考慮空間熱效應(yīng)星載天線諧波傳動(dòng)特性研究.pdf

1、星載天線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是衛(wèi)星實(shí)時(shí)精確地跟蹤信號(hào)保證，性能的好壞直接決定整個(gè)航天器能否正常工作，其主要由方位軸系和轉(zhuǎn)動(dòng)軸系組成，每個(gè)軸系采用諧波傳動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，諧波傳動(dòng)性能很大程度上決定著星載天線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定位和搜索能力。星載天線在軌工作時(shí)，諧波部件受到空間熱環(huán)境的影響，產(chǎn)生附加變形和應(yīng)力，嚴(yán)重影響了諧波傳動(dòng)性能。因此，需要對(duì)在軌工作的諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱力學(xué)分析和機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能研究。而現(xiàn)階段對(duì)于諧波傳動(dòng)特性的研究，主要考慮諧波傳動(dòng)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(duì)諧波特性的影響，為此本文構(gòu)建了諧波傳動(dòng)分析模型，分析了諧波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在軌工作時(shí)的溫度場(chǎng)，對(duì)多種載荷工況下諧波傳動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究，其中載荷工況包括不同負(fù)載下的力學(xué)特性研究和不同溫度下的熱-結(jié)構(gòu)耦合工況，進(jìn)一步分析了熱載荷對(duì)傳動(dòng)性能的影響。
　　針對(duì)諧波驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在軌工作時(shí)所處的空間熱環(huán)境，基于 Fourier傳熱定律和熱力學(xué)第一定律，建立驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)空間溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，確定

3、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)空間溫度場(chǎng)求解所需要的參數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)處于向陽區(qū)域和陰影區(qū)域時(shí)的溫度場(chǎng)進(jìn)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(dòng)中柔輪應(yīng)力和變形規(guī)律，根據(jù)諧波傳動(dòng)基本理論和圓柱殼體基本理論，構(gòu)建諧波傳動(dòng)柔輪應(yīng)力和變形數(shù)學(xué)模型；基于熱彈性理論和虛位移原理，推導(dǎo)熱-結(jié)構(gòu)耦合中關(guān)于應(yīng)力和變形的有限元數(shù)學(xué)模型。對(duì)空載工況下柔輪應(yīng)力和變形進(jìn)行分析，分析內(nèi)容包括：柔輪危險(xiǎn)截面上等效應(yīng)力變化規(guī)律，柔輪齒圈中截面和整體變形分布情況。進(jìn)

4、一步構(gòu)建在?90區(qū)間內(nèi)柔輪整體變形曲線，驗(yàn)證模型簡化的合理性。進(jìn)而對(duì)諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載工況和熱-結(jié)構(gòu)耦合工況下的力學(xué)特性進(jìn)行研究，包括多種工況下柔輪應(yīng)力分布情況、柔輪最大等效應(yīng)力變化規(guī)律以及柔輪變形分布情況。
　　考慮熱載荷對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能的影響，分析諧波傳動(dòng)效率和傳動(dòng)回差的計(jì)算方法，基于熱-結(jié)構(gòu)耦合分析的結(jié)果，對(duì)多種熱載荷工況下諧波傳動(dòng)效率和回差進(jìn)行計(jì)算，得出熱載荷對(duì)傳動(dòng)效率和回差的影響規(guī)律。本文的研究方法和分析結(jié)果為諧波傳動(dòng)空間熱