空間關(guān)節(jié)的軸承預(yù)緊及其動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、航天器工作于高低溫、高真空和高輻射的空間環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)性能將受到空間環(huán)境的影響。本文以空間關(guān)節(jié)為研究對(duì)象，研究空間關(guān)節(jié)軸承在空間環(huán)境下的剛度特性，確定其預(yù)緊方式和預(yù)緊載荷，防止空間關(guān)節(jié)在軌運(yùn)行過程中受空間環(huán)境的作用預(yù)緊載荷變化過大導(dǎo)致軸承預(yù)緊脫載或者關(guān)節(jié)卡死，以確?？臻g關(guān)節(jié)的安全性和可靠性。
　　本文首先基于經(jīng)典的Hertz理論和有限元接觸理論，得到空間關(guān)節(jié)軸承剛度特性的Hertz解析解和考慮協(xié)調(diào)變形和摩擦的有限元數(shù)值解，并通過軸

2、承剛度測試試驗(yàn)得出其實(shí)際剛度。對(duì)比三種結(jié)果表明Hertz解析解不適用于空間關(guān)節(jié)軸承的分析，而有限元數(shù)值解則與實(shí)驗(yàn)值比較相符。
　　基于傳熱理論和熱阻網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)空間關(guān)節(jié)在空間環(huán)境下的熱狀態(tài)進(jìn)行分析，得出空間關(guān)節(jié)軸承生熱率和空間關(guān)節(jié)溫度場。根據(jù)空間關(guān)節(jié)的工作環(huán)境和工作狀況確定空間關(guān)節(jié)軸承的預(yù)緊方式和實(shí)現(xiàn)途徑，并利用有限元熱結(jié)構(gòu)耦合分析法分析了空間關(guān)節(jié)極限工況下的結(jié)構(gòu)位移和軸承剛度變化，確定了空間關(guān)節(jié)的最優(yōu)預(yù)緊載荷。設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所

3、設(shè)計(jì)的軸承預(yù)緊載荷，通過試驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)際預(yù)緊載荷與理論預(yù)緊載荷的相符情況，并驗(yàn)證軸承預(yù)緊載荷的合理性。
　　在實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的預(yù)緊載荷的情況下，對(duì)空間機(jī)械臂進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，得出其模態(tài)參數(shù)和振型，以驗(yàn)證其是否滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后通過振動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證有限元分析的正確性和空間機(jī)械臂對(duì)振動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)性。
　　軸承預(yù)緊技術(shù)的研究和應(yīng)用比較廣泛，但是對(duì)于空間環(huán)境下軸承預(yù)緊技術(shù)，國內(nèi)外的研究較少。本課題可以作為涉及到軸承預(yù)緊的空間機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考，