一種低頻大撓度可調慣性負載模擬件，由聯接法蘭、齒輪、聯接支架、柔性負載主體、聯接滑套、滾筒和配重質量塊組成；聯接法蘭直接與太陽帆板驅動結構的輸出軸通過固聯；聯接支架和聯接滑套將聯接法蘭與柔性負載主體相聯接；齒輪用于同步調節兩個聯接支架之間的角度，實現慣性負載模擬件剛度的調節，同時保證柔性負載主體的端部的方管梁與太陽帆板驅動機構的端部平行；聯接滑套在柔性負載主體的端部的方管梁上自由滑動，保證柔性負載主體沿太陽帆板驅動機構的軸線對稱分布；在柔性負載主體上合理布置配重質量塊，實現慣性負載模擬件的質量分布的調節，同時實現了模擬件慣量的調節。本發明專利技術結構簡單，操作方便，易于實現模態頻率的調節，且調節范圍較大。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低頻大撓度可調慣性負載模擬件，可以自由調節模擬件的模態剛度和模態質量，實現不同結構模態頻率和不同慣量的太陽帆板的模擬及精確的控制，以符合實際結構的頻率，可以用于低頻大撓度慣性負載的模擬試驗，如太陽帆板結構的模擬試驗。
技術介紹
目前的航天器均帶有大撓度、大面積的太陽帆板，容易受到外界干擾及其結構自身參數的攝動而發生振動，這對航天器的指向精度和穩定度影響很大。太陽帆板面要始終保持與太陽光線垂直，使之跟蹤太陽，最大可能地獲取太陽能。太陽帆板的低頻大幅振動會引起太陽帆板驅動機構的有害振動，會對太陽帆板與太陽帆板驅動結構的聯接部位產生較大的剪力和彎矩，甚至會造成聯接部位結構的損壞及軸系的卡死，太陽帆板的反復振動還會引起絕緣線路絕緣皮的疲勞磨損，出現短路情況；從而影響航天器某些設備的正常工作，甚至造成航天器的報廢；另外，太陽帆板的大幅振動會影響航天器的指向精度和穩定度，影響成像質量；因此測量和分析太陽帆板的模態特性，對于分析并消除擾動從而提高航天器的姿態控制精度和加強航天器的安全設計有著非常重要的工程意義。慣性負載模擬裝置用于模擬太陽翼帆板的慣性狀態和相應模態。通過慣性負載模擬裝置可以考察太陽帆板驅動機構在帶負載狀態下的各種性能和結構強度。同時可以考察不同的慣性負載對機構的影響以及機構最大承載能力等性能指標。通常的驅動機構地面試驗只進行力矩負載試驗而不考慮慣性負載，很難真實的驗證驅動機構的驅動性能。通過慣性負載模擬器可以進行半物理仿真，通過地面試驗考核驅動機構在極端條件下對慣性負載的適應能力，為驅動機構驅動能力測試提供必要數據。由于太陽帆板的模態頻率很低，且低階頻率(主要考慮一、二、三、四階頻率)較為接近，再加上制造模擬件過程中一些誤差等因素的存在，用單一低頻大撓度慣性模擬件完全實現太陽帆板的模態的模擬難度較大，這里設計一種可調剛度和質量分布的低頻大撓度慣性負載模擬件模擬實現太陽帆板模態頻率的精確模擬，同時模擬不同模態特性的太陽帆板。目前，國內外尚未見有關低頻大撓度可調慣性負載模擬件的文獻報道。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種剛度和質量分布可調的低頻大撓度慣性負載模擬件，該模擬件可以精確模擬真實太陽帆板的實際頻率特性，同時由于模擬件模態頻率的可調性，可以模擬不同頻率特性的太陽帆板，增加了使用范圍。本專利技術要解決其技術問題所采用的技術方案是：一種低頻大撓度可調慣性負載模擬件，包括：聯接法蘭1、兩個齒輪2、兩個聯接支架3、兩個聯接滑套4、四個滾筒5、柔性負-->載主體6和多個配重質量塊7；聯接法蘭1由圓盤端1-1和槽字型端1-3通過中間的法蘭架14-2連接構成；齒輪2主要由齒輪主體2-3、輪齒2-4和軸孔2-5構成，在齒輪主體2-3上分別開有鍵槽2-1和齒輪通孔2-2，三個齒輪通孔2-2呈120度對稱分布于齒輪主體2-3上，鍵槽2-1開在軸孔2-5的內表面上，距離兩個輪齒通孔2-2相等距離的齒輪主體2-3上；聯接支架3包括大圓筒3-1、聯接結構3-2、小圓筒3-3、聯接支架通孔3-4、鍵3-5和圓盤3-6，大圓筒3-1和小圓筒3-3通過聯接結構3-2連接構成，圓盤3-6和大圓筒3-1為一個整體結構，圓盤3-6位于大圓筒3-1的中部，鍵3-5的一個端面和側面分別與大圓筒3-1的外表面及圓盤3-6的端面相接觸，各個部分通過焊接組成一個具有對稱結構的整體；聯接滑套4包括第一聯接滑套通孔4-1、螺紋孔4-2、第二聯接滑套通孔4-3、兩底板4-6和支撐板4-7，各個部分為一個整體結構，兩底板4-6和支撐板4-7的組合形成左槽4-4和右槽4-5；柔性負載主體6包括端部薄壁方管梁6-2及6-5、兩個薄鋁板6-3和兩個小截面實心方梁6-4，兩個小截面實心方梁6-4分別焊接于端部薄壁方管梁6-2及6-5兩端，薄鋁板6-3的三個側邊分別與端部薄壁方管梁6-2及6-5和其中一個小截面實心方梁6-4側邊焊接在一起，整個結構沿對稱線6-6對稱分布，端部方管梁6-2的一個外表面上標有刻度6-1，用于定位兩個聯接滑套4的滑動位置；聯接法蘭1的圓盤端1-1直接與太陽帆板驅動機構的輸出軸通過螺栓固聯，聯接法蘭1的槽字型端1-3與聯接支架3的大圓筒3-1通過螺栓聯接，聯接支架3的大圓筒3-1可以繞螺栓自由旋轉，從而實現兩個聯接支架3角度的調節；齒輪2與聯接支架3的圓盤3-6通過齒輪2上的齒輪通孔2-2和聯接支架通孔3-4固聯，齒輪2上的鍵槽2-1和聯接支架3的鍵3-5聯接，用于定位(齒輪2與聯接支架3的連接在聯接支架3的大圓筒3-1、小圓筒3-3和聯接結構3-2焊接之前進行)；聯接支架3的小圓筒3-3與聯接滑套4上的第二聯接滑套通孔4-3通過螺栓聯接，聯接支架3的小圓筒3-3可以繞螺栓自由旋轉；聯接滑套4上的兩個第一聯接滑套通孔4-1與兩個滾筒5通過兩個螺栓聯接，滾筒5可以繞螺栓自由轉動；柔性負載主體6的端部薄壁方管梁6-2置于聯接滑套4左槽4-4內，聯接滑套4可以通過滾筒5在柔性負載主體6的端部方管梁6-2上自由移動位置；配重質量塊7應根據撓性結構的模態頻率要求，合理布置，以柔性負載主體6的對稱線6-6為對稱中心等距離粘貼于柔性負載主體6的端部薄壁方管梁6-2及相對一側的梁6-5上下兩個面上，需要4個或8個質量塊即可；聯接法蘭1和另一個聯接支架3的連接，另一個齒輪2與另一個聯接支架3的連接，另一個聯接支架3和另一個聯接滑套4的連接，另一個聯接滑套4與另兩個滾筒5的連接，另一個聯接滑套4與柔性負載主體6的連接與前面的連接方式相同。本專利技術的原理：本專利技術中的聯接法蘭的圓盤端直接與太陽帆板驅動機構(步進電機)的輸出軸通過螺栓固聯；聯接法蘭與柔性負載主體通過兩個聯接支架及兩個聯接滑塊連接；兩個聯接支架可以繞與之連接的聯接法蘭的槽字型端的螺栓自由旋轉，從而實現兩個聯接支架角度的調節；與聯接支架固聯的兩個齒輪的相對嚙合轉動保證了兩個聯接支架之間以相同的轉角不同的轉向同步轉動；兩個聯接支架的另一端可以繞與之連接的聯接滑塊的螺栓自由旋轉；兩個聯接滑套可以沿柔性負載主體的方管梁通過滾筒自由滑動，保證定位在距離柔性負載主體的端部方管梁的中心位置相等的位置上，以確保整個結構的對稱性，通過頂緊螺栓固定兩個聯接滑塊，實現整個機構的固定，從而實現模擬件剛度的調節。根據實際撓性結構的模態特性和慣量的要求，將配重質量塊合理布置、粘貼于柔性負載主-->體方管梁上，從而滿足模態慣量的要求。根據實際太陽帆板的模態特性調節低頻大撓度慣性負載模擬件剛度和質量分布，精確控制模擬件的模態頻率，從而滿足實際測量需求。通過對測量的低頻大撓度慣性負載模擬件模態特性數據分析，為實際太陽翼驅動機構的受力狀況、航天器的姿態控制和航天器的安全設計提供依據。本專利技術與現有技術相比的優點在于：(1)本專利技術通過兩個嚙合齒輪的相對轉動調節調節兩個聯接支架的夾角，實現模擬件剛度的調節，克服了需要制造多個支架的弊端。(2)本專利技術通過在柔性負載主體兩側的方管梁上合理位置布置配重質量塊，實現質量分布的調節，克服了需要制造多個柔性負載主體的弊端。(3)本專利技術兩個聯接支架之間的夾角易于調節，由于方管梁上刻度的存在，能夠實現聯接支架的精確定位，可以滿足結構的對稱需求。(4本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種低頻大撓度可調慣性負載模擬件，其特征在于：包括聯接法蘭（１）、兩個齒輪（２）、兩個聯接支架（３）、兩個聯接滑套（４）、四個滾筒（５）、柔性負載主體（６）和多個配重質量塊（７）；聯接法蘭（１）由圓盤端（１－１）和槽字型端（１－３）通過中間的法蘭架（１－２）連接構成；齒輪（２）由齒輪主體（２－３）、輪齒（２－４）和軸孔（２－５）構成，在齒輪主體（２－３）上分別開有鍵槽（２－１）和三個齒輪通孔（２－２），鍵槽（２－１）開在軸孔（２－５）的內表面上，距離兩個齒輪通孔（２－２）相等距離的齒輪主體（２－３）上；聯接支架（３）包括大圓筒（３－１）、聯接結構（３－２）、小圓筒（３－３）、聯接支架通孔（３－４）、鍵（３－５）和圓盤（３－６），大圓筒（３－１）和小圓筒（３－３）通過聯接結構（３－２）連接構成，圓盤（３－６）和大圓筒（３－１）為一個整體結構，圓盤（３－６）位于大圓筒（３－１）的中部，鍵（３－５）的一個端面和側面分別與大圓筒（３－１）的外表面及圓盤（３－６）的端面相接觸，各個部分通過焊接組成一個具有對稱結構的整體；聯接滑套（４）包括第一聯接滑套通孔（４－１）、螺紋孔（４－２）、第二聯接滑套通孔（４－３）、兩底板（４－６）和支撐板（４－７），各個部分為一個整體結構，兩底板（４－６）和支撐板（４－７）的組合形成左槽（４－４）和右槽（４－５）；柔性負載主體（６）包括端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）、兩個薄鋁板（６－３）和兩個小截面實心方梁（６－４），兩個小截面實心方梁（６－４）分別焊接于端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）兩端，薄鋁板（６－３）的三個側邊分別與端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）和其中一個小截面實心方梁（６－４）側邊焊接在一起，整個結構沿對稱線（６－６）對稱分布，端部方管梁（６－２）的一個外表面上標有刻度（６－１），用于定位兩個聯接滑套（４）的滑動位置；聯接法蘭（１）的圓盤端（１－１）直接與太陽帆板驅動機構的輸出軸通過螺栓固聯，聯接法蘭（１）的槽字型端（１－３）與聯接支架（３）的大圓筒（３－１）通過螺栓聯接，聯接支架（３）的大圓筒（３－１）可以繞螺栓自由旋轉，從而實現兩個聯接支架（３）角度的調節；齒輪（２）與聯接支架（３）的圓盤（３－６）通過齒輪（２）上的齒輪通孔（２－２）和聯接支架通孔（３－４）固聯，齒輪（２）上的鍵槽（２－１）和聯接支架（３）的鍵（３－５）聯接，用于定位；聯接支架（３）的小圓筒（３－３）與聯接滑套（４）上的第二聯接滑套通孔（４－３）通過螺栓聯接，聯接支架（３）的小圓筒（３－３）可以繞螺栓自由旋轉；聯接滑套（４）上的兩個第一聯接滑套通孔（４－１）與兩個滾筒（５）通過兩個螺栓聯接，滾筒（５）可以繞螺栓自由轉動；柔性負載主體（６）的端部薄壁方管梁（６－２）置于聯接滑套（４）左槽（４－４）內，聯接滑套（４）可以通過滾筒（５）在柔性負載主體（６）的端部方管梁（６－２）上自由移動位置；配重質量塊（７）應根據撓性結構的模態頻率要求，合理布置，以柔性負載主體（６）的對稱線（６－６）為對稱中心等距離粘貼于柔性負載主體（６）的端部薄壁方管梁（６－２）及相對一側的梁（６－５）上下兩個面上；聯接法蘭（１）和另一個聯接支架（３）的連接，另一個齒輪（２）與另一個聯接支架（３）的連接，另一個聯接支架（３）和另一個聯接滑套（４）的連接，另一個聯接滑套（４）與另兩個滾筒（５）的連接，另一個聯接滑套（４）與柔性負載主體（６）的連接與前面的連接方式相同。...
【技術特征摘要】
1.一種低頻大撓度可調慣性負載模擬件，其特征在于：包括聯接法蘭(1)、兩個齒輪(2)、兩個聯接支架(3)、兩個聯接滑套(4)、四個滾筒(5)、柔性負載主體(6)和多個配重質量塊(7)；聯接法蘭(1)由圓盤端(1-1)和槽字型端(1-3)通過中間的法蘭架(1-2)連接構成；齒輪(2)由齒輪主體(2-3)、輪齒(2-4)和軸孔(2-5)構成，在齒輪主體(2-3)上分別開有鍵槽(2-1)和三個齒輪通孔(2-2)，鍵槽(2-1)開在軸孔(2-5)的內表面上，距離兩個齒輪通孔(2-2)相等距離的齒輪主體(2-3)上；聯接支架(3)包括大圓筒(3-1)、聯接結構(3-2)、小圓筒(3-3)、聯接支架通孔(3-4)、鍵(3-5)和圓盤(3-6)，大圓筒(3-1)和小圓筒(3-3)通過聯接結構(3-2)連接構成，圓盤(3-6)和大圓筒(3-1)為一個整體結構，圓盤(3-6)位于大圓筒(3-1)的中部，鍵(3-5)的一個端面和側面分別與大圓筒(3-1)的外表面及圓盤(3-6)的端面相接觸，各個部分通過焊接組成一個具有對稱結構的整體；聯接滑套(4)包括第一聯接滑套通孔(4-1)、螺紋孔(4-2)、第二聯接滑套通孔(4-3)、兩底板(4-6)和支撐板(4-7)，各個部分為一個整體結構，兩底板(4-6)和支撐板(4-7)的組合形成左槽(4-4)和右槽(4-5)；柔性負載主體(6)包括端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)、兩個薄鋁板(6-3)和兩個小截面實心方梁(6-4)，兩個小截面實心方梁(6-4)分別焊接于端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)兩端，薄鋁板(6-3)的三個側邊分別與端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)和其中一個小截面實心方梁(6-4)側邊焊接在一起，整個結構沿對稱線(6-6)對稱分布，端部方管梁(6-2)的一個外表面上標有刻度(6-1)，用于定位兩個聯接滑套(4)的滑動位置；聯接法蘭(1)的圓盤端(1-1)直接與太陽帆板驅動機構的輸出軸通過螺栓固聯，聯接法蘭(1)的槽字型端(1-3)與聯接支架(3)的大圓筒(3-1)通過螺栓聯接，聯接支架(3)的大圓筒(3-1)可以繞螺栓自由旋轉，從而實現兩個聯接支架(3)角度的調節；齒輪(2)與聯接支架(3)的圓盤(3-6)通過齒輪(2)上的齒輪通孔(2-2)和聯接支架通孔(3-4)固聯，齒輪(2)上的鍵槽(2-1)和聯接支架(3)的鍵(3-5)聯接，用于定位；聯接支架(3)的小圓筒(3-3)與聯接滑套(4)上的第二聯接滑套通孔(4-3)通過螺栓聯接，聯接支架(3)的小...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊彥龍，程偉，韓偉，何斌，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。