飞控系统仿真转台结构的力学特性分析

摘要

本文以现代设计理论及方法为依据，采用目前流行的力学分析手段对三轴仿真转台及其支撑轴承进行了分析。 首先，对转台轴系滚动轴承的支撑刚度进行了研究。应用Hertz弹性体接触应力理论，推导出了滚动轴承支承刚度矩阵的解析表达式，并利用VB与MATLAB编写了轴承刚度计算软件。通过对刚度矩阵的求解，为轴系的有限元分析提供了较为准确的支撑部件刚度特性。 其次，建立了轴承的有限元模型。将轴承转化成用结构几何参数和材料弹性模量表示的一种等效刚度的结构实体来进行有限元建模。 最后，建立了转台结构的分析模型，并进行动态特性分析。采用大型通用有限元分析软件ANSYS8.0对转台结构进行分析，通过模态分析结果来为转台结构的优劣提供判据。本研究为类似的机械结构分析提供参考的依据。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外转台的研究状况综述

1.3结构动力学分析方法的发展

1.4课题研究的主要内容

第2章转台轴系轴承刚度分析与软件开发

2.1引言

2.2角接触球轴承刚度矩阵的解析推导

2.2.1基本假设

2.2.2刚度矩阵的解析推导

2.2.3刚度矩阵的数值解法

2.3轴承刚度计算软件的开发

2.3.1开发软件简介

2.3.2软件开发流程

2.3.3软件运行界面

2.4本章小结

第3章转台轴承有限元分析模型的建立

3.1轴承刚度计算

3.1.1滚动轴承的预紧力选择及轴承刚度计算参数的确定

3.1.2轴承刚度矩阵求解

3.2轴承等效刚度模型的确定

3.2.1轴承有限元模型的选择

3.2.2模型几何结构的建立

3.2.3模型结构参数的确定

3.3本章小结

第4章转台结构的动态特性分析

4.1模态分析的概念及基本理论

4.2有限元法及其分析软件ANSYS简介

4.2.1结构动力学问题的有限元法

4.2.2有限元分析软件ANSYS简介

4.3转台结构及其工作原理

4.4转台结构的有限元分析

4.4.1建模方案分析

4.4.2单元的选取

4.4.3材质属性

4.4.4有限单元网格的划分

4.4.5边界条件和载荷处理

4.4.6模型计算

4.4.7结果分析

4.5转台结构的改进意见

4.6本章小结

结论

参考文献

附录1常用轴承刚度公式的解析推导

1.1向心推力球轴承刚度及位移表达式

1.2滚子轴承刚度及位移表达式

1.3双列向心球面球轴承刚度及位移表达式

1.4推力球轴承刚度及位移表达式

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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