整星隔振器CAD建模.doc

CAD 课程设计说明书整星隔振系统 CAD 建模院系 航空航天工程学部（院）专业飞行器设计与工程（空间）班号 24030601 学号 2012040306029 姓名 张 扬 指导教师 杨靖宇 沈阳航空航天大学2015 年 9 月 沈阳航空航天大学 CAD 课程设计3承诺书本人声明所呈交的课程设计说明书是本人在导师指导下进行的设计工作及取得的研究成果除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得沈阳航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料本人授权沈阳航空航天大学可以将论文的全部或部分内容进行存档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文保密的论文在解密后适用本承诺书）作者签名： 日 期：2015.9.18 沈阳航空航天大学 CAD 课程设计4摘 要在卫星的整个寿命周期内，发射阶段是最易受到损坏的阶段。

在发射阶段，卫星将受到运载火箭发动机产生的准静态推力、发动机燃烧产生的随机振动、整流罩受到的气动激励以及各级火箭分离时产生的瞬态冲击等由于传统的星箭连接采用锥壳适配器，其刚度很大，几乎能够传递所有来自于运载火箭的载荷，这些载荷对卫星安全构成严重威胁为降低卫星受到的来自于运载火箭的各种振动和冲击载荷，采用整星隔振是近年来新兴起的卫星隔振措施本文用质量——阻尼——弹簧模型分析在地面震动试验条件下带隔振器的卫星振动响应，得出了卫星模态阻尼、卫星频率下降率和隔振器损耗因子对隔振效果的影响关系，从抑制共振响应峰值和隔离中高频振动两方面提出了整星隔振器刚度和阻尼设计的若干准则关键词：整星隔振 原理 阻尼沈阳航空航天大学 CAD 课程设计5ABSTRACTThe satellite launch phase is the most vulnerable to damage in the whole life cycle .During the launch phase, the satellite will be stressed by the combustion of rocket engine which produced quasi static thrust, engine random vibration and fairing by gas dynamic excitation at all levels as well as the separation of the rocket is generated when the transient shock. The traditional star arrows the conical adapter connection, the stiffness, barely able to transfer all from launch vehicle load, the load to the safety of a satellite constitutes a serious threat. The entire star isolation that rising of a new satellite vibration isolation measures in order to reduce the load by satellite from the launch vehicle vibration and impact in recent years. In condition of ground vibration test and analyzing of the spacer satellite vibration exciter in the quality-damping -spring model, it is obtained the modal damping of the satellites, drop rate of frequency satellite and the relationship of vibration isolator loss factor of the effect of vibration isolation. It presents the entire star isolator stiffness and damping design of several criteria from the suppression of resonance peak and the isolated vibration in high frequency. Keywords: The whole spacecraft isolation Principle Technology沈阳航空航天大学 CAD 课程设计6目 录摘 要………………………………………………………………………………4第 1 章 绪论……………………………………………………………………81.l 引言…………………………………………………………………………81.2 整星隔振技术的特点及其发展趋势………………………………………81.2.l 整星隔振技术的特点……………………………………………71.2.2 整星隔振技术的发展趋势…………………………………………91.2.3 整星隔振技术国内外研究现状…………………………………12第 2 章 本文的主要研究工作……………………………………………………142.1 整星隔振系统零件建模…………………………………………………142.2 整星隔振器通零件的组装………………………………………………21 第 3 章 总结………………………………………………………………………23沈阳航空航天大学 CAD 课程设计7LIST OF FIGURE图 1.隔振器下底盘的建立（1）………………………………………….………….16图 2 隔振器下底盘的建立（2）……………………………………………………...16图 3 隔振器主减震器的建立………………………………………………………...17图 4 隔振器上底盘的建立（1）……………………………………………………...17图 5 隔振器上底盘的建立（2）……………………………………………………...18图 6 在上下支撑台建立四根相互对称的轴………………………………………...18图 7 在四根轴的中间 1/3 部位处截去相等的长度…………………………………19图 8 在四根轴截去的部分安装减震器……………………………………………...19图 9 成型的整星隔振器…………………………..……….………………………...20图 10 卫星模型……………………………………………………………………….20图 11 卫星和隔振器的组合体……………………………………………….………21图 12 成型的整星隔振系统（1）…………………………………………………...21图 13 成型的整星隔振系统（2）…………………………………………………...22沈阳航空航天大学 CAD 课程设计8第一章 绪论1.1 引言CATIA 是法国 Dassault System 公司旗下的 CAD/CAE/CAM 一体化软件，Dassault System 成立于 1981 年，CATIA 是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。

在 70 年代 Dassault Aviation 成为了第一个用户，Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业，其产品以幻影 2000 和阵风战斗机最为著名从 1982 年到 1988年，CATIA 相继发布了 1 版本、 2 版本、3 版本，并于 1993 年发布了功能强大的 4 版本，现在的 CATIA 软件分为 V4 版本和 V5 版本两个系列 V4 版本应用于 UNIX 平台，V5版本应用于 UNIX 和 Windows 两种平台CATIA 如今其在 CAD/CAE/CAM 以及 PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认其销售利润从最开始的一百万美圆增长到现在的近二十亿美元雇员人数由 20 人发展到 2，000 多人居世界 CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子\电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高CATIA 提供方便的解决方案，迎沈阳航空航天大学 CAD 课程设计9合所有工业领域的大、中、小型企业需要。

包括：从大型的波音 747 飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品在世界上有超过 13,000 的用户选择了CATIACATIA 源于航空航天业，但其强大的功能已得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准CATIA 的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位波音飞机公司使用 CATIA 完成了整个波音 777 的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了 CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位1.2 整星隔振技术的特点及其发展趋势1.2.1 整星隔振技术的特点整星隔振技术相对于其它隔振技术而言有其自身的特点 (1) 多轴隔振 传统隔振多是针对单方向的，而整星隔振需要同时在三个平动方向（纵向及两个横向）和三个转动方向上降低传递到卫星的振动载荷 (2) 高频隔振与低频稳定性及共振的矛盾 由于运载器空间限制，现在的大、中型卫星多为细长体采用隔振器的一个突出问题就是由于卫星的整体高度与根部连接宽度的比例较大，如果只考虑高频隔振需要，降低了卫星和运载器的纵向和横向连接刚度，而这同时也将降低卫星相对于运载器的侧倾刚度，这会在卫星顶部产生很大的横向位移，有可能导致卫星顶部与整流罩发生碰撞，即“失稳”现象。

因此，整星隔振技术需解决两方面矛盾：一是低频共振区间振动时限制振动（或摇晃）幅值和振动快速衰减的问题，通常称为“支承”问题，要求隔振器在低频下具有大刚度、大阻尼特性；二是降低高频振动的传递率，通常称为“控制”问题，要求隔振器在高频下具有低动刚度、小阻尼特性这两个方面的要求在传统的锥壳适配器中互相冲突，因此合理的整星隔振器应该能够更好地协调这两方面矛盾 (3) 存在较大的准静态加速度 火箭的准静态加速度是由纵向推力引起的，纵向推力主要是发动机推力由于发动机推力随外界大气压力减小而增大，火箭质量随着燃料消耗而减轻，因此，在任一级火箭正常工作期间，卫星所承受的纵向静态加速度是缓慢增加的，但是在发动机关闭瞬间，静态加速度短时间内有较大的变化由于存在较大的准静态加速度，要求隔振器能够提供一定的静态行程；同时，支承大质量卫星又要求隔振器提供较大的刚度因此，在隔振器设计时要综合考虑静态行程和大刚度等要求之间的矛盾 (4) 振动载荷频带宽且幅值大 传递到卫星的振动载荷来源于火箭发动机的推力噪声和沈阳航空航天大学 CAD 课程设计10火箭飞行时引起的气动力噪声，还来自飞行过程中的阵风、发动机点火和关机、级间分离等突发事件，具有频带宽、幅值大的特点。

5) 工作环境苛刻 由于隔振器紧接卫星，卫星要求隔振器必须满足它的环境要求，如电磁辐射强度。