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SolidWorks2008年度征文:卫星振动压环优化设计

发表时间: 2012-7-12 作者: 张逸波 来源: e-works
本文介绍了振动压环的形式、作用,并针对传统设计的缺陷进行了分析,提出了一种振动压环优化设计方法。通过有限元计算与传统方法进行对比,探讨了提高压环抗变形能力和增加预紧力的途径。实际应用表明,优化后振动压环在抗变形能力和对产品的预紧力方面都有了明显的提高。
      1 前言
   
    以前卫星在做振动试验中,大多采用星箭适配器底面的振动响应包络曲线作为输入条件,即星箭适配器一同参与振动试验。在卫星及火箭的制造流程中,星箭适配器是属于火箭的一部分,因此在针对卫星的振动试验中,为了更好的反映卫星个体的振动响应特性,应去除星箭适配器对于整星振动特性的影响,因此将输入条件上移到星箭分离面是最合理的。目前,越来越多的卫星均采用不带星箭适配器的振动试验模式。这种模式要求振动夹具与卫星的连接采用模拟包带压紧的方式,振动压环就起到了这一作用。目前振动压环在使用中主要存在的缺陷有:
   
    (1)配合面制造误差引起压不紧、虚压现象;
   
    (2)压环容易径向变形导致无法安装。
   
    这两个问题都会导致试验无法进行,或者试验结果误差过大。为了解决这两个主要问题,必须从设计层面进行优化。有限元法用于结构的静力及刚度分析计算十分有效[1],本文利用Solidworks软件,通过对压环设计的优化设计及有限元分析,探讨了提高压环抗变形能力和增加预紧力的途径。
   
    2压环优化设计
   
    2.1 压环结构

   
    卫星的星箭分离环下法兰为一斜面,通过与包带斜面的配合将其压紧在星箭适配器上法兰上(见图1、2)。图2中星箭分离环上端面与卫星相连,星箭适配器下端面与火箭相连,从而形成发射时的状态。  
   


    图1:星箭分离面示意图
    
    图2:分离环与适配器装配示意图

              
    为了模拟图1的连接方式,振动夹具上必须有一带有斜面的压环将星箭分离面压紧在夹具上。在设计中,一般都是通过压环的斜面与星箭分离环下法兰斜面接触,然后压环通过螺钉紧固在夹具平面上(见图3、4),而星箭分离环此时通过斜面的下压产生预警力,起到固定作用。  
   


    图3:压环示意图 
    
    图4:压环与夹具装配示意图




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责任编辑:金培龙