三自由度气浮台设计及关键技术研究.pdf

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1、硕士学位论文三自由度气浮台设计及关键技术研究PROTOTYPEDEVELOPENTANDRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFTHE3-DOFAIR-BEARINGPLATFORM(学术型)尹远浩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH164学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文三自由度气浮台设计及关键技术研究(学术型)硕士研究生：尹远浩导师：高栋教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH164U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPROTOTYPEDEVELOPMENTANDRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFTHE3-DOFAIR-BEARINGPLATFORM(Academic)Candidate：YinYuanhaoSupervisor：Prof.GaoDongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpe

3、cialty：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航天技术的进步，空间垃圾数量逐年增加，使太空环境日益恶化，这些在太空中漂浮的空间垃圾，以及它们相互碰撞产生的碎片可能会对空间站、空间卫星和宇航

4、员构成巨大威胁，清除空间碎片便显得尤为重要。因此，空间碎片的主动清除技术已成为目前航天领域的研究热点。为了能够实现空间碎片的清除，首先需要对空间非合作目标的运动进行研究。然而，空间实验耗资巨大，为了降低研制的风险及成本，需要在地面进行大量的预先研究，其核心便是气浮台技术。本文对三自由度气浮台主要功能模块进行了研究分析，结合本文的实际需求，设计了一套完整的气浮系统，包括了气浮系统、冷气推进系统、供气系统、重心调整模块等。同时，对气浮台两个关键零件—气体球轴承和喷嘴进行了仿真分析。通过仿真，探讨了影响气体球轴承

5、静态特性的因素。设计了收缩—扩张型喷嘴，分析了其流场分布。设计的气浮台未采用飞轮控制，目前只采用了喷气控制，因为电磁阀只有全开和全闭两个状态，输出力矩固定，和飞轮控制相比，精度稍显不足。但是通过PWPF调节器，将脉冲等效成类似飞轮连续输出控制力矩的效果，这样可以大大提升喷气控制的精度。在结构设计、关键零件仿真分析以及控制设计的基础上，进行了喷嘴特性试验、承载力特性试验和涡流力矩试验。得到了喷嘴的动态响应曲线；承载力实验值和仿真趋势基本一致；通过改变单个气室的气压，能达到减小涡流力矩的效果。关键词：三自由度气

6、浮台；气体球轴承；冷气推进系统；静态特性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeadvancementofspacetechnology,spacedebrisisincreasingdaybyday,andthespaceenvironmentisdeteriorating.Thesespacedebristhatmoveathighspeedinspaceandthedebristhattheycollidewitheachothermayposeagreatthreattos

7、pacestations,spacesatellites,andastronauts,clearingspace.Fragmentationisparticularlyimportant.Therefore,theactiveclearanceofspacedebrishasbecomearesearchhotspotintheaerospacefield.Inordertobeabletoachievetheremovalofspacedebris,wefirstneedtostudythemovemen

8、tofspacenon-cooperativetargets.However,thespaceexperimentiscostly.Inordertoreducetheriskandcostofdevelopment,alargeamountofadvanceresearchisrequiredontheground.Thecoreofthisistheairfloatationplatformtechnolog