一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，兩根豎直支梁的形狀和尺寸均一致，其中間開有長槽，下端與安裝盤通過螺栓連接，上端通過螺栓與水平支梁連接；軸承座通過螺栓固定于兩根豎直支梁中間，且軸承座可沿長槽上下滑動；軸承座與軸承內(nèi)圈通過過盈配合進行連接；單擺梁中間開有圓孔，通過過盈配合與軸承外圈連接；單擺梁兩端通過螺栓與兩個單擺質(zhì)量塊進行連接；單擺質(zhì)量塊中間開有螺紋通孔，其下部可通過螺栓與配重質(zhì)量塊連接，上部通過螺紋孔與外螺紋吊環(huán)擰緊；水平支梁上開有六個通孔，通過螺栓與內(nèi)螺紋吊環(huán)連接；將外螺紋吊環(huán)與對應(yīng)的內(nèi)螺紋吊環(huán)之間通過鋼絲繩進行連接。該模擬裝置在外界激勵下可產(chǎn)生三個扭轉(zhuǎn)自由度的單擺振動。
【專利說明】
一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，可用于模擬太陽翼，以實現(xiàn)其地面動力學(xué)試驗。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的航天器大多都屬于大型柔性展開式機構(gòu)，且?guī)в写罅康墓鈱W(xué)元件，它們對指向精度和穩(wěn)定度均提出了很高的要求。另外，在現(xiàn)代航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)中，反作用輪、單框架力矩陀螺和太陽翼驅(qū)動機構(gòu)等是其控制系統(tǒng)中的重要元件，它們在提供必要的控制動力的同時，也會引起一些有害振動(為簡單起見，下面將上述三種系統(tǒng)統(tǒng)稱為擾動源)。這其中，太陽翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動太陽翼運行時在扭轉(zhuǎn)自由度產(chǎn)生的擾動集中于低頻區(qū)，隨著高軌遙感衛(wèi)星的發(fā)展，相機的曝光時間顯著延長，衛(wèi)星的工作性能對低頻擾動更為敏感，因此在地面開展太陽翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動太陽翼運行時的擾動特性測試與研究具有非常重要的工程意義。
[0003]真實的太陽翼形狀、尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量以及柔度都非常大，在重力環(huán)境下難以直接展開，因此通過地面試驗直接測試太陽翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動太陽翼運行時的擾動特性難以實現(xiàn)，設(shè)計一個轉(zhuǎn)動慣量大、固有振動頻率低的模擬負載十分必要。
[0004]目前，國內(nèi)外尚未見有關(guān)此類大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置的文獻報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，用于模擬真實太陽翼，通過地面試驗測試太陽翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動該模擬裝置運行時的擾動特性，以實現(xiàn)對太陽翼驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動真實太陽翼在軌運行時所產(chǎn)生擾動的預(yù)
i+o
[0006]本發(fā)明要解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，如圖4所示，包括安裝盤、兩根豎直支梁、水平支梁、三根單擺梁、六個單擺質(zhì)量塊、配重質(zhì)量塊、三個軸承座、三組鋼絲繩、六個內(nèi)螺紋吊環(huán)、六個外螺紋吊環(huán)以及三個軸承;三組鋼絲繩每組均由兩根長度相同的鋼絲繩組成，一個外螺紋吊環(huán)和一個內(nèi)螺紋吊環(huán)組成一組吊環(huán)，共組成六組吊環(huán)，兩根豎直支梁的形狀和尺寸均一致，其中間開有長槽;兩根豎直支梁下端通過螺栓與安裝盤連接;兩根豎直支梁上端通過螺栓與水平支梁連接;三個軸承座通過螺栓固定于兩根豎直支梁中間，且可沿長槽上下滑動;三個軸承座與三個軸承內(nèi)圈通過過盈配合進行連接;三根單擺梁中間開有圓孔，通過過盈配合與三個軸承外圈連接;三根單擺梁兩端通過螺栓與六個單擺質(zhì)量塊進行連接;六個單擺質(zhì)量塊中間開有螺紋通孔，其下部可通過螺栓與配重質(zhì)量塊連接，上部通過螺紋孔與六個外螺紋吊環(huán)擰緊；水平支梁上開有六個通孔，通過螺栓與六個內(nèi)螺紋吊環(huán)連接;將六個外螺紋吊環(huán)與對應(yīng)的六個內(nèi)螺紋吊環(huán)之間通過三組鋼絲繩進行連接。該模擬裝置在外界激勵下可產(chǎn)生三個扭轉(zhuǎn)自由度的單擺振動，且可通過調(diào)節(jié)配重質(zhì)量塊的個數(shù)和三組鋼絲繩的長度實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動慣量和單擺振動頻率的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對扭轉(zhuǎn)柔性負載的模擬。
[0007]其中，所述的六個單擺質(zhì)量塊材質(zhì)為鋼，以提高模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量。
[0008]其中，所述的配重質(zhì)量塊材質(zhì)為鋼，以提高模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量。
[0009]其中，所述的兩根豎直支梁的材質(zhì)為鋼，且形狀和尺寸均一致，并在中間開有長槽，以保證三個軸承座可以上下滑動。
[0010]其中，所述的水平支梁為方鋼，在保證剛度的同時減輕模擬裝置的重量。
[0011]其中，所述的所有螺栓連接部分均需擰緊，以減小模擬裝置不必要的阻尼影響項。
[0012]其中，所述的三個軸承座可沿兩根豎直支梁的長槽上下滑動，以保證選取不同長度鋼絲繩時模擬裝置正常工作，從而實現(xiàn)對單擺振動頻率的調(diào)節(jié)。
[0013]其中，所述的配重質(zhì)量塊安裝在單擺質(zhì)量塊上的數(shù)量可調(diào)，從而實現(xiàn)對模擬裝置各階單擺振動轉(zhuǎn)動慣量的調(diào)節(jié)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0015](I)本發(fā)明在外界激勵作用下，可產(chǎn)生三階單純的扭轉(zhuǎn)振動，從而可實現(xiàn)對扭轉(zhuǎn)柔性負載的模擬的同時不引入其它自由度的振動。
[0016](2)本發(fā)明通過選取不同長度的鋼絲繩，可實現(xiàn)對三階扭轉(zhuǎn)振動固有頻率的調(diào)節(jié)，從而可實現(xiàn)對不同柔度的柔性負載進行模擬。
[0017](3)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)安裝在單擺質(zhì)量塊上的配重質(zhì)量塊可實現(xiàn)對三階扭轉(zhuǎn)振動轉(zhuǎn)動慣量的調(diào)節(jié)，從而可實現(xiàn)對不同轉(zhuǎn)動慣量的柔性負載進行模擬。
[0018](4)本發(fā)明三根單擺梁的長度較長，且單擺質(zhì)量塊和配重質(zhì)量塊均為鋼制材料，模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量較大，可實現(xiàn)對真實太陽翼的模擬。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例中單擺組裝示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例中軸承、軸承座以及單擺組裝示意圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明實施例中軸承座與豎直支梁組裝示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明三根單擺梁兩端通過螺栓與六個單擺質(zhì)量塊進行連接;六個單擺質(zhì)量塊中間開有螺紋通孔，其下部可通過螺栓與配重質(zhì)量塊連接，上部通過螺紋孔與六個外螺紋吊環(huán)擰緊;水平支梁上開有六個通孔，通過螺栓與六個內(nèi)螺紋吊環(huán)連接;將六個外螺紋吊環(huán)與對應(yīng)的六個內(nèi)螺紋吊環(huán)之間通過三組鋼絲繩進行連接。該模擬裝置在外界激勵下可產(chǎn)生三個扭轉(zhuǎn)自由度的單擺振動，且可通過調(diào)節(jié)配重質(zhì)量塊的個數(shù)和三組鋼絲繩的長度實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動慣量和單擺振動頻率的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對扭轉(zhuǎn)柔性負載的模擬。
[0025]如圖2所示，本發(fā)明三個軸承座與三個軸承內(nèi)圈通過過盈配合進行連接;三根單擺梁中間開有圓孔，通過過盈配合與三個軸承外圈連接，此時軸承座與單擺梁之間僅有相對轉(zhuǎn)動的自由度。
[0026]如圖3所示，本發(fā)明三個軸承座通過螺栓與兩根豎直支梁進行連接;兩根豎直支梁形狀和尺寸均一致，且其上開有長槽，三個軸承座可沿兩根豎直支梁的長槽上下滑動，以保證選取不同長度鋼絲繩時模擬裝置正常工作，從而實現(xiàn)對單擺振動頻率的調(diào)節(jié)。
[0027]在實施例中，六個單擺質(zhì)量塊和配重質(zhì)量塊的材質(zhì)均為鋼，以提高模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量;所有螺栓連接部分均需擰緊，以減小模擬裝置不必要的阻尼影響項。選取不同長度鋼絲繩時模擬裝置正常工作，從而實現(xiàn)對單擺振動頻率的調(diào)節(jié);配重質(zhì)量塊安裝在單擺質(zhì)量塊上的數(shù)量可調(diào)，從而實現(xiàn)對模擬裝置各階單擺振動轉(zhuǎn)動慣量的調(diào)節(jié)。綜上所述，本發(fā)明可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動慣量與固有頻率的同時調(diào)節(jié)，從而可實現(xiàn)對大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載的模擬。
【主權(quán)項】
1.一種大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于，該模擬裝置包括安裝盤(I)、兩根豎直支梁(2)、水平支梁(3)、三根單擺梁(4)、六個單擺質(zhì)量塊(5)、配重質(zhì)量塊(6)、三個軸承座(7)、三組鋼絲繩(8)、六個內(nèi)螺紋吊環(huán)(9)、六個外螺紋吊環(huán)(10)以及三個軸承(11);三組鋼絲繩(8)每組均由兩根長度相同的鋼絲繩組成，一個外螺紋吊環(huán)和一個內(nèi)螺紋吊環(huán)組成一組吊環(huán)，共組成六組吊環(huán)，兩根豎直支梁(2)的形狀和尺寸均一致，其中間開有長槽;兩根豎直支梁(2)下端通過螺栓與安裝盤(I)連接;兩根豎直支梁(2)上端通過螺栓與水平支梁(3)連接;三個軸承座(7)通過螺栓固定于兩根豎直支梁(2)中間，且可沿長槽上下滑動；三個軸承座(7)與三個軸承(11)內(nèi)圈通過過盈配合進行連接;三根單擺梁(4)中間開有圓孔，通過過盈配合與三個軸承(11)外圈連接;三根單擺梁(4)兩端通過螺栓與六個單擺質(zhì)量塊(5)進行連接;六個單擺質(zhì)量塊(5)中間開有螺紋通孔，其下部可通過螺栓與配重質(zhì)量塊(6)連接，上部通過螺紋孔與六個外螺紋吊環(huán)(1)擰緊;水平支梁(3)上開有六個通孔，通過螺栓與六個內(nèi)螺紋吊環(huán)(9)連接;將六個外螺紋吊環(huán)(10)與對應(yīng)的六個內(nèi)螺紋吊環(huán)(9)之間通過三組鋼絲繩(8)進行連接，該模擬裝置在外界激勵下可產(chǎn)生三個扭轉(zhuǎn)自由度的單擺振動，且可通過調(diào)節(jié)配重質(zhì)量塊(6)的個數(shù)和三組鋼絲繩(8)的長度實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動慣量和單擺振動頻率的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對扭轉(zhuǎn)柔性負載的模擬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的六個單擺質(zhì)量塊(5)材質(zhì)為鋼，以提高模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的配重質(zhì)量塊(6)材質(zhì)為鋼，以提高模擬裝置的轉(zhuǎn)動慣量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的兩根豎直支梁(2)的材質(zhì)為鋼，且形狀和尺寸均一致，并在中間開有長槽，以保證三個軸承座(7)可以上下滑動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的水平支梁(3)為方鋼，在保證剛度的同時減輕模擬裝置的重量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的所有螺栓連接部分均需擰緊，以減小模擬裝置不必要的阻尼影響項。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的三個軸承座(7)可沿兩根豎直支梁(2)的長槽上下滑動，以保證選取不同長度鋼絲繩(8)時模擬裝置正常工作，從而實現(xiàn)對單擺振動頻率的調(diào)節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大慣量扭轉(zhuǎn)柔性負載模擬裝置，其特征在于:所述的配重質(zhì)量塊(6)安裝在單擺質(zhì)量塊(5)上的數(shù)量可調(diào)，從而實現(xiàn)對模擬裝置各階單擺振動轉(zhuǎn)動慣量的調(diào)節(jié)。
【文檔編號】G01M13/00GK106066244SQ201610630903
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月4日
【發(fā)明人】韓慶華, 程偉, 王光遠, 楊文濤, 張國斌
【申請人】程偉