空间二维指向机构的指向精度分析

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1、硕士学位论文’MASTERSDISSERTATION论文题目空间二维指向机构的指向精度分析作者姓名巩占峰学科专业机械制造及其自动化指导教师王加春教授2015年5月中图分类号：V19学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文空间二维指向机构的指向精度分析硕士研究生：巩占峰导师：王加春教授申请学位：工学硕士学科专业：机械制造及其自动化所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalManufacturingandAutomationTHE

2、RESEARCHOFSPACETWO-DIMENSIONALPOINTINGMECHANISM'SPOINTINGPRECISIONbyGongZhanfengSupervisor:ProfessorWangJiachunYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《空间二维指向机构的指向精度分析》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做

3、出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《空间二维指向机构的指向精度分析》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密

4、□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要空间精密二维指向机构是空间光学相机、遥感卫星使用的具有大范围动态指向、跟踪能力的航天机构。指向精度是衡量其性能的关键指标。为提高机构的指向精度，许多学者从制造误差，高低温交变、超真空等因素对指向精度的影响展开了深入研究，很少考虑重力环境的改变对指向精度的影响。由于空间指向机构制造调试环境和工作环境重力场发生的变化会导致机构产生一定的变形，这种变形会降低机构的指向精度；同时由于空间指向机构自

5、重较大且指向精度要求很高，重力环境的改变对指向精度的影响也不可忽略。本文研究了重力场因素的改变对空间二维指向机构指向精度的影响。二维指向机构中俯仰轴系运动副变形对指向精度影响较大。本文首先以运动副为研究对象，利用有限元理论和静力学分析软件研究了其在升空超重状态下的变形形式。计算结果表明运动副没有发生塑性变形和破坏，因此可以忽略升空过程中重力加速度变化对指向精度的影响，只需考虑地面和空间两种重力环境下的差异。然后假设空间轨道运行的运动副为图纸设计的标准几何形状，利用有限元方法研究了运动副在地面不同位置状态下由于重力作用产生

6、的变形。根据运动副的变形分析了运动副间隙的变化。进而研究了间隙的改变对机构指向精度的影响，分析了考虑重力影响的运动副变形对机构指向精度的影响。二维指向机构中支架因重力因素产生的变形直接影响指向机构的精度。本文其次以支架为研究对象，利用有限元方法研究了支架在升空超重状态下的变形形式，计算结果表明超重状态下支架没有产生塑性变形和破坏，可以忽略升空过程中重力加速度变化对指向精度的影响，只需考虑地面和空间两种重力环境下的差异。然后假设空间轨道运行的支架为图纸设计的标准几何形状，利用有限元方法研究了支架在地面不同位姿下由于重力作用

7、产生的变形。得出了支架所支撑的镜筒的位置偏移。根据镜筒的位置偏移计算了不同位姿下指向机构焦点的角度偏移，得出了考虑重力影响下支架变形对指向精度的影响。然后提出了一种通过调整方位轴、俯仰轴转角来补偿由于重力变形而产生的指向误差的方法以提高机构的指向精度。除此之外，支架几何结构、支架材料和俯仰轴转速在不同重力环境下对机构的指向精度也会有一定影响。本文最后通过分别选取不同的支架几何结构、支架材料-I-燕山大学工学硕士学位论文和俯仰轴转速，利用有限元仿真的方法得出重力场作用下机构镜筒焦点处的位置偏移量。根据其位置偏移的大小研究了

8、重力作用下这三种因素对指向精度的影响，为支架几何结构的几何结构、材料的选取和转速的确定提供参考。关键词：重力；空间二维指向机构；指向精度；运动副间隙；有限元方法-II-AbstractAbstractThespaceheavyprecisiontwo-dimensionalpointingmechanismisasp