广角切伦科夫望远镜子镜调节机构关键技术研究

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1、分类号：TH122密级：公开UDC：621编号：河北工业大学硕士学位论文广角切伦科夫望远镜子镜调节机构关键技术研究论文作者：李嘉宾学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：李为民职称：教授资助基金项目：DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONTHEKEYTECHNOLOGYOFSUB-MIRRORADJUSTINGMECHANISMFORTHEWIDE-ANGLECHERENKOVTELESC

2、OPEbyLiJiabinSupervisor:Prof.LiWeiminMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.:摘要拼接镜面技术，使天文望远镜大口径的发展突破了镜坯材料要求高、浇铸、加工困难以及镜面易变形等瓶颈因素，却对其子镜支撑调节机构的稳定性、刚度、调节精度、调节便利性提出了更高的要求。因此，子镜支撑调节机构的研究成为现代天文望远镜研究方面的关键技术之一。本文以基于拼接镜面技术的广角切伦科夫望远镜为研究对象，对其子镜支撑调节机构的构型、运动学、静刚度、调

3、节仿真以及调节实验等关键技术问题进行研究。为望远镜子镜支撑模块的升级改造和未来其它采用拼接镜面技术的望远镜建设提供可行的技术储备。主要创新性研究成果如下：1、基于子镜调节机构实际需要，在分析多种并联机构性能的基础上，提出一种高刚度冗余驱动二自由度并联机构（3-PSS/U）新构型；2、设计了子镜调节机构的虚拟样机，建立了该机构的运动学模型，推导了该机构的解析反解；3、建立了该机构的有限元模型，分析了该机构在典型位姿下的静刚度；4、通过对该机构的输入输出关系进行运动仿真，发现该机构在小角度调节过程中具有调节过程稳定渐变且近似解耦的运动学特征，并据此设计了子镜调节机构的布置

4、方式；5、镜片共焦装调实验证明了子镜调节机构调节过程近似解耦的运动学特性。关键字：并联机构；子镜调节；机构构型；运动学分析；运动解耦IABSTRACTThesegmented-mirrortechnologyhelptheapertureoftheastronomicaltelescopebreakthroughthelimitationofmirrorbilletmaterialetc.Butthesub-mirrorsupportsystemhassomenewrequirementslikestability,adjustingmechanismstiffnes

5、s,precisionadjustmentandadjustmentconvenience.Therefore,researchonthesub-mirroradjustingmechanismisoneofthekeytechnologiesforthenewgenerationoflargeastronomicaltelescope.Inthispaper,wetaketheWide-angleCherenkovTelescopewhichbasedonsegmented-mirrortechnologyastheresearchobject,mainlystud

6、iesthesub-mirroradjustingmechanismconfiguration,kinematics,staticstiffness,adjustingsimulation,adjustmentexperimentandotherkeytechnicalproblems.Providingaviabletechnicalreservefortheupgradingofthetelescopesub-mirrorsupportsystemandtheconstructionofothersegmented-mirrorsplicingtelescopes

7、inthefuture.Themaininnovativeresultsareasfollows:1、Basedontheactualneedsofthesub-mirroradjustingmechanismandtheanalysisoftheperformanceofavarietyofparallelmechanisms,anewconfigurationoftwodegreeoffreedomparallelmechanism(3-PSS/U)isproposed;2、Thevirtualprototypeofthemechanismisd