分离导向机构试验台加载系统设计与研究

摘要

火箭上下级在分离时，分离导向机构可以让火箭的上一级按着预定的方式分离，而不会影响到下一级火箭的正常姿态，因此分离导向机构的性能直接影响到火箭能否正常分离。分离导向机构试验台可以用来对分离导向机构的性能进行测试，本文对试验台中的加载系统进行设计与研究，试验台加载系统可以用来模拟分离导向机构在分离过程中受到的载荷，对验证分离导向机构设计的合理性有重要的意义。
　　首先，在对加载系统和电动缸以及滚珠丝杆副进行了国内外现状总结的基础上，通过分析试验台加载系统的工作原理并结合设计指标，确定了试验台加载系统的总体方案，完成了加载试验台中电动缸和加载台的设计，对加载系统硬件完成了加载控制台设备的选型和电气控制箱的设计，也完成了加载系统的软件开发。最后按照设计制作了加载系统的实物。
　　其次，对加载系统的测试对象分离导向机构进行了受力分析，确定了加载系统包含推力和扭矩加载的两种输出形式。然后又对电动缸里面的滚珠丝杆副的受力情况进行了详细的分析，探究了滚珠在滚道内滑移的本质。进行了滚珠丝杆副的接触应力分析，解释了滚珠丝杆副使用中丝杆磨损较快现象的原因。通过有限元软件对滚珠丝杆之间的弹性接触的分析，验证了接触应力理论分析的结果，分析了电动缸中丝杆副的模态，根据丝杆的自振频率与振型，得出电动缸在工作时丝杆不会有共振出现，通过通过对电动缸最大行程时屈曲分析，得出电动缸在最大载荷下不会有失稳出现。
　　之后，在电动缸的运动特性分析和推力特性分析中，通过动态特性分析，得到了选取适当的参数可以改善电动缸的动态特性，分析了电动缸的瞬时启动带来冲击力的大小，得到了推力速度和摩擦机理对电动缸推力的影响，总结了电机的扭矩、丝杆的导程和螺母的滑道圈数对电动缸推力输出的影响。最后通过运动仿真分析了电动缸的运动参数，验证了电动缸运动特性分析是正确的。
　　最后，通过对电动缸的功能验证试验，验证了设计的电动缸的功能完备、性能指标满足使用要求，通过对试验台的加载系统进行推力输出和扭矩输出试验，验证了试验台加载系统的电动缸之间是协调合理，加载系统的功能完备，达到设计要求，可以进行整体试验。