中国机械工程 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (9): 1980-1988.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.009
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关英俊1(), 张铭起1, 逯焕泉1, 杨会生2, 孙宝玉1(
)
收稿日期:
2024-06-16
出版日期:
2025-09-25
发布日期:
2025-10-15
通讯作者:
孙宝玉
作者简介:
关英俊,男,1978年生,教授、博士研究生导师。研究方向为机械系统动力学与结构优化。E-mail:guanyingjun@ccut.edu.cn基金资助:
Yingjun GUAN1(), Mingqi ZHANG1, Huanquan LU1, Huisheng YANG2, Baoyu SUN1(
)
Received:
2024-06-16
Online:
2025-09-25
Published:
2025-10-15
Contact:
Baoyu SUN
摘要:
针对目前套筒机构应用于分体式空间望远镜展开中难以实现高刚度锁紧的问题,提出一种用于长焦距甚大口径空间望远镜次镜套筒式支撑的展开机构级间锁紧方案。通过建立胀紧瓣与套筒内壁的接触模型,探究了锁紧过程中胀紧瓣与套筒间法向接触情况以及载荷分布规律;采用伯努利-欧拉梁理论对胀紧瓣与套筒接触的法向接触力进行分析,得出级间锁紧力与设计间隙、锁紧作用点之间的规律,并通过有限元方法进行了验证;利用帕姆格林近似公式对驱动环斜面上升高度进行分析,得出了驱动环斜面设计参数,通过有限元手段对驱动环斜面上升高度取圆整数值时级间锁紧力进行分析,得到了锁紧力的数值及分布规律;搭建了锁紧机构实验样机并进行了实验测试,结果表明,滚动柱能够平稳地滚动到位,胀紧瓣的锁紧力符合预期,验证了该套筒机构锁紧方案的可行性。
中图分类号:
关英俊, 张铭起, 逯焕泉, 杨会生, 孙宝玉. 高刚度空间套筒展开机构级间锁紧技术研究[J]. 中国机械工程, 2025, 36(9): 1980-1988.
Yingjun GUAN, Mingqi ZHANG, Huanquan LU, Huisheng YANG, Baoyu SUN. Research on Inter-stage Locking Technology for High Stiffness Space Sleeve Deployment Mechanisms[J]. China Mechanical Engineering, 2025, 36(9): 1980-1988.
胀紧瓣高度 h/mm | 滚动柱作用位置 l/mm | 胀紧瓣-外套筒间隙 Δ/mm |
---|---|---|
3 | 30,35 | 0.2 |
3 | 30,35 | 0.3 |
4 | 30,35 | 0.2 |
4 | 30,35 | 0.3 |
表1 锁紧模型参数表
Tab.1 Lock model parameter table
胀紧瓣高度 h/mm | 滚动柱作用位置 l/mm | 胀紧瓣-外套筒间隙 Δ/mm |
---|---|---|
3 | 30,35 | 0.2 |
3 | 30,35 | 0.3 |
4 | 30,35 | 0.2 |
4 | 30,35 | 0.3 |
胀紧瓣 高度h/mm | 作用位置 l/mm | 间隙 Δ/mm | F理论 值/N | F仿真 值/N | 误差 绝对值/% |
---|---|---|---|---|---|
3 | 30 | 0.3 | 214.5 | 208.3 | 2.9 |
3 | 35 | 0.3 | 159.7 | 165.4 | 3.6 |
3 | 30 | 0.2 | 143.0 | 137.2 | 4.1 |
3 | 35 | 0.2 | 106.5 | 110.1 | 3.4 |
4 | 30 | 0.3 | 350.5 | 343.5 | 2.0 |
4 | 35 | 0.3 | 262.1 | 272.0 | 4.5 |
4 | 30 | 0.2 | 236.4 | 230.6 | 2.4 |
4 | 352 | 0. | 174.7 | 180.3 | 3.0 |
表2 接触力理论值与有限元仿真值比较
Tab.2 Comparison between theoretical contact force value F and finite element simulation value
胀紧瓣 高度h/mm | 作用位置 l/mm | 间隙 Δ/mm | F理论 值/N | F仿真 值/N | 误差 绝对值/% |
---|---|---|---|---|---|
3 | 30 | 0.3 | 214.5 | 208.3 | 2.9 |
3 | 35 | 0.3 | 159.7 | 165.4 | 3.6 |
3 | 30 | 0.2 | 143.0 | 137.2 | 4.1 |
3 | 35 | 0.2 | 106.5 | 110.1 | 3.4 |
4 | 30 | 0.3 | 350.5 | 343.5 | 2.0 |
4 | 35 | 0.3 | 262.1 | 272.0 | 4.5 |
4 | 30 | 0.2 | 236.4 | 230.6 | 2.4 |
4 | 352 | 0. | 174.7 | 180.3 | 3.0 |
胀紧瓣高度h/mm | 设计间隙 | 驱动环斜面上升高度最小值 | 作用点位置 l/mm |
---|---|---|---|
2 | 0.1 | 0.1 | 30,45,60 |
2 | 0.2 | 0.2 | 30,45,60 |
2 | 0.3 | 0.3 | 30,45,60 |
3 | 0.1 | 0.1 | 30,45,60 |
3 | 0.2 | 0.2 | 30,45,60 |
3 | 0.3 | 0.3 | 30,45,60 |
表3 仿真参数表
Tab.3 Simulation parameter table
胀紧瓣高度h/mm | 设计间隙 | 驱动环斜面上升高度最小值 | 作用点位置 l/mm |
---|---|---|---|
2 | 0.1 | 0.1 | 30,45,60 |
2 | 0.2 | 0.2 | 30,45,60 |
2 | 0.3 | 0.3 | 30,45,60 |
3 | 0.1 | 0.1 | 30,45,60 |
3 | 0.2 | 0.2 | 30,45,60 |
3 | 0.3 | 0.3 | 30,45,60 |
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