基于力矩输出原理的控制力矩陀螺装配工艺方法研究

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1、制造技术研究2016年6月第3期基于力矩输出原理的控制力矩陀螺装配工艺方法研究张强123张激扬1。2·3高岩1’23(1．北京控制工程研究所，北京100094；2．空间智能控制技术重点试验室，北京100094；3．精密转动和传动机构长寿命技术重点试验室，北京100094)摘要：介绍了控制力矩陀螺产品的输出力矩原理，利用力矩输出原理的正向分析法，分析了影响输出力矩的三方面因素：角动量变化范围、低速框架转速稳定度、高速和低速框架轴垂直度。然后再进行分解，最终分解出多项装配工艺要点。另外，介绍了装配过程中遇到问题和解决办法，后续类似产品的装配工艺具有一定的指导和借鉴意义。关

2、键词：力矩输出原理；控制力矩陀螺；装配工艺ResearchonTheAssemblyProcessMethodofControlMomentGyrobasedonTorqueOutputPrincipleZhangQian91'2·3zhangJiyan91’2'3GaoYanl’2'3(1．BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100094；2．ScienceandTechnologyonSpaceIntelligentControlLaboratory，Beijingl00094；3．LongLifeTechnol

3、ogyKeyLaboratoryofPrecisionTbmingandTransmissionMechanism，Beijing100094)Abstract：Thetorqueoutputprincipleoftheminicontr01momentgyro(CMG)isintroducedinthepaper．TheessentialofassemblyprocessispresentedbasedonthepositiVeanalysisoftheprincipleofthetorqueoutput．Thethreefactorsaf亿ctingthetorq

4、ueoutputarethemomentVariationrange，thegimbalspeedstability，theVerticalityofhigh—speedaxilandthegimbalaxil．Theproblemsandsolvingmethodsareintroducedintheassenlbly．Thep印erhasacertainguidanceandreferencesignmcanceforsubsequentsimilarproducts．Keywords：thetorqueoutputprinciple：controlmomentm

5、yro；assemblyprocess1引言随着卫星平台技术的发展，越来越多的卫星平台需要具备快速机动的能力。这对控制系统执行机构提出了较大的输出力矩要求⋯。而小型控制力矩陀螺(简称CMG)具有体积小、重量轻、功耗低、寿命长的优点，尤其具有快速平稳的输出大力矩的优点，是中小型卫星平台实现快速机动和稳定的最佳选择【2、41。一般飞轮输出力矩最大为0．1N-m，而小型控制力矩陀螺输出力矩可达30N．m以上。作为一种新研产品在精密装配过程中会遇到许多工艺问题。本文利用力矩输出原理，正向系统地分析了装配工艺中的要点，提出了多种创新而有效解决措施，为产品顺利实现正样小批量生产奠

6、定了坚实的基础，为后续其他类似新研产品的装配工艺也具有一定的借鉴意义。2小型控制力矩陀螺的原理一台小型控制力矩陀螺主要有三部分构成：高速组件、低速组件和连接支架。其中高速组件通过高速旋转的转动惯量产生角动量，低速组件通过框架旋转改变角动量的方向，实现输出力矩。连接支架保证低速框架轴和高速轴垂直安装。基金项目：同家863计划资助项目(2014AA7042012)。作学简介：张强(1978)，研究员，机械制造及其门动化专业：研究方向：卫星驱动指向机构的设计和研究。收稿日期：2016052738制造技术研究航天制造技术假定一个高速转子通过一定的联接方式固定在卫星平台上，其转

7、动惯量由高速电机带动高速旋转，产生一定的角动量。该高速转子与卫星平台组成角动量守恒的系统。如果改变高速转子角动量的大小或方向，卫星平台也会产生一定的角动量变化来维持角动量的守恒。设作用在卫星平台上的外力矩为M，则：厨：盟：盟+盟(1)dt，品式中：些代表高速转子角动量大小的变化；dfJ丘二竺堕代表角动量方向的变化。df通过改变高速转子角动量的大小或方向都可产生力矩。如果控制高速转子角动量的大小或方向按照设定的规律变化，就可以得到预定的输出力矩，从而实现控制卫星平台姿态的目标。实现角动量交换的方式通常有三种：改变高速转子角动量矢量的大小及方向一一框架动