考虑空间因素的航天器变齿厚行星传动耦合行为机理研究

基本信息
批准号:51675118
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:温建民
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:游斌弟,张凯,姜雪,马超,郑天骄,杨通,王帅,李莉
关键词:
航天器变厚齿轮行星传动空间因素非线性动力学
结项摘要

Based on the pressing need of aerospace engineering and relatively rare research status, the nonlinear dynamics behavior properties of planetary beveloid gear trains will be studied deeply with the coupling multiple space factors. Not only the key space factors, but also the other traditional nonlinear factors such as parametric excitations with varying coefficients caused by the time-varying mesh stiffness and tooth backlash, will be developed in this nonlinear dynamic model. The theory system will be further developed by using multi-body dynamics. The dynamic behavior properties and laws of planetary beveloid gear trains will be further developed by considering most key space factors, especially such as time-varying parametric excitations, deformation caused by wide range of temperature varying, nonlinear damping and so on. Using the planetary beveloid gear trains in the spacecraft systems which can eliminate chattering by means of automatic compensation mechanism of nonlinear time-varying tooth backlash caused by space factors, the traditional concept and category of planetary transmission will be broken through by this coupling behavior mechanism. This study will not only provide an important theoretical basis in order to improve the execution accuracy and reliability of the spacecraft key power transmission devices, but also can provide a theoretical reference significance to the whole spacecraft structure optimization design and attitude controls.

根据空间技术的迫切需求和相对薄弱的国内外研究现状,本项目拟针对多空间因素耦合作用下变齿厚行星传动系统的非线性动力学行为特性开展深入研究,重点考虑空间因素,建立起多因素作用下变齿厚行星传动系统非线性动力学模型,还考虑了时变刚度引起的变系数参数激励、齿侧间隙等非线性因素,在此基础上建立起以多体系统非线性动力学为核心的理论体系,着重研究和揭示空间环境下变齿厚行星传动的动态行为特性和规律,重点研究考虑时变参数激励、大范围温度变化下的变形及非线性阻尼等因素作用下的动态特性,可较好地揭示系统的动态行为规律。将具有消隙功能的变齿厚行星传动引入到航天器传动机构中,能够自动补偿空间因素作用下的非线性时变间隙以消除振颤,其耦合行为机理研究突破了传统行星传动范畴,不仅可以为提高航天器关键动力传动装置的执行精度和可靠性提供重要的理论基础,还将对整个航天器的结构优化设计和姿态控制提供理论借鉴意义。

项目摘要

项目将制约航天器变齿厚行星传动性能及精度的关键空间环境因素,凝练为设计科学问题,突破传统的行星动力学研究思路,在考虑变系数参数激励和非线性阻尼的同时,以谐波平衡法、同伦分析方法等摄动方法为基础研究和揭示在空间环境运行过程中变齿厚行星传动多因素耦合强非线性动态行为特性的作用机理,采用理论分析、数值仿真和实验相结合的方法,针对航天器所处多种空间因素耦合作用下变齿厚行星传动系统的非线性动力学行为特性开展深入研究,建立起多因素作用下变齿厚行星传动系统非线性动力学模型,不仅考虑了空间因素、齿侧间隙等内外部非线性因素,还考虑了时变刚度引起的变系数参数激励,在此基础上建立起以航天器变齿厚行星传动系统非线性动力学为核心的理论体系,着重研究和揭示空间环境下变齿厚行星传动的动态行为特性和规律,并重点研究考虑时变参数激励、大范围温度变化下的变形及非线性阻尼等因素作用下的系统动态行为特性及机理,可较好地揭示系统的动态行为规律。. 通过将具有消隙功能的变齿厚行星传动引入到航天器传动机构中,能够自动补偿空间因素作用下的非线性时变间隙以消除振颤,其考虑空间因素的耦合行为机理研究突破了传统行星传动范畴,不仅可以为提高航天器关键动力传动装置的执行精度和可靠性提供重要的理论基础,还将对整个航天器的结构优化设计和姿态控制提供理论借鉴意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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