一种低频大挠度可调惯性负载模拟件，由联接法兰、齿轮、联接支架、柔性负载主体、联接滑套、滚筒和配重质量块组成；联接法兰直接与太阳帆板驱动结构的输出轴通过固联；联接支架和联接滑套将联接法兰与柔性负载主体相联接；齿轮用于同步调节两个联接支架之间的角度，实现惯性负载模拟件刚度的调节，同时保证柔性负载主体的端部的方管梁与太阳帆板驱动机构的端部平行；联接滑套在柔性负载主体的端部的方管梁上自由滑动，保证柔性负载主体沿太阳帆板驱动机构的轴线对称分布；在柔性负载主体上合理布置配重质量块，实现惯性负载模拟件的质量分布的调节，同时实现了模拟件惯量的调节。本发明专利技术结构简单，操作方便，易于实现模态频率的调节，且调节范围较大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低频大挠度可调惯性负载模拟件，可以自由调节模拟件的模态刚度和模态质量，实现不同结构模态频率和不同惯量的太阳帆板的模拟及精确的控制，以符合实际结构的频率，可以用于低频大挠度惯性负载的模拟试验，如太阳帆板结构的模拟试验。
技术介绍
目前的航天器均带有大挠度、大面积的太阳帆板，容易受到外界干扰及其结构自身参数的摄动而发生振动，这对航天器的指向精度和稳定度影响很大。太阳帆板面要始终保持与太阳光线垂直，使之跟踪太阳，最大可能地获取太阳能。太阳帆板的低频大幅振动会引起太阳帆板驱动机构的有害振动，会对太阳帆板与太阳帆板驱动结构的联接部位产生较大的剪力和弯矩，甚至会造成联接部位结构的损坏及轴系的卡死，太阳帆板的反复振动还会引起绝缘线路绝缘皮的疲劳磨损，出现短路情况；从而影响航天器某些设备的正常工作，甚至造成航天器的报废；另外，太阳帆板的大幅振动会影响航天器的指向精度和稳定度，影响成像质量；因此测量和分析太阳帆板的模态特性，对于分析并消除扰动从而提高航天器的姿态控制精度和加强航天器的安全设计有着非常重要的工程意义。惯性负载模拟装置用于模拟太阳翼帆板的惯性状态和相应模态。通过惯性负载模拟装置可以考察太阳帆板驱动机构在带负载状态下的各种性能和结构强度。同时可以考察不同的惯性负载对机构的影响以及机构最大承载能力等性能指标。通常的驱动机构地面试验只进行力矩负载试验而不考虑惯性负载，很难真实的验证驱动机构的驱动性能。通过惯性负载模拟器可以进行半物理仿真，通过地面试验考核驱动机构在极端条件下对惯性负载的适应能力，为驱动机构驱动能力测试提供必要数据。由于太阳帆板的模态频率很低，且低阶频率(主要考虑一、二、三、四阶频率)较为接近，再加上制造模拟件过程中一些误差等因素的存在，用单一低频大挠度惯性模拟件完全实现太阳帆板的模态的模拟难度较大，这里设计一种可调刚度和质量分布的低频大挠度惯性负载模拟件模拟实现太阳帆板模态频率的精确模拟，同时模拟不同模态特性的太阳帆板。目前，国内外尚未见有关低频大挠度可调惯性负载模拟件的文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种刚度和质量分布可调的低频大挠度惯性负载模拟件，该模拟件可以精确模拟真实太阳帆板的实际频率特性，同时由于模拟件模态频率的可调性，可以模拟不同频率特性的太阳帆板，增加了使用范围。本专利技术要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低频大挠度可调惯性负载模拟件，包括：联接法兰1、两个齿轮2、两个联接支架3、两个联接滑套4、四个滚筒5、柔性负-->载主体6和多个配重质量块7；联接法兰1由圆盘端1-1和槽字型端1-3通过中间的法兰架14-2连接构成；齿轮2主要由齿轮主体2-3、轮齿2-4和轴孔2-5构成，在齿轮主体2-3上分别开有键槽2-1和齿轮通孔2-2，三个齿轮通孔2-2呈120度对称分布于齿轮主体2-3上，键槽2-1开在轴孔2-5的内表面上，距离两个轮齿通孔2-2相等距离的齿轮主体2-3上；联接支架3包括大圆筒3-1、联接结构3-2、小圆筒3-3、联接支架通孔3-4、键3-5和圆盘3-6，大圆筒3-1和小圆筒3-3通过联接结构3-2连接构成，圆盘3-6和大圆筒3-1为一个整体结构，圆盘3-6位于大圆筒3-1的中部，键3-5的一个端面和侧面分别与大圆筒3-1的外表面及圆盘3-6的端面相接触，各个部分通过焊接组成一个具有对称结构的整体；联接滑套4包括第一联接滑套通孔4-1、螺纹孔4-2、第二联接滑套通孔4-3、两底板4-6和支撑板4-7，各个部分为一个整体结构，两底板4-6和支撑板4-7的组合形成左槽4-4和右槽4-5；柔性负载主体6包括端部薄壁方管梁6-2及6-5、两个薄铝板6-3和两个小截面实心方梁6-4，两个小截面实心方梁6-4分别焊接于端部薄壁方管梁6-2及6-5两端，薄铝板6-3的三个侧边分别与端部薄壁方管梁6-2及6-5和其中一个小截面实心方梁6-4侧边焊接在一起，整个结构沿对称线6-6对称分布，端部方管梁6-2的一个外表面上标有刻度6-1，用于定位两个联接滑套4的滑动位置；联接法兰1的圆盘端1-1直接与太阳帆板驱动机构的输出轴通过螺栓固联，联接法兰1的槽字型端1-3与联接支架3的大圆筒3-1通过螺栓联接，联接支架3的大圆筒3-1可以绕螺栓自由旋转，从而实现两个联接支架3角度的调节；齿轮2与联接支架3的圆盘3-6通过齿轮2上的齿轮通孔2-2和联接支架通孔3-4固联，齿轮2上的键槽2-1和联接支架3的键3-5联接，用于定位(齿轮2与联接支架3的连接在联接支架3的大圆筒3-1、小圆筒3-3和联接结构3-2焊接之前进行)；联接支架3的小圆筒3-3与联接滑套4上的第二联接滑套通孔4-3通过螺栓联接，联接支架3的小圆筒3-3可以绕螺栓自由旋转；联接滑套4上的两个第一联接滑套通孔4-1与两个滚筒5通过两个螺栓联接，滚筒5可以绕螺栓自由转动；柔性负载主体6的端部薄壁方管梁6-2置于联接滑套4左槽4-4内，联接滑套4可以通过滚筒5在柔性负载主体6的端部方管梁6-2上自由移动位置；配重质量块7应根据挠性结构的模态频率要求，合理布置，以柔性负载主体6的对称线6-6为对称中心等距离粘贴于柔性负载主体6的端部薄壁方管梁6-2及相对一侧的梁6-5上下两个面上，需要4个或8个质量块即可；联接法兰1和另一个联接支架3的连接，另一个齿轮2与另一个联接支架3的连接，另一个联接支架3和另一个联接滑套4的连接，另一个联接滑套4与另两个滚筒5的连接，另一个联接滑套4与柔性负载主体6的连接与前面的连接方式相同。本专利技术的原理：本专利技术中的联接法兰的圆盘端直接与太阳帆板驱动机构(步进电机)的输出轴通过螺栓固联；联接法兰与柔性负载主体通过两个联接支架及两个联接滑块连接；两个联接支架可以绕与之连接的联接法兰的槽字型端的螺栓自由旋转，从而实现两个联接支架角度的调节；与联接支架固联的两个齿轮的相对啮合转动保证了两个联接支架之间以相同的转角不同的转向同步转动；两个联接支架的另一端可以绕与之连接的联接滑块的螺栓自由旋转；两个联接滑套可以沿柔性负载主体的方管梁通过滚筒自由滑动，保证定位在距离柔性负载主体的端部方管梁的中心位置相等的位置上，以确保整个结构的对称性，通过顶紧螺栓固定两个联接滑块，实现整个机构的固定，从而实现模拟件刚度的调节。根据实际挠性结构的模态特性和惯量的要求，将配重质量块合理布置、粘贴于柔性负载主-->体方管梁上，从而满足模态惯量的要求。根据实际太阳帆板的模态特性调节低频大挠度惯性负载模拟件刚度和质量分布，精确控制模拟件的模态频率，从而满足实际测量需求。通过对测量的低频大挠度惯性负载模拟件模态特性数据分析，为实际太阳翼驱动机构的受力状况、航天器的姿态控制和航天器的安全设计提供依据。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术通过两个啮合齿轮的相对转动调节调节两个联接支架的夹角，实现模拟件刚度的调节，克服了需要制造多个支架的弊端。(2)本专利技术通过在柔性负载主体两侧的方管梁上合理位置布置配重质量块，实现质量分布的调节，克服了需要制造多个柔性负载主体的弊端。(3)本专利技术两个联接支架之间的夹角易于调节，由于方管梁上刻度的存在，能够实现联接支架的精确定位，可以满足结构的对称需求。(4本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低频大挠度可调惯性负载模拟件，其特征在于：包括联接法兰（１）、两个齿轮（２）、两个联接支架（３）、两个联接滑套（４）、四个滚筒（５）、柔性负载主体（６）和多个配重质量块（７）；联接法兰（１）由圆盘端（１－１）和槽字型端（１－３）通过中间的法兰架（１－２）连接构成；齿轮（２）由齿轮主体（２－３）、轮齿（２－４）和轴孔（２－５）构成，在齿轮主体（２－３）上分别开有键槽（２－１）和三个齿轮通孔（２－２），键槽（２－１）开在轴孔（２－５）的内表面上，距离两个齿轮通孔（２－２）相等距离的齿轮主体（２－３）上；联接支架（３）包括大圆筒（３－１）、联接结构（３－２）、小圆筒（３－３）、联接支架通孔（３－４）、键（３－５）和圆盘（３－６），大圆筒（３－１）和小圆筒（３－３）通过联接结构（３－２）连接构成，圆盘（３－６）和大圆筒（３－１）为一个整体结构，圆盘（３－６）位于大圆筒（３－１）的中部，键（３－５）的一个端面和侧面分别与大圆筒（３－１）的外表面及圆盘（３－６）的端面相接触，各个部分通过焊接组成一个具有对称结构的整体；联接滑套（４）包括第一联接滑套通孔（４－１）、螺纹孔（４－２）、第二联接滑套通孔（４－３）、两底板（４－６）和支撑板（４－７），各个部分为一个整体结构，两底板（４－６）和支撑板（４－７）的组合形成左槽（４－４）和右槽（４－５）；柔性负载主体（６）包括端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）、两个薄铝板（６－３）和两个小截面实心方梁（６－４），两个小截面实心方梁（６－４）分别焊接于端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）两端，薄铝板（６－３）的三个侧边分别与端部薄壁方管梁（６－２）及（６－５）和其中一个小截面实心方梁（６－４）侧边焊接在一起，整个结构沿对称线（６－６）对称分布，端部方管梁（６－２）的一个外表面上标有刻度（６－１），用于定位两个联接滑套（４）的滑动位置；联接法兰（１）的圆盘端（１－１）直接与太阳帆板驱动机构的输出轴通过螺栓固联，联接法兰（１）的槽字型端（１－３）与联接支架（３）的大圆筒（３－１）通过螺栓联接，联接支架（３）的大圆筒（３－１）可以绕螺栓自由旋转，从而实现两个联接支架（３）角度的调节；齿轮（２）与联接支架（３）的圆盘（３－６）通过齿轮（２）上的齿轮通孔（２－２）和联接支架通孔（３－４）固联，齿轮（２）上的键槽（２－１）和联接支架（３）的键（３－５）联接，用于定位；联接支架（３）的小圆筒（３－３）与联接滑套（４）上的第二联接滑套通孔（４－３）通过螺栓联接，联接支架（３）的小圆筒（３－３）可以绕螺栓自由旋转；联接滑套（４）上的两个第一联接滑套通孔（４－１）与两个滚筒（５）通过两个螺栓联接，滚筒（５）可以绕螺栓自由转动；柔性负载主体（６）的端部薄壁方管梁（６－２）置于联接滑套（４）左槽（４－４）内，联接滑套（４）可以通过滚筒（５）在柔性负载主体（６）的端部方管梁（６－２）上自由移动位置；配重质量块（７）应根据挠性结构的模态频率要求，合理布置，以柔性负载主体（６）的对称线（６－６）为对称中心等距离粘贴于柔性负载主体（６）的端部薄壁方管梁（６－２）及相对一侧的梁（６－５）上下两个面上；联接法兰（１）和另一个联接支架（３）的连接，另一个齿轮（２）与另一个联接支架（３）的连接，另一个联接支架（３）和另一个联接滑套（４）的连接，另一个联接滑套（４）与另两个滚筒（５）的连接，另一个联接滑套（４）与柔性负载主体（６）的连接与前面的连接方式相同。...
【技术特征摘要】
1.一种低频大挠度可调惯性负载模拟件，其特征在于：包括联接法兰(1)、两个齿轮(2)、两个联接支架(3)、两个联接滑套(4)、四个滚筒(5)、柔性负载主体(6)和多个配重质量块(7)；联接法兰(1)由圆盘端(1-1)和槽字型端(1-3)通过中间的法兰架(1-2)连接构成；齿轮(2)由齿轮主体(2-3)、轮齿(2-4)和轴孔(2-5)构成，在齿轮主体(2-3)上分别开有键槽(2-1)和三个齿轮通孔(2-2)，键槽(2-1)开在轴孔(2-5)的内表面上，距离两个齿轮通孔(2-2)相等距离的齿轮主体(2-3)上；联接支架(3)包括大圆筒(3-1)、联接结构(3-2)、小圆筒(3-3)、联接支架通孔(3-4)、键(3-5)和圆盘(3-6)，大圆筒(3-1)和小圆筒(3-3)通过联接结构(3-2)连接构成，圆盘(3-6)和大圆筒(3-1)为一个整体结构，圆盘(3-6)位于大圆筒(3-1)的中部，键(3-5)的一个端面和侧面分别与大圆筒(3-1)的外表面及圆盘(3-6)的端面相接触，各个部分通过焊接组成一个具有对称结构的整体；联接滑套(4)包括第一联接滑套通孔(4-1)、螺纹孔(4-2)、第二联接滑套通孔(4-3)、两底板(4-6)和支撑板(4-7)，各个部分为一个整体结构，两底板(4-6)和支撑板(4-7)的组合形成左槽(4-4)和右槽(4-5)；柔性负载主体(6)包括端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)、两个薄铝板(6-3)和两个小截面实心方梁(6-4)，两个小截面实心方梁(6-4)分别焊接于端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)两端，薄铝板(6-3)的三个侧边分别与端部薄壁方管梁(6-2)及(6-5)和其中一个小截面实心方梁(6-4)侧边焊接在一起，整个结构沿对称线(6-6)对称分布，端部方管梁(6-2)的一个外表面上标有刻度(6-1)，用于定位两个联接滑套(4)的滑动位置；联接法兰(1)的圆盘端(1-1)直接与太阳帆板驱动机构的输出轴通过螺栓固联，联接法兰(1)的槽字型端(1-3)与联接支架(3)的大圆筒(3-1)通过螺栓联接，联接支架(3)的大圆筒(3-1)可以绕螺栓自由旋转，从而实现两个联接支架(3)角度的调节；齿轮(2)与联接支架(3)的圆盘(3-6)通过齿轮(2)上的齿轮通孔(2-2)和联接支架通孔(3-4)固联，齿轮(2)上的键槽(2-1)和联接支架(3)的键(3-5)联接，用于定位；联接支架(3)的小圆筒(3-3)与联接滑套(4)上的第二联接滑套通孔(4-3)通过螺栓联接，联接支架(3)的小...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦龙，程伟，韩伟，何斌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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