控制力矩陀螺轴承组件温度场分析

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文控制力矩陀螺轴承组件温度场分析AnalysisofTemperatureFieldofBearingAssemblyforControlMomentGyroscope学位申请人：王雅梦指导教师：李建华教授级高工邓四二教授一级学科：机械工程二级学科：机械设计及理论学位类别：工学硕士2015年05月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的

2、材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要控制力矩陀螺是航天飞行器关键的姿态控制部件。随着我国空间技术的发展，要求空间飞行器具备的功能越来越多，同时对飞行器的指向精度和姿态稳定度也提出了越来越高的要求，控制力矩陀螺的研制成为当前一个重要方向。轴承组件是控制力矩陀螺的核心部件，其温度分布状态直接影响着控制力矩陀螺的工作性能、寿命和可靠性，研究轴承组件在不同工况下的温度场能够为轴承组件的优化设计提供有力依据，因此，轴承组件的温度场分析显得尤为重要。本文分别以有限元法和热流网络平衡法求解轴承组件

3、温度场问题，在分析过程中考虑不同工况、环境温度及电机功率等因素对轴承组件温度场的影响。首先，建立轴承动力学分析模型，得到建立轴承摩擦功耗数学模型所需的力和运动参数，求解轴承主要的摩擦功耗。然后，根据控制力矩陀螺高速轴承组件的结构特点及具体工况，分析轴承组件的发热机理和传热过程，利用ANSYSWorkbench稳态热分析模块，对某型号控制力矩陀螺轴承组件进行建模、分析，研究不同工况条件、环境温度和电机功率下轴承组件的温度分布和变化规律。本文得到的主要结论有：1轴承的总摩擦功耗是随着工作转速的提高和轴向载荷的增加明显增加的，径向载荷对摩擦功耗的影响不明显；2控制

4、力矩陀螺轴承组件的最高温度出现在钢球与内滚道接触处，且轴承内滚道温度要高于外滚道温度，最低温度出现在旋转质量本体距离较远的轮缘上；3轴承工作转速、轴向载荷对温升影响较大，而径向载荷的变化对温升影响不明显；4环境温度和电机功率对轴承组件温升影响较大；5试验表明，本文使用的有限元分析法和热流网络平衡法是可靠的；6通过利用有限元分析法、热流网络法计算结果分别与试验测试的结果进行对比验证，采用ANSYS仿真分析结果要优于传统的热流网络平衡法的结果。关键词：轴承组件；动力学分析；摩擦功耗；有限元；热流网络；温度分布论文类型：应用基础研究选题来源：其他IABSTRACT

5、ABSTRACTThecontrolmomentumgyroisacriticalattitudecontrolcomponentofspacecraft.Withthedevelopmentofspacetechnology,thespacecraftisrequiredtohavemoreandmorefunctions,whiledemandsfortheaircraft'spointingaccuracyandstabilityoftheaircraft'sattitudealsokeepincreasing,thecontrolmomentgyro

6、becomescurrentlyanimportantresearchdirection.Bearingassemblyisthecoreoftheattitudecontrolsystemequipment,whichtemperaturedistributiondirectlyaffectsperformance,lifeandreliabilityofthecontrolmomentgyro.Thestudyofthebearingassembly’stemperaturefieldindifferentconditionsisabletoprovid

7、eapowerfulbasisforthedesignofthebearing,therefore,theanalysisofbearingassembly’stemperaturedistributionbecomemoreandmoreimportant.Inthispaper,thefiniteelementmethodandtheheatbalancemethodareusedforsolvingtheproblemoftemperaturefieldinbearingassembly,consideringtheeffectofthediffere

8、ntconditions,environmental