慧博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

定位精度是衡量卫星天线双轴驱动机构使用寿命的重要指标,随着卫星技术向长寿命、高可靠性的方向发展,保证和提高驱动机构定位精度成为系统设计与分析时必须考虑的主要问题。本文以某型卫星天线双轴驱动机构为研究对象,主要从静态的误... 详细信息

定位精度是衡量卫星天线双轴驱动机构使用寿命的重要指标,随着卫星技术向长寿命、高可靠性的方向发展,保证和提高驱动机构定位精度成为系统设计与分析时必须考虑的主要问题。本文以某型卫星天线双轴驱动机构为研究对象,主要从静态的误差分析和动态的运行稳定性分析两方面入手,深入分析关节间隙对驱动机构定位精度影响规律。首先,对卫星天线双轴驱动机构进行误差分析,从结构上分析了关节间隙的来源,及其对执行末端定位精度的影响。并通过灵敏度分析,将关节间隙按精度等级分类。给出了提高驱动机构定位精度的指导意见。然后,建立关节间隙的动力学模型,利用非线性等效弹簧阻尼模型建立法向接触力模型,采用库仑摩擦模型建立切向摩擦力模型。同时,建立并验证了卫星天线双轴驱动机构虚拟样机,并将关节间隙模型嵌入到虚拟样机中,建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构虚拟样机。在此基础上,通过理论分析,并结合动力学仿真,从关节间隙模型固有特性和驱动机构动力学特性两方面入手,分析关节间隙对执行末端运行稳定性的影响。对影响规律进行分析,最终给出保证运行稳定性的指导意见,也为驱动机构寿命预测与可靠性分析提供参考数据。

关键词：双轴驱动机构定位精度关节间隙误差分析动力学仿真

卫星天线双轴驱动机构健康评估与寿命预测方法研究

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卫星天线双轴驱动机构健康评估与寿命预测方法研究

作者：王福亚哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

双轴驱动机构是卫星天线实现跟踪、调姿、伺服等各项功能的典型航天机构，其健康状况及寿命长短直接影响到整个卫星的剩余寿命。在庞大复杂的卫星系统中，某一关键部件的故障往往会引起链式反应，导致整个系统不能正常运行甚至瘫痪。各... 详细信息

双轴驱动机构是卫星天线实现跟踪、调姿、伺服等各项功能的典型航天机构，其健康状况及寿命长短直接影响到整个卫星的剩余寿命。在庞大复杂的卫星系统中，某一关键部件的故障往往会引起链式反应，导致整个系统不能正常运行甚至瘫痪。各航天强国对于卫星长寿命、高可靠性任务的迫切需求，使得健康管理系统受到广泛重视，其主要包含故障诊断、健康状态评判、寿命预测等内容。针对以上情况，卫星天线驱动机构的健康评估和寿命预测方法的研究具有重要工程价值。首先，本文针对故障诊断、健康评估和寿命预测的基础，分析了双轴驱动机构的结构及失效形式，对双轴驱动机构失效分析采用故障树方法。基于故障底事件建立完整故障树，根据故障树重要度求解出关键失效部件。其次，针对健康状态的评估，采用动态模糊综合评判的方法，克服了传统模糊评判的静态特性缺陷，权重矩阵和动态隶属函数的引入实现了评判的实时性;此外，针对最大隶属度原则在结果分析中存在一定的盲目性，对最大隶属度适用性进行验证。最终选用加权平均法对评判结果进行分析，从而得出合理的健康评判等级。然后，对于驱动机构的剩余寿命的研究是基于虚拟样机技术的磨损寿命预测。轴承磨损是影响寿命的关键因素，所以，本文建立了间隙运动副数学模型和运动副间隙接触碰撞力模型。通过基于ADAMS动力学仿真，得到间隙与接触力关系的数据，利用MATLAB拟合函数，从而由磨损数学模型和接触力函数建立寿命预测模型。在MATLAB中编程循环迭代至到磨损阈值，得到迭代次数从而可以计算出剩余寿命。最后，健康评估与寿命预测系统的实现。通过VC++、SQL Server2000以及Matlab混合编程实现任一状态下双轴驱动机构的健康评估与寿命预测功能。

关键词：双轴驱动机构故障树动态模糊综合评判轴承磨损寿命预测

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卫星天线双轴驱动机构旋转铰磨损规律研究

上海航天 2014年第6期31卷 62-66页

作者：张慧博陈军李甘霖王兴贵程东起田艳哈尔滨工业大学(威海)飞行器动力学及仿真研究所山东威海264209

以某卫星天线双轴驱动机构为研究对象,分析旋转铰在系统运行中的磨损规律。考虑驱动机构在磨损过程中的动态变化对磨损率的影响,建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构动力学仿真模型。用非线性等效弹簧阻尼模型建立运动副间隙处的接触碰... 详细信息

以某卫星天线双轴驱动机构为研究对象,分析旋转铰在系统运行中的磨损规律。考虑驱动机构在磨损过程中的动态变化对磨损率的影响,建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构动力学仿真模型。用非线性等效弹簧阻尼模型建立运动副间隙处的接触碰撞模型,并嵌入动力学模型。基于ADAMS软件进行了动力学仿真,分析旋转铰的动力学特性。根据旋转铰的动力学特性进行仿真实验,处理实验数据,给出接触力与运动副间隙的函数关系。结合磨损率表达式,建立磨损规律的数学模型。给出了运动副间隙在磨损过程中的变化规律。

关键词：磨损接触碰撞模型双轴驱动机构旋转铰动力学仿真

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空间太阳电池阵双轴驱动机构设计及热分析

空间太阳电池阵双轴驱动机构设计及热分析

中国空间科学学会第七次学术年会

作者：李建辉李瑞祥钱志源上海宇航系统工程研究所

本文针对空间太阳电池阵驱动机构的轻量化和长寿命两大关键技术,研制了一种轻小型双轴驱动机构,并通过了包括导电滑环和谐波减速器在内的关键活动部件加速寿命试验考核。该机构具有结构紧凑、刚度好以及重量轻等优点。利用热分析软件对... 详细信息

本文针对空间太阳电池阵驱动机构的轻量化和长寿命两大关键技术,研制了一种轻小型双轴驱动机构,并通过了包括导电滑环和谐波减速器在内的关键活动部件加速寿命试验考核。该机构具有结构紧凑、刚度好以及重量轻等优点。利用热分析软件对双轴驱动机构进行了热分析仿真,通过比较不同热控方案下的温度场分布,确定了可以采用的热控措施。

关键词：太阳电池阵双轴驱动机构热分析

来源： cnki会议评论

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星载天线驱动机构末端位姿精度分析

星载天线驱动机构末端位姿精度分析

作者：宋武生哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

星载天线双轴驱动机构的末端位姿精度是衡量其质量的重要指标，近年来随着卫星商业通信和卫星导航定位市场需求的不断扩大，对星载天线双轴驱动机构的执行能力和精度有着更高的要求，因此保证和提高天线双轴驱动机构末端位姿精度显得尤... 详细信息

星载天线双轴驱动机构的末端位姿精度是衡量其质量的重要指标，近年来随着卫星商业通信和卫星导航定位市场需求的不断扩大，对星载天线双轴驱动机构的执行能力和精度有着更高的要求，因此保证和提高天线双轴驱动机构末端位姿精度显得尤为重要，对其末端位姿精度的分析是十分有必要的。本文以某星载天线双轴驱动机构为研究对象，主要研究双轴驱动机构结构参数误差，以及在特殊的空间热物理环境下关节热变形误差对其末端位姿精度的影响。首先，利用D-H法建立双轴驱动机构末端位姿描述模型。将需要考虑的关键结构参数作为D-H参数，构成由关键结构参数来描述的末端位姿。编写具有可重复、可扩展计算的末端位姿误差分析软件。校正了双轴驱动机构末端位姿描述模型。然后，分析含有结构参数误差的末端位姿误差，得到末端位姿误差值及误差分布域，分析末端位姿误差较大时的输入情况。计算各结构参数误差对末端位姿误差的灵敏度，以指导如何快速有效的提高末端位姿精度。在上述基础上，针对本论文研究的双轴驱动机构，考虑其工作状态下所处的热物理环境，主要对其关节处进行热变形分析，得到关节热变形，将关节热变形视为等效结构参数误差，与结构参数误差进行综合得到综合误差，对综合误差进行分析，得到末端位姿误差，并与仅含有结构参数误差时的末端位姿误差进行对比，分析热变形对末端位姿的影响，指导双轴驱动机构的设计和在轨误差补偿。

关键词：双轴驱动机构末端位姿误差结构参数误差热变形灵敏度

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运动副间隙对卫星天线双轴机构动态特性影响

中国空间科学技术 2012年第5期32卷 21-26,75页

作者：潘冬王兴贵赵阳哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

卫星天线指向精度要求高,天线驱动机构中有运动副的存在就不可避免地含有间隙,研究间隙等非线性因素对卫星天线驱动机构动态特性影响尤为重要。以某型卫星天线双轴驱动机构为研究对象,基于虚拟样机技术,采用非线性弹簧阻尼模型建立了间... 详细信息

卫星天线指向精度要求高,天线驱动机构中有运动副的存在就不可避免地含有间隙,研究间隙等非线性因素对卫星天线驱动机构动态特性影响尤为重要。以某型卫星天线双轴驱动机构为研究对象,基于虚拟样机技术,采用非线性弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用库伦摩擦模型考虑运动副间隙处的摩擦作用。通过对虚拟样机进行动力学仿真,分析研究了运动副间隙及其大小、不同驱动力矩等因素对双轴驱动机构动态特性的影响规律。结果表明:间隙及过大的驱动力矩将使天线定位精度降低、稳定性变差。综合考虑各因素影响,对卫星天线系统进行结构优化,是提高天线定位精度的有效途径。

关键词：双轴驱动机构运动副间隙虚拟样机动态特性影响规律指向精度卫星天线