题目：微重力仿真气浮平台结构分析与设计

 

        随着空间探测与应用技术的发展，空间探测的实验任务变得更加多元化，对卫星等航天器的姿态稳定指向和机动控制能力要求越来越高，系统功能也越来越复杂。气浮台作为卫星等航天器的地面物理仿真实验设备，其依靠压缩空气在气浮轴承和轴承座之间的间隙形成的气膜使气浮台悬浮，抵消了重力影响的同时又实现了近似无摩擦的相对运动，因此能够复现航天器在外层空间所受干扰力矩极小的动力学环境，用以验证整个系统的稳定性与可靠性，降低风险。关于它的研究工作对于航天技术的发展显的尤为重要。

        作为一个半物理或全物理仿真实验装备，气浮台的精度直接决定了实验数据的有效性，这就要求气浮台具有较高的精度和较强的抗干扰能力。针对以上问题，本文重点设计了一种高精度单轴的微重力仿真气浮平台，对气浮平台的关键部件——空气轴承进行静态性能分析和优化设计，主要工作内容如下：

        本文首先针对高精度单轴气浮平台的关键部件止推空气轴承和轴颈空气轴承进行参数优化设计，确定了轴承的基本参数以及节流孔的长度，气室、均压槽的尺寸等，保证其静压稳定性并满足各项性能指标要求，尤其是较低的摩擦力矩指标。其次设计了单轴气浮平台的总体结构以及安装在其上的转动惯量测量装置和质心测量装置等。应用PRO/E建立系统三维模型，对其中的关键零件进行有限元分析，绘制所有加工零件的工程图纸。另外，对止推空气轴承和轴颈空气轴承进行了计算流体力学(CFD)仿真分析，保证了系统的可靠性。然后对气浮平台的干扰力矩进行分析，归纳其产生的原因，并提出了减小措施。最后设计了气浮平台的气源系统并简单分析确定了气浮平台的相关工艺。

        本文设计的微重力仿真单轴气浮平台可以复现微小卫星在工况下的单轴姿态运动。它的研制对微小卫星地面试验姿态控制系统的设计的具有重要的实际意义。