论文摘要：控制力矩陀螺机械特性分析及结构可靠性设计

磁悬浮控制力矩陀螺具有寿命长、力矩大、精度高等优点，是航天器姿态控制的关键机构。针对转子支撑的主动和被动磁悬浮轴承小型双架磁悬浮控制力矩陀螺的结构可靠性，研究了其基本机械特性、热力学特性、结构可靠性等方面。主要研究工作如下： (1)根据扭力陀螺的机械传动特性进行控制，从理论上分析了单、双架的机械传动方式，分析了键上载荷的种类和大小。得到高速转子、陀螺室、机架和机架轴等受力分量。在此基础上对双框架磁悬浮控制力矩陀螺的力学特性进行了有限元分析，验证了力学特性的理论分析； (2)根据磁悬浮控制力矩陀螺的结构特点，采用有限元分析方法研究控制力矩的热力学特性，得到了理想的结果。分析了状态和实际状态下的温度分布、热-结构耦合特性，得到了工作状态下陀螺室系统的应力和变形分布，为实现陀螺室系统的可靠性设计奠定了坚实的基础。温度变化条件下的控制力矩陀螺间隙。 (3) 电磁轴承的工作间隙是磁悬浮陀螺仪的关键设计参数。论文采用工程分析方法，综合分析了离心载荷、热载荷、装配载荷和大气压力载荷对陀螺仪的力学影响。采用叠加法。得到了系统工作间隙的变化，为工作间隙的设计提供了方法，验证了主被动双架磁悬浮陀螺工作间隙的可靠性； (4)阻尼和刚度计算方法，研究了磁轴承弹性支撑刚度与转子模态的关系，研究了磁悬浮转子的模态频率特性。指出转子的振动是方向性的，径向和轴向共振频率分别与轴向轴承和向心轴承的刚度有关，共振频率会随着刚度的增加而增加，为转子模态的可靠性设计奠定了理论基础； (5) 为了获得控制力矩陀螺的抗振可靠性，对主被动双架磁悬浮控制力矩陀螺进行了振动分析，得到了系统在正弦振动和随机振动下的力学性能。验证了控制力矩陀螺的抗振可靠性。

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