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三轴姿态模拟器结构设计及机械精度特性分析研究

马志飞  
【摘要】:姿态模拟器作为制导系统研制的关键设备,主要用来模拟导弹等飞行器的运动姿态,从而对系统的性能进行分析和完善。由于其研制成本相对较低,可以重复测试,有效提高了飞行器的研制效率,并且随着姿态模拟器研制水平的不断提高,测试和仿真效果越来越接近实际情况,因此得到了航空航天等国防领域的普遍重视。 随着制导系统精度、快速性等性能要求的不断提高,对姿态模拟器提出了更高的静、动态指标要求,并且由于姿态模拟器在国防领域的重要性,美国等发达国家对我国进行严格的技术封锁,因此研发关键零部件和研制高性能姿态模拟器具有极为重要的意义。 姿态模拟器设计主要包括结构设计和控制系统设计,本文根据用户提出的技术指标,主要对三轴姿态模拟器进行结构设计,具体研究内容如下: 首先,在满足技术指标要求下,确定三轴姿态模拟器总体设计方案,分别对各个轴系进行设计,并应用AutoCAD和Pro/E软件绘制三轴姿态模拟器二维图和三维图。 其次,利用ANSYS有限元分析软件建立三轴姿态模拟器有限元模型,对其进行静力学和模态特性分析,并通过处理分析结果,验证最大应力、最大变形、模态频率等指标是否满足要求。 然后,结合使用BP神经网络和正交表,对三轴姿态模拟器外框架进行结构参数优化设计,使其固有频率在满足系统要求的情况下,质量和转动惯量最小。 最后,对三轴姿态模拟器进行机械精度特性分析研究,通过不断地检测调整,使三个轴系的垂直度、相交度满足技术指标要求。


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