尾座式电动飞机复合材料机翼结构优化设计

以复杂地形地区物资快速投送平台设计为背景,开展尾座式电动飞机复合材料机翼设计研究。对机翼结构载荷进行分析,对机翼结构构件布置和铺层进行设计,形成复合材料机翼结构设计方案。建立复合材料机翼结构有限元模型,开展典型工况条件下的静力分析,得到机翼结构变形、应力和Tsai-Wu失效因子分布。采用分步优化策略,以机翼结构铺层厚度和铺层角度为设计变量,开展机翼结构质量优化计算,优化结果表明,优化后的机翼结构在满足强度和刚度要求下质量减轻约47.77%,可为尾座式电动飞机结构设计提供重要参考。     

导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩,基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统;在精密装调过程中,通过监测驱动力矩,调整装调参数,达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行实验验证,确定了伺服机构配平和布线方法;对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行实验验证,解决了自动跑合工艺问题,这对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义;测量伺服机构转轴回转误,明确最佳轴承预紧力的工艺方法。结果表明,所提方法对传统的伺服机构装配工艺进行优化,可将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。     

零彗差自由点条件下的失调光学系统波像差特性分析

基于矢量像差理论,对反射式光学系统的一类特殊失调状态——满足零彗差自由点条件展开研究,分析了该特殊失调下三阶彗差和三阶像散的全视场波像差特性,建立了三阶像散双节点位置的解析计算公式,研究发现该类失调不会引入三阶彗差,并且会导致三阶像散的一个节点位于中心视场附近,揭示了当前传统装调方法中仅采用轴上彗差为零作为系统完善装调的弊端,并基于像差特性分析提出了一种仅根据轴上视场引入定量失调误差前后的像差变化来评估系统完善装调的方法。利用CODE V(Version 10.2)对两反式光学系统进行了仿真分析,结果表明文中建立的模型和方法可定量分析三阶像散双节点的位置及该类失调对系统波像差的影响规律,并验证了所提出系统完善装调方法的有效性。     

基于状态空间模型的航天器装配角偏误差研究

装配过程的误差建模是分析装配误差的重要手段之一。通过分析影响航天器装配结果的尺寸和形位误差、装夹定位误差,将其装配的偏差源分为夹具装夹误差和舱段制造误差两类。并将不同形式的误差通过虚拟夹具的概念进行了统一的表达,进而基于误差流理论针对航天器舱段建立其误差传播的状态空间模型,求出了该过程的状态空间表达式,应用该模型对装配过程中的角偏误差进行了分析。将分析得到的结果同蒙特卡洛仿真的结果进行了比较,两种方法的相对误差小于3%,说明了该方法的可行性。该方法的优势在于它不仅可以分析复杂装配过程,还可以对各工位的装配效果进行观测,从而进行向后分析。     

环境温度变化对导引头伺服机构摩擦力矩影响分析及实验研究

建立包含框架热致耦合变形的导引头伺服机构摩擦力矩分析模型,重点研究环境温度变化对角接触轴承几何参数及摩擦力矩的影响。以反射镜式导引头为例进行摩擦力矩分析,结果表明:随着温度的降低,润滑脂黏度的上升是导致伺服机构在低温时摩擦力矩剧烈上升的主要原因,框架耦合变形占比较小。搭建基于电测法的摩擦力矩测试系统,用快速温变实验箱模拟环境温度,测量伺服机构摩擦力矩并与理论计算结果进行对比分析,实验证明摩擦力矩实验结果与理论模型计算结果一致。     

基于电测法的导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩,基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统,采用Labview和Dliphi开发了测量系统上下位软件;在精密装调过程中,通过实时监测驱动力矩,调整装调参数,达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行了实验验证,确定伺服机构配平和布线方法;对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行了实验验证,解决自动跑合工艺问题,对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义;测量伺服机构转轴回转误,明确最佳轴承预紧力的工艺方法。基于搭建的驱动力矩测量系统对传统的伺服机构装配工艺进行优化,将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。     

含轴间距误差的消隙齿轮刚柔耦合动力学仿真

轴间距误差对消隙齿轮精度和性能有重要影响,但其机理和规律并不清楚。基于接触碰撞力约束关系建立齿轮接触动力学模型,进一步利用ADAMS/Flex建立单级消隙齿轮传动系统的刚柔耦合模型,通过刚柔耦合动力学仿真研究消隙齿轮传动在不同轴间距制造误差条件下的振动及频率特性。研究发现:随着轴间距的减小,扭簧的平均力矩增大,齿轮齿面间的啮合力矩以及摩擦力矩也将增大,从而阻碍扭矩的正常传递,并导致固定齿轮转速幅值降低;随着轴间距的增大,固定齿轮主谐振频率整体上降低,而且在轴间距稍大于标准中心距时降低很快。这一发现可指导消隙齿轮传动的设计和装配。     

轴承装配误差及预紧量对导引头伺服机构谐振频率影响与分析

为了在精密装调过程中对导引头伺服机构的动态特性进行准确预测,采用理论建模的方法确定了轴承微量装配参数与伺服机构谐振频率的定量关系。基于Hertz接触理论,建立5自由度轴承刚度模型,并将微量装配误差对轴承刚度矩阵的影响进行建模和分析;采用Timoshenko梁理论推导弹性阶梯轴单元矩阵,并确定系统特征值和特征向量的求解方法;采用MATLAB/GUI建立伺服机构谐振频率分析系统,并搭建实验系统对理论模型进行验证。分析和实验结果表明,所建立的分析方法可以对轴承的微量装配误差引起的谐振频率变化进行比较准确的计算,解决了目前伺服机构精密装调过程中动态特性预测的难题。