基于低摩擦气缸的力平衡系统的研究

摘要

随着我国载人航天技术的飞速发展和探月工程逐步深入的进行，航天器性能的优劣往往影响甚至决定着探月工程进展能否继续顺利的进行。这就需要在航天器进入外太空之前对航天器里的关键元件进行地面测试，以确定其性能能否满足一定的技术指标和要求。这就需要有大量的结构动力学测试设备、测试系统等基础设施来模拟外太空的微重力环境。气动力平衡系统是模拟微重力环境的重要手段，因此对气动力平衡系统进行研究具有重要意义。
　　本文首先对力平衡系统中的压力控制元件—大流量压力调节阀进行数学建模和仿真分析。采用仿真分析与实验验证结合的方法，研究了压力调节阀的静、动态特性，研究了压力调节阀充放气过程中出口腔压力动态和阀芯位移动态。
　　然后对气动力平衡系统里的关键气动元件进行了理论分析和仿真建模，并进行基于低摩擦气缸的气动力平衡系统的建模。在该系统模型的基础上进行了特性分析，分析了气罐容积、气管长度、气缸进气孔直径对系统频率特性的影响，以得到在仿真的水平上对该系统进行结构参数优化设计。
　　接着，对基于低摩擦气缸的气动力平衡系统进行了仿真分析，分析了该系统的静态平衡特性和动态平衡特性。分析不同的驱动速度、不同的负载质量对系统附加力性能的影响，分析了气罐对于系统驱动速度与附加力关系的影响，以指导实验的进行。
　　最后对基于低摩擦气缸的气动力平衡系统的力平衡特性进行了实验研究。研究了对于三个不同容积的气罐，力平衡系统在不同的驱动速度的作用下，系统附加力的变化规律。通过实验与仿真进行对比研究，证明系统方案的可行性和有效性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题的来源及研究意义

1.2气动力平衡系统的国内外研究现状

1.3课题的研究内容

第2章 大流量压力调节阀的建模仿真与实验分析

2.1 引言

2.2压力调节阀的结构组成及工作原理

2.3压力调节阀的建模

2.4压力调节阀静态特性的分析

2.5 压力调节阀的动态特性分析

2.6 本章小结

第3章 基于低摩擦气缸的力平衡系统的建模及特性分析

3.1 引言

3.2 系统的结构组成及工作原理

3.3 系统中关键气动元件的建模

3.4 系统的仿真建模与特性分析

3.5 本章小结

第4章 基于低摩擦气缸的力平衡系统的附加力仿真分析

4.1 引言

4.2 力平衡系统的静态平衡分析

4.3 力平衡系统附加力分析

4.4 小结

第5章 气动力平衡系统的实验研究

5.1 引言

5.2 力平衡系统试验台方案设计

5.3 力平衡系统的实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢