[发明专利]一种基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器

说明书

技术领域

本发明属于航天器技术领域，具体涉及一种基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器。

背景技术

空间飞行器上搭载的多种设备，如制冷压缩机、太阳帆板转动机构、调姿陀螺等，会产生微小振动。这些微小振动具有频带分布宽、幅值小、形式复杂等特点，严重影响空间飞行器上光学遥感器的成像质量。常见的解决办法是对光学遥感器进行隔振。为了评估飞行器上隔振系统的有效性，需要进行大量的地面试验，而开展这些工作的前提是能复现这些微小振动的频谱特性。因此，设计一台能复现具有不同频谱特性的多维微小振动的模拟器是一个具有重大意义的课题。

目前，对于多维振动模拟器的研究，已有很多学者进行了大量的工作，其中Hostens等设计出一台六维振动模拟器，该模拟器具有幅值大、频带窄等特点.Park等研制了一台用于模拟反作用飞轮的多维微振动模拟器，但该设备产生的扰动力与目标值之间由于耦合因素的影响存在一定差异。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器，包括：上平台、六个驱动支腿、下平台、六个上平台铰链、六个下平台铰链；其中，六个按Stewart形式安装的驱动支腿通过六个上平台铰链和六个下平台铰链连接位于上平台和下平台之间；

每个驱动支腿的音圈电机为驱动支腿的动力源；电机套筒为音圈电机定子的安装基座，保护电机并形成电机和弹片的并联连接；弹簧片为音圈电机动子及驱动支腿上层结构提供支撑；音圈电机动子通过弹簧片及驱动支腿的上层结构为微振动模拟器提供特定频率、推力的轴向振动；

上平台铰链和下平台铰链主要由十字轴和轴承支撑架组成，轴承为角接触轴承，轴承的预紧方式为内圈压紧。

在上述技术方案中，每组角接触轴承均按两轴承的外圈宽边相对，内圈相互远离的形式布置；轴承支撑为一体式U形结构。

在上述技术方案中，弹簧片的结构采用六组均布的半圆槽花纹，内部花纹与外围的连接点为六处。

在上述技术方案中，上平台和下平台采用三层结构，中间层为绝缘材料，与驱动支链连接；上下两侧用钢板夹持。

在上述技术方案中，每个驱动支腿上设有限位片，其用于防止驱动支腿的轴向位移超出设计指标。

本发明具有以下的有益效果：

本发明通过对轴承及弹簧片的合理设计，克服了以往模拟器模态偏低、有效工作带宽偏窄及铰链轴承阻滞等问题。

本发明通过对上下平台的三层结构的合理设计，及提高了平台刚度，又避免了在使用过程中上下平台产生电信号误差的可能性。

本发明通过模拟航天器运行过程中，扰动源在空间六个自由度上的动态特性，为提高航天器的姿态控制精度和加强航天器的安全设计提供了可靠的技术支持。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明结构驱动支腿剖面示意图；

图3为上下平台铰链示意图；

图4为单上下平台示意图；

图5为弹簧片的仿真分析结果示意图；

图6为微振动模拟器频率响应曲线示意图。

具体实施方式

本发明的发明思想为：

一种基于六维并联机构的空间多维微振动模拟器包括上平台、驱动支腿、下平台、上平台铰链、下平台铰链；六个按Stewart形式安装的驱动支腿通过六个上平台铰链和六个下平台铰链连接位于上平台和下平台之间；驱动支腿的音圈电机为驱动支腿的动力源；电机套筒为音圈电机定子的安装基座，保护电机并形成电机和弹片的并联连接；弹簧片为音圈电机动子及驱动支腿上层结构提供支撑；音圈电机动子通过弹簧片及驱动支腿的上层结构为微振动模拟器提供特定频率、推力的轴向振动；限位片用于防止驱动支腿的轴向位移超出设计指标，避免对结构造成破坏；上平台铰链和下平台铰链主要有十字轴轴承支撑架组成，并选用角接触轴承，轴承的预紧方式改为内圈压紧，可以在保证轴承内、外圈不发生变形的同时消除轴承间隙；上平台和下平台采用三层结构，中间层为绝缘材料，与驱动支链连接；上下两侧用钢板夹持，提高平台刚度。

所述的每组角接触轴承均按“背对背”(两轴承的外圈宽边相对，内圈相互远离)的形式布置，为了提高铰链的结构刚度，轴承支撑设计为一体式U形结构，材料为钢件。