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低温大口径反射镜支撑装调系统研究

邱成波

  随着空间遥感器的迅速发展,大口径反射镜的支撑装调技术受到越来越多的研究者的重视。由于大口径反射镜的镜面在受到重力载荷和温度载荷下会发生较大变形而影响成像质量,本文设计了一套反射镜支撑装调机构来减小镜面变形。根据反射镜的工况和面形精度指标,本文依次完成了反射镜的基本尺寸的确定、反射镜的轻量化设计、反射镜支撑结构的设计及反射镜装调机构的设计,最后用有限元法分析镜面变形结果。本文研究内容分以下几部分展开。首先,已知离轴三反光学设计结果中的主镜口径,结合经验公式得到反射镜的厚度;对比各反射镜材料结合反射镜的工作环境确定反射镜材料为SiC;对大口径反射镜进行轻量化设计并通过有限元软件Solidworks Simulation分析对比各种支撑方式下的镜面变形量,最终确定其背部支撑方式。其次,通过对比分析国内外各类大口径反射镜支撑结构的优劣,结合反射镜镜面面形指标要求进行反射镜支撑结构的设计。详细介绍柔性铰链的力学性能和结构特点,确定支撑结构为基于柔性铰链的9点Kindle支撑,合理设计各支撑零件的尺寸,将支撑结构与镜座的连接副进行强度校核。再次,简要介绍球铰杆微位移实现原理和滚珠丝杠工作原理,根据反射镜系统的设计要求确定装调机构为双自由度回转机构配合滚珠丝杠移动平台的形式。根据工况及设计指标确定丝杠、步进电机、球铰杆等的尺寸和规格,最后对装调系统进行精度分析。最后,利用有限元软件Ansys Workbench 12.0对低温大口径反射镜系统进行仿真分析。分析分为三大部分:重力对大口径反射镜镜面面形的影响的分析;90K低温对大口径反射镜镜面面形的影响的分析;重力和90K低温共同作用下大口径反射镜镜面面形变化的分析。分析结果均满足镜面面形精度指标的要求,验证了该套反射镜支撑装调系统的合理性。……   
[关键词]:大口径反射镜;轻量化;低温;支撑;装调;镜面面形
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2016年