一种轻质薄型反射镜的挠性支撑结构设计

宽厚比较大的小型轻质薄型反射镜在宽温度范围及恶劣的环境(尤其是低温-40°C)下易发生变形,严重影响系统成像质量。针对这种情况,以挠性支撑原理为基础,借助于热力学理论设计了一种适用于小型轻质薄型分光反射镜的新型挠性支撑结构,采用有限元技术,对该挠性支撑结构的温度适应性进行了分析,并对装配后的反射镜组件进行了低温试验。试验结果表明:在-40°C温度下,反射镜面形精度峰谷值(PV值)保持在0.25λ(λ=632.8nm),这种新型挠性支撑结构能够满足应用环境的使用要求。

基于Isight/Fluent联合仿真的热模型修正方法研究

为提高热模型的仿真精度,提出了一种基于Isight/Fluent协同仿真的热模型修正方法。首先运用Spearman相关级数对热模型的输入参数进行灵敏度分析,确定影响仿真精度的主要参数;然后以修正对象的实测温度值为目标,采用多岛群遗传算法对参数进行修正,得到初步修正后的模型;最后以此模型为基础,运用霍克基维斯算法对其进行精确修正。通过发热电阻对该修正方法进行验证,结果显示,在5~15 V电压下,发热电阻的仿真值与实测值误差小于5.4%,说明通过该修正方法获得的热仿真模型具有较高的精度。

先进瞄准吊舱动态特性仿真与测试的工程化方法

瞄准吊舱的伺服单元和结构单元成强耦合关系,为了使系统获得良好的伺服特性,需要对系统谐振进行抑制;利用电机扫频获得系统重要谐振点,给出基于质量特性与传力路径方式双重模式并行的瞄准吊舱分析模型简化方法,并根据吊舱结构特征详细设计和实施了模态测试方案;最后提出一种基于频率区间逼近与振型视觉匹配双重评价指标的模型快速确认方法,它使仿真结果和测试结果能迅速直接进行闭环验证;整个仿真-测试链路方便设计人员掌握,具有很强的工程实用性。

一种准零刚度系统隔振性能的几何参数优化分析

提出了一种采用菱形连杆组件作为负刚度机构的准零刚度隔振器(下文简称菱形准零刚度隔振器)。通过静力学分析方法,建立了菱形准零刚度隔振器数学模型,并与其他调节变量较少的隔振器模型进行了对比;以被测量曲线在隔振器平衡位置处的曲率作为评价参数,研究了负刚度机构几何参数对系统刚度、阻尼非线性的影响,推导了利用几何参数进行隔振优化的条件;采用谐波平衡法求解系统动力学方程,对隔振器在不同几何参数下的隔振性能进行了分析。结果表明:菱形准零刚度隔振器具有体积相对较小且非线性调节能力较好的特点,可通过调节杆长,或满足相关临界值条件时调节杆长偏差量(下文简称杆长差)对刚度及阻尼非线性特征进行优化;刚度与阻尼的非线性优化方向不同,但通常情况下,刚度非线性因素对隔振优化起主导作用;归一化振动相对位移小于0.1时,由刚度曲线曲率得到的临界值可以较好地作为杆长差参数的隔振优化调节依据。本文提出的非线性评价方法与几何非线性优化临界值计算方法,对于类似隔振器研究和设计具有一定的指导意义。

菱形HSLDS隔振器负刚度机构质量及摩擦力影响分析

以菱形负刚度机构HSLDS(high static low dynamic stiffness)隔振器(简称菱形HSLDS隔振器)为研究目标,采用虚功法建立负刚度机构等效摩擦力模型,并以拉格朗日方法建立包含负刚度机构质量及摩擦力因素的动力学方程;利用谐波平衡法(HBM)求解动力学方程,分析了负刚度机构质量及摩擦力对隔振的影响及其优化措施,并通过实物样机验证了理论模型的合理性。实验结果表明:负刚度机构质量及摩擦力对隔振均产生不利影响,应尽量减小;将负刚度机构连杆较短侧连接于载荷平台端,可以减小负刚度机构质量对较高频段隔振性能的影响;在限定隔振器刚度参数以及铰接副接触参数且同时满足刚度与摩擦力优化条件下,通过增大连杆机构杆长差的方式可以优化低频段隔振性能,并降低负刚度机构摩擦力对高频段隔振的影响。

一种光电载荷非线性隔振装置的研究

针对光电载荷对隔振性能的需求,提出一种采用菱形连杆机构作为负刚度组件,具有高静、低动刚度特点的非线性隔振器(简称菱形HSLDS隔振器)。采用静力学分析方法,建立了隔振器数学模型,研究了刚度参数设定以及非线性调节方法;利用谐波平衡法(HBM)求解动力学方程,分析了各参数对隔振性能的影响关系;采用动力学仿真软件ADAMS及实物样机对理论模型与结论进行了验证。测试结果表明:菱形HSLDS隔振器具有较方便的参数调整能力,零位刚度及刚度非线性可通过拉簧参数与连杆参数进行设定、优化,隔振的刚度非线性优化程度受主隔振器阻尼以及零位刚度参数影响。相比于传统线性隔振器,菱形HSLDS具有显著的非线性隔振优势,可较好地满足光电载荷隔振需求。

热电制冷器热模型建立与修正方法研究

影响热电制冷器仿真温度的输入参数较多且不易准确测得导致建立高精度仿真模型较为困难。为此,提出了一种热电制冷器热模型建立与修正方法。首先建立热电制冷器温度场仿真模型,并基于Spearman相关级数对影响仿真温度的参数进行灵敏度辨识,确定强相关参数和弱相关参数;然后以热电制冷器的实测温度值为目标,采用多岛群遗传算法对强相关参数进行修正;在此基础上,再对弱相关参数进行修正;最后运用霍克基维斯直接搜索算法对修正后的参数进行更为精确的修正,得出了电流为3.6 A时模型输入参数的修正值。采用相同方法获得了电流在0~3.9 A范围内输入参数的修正值。据此建立的热模型,仿真值与实测值最大误差小于4.9℃(-5~100.5℃范围内),表明该热模型的建立与修正方法合理有效。