航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性

前言

　　隨著航天事業(yè)的發(fā)展，航天器的功能不斷增強(qiáng),性能不斷提高，星箭連接分離機(jī)構(gòu)、艙段連接分離機(jī)構(gòu)、壓緊釋放機(jī)構(gòu)、太陽翼/天線展開機(jī)構(gòu)、空間對(duì)接機(jī)構(gòu)、艙門機(jī)構(gòu)、著陸緩沖機(jī)構(gòu)、自動(dòng)取樣機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)越來越多地被應(yīng)用到航天器上，航天器機(jī)構(gòu)的可靠性問題也越來越突出。為了進(jìn)一步提升航天器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，提高航天器機(jī)構(gòu)的可靠性，促進(jìn)研究成果應(yīng)用于航天器工程，作者以航天器機(jī)構(gòu)工程研制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)了20多年來作者及有關(guān)合作者在部分機(jī)械零部件、航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性方面的研究成果，撰寫成本書。　　本書涵蓋了“機(jī)械基礎(chǔ)——零部件設(shè)計(jì)與分析”、“航天器機(jī)構(gòu)的發(fā)展”、“航天器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析”和“航天器機(jī)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及評(píng)估”四部分內(nèi)容，不特別追求對(duì)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)理論描述的系統(tǒng)性和對(duì)機(jī)構(gòu)種類覆蓋的全面性，而力求突出航天器機(jī)構(gòu)個(gè)性化的創(chuàng)新性研究成果?！　”緯某霭娴玫搅酥袊?guó)空間技術(shù)研究院總體部王永富研究員、范含林研究員、柴洪友研究員及中國(guó)宇航出版社的支持與幫助，作者在此謹(jǐn)致謝意?！　≈袊?guó)空間技術(shù)研究院總體部的宮穎工程師、孫國(guó)鵬工程師、李新立工程師和博士研究生王麗麗同志參加了本書的校對(duì)和修改工作，在此一并感謝?！　”緯晒└叩仍盒Ｏ嚓P(guān)專業(yè)師生及航天器相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考?！　g迎讀者對(duì)本書中的錯(cuò)誤和疏漏之處給予批評(píng)指正。　　作者　　2012年12月

內(nèi)容概要

　　《航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性》涵蓋了“機(jī)械基礎(chǔ)——零部件設(shè)計(jì)與分析”、“航天器機(jī)構(gòu)的發(fā)展”、“航天器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析”和“航天器機(jī)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及評(píng)估”四部分內(nèi)容，不特別追求對(duì)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)理論描述的系統(tǒng)性和對(duì)機(jī)構(gòu)種類覆蓋的全面性，而力求突出航天器機(jī)構(gòu)個(gè)性化的創(chuàng)新性研究成果?！　∽髡咭院教炱鳈C(jī)構(gòu)工程研制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)了20多年來作者及有關(guān)合作者在部分機(jī)械零部件、航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性方面的研究成果，撰寫成本書?！　　逗教炱鳈C(jī)構(gòu)及其可靠性》可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生及航天器相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

劉志全，1963年生，中國(guó)空間技術(shù)研究院研究員、博士生導(dǎo)師、學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人。1989年、1996年分別在哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)專業(yè)獲碩士和博士學(xué)位；1998年西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)博士后流動(dòng)站出站。曾任黑龍江礦業(yè)學(xué)院（現(xiàn)名：黑龍江科技學(xué)院）講師、西北工業(yè)大學(xué)副教授。1998年以來一直在中國(guó)空間技術(shù)研究院從事神舟一號(hào)～神舟八號(hào)飛船、天宮一號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、多種小衛(wèi)星的研制工作以及博士研究生、碩士研究生的指導(dǎo)工作。歷任結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師、總體部機(jī)構(gòu)主任工程師、中國(guó)空間技術(shù)研究院學(xué)位評(píng)定分委員會(huì)委員、北京理工大學(xué)兼職教授、中國(guó)航天科技集團(tuán)公司可靠性專家組成員、中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心可靠性專家組成員和中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部協(xié)外項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人。

書籍目錄

第1篇 機(jī)械基礎(chǔ)——零部件設(shè)計(jì)與分析 Research on Cone Tooth Spherical Gear Transmission of Robot Flexible Joint 機(jī)器人柔性關(guān)節(jié)準(zhǔn)橢球面齒輪傳動(dòng)——節(jié)曲面的優(yōu)化設(shè)計(jì) 機(jī)器人柔性關(guān)節(jié)準(zhǔn)橢球面齒輪傳動(dòng)——齒形分析與設(shè)計(jì) 高速軸承結(jié)構(gòu)和性能的發(fā)展 滾動(dòng)軸承油膜厚度及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)試 線接觸彈流理論研究的三個(gè)方面 Parameter Measurement of 4010 Synthetic Aviation Lubricant 高速圓柱滾子軸承的熱分析模型 高速圓柱滾子軸承溫度分布的計(jì)算與測(cè)試 某直升機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)熱分析 某直升機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)熱分析 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔熱狀態(tài)分析模型及溫度場(chǎng)計(jì)算 高速滾動(dòng)軸承在失去潤(rùn)滑情況下工作游隙的計(jì)算方法 第2篇航天器機(jī)構(gòu)的發(fā)展 空間對(duì)接組件中的結(jié)構(gòu)鎖及其傳動(dòng)系統(tǒng) 載人航天器艙門機(jī)構(gòu)原理與特點(diǎn)分析 月球探測(cè)器軟著陸機(jī)構(gòu)發(fā)展綜述 載人航天器艙門周邊傳動(dòng)鎖緊釋放機(jī)構(gòu)的原理與特點(diǎn) 空間光學(xué)遙感器的主鏡展開機(jī)構(gòu) 構(gòu)架式空間可展開支撐臂 深空探測(cè)自動(dòng)采樣機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 空間太陽電池陣的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 第3篇航天器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 空間對(duì)接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)鎖的優(yōu)化設(shè)計(jì) 帶有偏心輪的鎖鉤式結(jié)構(gòu)鎖運(yùn)動(dòng)性能和力分析 載人航天器電動(dòng)兼手動(dòng)艙門的研究 載人航天器艙門有限元分析及機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角計(jì)算 月球探測(cè)器軟著陸機(jī)構(gòu)展開過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 一種空間光學(xué)遙感器的主鏡展開機(jī)構(gòu) 空間光學(xué)遙感器主鏡展開機(jī)構(gòu)重復(fù)定位精度分析 空間光學(xué)遙感器主鏡展開機(jī)構(gòu)鎖緊剛度分析 球鉸接桿式支撐臂構(gòu)型參數(shù)分析 月面鉆取式自動(dòng)采樣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 第4篇 航天器機(jī)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)及評(píng)估 航天器機(jī)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的若干要素 航天產(chǎn)品FMEA工作有效性的思考 航天器機(jī)械可靠性特征量裕度的概率設(shè)計(jì)方法 航天器機(jī)構(gòu)的可靠性試驗(yàn)方法 航天器火工機(jī)構(gòu)的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)及評(píng)估方法 長(zhǎng)壽命航天器機(jī)構(gòu)的加速壽命試驗(yàn)方法 航天器機(jī)構(gòu)固體潤(rùn)滑球軸承磨損失效模型 航天器機(jī)構(gòu)固體潤(rùn)滑球軸承的加速壽命試驗(yàn)方法 載人飛船座椅緩沖機(jī)構(gòu)的可靠性試驗(yàn)方法 載人航天器密封艙門的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方法 載人飛船某連接分離機(jī)構(gòu)的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方法 航天器開關(guān)類機(jī)構(gòu)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)方法 航天器太陽翼展開可靠性的評(píng)估方法

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   1.1 盤壓桿展開機(jī)構(gòu) 盤壓桿展開機(jī)構(gòu)是一種利用縱梁盤壓收攏時(shí)儲(chǔ)存的應(yīng)變能進(jìn)行伸展的線性展開機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)最早由美國(guó)ASTR0公司于20世紀(jì)60年代提出，其典型代表為Astromast的盤壓桿機(jī)構(gòu)，如圖1所示。盤壓桿展開機(jī)構(gòu)由橫向支架、縱梁和對(duì)角件組成，縱梁為連續(xù)的細(xì)長(zhǎng)彈性桿，橫向支架位于與縱梁垂直的平面內(nèi)，對(duì)角件是位于盤壓桿每側(cè)面的十字交叉的對(duì)角繩索等組件。 在收攏狀態(tài)下，盤壓桿受壓緊裝置的作用被壓縮成如圖1收攏段所示的螺旋形。此時(shí)橫向支架中的桿件軸向受壓而發(fā)生彈性變形，同時(shí)連續(xù)縱梁產(chǎn)生彎曲變形。當(dāng)壓緊裝置釋放后，橫向支架中的桿件和縱梁中所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能得以釋放，使得縱梁恢復(fù)為直線型，從而實(shí)現(xiàn)了盤壓桿的展開。 盤壓桿有兩種展開方式：拉索展開方式和套筒螺母展開方式，如圖2所示。在拉索展開方式中，拉索一端固定在頂盤中心，另一端與盤壓桿根部的阻尼器或減速器相連接，利用拉索提供的阻力來控制展開速度。而對(duì)于套筒螺母展開方式，在展開過程中，電機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)提升螺母旋轉(zhuǎn)，在提升螺母的帶動(dòng)下，展開段向外直線伸展，同時(shí)展開段帶動(dòng)套筒中收攏段的盤壓桿沿著螺旋狀導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)盤壓桿的連續(xù)展開。 拉索展開方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，缺點(diǎn)在于展開過程中頂端會(huì)旋轉(zhuǎn)，而且在太空只能實(shí)現(xiàn)一次伸展，不能自動(dòng)收攏，展開過程中過渡段的剛度很低。 套筒螺母展開方式的優(yōu)點(diǎn)在于：展開過程中和展開后的盤壓桿都具有較高的強(qiáng)度和剛度；展開過程中盤壓桿的頂端無轉(zhuǎn)動(dòng)；可以實(shí)現(xiàn)多次收攏展開，并能夠提供較大的展開驅(qū)動(dòng)力，可以用于展開較大的負(fù)載。其缺點(diǎn)是套筒組件導(dǎo)致總質(zhì)量增大。 自從20世紀(jì)60年代盤壓桿展開機(jī)構(gòu)問世以來，國(guó)外對(duì)其進(jìn)行了大量的構(gòu)型設(shè)計(jì)、有限元分析、選材、展開控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、地面試驗(yàn)和空間展開收攏試驗(yàn)。盤壓桿展開機(jī)構(gòu)已成功應(yīng)用在美國(guó)洛克希德公司研制的太陽電推進(jìn)(Solar Electric Propulsion,SEP)太陽陣和土衛(wèi)星（TERRA）的太陽翼上。在飛行試驗(yàn)SAFEE(Solar Array Flight Experi-ment)中，盤壓桿展開機(jī)構(gòu)也得到了成功應(yīng)用。

編輯推薦

《航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性》作者以航天器機(jī)構(gòu)工程研制經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，總結(jié)了20多年來作者及有關(guān)合作者在部分機(jī)械零部件、航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性方面的研究成果，撰寫成《航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性》。《航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性》可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生及航天器相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

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