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空间相机快门装置结构设计及寿命试验研究

作　者: 罗彬
导　师: 李世其
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 快门装置轴承简化建模结构设计振动试验寿命试验
分类号: V445.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要

快门装置是空间相机的关键部件，其性能下降或故障会导致整个相机失效。在发射阶段，快门装置需经受恶劣的力学环境；在在轨阶段，快门装置需连续运转上亿次，这样的工况对快门装置的动态特性及长寿命可靠性提出了极高的要求。在设计初期，为了在较短时间内了解快门装置主要部件之间的相互影响情况和关键零部件性能退化情况，对快门装置进行了加速寿命试验。本文主要研究在加速寿命试验结果的基础上，如何改进快门装置结构以提高整机性能，并设计常规寿命试验完整验证改进后快门装置的长寿命可靠性。本文首先对快门装置加速寿命试验结果进行了分析总结，找出了快门装置在加速寿命试验中暴露的薄弱环节。针对亟需改进的问题提出了多个改进方案并分别建立各改进方案下的快门装置有限元模型。在有限元建模过程中，通过研究对轴承采用以弹簧单元代替滚珠的简化建模方法，使的建模效率及有限元计算收敛性得到提高。对有限元模型进行模态及静力分析，根据分析结果选定了最优方案。其次，本文对改进后的快门装置进行了整机动力学分析，包括快门装置的随机振动分析及谐响应分析，结果表明快门装置整机的变形和应力均满足强度要求，且各项指标的安全系数远高于设计要求，说明改进后的快门装置整机力学性能满足设计要求。为了验证动力学仿真分析结果，还设计了快门装置的环境振动试验。最后，本文设计了快门装置寿命试验及其具体实施方案。对实验台进行了设计，确定了试验的运行过程。综合考虑试验要求及测量精确性，确定了需测试参数及其采集方式。设计了计算机检测系统和速度控制系统从而实现快门装置试验数据采集及快门装置转速控制。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题的来源、目的及意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-12
  1.3 本文主要工作  12-14
2 快门装置初始结构及改进评价方案  14-20
  2.1 快门装置结构原理  14-18
  2.2 快门装置改进设计及评价流程  18-19
  2.3 本章小结  19-20
3 快门装置多方案设计  20-48
  3.1 快门装置加速寿命试验简介  20-26
  3.2 快门装置锁定解锁装置改进设计  26-42
  3.3 快门装置联接方式改进设计  42-47
  3.4 本章小结  47-48
4 快门装置动力学分析及振动试验设计  48-58
  4.1 快门装置动力学分析  48-54
  4.2 环境振动试验设计  54-56
  4.3 本章小结  56-58
5 快门装置寿命试验方案设计  58-66
  5.1 试验环境及试验时间  58
  5.2 试验装置  58-60
  5.3 运行过程  60-63
  5.4 计算机检测系统  63-65
  5.5 本章小结  65-66
6 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录（攻读硕士期间发表论文）  73

空间相机快门装置结构设计及寿命试验研究

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