摘要：为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型,并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算,得到保持光学系统恒温所需的加热功率,根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析,对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在(20±1)℃范围内,表明漏热补偿效果较好;瞬态分析结果表明,在飞行拍摄的过程中,温控系统将光学系统的温度控制在17.5℃～20.5℃范围内,满足热控指标要求,为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。

摘要：低温光学系统对于在空间探测微弱红外目标有重要的意义。无热效应的光学系统设计保证光学系统的像质不受温度变化的影响。有限元分析方法的结构优化设计 ,在确保光学性能的前提下使系统的重量达到最轻。特殊的制造工艺充分消除零件内部应力。低温检测的结果表明 ,光学系统的温度从室温降到 10 0K的低温 ,在温度变化 185K的条件下 ,系统波面误差几乎没有变化 。

摘要：对流层内,环境温度随海拔高度的升高而降低。为了补偿温度变化对成像质量的影响,设计了主动调焦式航空相机物镜:f=400mm、视场角2ω=10°、F数为8、波段460～750nm、总长380mm、后截距150mm;该物镜在常温常压下,调制传递函数(MTF)fMT≥0.52(70lp/mm),接近衍射极限;各视场弥散斑均方根(RMS)直径大小约3.6μm;该相机包括一调焦组,移动范围为±5mm,调焦组每移动0.1mm,焦平面约移动0.026mm。针对设计结果,随后进行了温度水平分析和温度梯度仿真。对于温度水平分析,在-60℃～+60℃下进行了稳态调焦分析,分析结果表明经调焦组主动调焦后,物镜成像质量与常温下相差不多,可成清晰像;于此同时,相机可在调焦完成后,在温度宽度为±16℃的范围内保证像质。对于温度梯度仿真,人为地对各透镜单独设定温度场得到20℃轴向、径向温度梯度,有限元仿真及相应的计算结果表明,经主动式温度调焦后,在温度梯度情况下,相机物镜依然保证成像清晰。

摘要：齿侧间隙会影响齿轮传动式望远镜的指向和跟踪精度。采用多电机驱动,通过施加偏置力矩能消除齿隙影响。以双电机驱动为例,建立动力学的数学模型,考虑齿隙非线性,齿轮传动链刚度的周期时变性,随机风扰力矩以及电机齿槽力矩的作用,以最小化偏置力矩为目标函数,齿轮不脱离啮合为约束条件,进行优化设计,获得了各驱动力矩下,全速度范围内的最优偏置力矩,并分析了传动系统的转动惯量、刚度及阻尼等参数,对偏置力矩设计的影响,得到了偏置力矩的变化规律。

摘要：对于超大型的精密测量设备,传统的传动方式已经不能满足实际应用需求。介绍了一种基于弧形永磁同步电机驱动方式。为了解决弧形永磁同步电机力矩波动较大的问题,采用有限元分析的方法来仿真分析电机的边端力矩和齿槽力矩。通过调整电机定子铁心的圆周方向的长度,电机的边端力矩从优化前的5.1 N·m下降到1.6 N·m;通过采用分数槽结构的方法,电机的齿槽力矩从6.0 N·m下降到0.67 N·m。仿真和实验结果表明电机的力矩波动从原来的4%下降到1.8%,证明该种方法的有效性。

摘要：研究和设计了测量波长范围在10mm^120mm的远红外光谱仪,它以光栅作为分光元件, 利用光栅的衍射特性测量自由电子激光的光谱分布,给出了实用化的测量公式,并对光谱仪进行了标定和测试实验。

摘要：定义空载传动误差设计曲线为齿高修形参数,根据虚拟加工过程,建立修形齿廓方程,以最小化静传动误差波动幅值为目的,推导定载荷条件下,无齿距误差齿轮的齿高修形参数公式。采用轮齿接触分析理论求解包含齿距误差的空载传动误差,建立包含齿距误差的修形齿轮有限元模型,计算各啮合位置因承载变形引起的传动误差,在满足无齿距误差齿高修形参数公式的基础上,以设计平滑的静传动误差曲线为目的,建立齿距误差与齿高修形参数的约束方程。算例中,含齿距误差的无修形齿轮静传动误差曲线有阶跃误差,通过修形设计,消除阶跃误差,获得平滑的静传动误差曲线。

摘要：针对大口径大视场望远镜的需求,设计了一种用于大口径望远镜的机械快门,其通光口径可达φ200mm,具有快速启停,定位准确,不同倾角下两叶片同开同闭等特点。机械结构设计中采用同步传送带和步进电机作为其传动装置具有平稳、速度快、定位准等特点;步进电机的控制、驱动设计中采用DSP发生PWM脉冲波控制电机的速度与位置;同时采用了指数型加减速曲线实现快门的快速启停。实验结果表明,研制的快门叶片打开或关闭时间达到0.2s,稳定性高,整体结构设计巧妙、紧凑,完全可以满足大口径望远镜的使用要求。

摘要：采用高次幂、短修形方式设计望远镜传动直齿轮,既满足重合度要求,又可改善齿轮的静传动误差,还能消除齿顶刮行现象,避免应力集中。定义空载传动误差设计曲线为齿廓修形参数,根据虚拟加工过程,建立修形齿廓方程。采用轮齿接触分析理论,结合有限元法,计算了空载传动误差曲线、齿轮承载变形曲线以及静传动误差曲线、并计算了定载荷情况下,考虑齿距误差的齿廓修形方程。结合仿真算例,对比未修形齿轮与修形齿轮的静传动误差以及主动轮齿顶处的应力,表明修形效果明显。

摘要：推导了水平轴系轴承刚度的解析表达式,代入有限元模型,计算了方位锁转谐振频率,并与锁转频率的实测值进行对比,进行了误差原因分析。分析了不同结合面对锁转频率的影响,取不同的结合面切向刚度,分别计算了方位锁转频率,总结出垂直轴电机转子结合面的切向刚度是影响锁转频率的重要因素。采用附加质量法计算了等效结构刚度,结合特征方程,将望远镜方位转动模型简化为集中质量弹簧系统,简化模型与有限元模型动力学性能一致。