考慮空間熱效應星載天線諧波傳動特性研究.pdf

1、星載天線驅動機構是衛(wèi)星實時精確地跟蹤信號保證，性能的好壞直接決定整個航天器能否正常工作，其主要由方位軸系和轉動軸系組成，每個軸系采用諧波傳動進行運動和動力的傳遞，諧波傳動性能很大程度上決定著星載天線驅動機構的定位和搜索能力。星載天線在軌工作時，諧波部件受到空間熱環(huán)境的影響，產生附加變形和應力，嚴重影響了諧波傳動性能。因此，需要對在軌工作的諧波傳動機構進行熱力學分析和機構傳動性能研究。而現階段對于諧波傳動特性的研究，主要考慮諧波傳動部件形

2、狀、材料、加工精度、裝配誤差及潤滑條件等因素，極少地考慮熱載荷對諧波特性的影響，為此本文構建了諧波傳動分析模型，分析了諧波驅動機構在軌工作時的溫度場，對多種載荷工況下諧波傳動力學特性進行了研究，其中載荷工況包括不同負載下的力學特性研究和不同溫度下的熱-結構耦合工況，進一步分析了熱載荷對傳動性能的影響。
　　針對諧波驅動機構在軌工作時所處的空間熱環(huán)境，基于 Fourier傳熱定律和熱力學第一定律，建立驅動機構空間溫度場數學模型，確定

3、驅動機構空間溫度場求解所需要的參數，對驅動機構處于向陽區(qū)域和陰影區(qū)域時的溫度場進行求解，并分析諧波部件的溫度變化規(guī)律。
　　為了研究諧波傳動中柔輪應力和變形規(guī)律，根據諧波傳動基本理論和圓柱殼體基本理論，構建諧波傳動柔輪應力和變形數學模型；基于熱彈性理論和虛位移原理，推導熱-結構耦合中關于應力和變形的有限元數學模型。對空載工況下柔輪應力和變形進行分析，分析內容包括：柔輪危險截面上等效應力變化規(guī)律，柔輪齒圈中截面和整體變形分布情況。進

4、一步構建在?90區(qū)間內柔輪整體變形曲線，驗證模型簡化的合理性。進而對諧波傳動機構負載工況和熱-結構耦合工況下的力學特性進行研究，包括多種工況下柔輪應力分布情況、柔輪最大等效應力變化規(guī)律以及柔輪變形分布情況。
　　考慮熱載荷對傳動機構性能的影響，分析諧波傳動效率和傳動回差的計算方法，基于熱-結構耦合分析的結果，對多種熱載荷工況下諧波傳動效率和回差進行計算，得出熱載荷對傳動效率和回差的影響規(guī)律。本文的研究方法和分析結果為諧波傳動空間熱