空间光谱仪指向机构的力学分析.pdf

第 23卷 第 11期 光学 精密工程 Vo1．23 No．11 2015年 11月 OpticsandPrecisionEngineering NOV．2O15 文章编号 1004—924X(2015)11—3161—07 空间光谱仪指 向机构的力学分析 刘 堆互但 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033) 摘要：为了准确分析空间co 光谱仪指向机构的力学特性，本文根据轴承结构参数，建立了轴承有限元接触分析模型。 计算了不同载荷下轴心的位移量，用多项式对计算结果进行拟合得到轴承非线性刚度 曲线。在指向机构有限元力学模 型中，利用相应刚度的弹簧单元替代轴承结构，经过有限元频率响应分析后获得指向机构的动态特性。仿真实验显示：在 重力工况下指向镜的面形在光轴和子午方向分别为 19．23nrn和19．27nm，满足优于a／3o(均方根值 RMS，A一632．8nm) 的设计要求，3个方向基频均大于 100Hz。振动试验显示，3个方向基频均优于 100Hz，振动试验后反射镜镜面面形精 度为a／35。分析结果与仿真结果相符 ，表明利用非线性接触分析方法可以较为准确地求解轴承刚度 ，同时空间光谱仪指 向机构静 ／动力学性能满足设计要求。 关 键 词 ：空间光谱仪 ；指 向机构；轴承刚度 ；非线性接触分析 中图分类号：TP73：TH133．3 文献标识码 ：A doi：10．8788／OPE316l M echanicalanalysisofpointingmechanism forspacespectrometer IIU Lei (ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics， ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China) *C0rr 0 咒gauthor，E-mail：ccliul@ 163．com Abstract：To acCUrately analyze dynamic characteristics of pointing mechanism ofa CO2 space spectrometer，abearingfiniteelementcontactanalysismodelwasestablishedaccordingtothebearing strUCtura1parameters in this paper． The displacements with different loads for an axis were calculated，andthenonlinearstiffnesscurveforthebearingwasobtainedbythepolynomialfittingfor calculatedresults．Infiniteelementdynamicanalysismodelofpointingmechanism，aspringunitwith correspondingstiffnesswasusedtoreplacethebearingstructure，andthedynamiccharacteristicsof thepointing mechanism were obtained by analysis of infinite element frequency response． The simulation experimentshowsthatthesurfaceshapeofmirroris19．23nnland19．27nm inopticsaxis andmeridiandirectionatastaticcondition，whichsatisfythedesignrequirementofa／3o(RMS， 一 632．8nm)andalIbasefrequenciesin3dire