空間關(guān)節(jié)的軸承預緊及其動態(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，確定其預緊方式和預緊載荷，防止空間關(guān)節(jié)在軌運行過程中受空間環(huán)境的作用預緊載荷變化過大導致軸承預緊脫載或者關(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、承剛度測試試驗得出其實際剛度。對比三種結(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)值解則與實驗值比較相符。
　　基于傳熱理論和熱阻網(wǎng)絡理論對空間關(guān)節(jié)在空間環(huán)境下的熱狀態(tài)進行分析，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)軸承的預緊方式和實現(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)預緊載荷。設計具體結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)所

3、設計的軸承預緊載荷，通過試驗驗證實際預緊載荷與理論預緊載荷的相符情況，并驗證軸承預緊載荷的合理性。
　　在實現(xiàn)所設計的預緊載荷的情況下，對空間機械臂進行動態(tài)特性分析，得出其模態(tài)參數(shù)和振型，以驗證其是否滿足系統(tǒng)設計指標。最后通過振動試驗驗證有限元分析的正確性和空間機械臂對振動環(huán)境的適應性。
　　軸承預緊技術(shù)的研究和應用比較廣泛，但是對于空間環(huán)境下軸承預緊技術(shù)，國內(nèi)外的研究較少。本課題可以作為涉及到軸承預緊的空間機構(gòu)設計的參考，