卫星天线双轴驱动机构旋转铰磨损规律研究.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第31卷2014年第6期文章缩号：10061630(2014)06—006205卫星天线双轴驱动机构旋转铰磨损规律研究张慧博。陈军，李甘霖，王兴贵，程东起，田艳(哈尔滨工业大学(威海)飞行器动力学及仿真研究所，山东威海264209)摘要：以某卫星天线双轴驱动机构为研究对象，分析旋转铰在系统运行中的磨损规律。考虑驱动机构在磨损过程中的动态变化对磨损率的影响。建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构动力学仿真模型。用非线性等效弹簧阻尼模型建立运动副间隙处的接触碰撞模型，并嵌入动力学模型。基于ADAMS软件进行了动力

2、学仿真，分析旋转铰的动力学特性。根据旋转铰的动力学特性进行仿真实验，处理实验数据，给出接触力与运动副间隙的函数关系。结合磨损率表达式，建立磨损规律的数学模型。给出了运动副阀隙在磨损过程中的变化规律。关键词：磨损；接触碰撞模型；双轴驱动机构；旋转铰；动力学仿真中图分类号：V443．4文献标志码：AResearchonWearofRevoluteJointofTwo-Axis—PositionMechanismforSatelliteAntennaZHANGHui—bo，CHENJun，LIGan—lin，WANGXing—gui，CHENGDong

3、—qi，TIANran(TheAircraftInstituteofDynamicsandSimulation，HarbinInstituteofTechnologyatWeihai，Weihai264209。Shandong，China)Abstract：Thewearofrevolutejointoftwo-axis—positionmechanismforsomesatelliteantennawasinvestigatedinthispaper．Thedynamicsimulationmodeloftwo-axls—positionmec

4、hanismwasestablishedwiththeconsiderationoftheeffectsofwearrateondynamicchangesoftwo-axis—positionmechanism．Themodelofcontactandimpactwasestablishedbyusinganonlinearequivalentspring—dampmodel．Themodelwasincorporatedintodynamicmodel．Thedynamiccharacteristicsofrevolutejointwerea

5、nalyzedbyusingADAMS．Theequationofcontactforceandclearancewereobtainedbydynamicsimulationexperiment．Themathematicalmodelofwearofrevolutejointwasestablishedcombiningwiththeexpressionofwearrate．Thecurveofwearwasobtained．Keywords：Wear；Contactandimpactmodel；Two-axis—positionmechan

6、ismIRevolutejoint；Dynamicsimulation0引言磨损是机械设备失效的主要原因之一，是机械零部件的一种主要失效形式，也是引起其他后续失效的最初原因口12]。卫星天线是航天器中实现星地、星间通信与数据传输的重要组成部件，卫星天线驱动机构是实现卫星天线实时跟踪、小范围调姿、定位等功能的一个关键组件[3’4]。双轴驱动机构主要功能是实现卫星天线两自由度的转动，控制天线的精收稿日期：2012-03—11；修回日期：2012-05—07基金项目：国家自然科学基金资助(50975056)；航空科学基金项目(20090777)作者简介

7、：张慧博(1985一)，男，硕士生，主要从事飞行器动力学仿真与寿命预测研究。确指向，其指向精度是决定其使用寿命的关键指标。目前航天器的发展趋势是长寿命、高可靠性，卫星的使用寿命由3～5年提高到10～12年，机构磨损变得不可忽视。轴承与轴系间出现磨损间隙，将直接导致卫星天线指向精度下降，严重时将使卫星失效。为分析轴承与轴系间的磨损规律，常将其简化为平面旋转铰，通过动力学仿真与磨损量计算，给出双轴驱动机构旋转铰的磨损规律。但磨损研究很少考虑机构运行中的动态变化，认为磨损率在磨损过程中是不变的，这与实际磨损规律差距较大，故计算准确性较差。为提高磨损计算

8、的精度，出现了以动力学仿真为主，结合磨损实验的磨损规律研究方法：文献Es3用动力学仿真法研究四杆机构的磨损规律；文献第31卷2014年第