超静CMG用轴承试验机设计研究

发布时间：2020-11-20 14:54

　　 控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope,简称CMG),是空间飞行器最重要的姿态控制机构。作为控制力矩陀螺转子的支承部件,滚动轴承的性能是控制力矩陀螺能否可靠工作的关键,并对空间飞行器的指向精度和姿态稳定度具有重要影响。近些年来,我国北斗、嫦娥、天宫等航天飞行任务的数量和飞行难度不断增加,对空间飞行器控制力矩陀螺的姿态控制精度和工作寿命的要求越来越高,迫切需要一种能够适应航天器运转工况的轴承试验机来对空间飞行任务使用的轴承进行测试筛选。本文通过研发一种用于对控制力矩陀螺中常用的角接触球轴承进行入役前的跑合试验的轴承试验机,来对此种轴承进行性能检测和筛选,从而实现为控制力矩陀螺提供性能稳定的高精度角接触球轴承的目的。本文主要研究内容如下:(1)根据试验轴承工况特点以及轴承试验机的技术指标,通过分析滚动轴承的常见故障原因及性能检测指标,确定了轴承试验机的总体方案。(2)针对本论文要求同时对多套轴承进行跑合试验的目标,设计了一种多套十字滑块可移式联轴器串联、聚四氟乙烯缓冲块减缓冲击并传递运动的柔性传动轴系和双工位独立驱动、加载的轴承试验机结构。选用密珠轴作为试验机主体部分轴系的支承机构,完成了密珠轴结构的相关设计计算。为了便于试验轴承拆装,主体部分壳体采用剖分式结构。选用伺服电缸作为加载机构的加载部件,并为伺服电缸设计了支架。选用高速电主轴作为驱动系统的动力来源。轴承试验机测控系统由洛阳轴承研究所专为本轴承试验机开发,完成了相关传感器的选型及布置位置设计。(3)利用建模软件Solid Works完成了轴承试验机的三维模型建立。利用有限元分析软件Abaqus和多体动力学分析软件ADAMS对轴承试验机主体部分轴系转子进行了联合仿真分析,完成了轴系转子刚柔混合模型的动力学分析。此外还对关键受力部件伺服电缸支架进行了静力学分析。(4)完成轴承试验机整机的设计后,对轴承试验机整机进行装配调试,然后基于此轴承试验机进行了轴承振动试验,并以此来验证轴承试验机的性能。本文设计的超静CMG用轴承试验机具有运转稳定、测量精度高和拆装更换方便的特点。目前本轴承试验机已经被航天系统某研究所论证和采用,其性能特点和技术指标均满足使用单位的要求。使用本轴承试验机可以高效的对控制力矩陀螺用轴承进行跑合试验和性能检测。本轴承试验机设计过程中的一些设计思想和设计经验也可以为将来其他轴承试验机的设计开发提供一定的借鉴和参考作用。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

一定的角动量，通过改变高速旋转的陀螺转子转轴方向即转子角动量的方向来对外输出力矩，使CMG产生角动量交换，从而对航天器姿态进行实时调整[4]，控制力矩陀螺的结构简图如图1.2所示。超静CMG对航天器姿态控制的精度取决于其对内部转子角动量的控制精度。而转子转轴轴承精度是决定超静CMG性能的根源，且CMG的主要故障来源为转子轴承失效。因此选用性能可靠的高精度轴承对超静CMG的工作效果具有重要作用。本论文主要目标在于研发一种高精度、高可靠性的轴承跑合测试筛选系统，用于对超静CMG用高精度轴承进行跑合测试和筛眩图1.1CMG用于天宫飞船图1.2CMG结构简图

CMG结构简图

西安科技大学硕士学位论文6轴系转子的刚柔混合模型，并进行轴系转子的刚柔混合模型的动力学联合仿真分析。利用Abaqus软件对加载系统的重要零部件进行静力学分析。(4)进行轴承试验机产品装配和调试，并利用本轴承试验机产品搭建轴承振动试验台，在实际的轴承试验过程中对轴承试验机的实际工作效果进行调试和试验，验证轴承试验机的性能。1.5技术路线本论文的技术路线图如下所示：图1.3技术路线图
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 舒歌群;王斌;梁兴雨;;发动机变阻尼扭振减振器的轴系扭振抑制分析[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2015年01期

2 舒歌群;谭琳琳;卫海桥;覃文;朱天宇;刘丽娜;赵文龙;;基于发动机轴系扭振抑制的扭弯减振器分析[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版;2013年11期

3 上官文斌;陈超;段小成;谌宝军;;发动机曲轴系统扭转振动建模与实测分析[J];振动.测试与诊断;2012年04期

4 唐贵基;王林;向玲;;Holzer传递矩阵法在计算轴系扭振固有频率时的应用[J];汽轮机技术;2010年03期

5 李强;贺立向;;MM-Z180Ⅱ型轴承试验机的研制[J];工程与试验;2008年S1期

6 李兴林;张燕辽;曹茂来;张仰平;陆水根;李建平;;滚动轴承寿命试验机及其试验技术的现状及发展[J];试验技术与试验机;2007年03期

7 梁兴雨;舒歌群;卫海桥;王养军;;基于瑞利法的内燃机曲轴扭纵耦合振动[J];机械工程学报;2006年S1期

8 王立慧;蔡冬萍;;14K轴承试验机改进[J];哈尔滨轴承;2006年02期

9 李言;王凯;李旗;郗常清;;均化效应对转子回转误差测量的影响及分析[J];中国机械工程;2006年06期

10 李靳东,郭绍鹏;轴承试验机的现状及发展趋势[J];现代零部件;2005年Z1期

相关硕士学位论文 前9条

1 张书轩;某型导弹发射车用升降机设计及可靠性分析[D];北华航天工业学院;2019年

2 单琦磊;3D缝制设备减振及其动态特性研究[D];西安理工大学;2018年

3 李燕;链式CVT变速传动控制机构设计及动力学分析[D];吉林大学;2016年

4 樊小欢;基于有限元与多体动力学的曲轴系分析[D];大连理工大学;2016年

5 王雅梦;控制力矩陀螺轴承组件温度场分析[D];河南科技大学;2015年

6 程国栋;应用控制力矩陀螺的敏捷卫星姿态机动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 郜乐滨;轨道车辆轴箱轴承试验机的设计与研究[D];大连交通大学;2013年

8 黄俊男;基于实验平台的船舶轴系动力学仿真与分析[D];武汉理工大学;2013年

9 王飞;基于ADAMS及ANSYS的船舶推进轴系特性分析[D];大连海事大学;2012年

本文编号：2891585