空間相機(jī)快門裝置結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研究.pdf

1、快門裝置是是空間相機(jī)上的關(guān)鍵部件,其性能下降或故障會導(dǎo)致可見光近紅外通道的失效。快門裝置在隨火箭發(fā)射過程中會經(jīng)受復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境,對其結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性要求很高。本文主要研究如何使快門裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足質(zhì)量盡量小、剛度和強(qiáng)度高的要求,保證整機(jī)和關(guān)鍵性部件的性能,以及對整機(jī)進(jìn)行平衡試驗(yàn)以提高軸承壽命。
　　文中首先研究了對軸承采用以彈簧單元代替滾珠的簡化建模方法,并建立快門裝置的有限元模型。為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,設(shè)計了快門簡化樣機(jī)的模態(tài)試驗(yàn)

2、,試驗(yàn)和仿真結(jié)果驗(yàn)證了模型準(zhǔn)確,表明在快門裝置中可以將軸承滾珠簡化成彈簧模型。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用子部件思想單獨(dú)對兩個軸系進(jìn)行基頻優(yōu)化,采用單一變量法提取出影響基頻的主要因素,最后通過整合優(yōu)化后的兩個軸系得到了優(yōu)化的快門裝置,結(jié)果表明優(yōu)化后快門裝置基頻提高了21.2％。
　　其次,文中對優(yōu)化后的快門裝置進(jìn)行了整機(jī)的靜力學(xué)、隨機(jī)振動、響應(yīng)譜分析,評價了整體的靜動剛度和強(qiáng)度,分析結(jié)果表明整機(jī)的力學(xué)性能滿足設(shè)計要求。
　　最后,文中對

3、快門裝置壽命的關(guān)鍵性部件---軸承進(jìn)行了發(fā)射階段和在軌階段的性能評價。本文通過赫茲接觸理論計算和仿真分析兩方面計算出在發(fā)射階段準(zhǔn)靜力學(xué)環(huán)境下軸承的接觸應(yīng)力狀況,通過熱機(jī)耦合分析計算出軸承在軌運(yùn)行時溫度場分布,接觸應(yīng)力變化。另外,為了在實(shí)際中改善軸承受力,提高軸承壽命,對快門加速壽命試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了平衡試驗(yàn),減小了由于不平衡給軸承產(chǎn)生的振動力和振動力矩。
　　研究表明,文中對快門裝置進(jìn)行基頻優(yōu)化后,整機(jī)和關(guān)鍵部件軸承的力學(xué)性能均滿足設(shè)