專利名稱：一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，可以自由調(diào)節(jié)模擬件的模態(tài)剛度和模態(tài)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率和不同慣量的太陽(yáng)帆板的模擬及精確的控制，以符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的頻率，可以用于低頻大撓度慣性負(fù)載的模擬試驗(yàn)，如太陽(yáng)帆板結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
目前的航天器均帶有大撓度、大面積的太陽(yáng)帆板，容易受到外界干擾及其結(jié)構(gòu)自身參數(shù)的攝動(dòng)而發(fā)生振動(dòng)，這對(duì)航天器的指向精度和穩(wěn)定度影響很大。太陽(yáng)帆板面要始終保持與太陽(yáng)光線垂直，使之跟蹤太陽(yáng)，最大可能地獲取太陽(yáng)能。太陽(yáng)帆板的低頻大幅振動(dòng)會(huì)弓I起太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的有害振動(dòng)，會(huì)對(duì)太陽(yáng)帆板與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的聯(lián)接部位產(chǎn)生較大的剪力和彎矩，甚至?xí)斐陕?lián)接部位結(jié)構(gòu)的損壞及軸系的卡死，太陽(yáng)帆板的反復(fù)振動(dòng)還會(huì)引起絕緣線路絕緣皮的疲勞磨損，出現(xiàn)短路情況；從而影響航天器某些設(shè)備的正常工作，甚至造成航天器的報(bào)廢；另外，太陽(yáng)帆板的大幅振動(dòng)會(huì)影響航天器的指向精度和穩(wěn)定度，影響成像質(zhì)量；因此測(cè)量和分析太陽(yáng)帆板的模態(tài)特性，對(duì)于分析并消除擾動(dòng)從而提高航天器的姿態(tài)控制精度和加強(qiáng)航天器的安全設(shè)計(jì)有著非常重要的工程意義。慣性負(fù)載模擬裝置用于模擬太陽(yáng)翼帆板的慣性狀態(tài)和相應(yīng)模態(tài)。通過(guò)慣性負(fù)載模擬裝置可以考察太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在帶負(fù)載狀態(tài)下的各種性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)可以考察不同的慣性負(fù)載對(duì)機(jī)構(gòu)的影響以及機(jī)構(gòu)最大承載能力等性能指標(biāo)。通常的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)地面試驗(yàn)只進(jìn)行力矩負(fù)載試驗(yàn)而不考慮慣性負(fù)載，很難真實(shí)的驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)性能。通過(guò)慣性負(fù)載模擬器可以進(jìn)行半物理仿真，通過(guò)地面試驗(yàn)考核驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在極端條件下對(duì)慣性負(fù)載的適應(yīng)能力，為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)能力測(cè)試提供必要數(shù)據(jù)。由于太陽(yáng)帆板的模態(tài)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(guò)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(shí)現(xiàn)太陽(yáng)帆板的模態(tài)的模擬難度較大，這里設(shè)計(jì)一種可調(diào)剛度和質(zhì)量分布的低頻大撓度慣性負(fù)載模擬件模擬實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)帆板模態(tài)頻率的精確模擬，同時(shí)模擬不同模態(tài)特性的太陽(yáng)帆板。目前，國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)有關(guān)低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剛度和質(zhì)量分布可調(diào)的低頻大撓度慣性負(fù)載模擬件，該模擬件可以精確模擬真實(shí)太陽(yáng)帆板的實(shí)際頻率特性， 同時(shí)由于模擬件模態(tài)頻率的可調(diào)性，可以模擬不同頻率特性的太陽(yáng)帆板，增加了使用范圍。本發(fā)明要解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，包括聯(lián)接法蘭1、兩個(gè)齒輪2、兩個(gè)聯(lián)接支架3、兩個(gè)聯(lián)接滑套4、四個(gè)滾筒5、柔性負(fù)載主體6和多個(gè)配重質(zhì)量塊7 ；聯(lián)接法蘭1由圓盤(pán)端1-1和槽字型端1-3通過(guò)中間的法蘭架 14-2連接構(gòu)成；齒輪2主要由齒輪主體2-3、輪齒2-4和軸孔2_5構(gòu)成，在齒輪主體2_3上分別開(kāi)有鍵槽2-1和齒輪通孔2-2，三個(gè)齒輪通孔2-2呈120度對(duì)稱分布于齒輪主體2_3上， 鍵槽2-1開(kāi)在軸孔2-5的內(nèi)表面上，距離兩個(gè)輪齒通孔2-2相等距離的齒輪主體2-3上；聯(lián)接支架3包括大圓筒3-1、聯(lián)接結(jié)構(gòu)3-2、小圓筒3-3、聯(lián)接支架通孔3-4、鍵3_5和圓盤(pán)3_6， 大圓筒3-1和小圓筒3-3通過(guò)聯(lián)接結(jié)構(gòu)3-2連接構(gòu)成，圓盤(pán)3-6和大圓筒3_1為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，圓盤(pán)3-6位于大圓筒3-1的中部，鍵3-5的一個(gè)端面和側(cè)面分別與大圓筒3-1的外表面及圓盤(pán)3-6的端面相接觸，各個(gè)部分通過(guò)焊接組成一個(gè)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的整體；聯(lián)接滑套4 包括第一聯(lián)接滑套通孔4-1、螺紋孔4-2、第二聯(lián)接滑套通孔4-3、兩底板4-6和支撐板4_7， 各個(gè)部分為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，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(fù)載主體6包括端部薄壁方管梁6-2及6-5、兩個(gè)薄鋁板6-3和兩個(gè)小截面實(shí)心方梁6_4， 兩個(gè)小截面實(shí)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(gè)側(cè)邊分別與端部薄壁方管梁6-2及6-5和其中一個(gè)小截面實(shí)心方梁6-4側(cè)邊焊接在一起， 整個(gè)結(jié)構(gòu)沿對(duì)稱線6-6對(duì)稱分布，端部方管梁6-2的一個(gè)外表面上標(biāo)有刻度6-1，用于定位兩個(gè)聯(lián)接滑套4的滑動(dòng)位置；聯(lián)接法蘭1的圓盤(pán)端1-1直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸通過(guò)螺栓固聯(lián)，聯(lián)接法蘭1的槽字型端1-3與聯(lián)接支架3的大圓筒3-1通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的大圓筒3-1可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架3角度的調(diào)節(jié)；齒輪2與聯(lián)接支架3的圓盤(pán)3-6通過(guò)齒輪2上的齒輪通孔2-2和聯(lián)接支架通孔3-4固聯(lián)，齒輪2上的鍵槽2-1和聯(lián)接支架3的鍵3-5聯(lián)接，用于定位(齒輪2與聯(lián)接支架3的連接在聯(lián)接支架3的大圓筒3-1、小圓筒3-3和聯(lián)接結(jié)構(gòu)3-2焊接之前進(jìn)行)；聯(lián)接支架3的小圓筒3_3 與聯(lián)接滑套4上的第二聯(lián)接滑套通孔4-3通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的小圓筒3-3可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)；聯(lián)接滑套4上的兩個(gè)第一聯(lián)接滑套通孔4-1與兩個(gè)滾筒5通過(guò)兩個(gè)螺栓聯(lián)接，滾筒5可以繞螺栓自由轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性負(fù)載主體6的端部薄壁方管梁6-2置于聯(lián)接滑套4左槽4-4內(nèi)，聯(lián)接滑套4可以通過(guò)滾筒5在柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2上自由移動(dòng)位置；配重質(zhì)量塊7應(yīng)根據(jù)撓性結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率要求，合理布置，以柔性負(fù)載主體6的對(duì)稱線 6-6為對(duì)稱中心等距離粘貼于柔性負(fù)載主體6的端部薄壁方管梁6-2及相對(duì)一側(cè)的梁6-5 上下兩個(gè)面上，需要4個(gè)或8個(gè)質(zhì)量塊即可；聯(lián)接法蘭1和另一個(gè)聯(lián)接支架3的連接，另一個(gè)齒輪2與另一個(gè)聯(lián)接支架3的連接，另一個(gè)聯(lián)接支架3和另一個(gè)聯(lián)接滑套4的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套4與另兩個(gè)滾筒5的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套4與柔性負(fù)載主體6的連接與前面的連接方式相同。 本發(fā)明的原理本發(fā)明中的聯(lián)接法蘭的圓盤(pán)端直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(步進(jìn)電機(jī))的輸出軸通過(guò)螺栓固聯(lián)；聯(lián)接法蘭與柔性負(fù)載主體通過(guò)兩個(gè)聯(lián)接支架及兩個(gè)聯(lián)接滑塊連接；兩個(gè)聯(lián)接支架可以繞與之連接的聯(lián)接法蘭的槽字型端的螺栓自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架角度的調(diào)節(jié)；與聯(lián)接支架固聯(lián)的兩個(gè)齒輪的相對(duì)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)保證了兩個(gè)聯(lián)接支架之間以相同的轉(zhuǎn)角不同的轉(zhuǎn)向同步轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)聯(lián)接支架的另一端可以繞與之連接的聯(lián)接滑塊的螺栓自由旋轉(zhuǎn)；兩個(gè)聯(lián)接滑套可以沿柔性負(fù)載主體的方管梁通過(guò)滾筒自由滑動(dòng)，保證定位在距離柔性負(fù)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(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，通過(guò)頂緊螺栓固定兩個(gè)聯(lián)接滑塊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的固定，從而實(shí)現(xiàn)模擬件剛度的調(diào)節(jié)。 根據(jù)實(shí)際撓性結(jié)構(gòu)的模態(tài)特性和慣量的要求，將配重質(zhì)量塊合理布置、粘貼于柔性負(fù)載主體方管梁上，從而滿足模態(tài)慣量的要求。根據(jù)實(shí)際太陽(yáng)帆板的模態(tài)特性調(diào)節(jié)低頻大撓度慣性負(fù)載模擬件剛度和質(zhì)量分布，精確控制模擬件的模態(tài)頻率，從而滿足實(shí)際測(cè)量需求。通過(guò)對(duì)測(cè)量的低頻大撓度慣性負(fù)載模擬件模態(tài)特性數(shù)據(jù)分析，為實(shí)際太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力狀況、航天器的姿態(tài)控制和航天器的安全設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)嚙合齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)兩個(gè)聯(lián)接支架的夾角，實(shí)現(xiàn)模擬件剛度的調(diào)節(jié)，克服了需要制造多個(gè)支架的弊端。(2)本發(fā)明通過(guò)在柔性負(fù)載主體兩側(cè)的方管梁上合理位置布置配重質(zhì)量塊，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分布的調(diào)節(jié)，克服了需要制造多個(gè)柔性負(fù)載主體的弊端。(3)本發(fā)明兩個(gè)聯(lián)接支架之間的夾角易于調(diào)節(jié)，由于方管梁上刻度的存在，能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)接支架的精確定位，可以滿足結(jié)構(gòu)的對(duì)稱需求。(4)本發(fā)明采用頂緊螺栓實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接滑塊和柔性負(fù)載主體的固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。(5)本發(fā)明中，由于模擬件剛度和質(zhì)量分布的自由調(diào)節(jié)，使得本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)真實(shí)太陽(yáng)帆板的精確模擬，并可以模擬不同型號(hào)，不同頻率特性的太陽(yáng)帆板。(6)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，模擬件的可調(diào)節(jié)范圍大，擴(kuò)大了使用范圍，提高了模擬件的精確性和適應(yīng)性。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中的齒輪結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明中的聯(lián)接法蘭結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明中的聯(lián)接支架結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明中的聯(lián)接滑套結(jié)構(gòu)示意圖6為本發(fā)明中的柔性負(fù)載主體結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為一階模態(tài)頻率示意圖8為二階模態(tài)頻率示意圖9為三階模態(tài)頻率示意圖10為四階模態(tài)頻率示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由聯(lián)接法蘭1、兩個(gè)齒輪2、兩個(gè)聯(lián)接支架3、兩個(gè)聯(lián)接滑套4、 四個(gè)滾筒5、柔性負(fù)載主體6、多個(gè)配重質(zhì)量塊7組成，聯(lián)接法蘭1的圓盤(pán)端1-1直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸通過(guò)螺栓固聯(lián)，聯(lián)接法蘭1的槽字型端1-3與聯(lián)接支架3的大圓筒 3-1通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的大圓筒3-1可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架 3角度的調(diào)節(jié)；齒輪2與聯(lián)接支架3的圓盤(pán)3-6通過(guò)齒輪2上的通孔2-2和聯(lián)接支架通孔 3-4固聯(lián)，齒輪2上的鍵槽2-1和聯(lián)接支架3的鍵3-5聯(lián)接，用于定位(齒輪2與聯(lián)接支架 3的連接在聯(lián)接支架3的大圓筒3-1、小圓筒3-3和聯(lián)接結(jié)構(gòu)3-2焊接之前進(jìn)行)；聯(lián)接支架3的小圓筒3-3與聯(lián)接滑套4上的通孔4-3通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的小圓筒3_3可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)；聯(lián)接滑套4上的兩個(gè)通孔4-1與兩個(gè)滾筒5通過(guò)兩個(gè)螺栓聯(lián)接，滾筒5 可以繞螺栓自由轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性負(fù)載主體6的端部薄壁方管梁6-2置于聯(lián)接滑套4左槽4-4內(nèi)， 聯(lián)接滑套4可以通過(guò)滾筒5在柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2上自由移動(dòng)位置，當(dāng)兩個(gè)聯(lián)接滑套4滑動(dòng)到需要的位置，用螺栓通過(guò)聯(lián)接滑套4的螺紋孔4-2頂緊在柔性負(fù)載主體6 的端部方管梁6-2上，應(yīng)盡量頂緊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)鎖死的目的；配重質(zhì)量塊7應(yīng)根據(jù)撓性結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率要求，合理布置，以柔性負(fù)載主體6的對(duì)稱線6-6為對(duì)稱中心等距離粘貼于柔性負(fù)載主體6的端部薄壁方管梁6-2及相對(duì)一側(cè)的梁6-5上下兩個(gè)面上，需要4個(gè)或8個(gè)鉛材料制成質(zhì)量塊即可；聯(lián)接法蘭1和另一個(gè)聯(lián)接支架3的連接，另一個(gè)齒輪2與另一個(gè)聯(lián)接支架3的連接，另一個(gè)聯(lián)接支架3和另一個(gè)聯(lián)接滑套4的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套4與另兩個(gè)滾筒5的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套4與柔性負(fù)載主體6的連接與前面的連接方式相同；兩個(gè)聯(lián)接支架3可以繞與之連接的聯(lián)接法蘭1的槽字型端1-3的螺栓自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架3角度的調(diào)節(jié)；與聯(lián)接支架固聯(lián)的兩個(gè)齒輪2的相對(duì)嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)保證了兩個(gè)聯(lián)接支架3以相同的轉(zhuǎn)角不同的轉(zhuǎn)向同步轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2所示，聯(lián)接法蘭1由圓盤(pán)端1-1和槽字型端1-3通過(guò)中間的法蘭架1_2連接構(gòu)成。如圖3所示，齒輪2主要由齒輪主體2-3、輪齒2_4和軸孔2_5構(gòu)成，在齒輪主體 2-3上分別開(kāi)有鍵槽2-1和齒輪通孔2-2，三個(gè)齒輪通孔2-2呈120度對(duì)稱分布于齒輪主體
2-3上，鍵槽2-1開(kāi)在軸孔2-5的內(nèi)表面上，距離兩個(gè)通孔2-2相等距離的齒輪主體2_3上， 為了確保齒輪強(qiáng)度，齒輪2由鋼材料制成。如圖4所示，聯(lián)接支架3由大圓筒3-1、聯(lián)接結(jié)構(gòu)3-2、小圓筒3_3、聯(lián)接支架通孔
3-4、鍵3-5和圓盤(pán)3-6，大圓筒3-1和小圓筒3_3通過(guò)聯(lián)接結(jié)構(gòu)3_2連接構(gòu)成，聯(lián)接結(jié)構(gòu)3_2 為小截面矩形呂梁，相對(duì)與整個(gè)結(jié)構(gòu)，截面很小，可以認(rèn)為是柔性桿，圓盤(pán)3-6和大圓筒3-1 為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，圓盤(pán)3-6位于大圓筒3-1的中部，鍵3-5的一個(gè)端面和側(cè)面分別與大圓筒 3-1的外表面及圓盤(pán)3-6的端面相接觸，各個(gè)部分通過(guò)焊接組成一個(gè)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的整體。如圖5所示，聯(lián)接滑套4包括通孔4-1、螺紋孔4-2、聯(lián)接滑套通孔4_3、兩底板4_6 和支撐板4-7，各個(gè)部分為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，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。如圖6所示，柔性負(fù)載主體6包括端部薄壁方管梁6-2及6_5、兩個(gè)薄鋁板6_3和兩個(gè)小截面實(shí)心方梁6-4，兩個(gè)小截面實(shí)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(gè)側(cè)邊分別與端部薄壁方管梁6-2及6-5和其中一個(gè)小截面實(shí)心方梁6-4側(cè)邊焊接在一起，整個(gè)結(jié)構(gòu)沿對(duì)稱線6-6對(duì)稱分布，端部方管梁6-2的一個(gè)外表面上標(biāo)有刻度6-1，用于定位兩個(gè)聯(lián)接滑套4的滑動(dòng)到距離柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2的中心位置相等的位置上，以確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，為了降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加柔性，柔性負(fù)載主體6的各部分均由鋁材料構(gòu)成。如圖1-6所示，聯(lián)接法蘭1由圓盤(pán)端1-1和槽字型端1-3通過(guò)法蘭架1_2連接成一體；圓盤(pán)端1-1直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(步進(jìn)電機(jī))的輸出軸通過(guò)螺栓固聯(lián)；聯(lián)接法蘭1的槽字型端1-2與聯(lián)接支架3的圓筒3-1通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的圓筒3-1可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)；齒輪2與聯(lián)接支架3的圓盤(pán)3-6通過(guò)通孔2-2和聯(lián)接支架通孔3-4固聯(lián)， 齒輪2的鍵槽2-1和聯(lián)接支架3的鍵3-5用于定位；聯(lián)接支架3的大圓筒3-3與聯(lián)接滑套4的通孔4-3通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架3的小圓筒3-3可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)；聯(lián)接滑套4的通孔4-1與滾筒5通過(guò)螺栓聯(lián)接，滾筒5可以繞螺栓自由轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2置于聯(lián)接滑套4左槽4-4內(nèi)，聯(lián)接滑套4可以通過(guò)滾筒5在柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2上自由移動(dòng)位置；配重質(zhì)量塊7可以根據(jù)需要粘貼與柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2及相對(duì)一側(cè)的梁上；通過(guò)兩個(gè)齒輪2的嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)聯(lián)接支架3的相對(duì)轉(zhuǎn)角； 依據(jù)柔性負(fù)載主體6的方管梁6-2的外表面上標(biāo)有的刻度6-1，兩個(gè)聯(lián)接滑套4滑動(dòng)到距離柔性負(fù)載主體6的端部方管梁6-2的中心位置相等的位置上，以確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；用螺栓通過(guò)聯(lián)接滑套4的螺紋孔4-2頂緊在柔性負(fù)載主體6的端部梁6-2上，應(yīng)盡量頂緊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)鎖死的目的，滿足模擬件模態(tài)剛度的要求；根據(jù)實(shí)際太陽(yáng)帆板的慣性特性，將質(zhì)量塊合理布置、粘貼在柔性負(fù)載主體6的方管梁6-2及相對(duì)一側(cè)的梁6-5上，滿足模擬件模態(tài)慣量的要求；從而可以滿足真實(shí)太陽(yáng)帆板的模態(tài)頻率特性。如圖7所示，一階模態(tài)為面外一階彎曲模態(tài)；如圖8所示，二階模態(tài)為面內(nèi)一階彎曲模態(tài)；如圖9所示，三階模態(tài)一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)；如圖10所示，四階模態(tài)為面外二階彎曲模態(tài)。模擬件模態(tài)分析結(jié)果(Hz)
模態(tài)階數(shù)頻率振型描述10. 222面外一階彎曲20. 838面內(nèi)一階彎曲31. 28一階扭轉(zhuǎn)47. 13面外二階彎曲四階模態(tài)頻率均較低，而且很接近，通過(guò)所用柔性負(fù)載主體6的端部薄壁方管梁 6-2及6-5、兩個(gè)薄鋁板6-3和兩個(gè)小截面實(shí)心方梁6-4保證實(shí)現(xiàn)低階模態(tài)；通過(guò)兩個(gè)齒輪 2的嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架3夾角的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)模態(tài)剛度，通過(guò)質(zhì)量塊7的合理布置，實(shí)現(xiàn)模態(tài)質(zhì)量的調(diào)節(jié)，從而精確的模擬各階模態(tài)?？傊景l(fā)明的模擬件可以精確模擬真實(shí)太陽(yáng)帆板的實(shí)際頻率特性，同時(shí)由于模擬件模態(tài)頻率的可調(diào)性，可以模擬不同頻率特性的太陽(yáng)帆板，增加了使用范圍。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量模擬件，提供太陽(yáng)帆板的實(shí)際模態(tài)特性，為分析太陽(yáng)帆板對(duì)太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響，提高航天器的姿態(tài)控制精度和加強(qiáng)航天器的安全設(shè)計(jì)提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于包括聯(lián)接法蘭(1)、兩個(gè)齒輪 O)、兩個(gè)聯(lián)接支架(3)、兩個(gè)聯(lián)接滑套G)、四個(gè)滾筒(5)、柔性負(fù)載主體(6)和多個(gè)配重質(zhì)量塊(7)；聯(lián)接法蘭(1)由圓盤(pán)端(1-1)和槽字型端(1-3)通過(guò)中間的法蘭架(1-2)連接構(gòu)成；齒輪O)由齒輪主體0-3)、輪齒(2-4)和軸孔(2- 構(gòu)成，在齒輪主體(2- 上分別開(kāi)有鍵槽(2-1)和三個(gè)齒輪通孔0-2)，鍵槽開(kāi)在軸孔0-5)的內(nèi)表面上，距離兩個(gè)齒輪通孔(2- 相等距離的齒輪主體(2- 上；聯(lián)接支架C3)包括大圓筒(3-1)、聯(lián)接結(jié)構(gòu)(3-2)、小圓筒(3-3)、聯(lián)接支架通孔(3-4)、鍵(3-5)和圓盤(pán)(3_6)，大圓筒(3_1)和小圓筒(3-3)通過(guò)聯(lián)接結(jié)構(gòu)(3-2)連接構(gòu)成，圓盤(pán)(3-6)和大圓筒(3-1)為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，圓盤(pán) (3-6)位于大圓筒(3-1)的中部，鍵(3- 的一個(gè)端面和側(cè)面分別與大圓筒(3-1)的外表面及圓盤(pán)(3-6)的端面相接觸，各個(gè)部分通過(guò)焊接組成一個(gè)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的整體；聯(lián)接滑套(4)包括第一聯(lián)接滑套通孔G-1)、螺紋孔G-2)、第二聯(lián)接滑套通孔G-3)、兩底板(4-6) 和支撐板G-7)，各個(gè)部分為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，兩底板(4-6)和支撐板G-7)的組合形成左槽 (4-4)和右槽G-5)；柔性負(fù)載主體(6)包括端部薄壁方管梁(6- 及(6-5)、兩個(gè)薄鋁板 (6-3)和兩個(gè)小截面實(shí)心方梁(6-4)，兩個(gè)小截面實(shí)心方梁(6-4)分別焊接于端部薄壁方管梁(6- 及(6- 兩端，薄鋁板(6-3)的三個(gè)側(cè)邊分別與端部薄壁方管梁(6- 及(6-5) 和其中一個(gè)小截面實(shí)心方梁(6-4)側(cè)邊焊接在一起，整個(gè)結(jié)構(gòu)沿對(duì)稱線(6-6)對(duì)稱分布，端部方管梁(6-2)的一個(gè)外表面上標(biāo)有刻度(6-1)，用于定位兩個(gè)聯(lián)接滑套的滑動(dòng)位置； 聯(lián)接法蘭(1)的圓盤(pán)端(1-1)直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸通過(guò)螺栓固聯(lián)，聯(lián)接法蘭 (1)的槽字型端(1- 與聯(lián)接支架(3)的大圓筒(3-1)通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架(3)的大圓筒(3-1)可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)聯(lián)接支架C3)角度的調(diào)節(jié)；齒輪( 與聯(lián)接支架(3)的圓盤(pán)(3-6)通過(guò)齒輪( 上的齒輪通孔(2- 和聯(lián)接支架通孔(3-4)固聯(lián)，齒輪⑵上的鍵槽(2-1)和聯(lián)接支架(3)的鍵(3-5)聯(lián)接，用于定位；聯(lián)接支架(3)的小圓筒 (3-3)與聯(lián)接滑套(4)上的第二聯(lián)接滑套通孔(4- 通過(guò)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接支架C3)的小圓筒 (3-3)可以繞螺栓自由旋轉(zhuǎn)；聯(lián)接滑套(4)上的兩個(gè)第一聯(lián)接滑套通孔與兩個(gè)滾筒(5)通過(guò)兩個(gè)螺栓聯(lián)接，滾筒(5)可以繞螺栓自由轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性負(fù)載主體(6)的端部薄壁方管梁(6- 置于聯(lián)接滑套(4)左槽G-4)內(nèi)，聯(lián)接滑套(4)可以通過(guò)滾筒( 在柔性負(fù)載主體(6)的端部方管梁(6- 上自由移動(dòng)位置；配重質(zhì)量塊(7)應(yīng)根據(jù)撓性結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率要求，合理布置，以柔性負(fù)載主體(6)的對(duì)稱線(6-6)為對(duì)稱中心等距離粘貼于柔性負(fù)載主體(6)的端部薄壁方管梁(6- 及相對(duì)一側(cè)的梁(6- 上下兩個(gè)面上；聯(lián)接法蘭(1)和另一個(gè)聯(lián)接支架C3)的連接，另一個(gè)齒輪( 與另一個(gè)聯(lián)接支架(3)的連接，另一個(gè)聯(lián)接支架 ⑶和另一個(gè)聯(lián)接滑套⑷的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套⑷與另兩個(gè)滾筒(5)的連接，另一個(gè)聯(lián)接滑套(4)與柔性負(fù)載主體(6)的連接與前面的連接方式相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述聯(lián)接法蘭(1)槽字型端(1-3)兩個(gè)通孔軸線之間的距離應(yīng)等于兩個(gè)齒輪節(jié)圓半徑的二倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述三個(gè)齒輪通孔(2- 呈120度對(duì)稱分布于齒輪主體(2- 上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述配重質(zhì)量塊(7)由鉛材料制成；所述齒輪( 由鋼材料制成，其余結(jié)構(gòu)均為鋁合金材料以增大整個(gè)結(jié)構(gòu)的撓性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述聯(lián)接支架(3)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)(3-2)的截面為小截面矩形呂梁，相對(duì)與整個(gè)結(jié)構(gòu)，截面很小，可以認(rèn)為是柔性桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述柔性負(fù)載主體⑴)的端部方管梁(6- 及相對(duì)一側(cè)的梁(6- 采用薄壁方口鋁管，可以降低結(jié)構(gòu)剛度，增加柔性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述兩個(gè)聯(lián)接滑套(4)定位在距離柔性負(fù)載主體(6)的端部方管梁(6- 的中心位置相等的位置上，以確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于當(dāng)兩個(gè)聯(lián)接滑套(4)滑動(dòng)到需要的位置，用螺栓通過(guò)聯(lián)接滑套的螺紋孔(4- 頂緊在柔性負(fù)載主體(6)的端部方管梁(6-2)上，應(yīng)盡量頂緊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)鎖死的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，其特征在于所述的質(zhì)量塊(7)的數(shù)字為4個(gè)或8個(gè)。
全文摘要
一種低頻大撓度可調(diào)慣性負(fù)載模擬件，由聯(lián)接法蘭、齒輪、聯(lián)接支架、柔性負(fù)載主體、聯(lián)接滑套、滾筒和配重質(zhì)量塊組成；聯(lián)接法蘭直接與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的輸出軸通過(guò)固聯(lián)；聯(lián)接支架和聯(lián)接滑套將聯(lián)接法蘭與柔性負(fù)載主體相聯(lián)接；齒輪用于同步調(diào)節(jié)兩個(gè)聯(lián)接支架之間的角度，實(shí)現(xiàn)慣性負(fù)載模擬件剛度的調(diào)節(jié)，同時(shí)保證柔性負(fù)載主體的端部的方管梁與太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的端部平行；聯(lián)接滑套在柔性負(fù)載主體的端部的方管梁上自由滑動(dòng)，保證柔性負(fù)載主體沿太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸線對(duì)稱分布；在柔性負(fù)載主體上合理布置配重質(zhì)量塊，實(shí)現(xiàn)慣性負(fù)載模擬件的質(zhì)量分布的調(diào)節(jié)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了模擬件慣量的調(diào)節(jié)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)模態(tài)頻率的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍較大。
文檔編號(hào)G05B17/00GK102183893SQ20111003893
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者何斌, 楊彥龍, 程偉, 韓偉 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)