电磁监测卫星伸杆机构弹性卷筒技术研究

发布时间：2017-12-30 00:05

  本文关键词：电磁监测卫星伸杆机构弹性卷筒技术研究　出处：《北京科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本课题来源于中国空间技术研究院。针对电磁监测卫星卷筒式空间展开机构的核心部件弹性卷筒,以我国首颗自主研制的电磁监测试验卫星"张衡一号"的在轨飞行应用需求为背景(应用情况见附录),对弹性卷筒的制备、性能及相关应用技术等进行了系统的研究,相关技术的研发对我国新型空间展开机构的应用与推广极具价值。目前,弹性卷筒所采用成形工艺通过了航天院的"工艺鉴定",弹性卷筒成形设备、自动收拢设备、弹性卷筒产品均已通过任务方的验收,所得弹性卷筒样件很好的满足了任务方的使用要求,并在卫星中获得了采用。本论文的主要研究内容与成果如下:提出了拉压复合连续弯曲成形(CSPB)的方法,以冷成形方式制备弹性卷筒,解决了此类制件以传统工艺在冷成形后再进行稳定化处理时,较大影响制件尺寸精度而使其性能下降的问题。本文对CSPB成形弹性卷筒过程中的应力、应变与残余应力变化规律等进行了分析,并采用太空环境热循环模拟与自然时效处理试验对所得弹性卷筒的在轨服役能力进行了验证。结果表明:CSPB方法对冷成形弹性卷筒的残余应力形成了有效控制,所得弹性卷筒很好的满足了卫星飞行应用的稳定性需求。并针对CSPB成形法,建立了服从Hill' 48各向异性屈服准则的理论分析模型。对弹性卷筒成形设备包括开卷机、纠偏辊组、成形模具、收卷机等结构的实现形式与控制方式进行了分析,完成了国内首套弹性卷筒成形设备的开发,解决了无张力辊下后张力的恒定控制与大侧向力下带材的纠偏控制等问题。利用成形设备对弹性卷筒成形工艺过程进行了分析,在国内首次成功得到了性能优异的6m弹性卷筒制件。以试验为主并结合数值模拟的方式,对CSPB工艺成形弹性卷筒的工艺过程与工艺参数进行了研究。获得了关键工艺参数模具间隙、成形角、后张力、成形速度、模具圆角、纠偏力、带宽、带厚等对成形过程与成形直径的影响规律。研究表明:模具间隙为弹性卷筒成形直径的主控因素,其自然螺旋角由成形角所决定。在成形速率小于700mm·min-1,后张力300N～1700N范围内,较小的凸模圆角半径0.5mm下,更有利于成形直径的精确控制。提出了储簧筒旋转与轴向压缩复合动作原理,对弹性卷筒自动收拢过程进行了研究。建立了该原理下的运动学模型,给出了关键收拢工艺参数的数值协调关系式。完成了自动收拢设备的研发。利用设备建立了部分参数匹配性数据,实现了 6m弹性卷筒的自动收拢,经测试,收拢结果达到了精确自动收拢的目的。对弹性卷筒的性能测试方法进行了分析,对弹性卷筒的外观形貌参数直径与螺旋角,关键服役性能参数驱动力、弯曲刚度、指向性等进行了性能测试分析,对影响以上性能的关键因素及影响规律进行了研究。结果表明:CSPB工艺所得弹性卷筒在衰减段内具有近似恒定的力学输出,具有与等壁厚薄壁管相近的弯曲刚度与指向性,小于0.5°的指向角,具有优异的展开驱动、在轨支撑与顶端定位能力。带宽、带厚、自然螺旋角的增加或自然直径的减小在整体上有利于弹性卷筒关键服役性能的提高。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V474

【参考文献】

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本文编号：1352443