题目：磁悬浮反作用飞轮结构分析及优化设计与实验研究

磁悬浮反作用飞轮系统是一种高精度航天器的姿态控制执行机构，为集机械、电子、电磁、自动控制等学科于一体的复杂航天产品，要求可靠性高、体积和重量尽可能小，因此对飞轮总体结构进行结构分析和优化设计及实验研究十分重要。本课题来源于民用航天科研专项 “卫星新型高精度长寿命磁悬浮反作用飞轮工程化技术及应用研究”。本文主要进行了以下几个方面的研究：1) 论述了计算机辅助设计和分析等技术及工具软件实现方法，对磁悬浮反作用飞轮总体结构设计和分析进行了理论研究； 2) 对飞轮转子系统和定子组件进行了结构分析和优化设计。针对磁悬浮轴承控制系统的要求，改进了已有的针对轮缘和轮辐的参数优化设计方法，通过优化实现了对转子质心位置的精确控制；研究了改变飞轮转子拓扑结构的优化设计方法；分析了定子组件特性，研究结果为飞轮设计提供了理论依据；3) 基于有限元分析理论对飞轮辅助零部件如密封罩和锁紧机构进行了分析设计。按照变弧度比例和变壳体厚度的薄壳罩静力学性能和稳定性的变化规律对飞轮密封罩进行了优化设计；对飞轮锁紧机构进行了选型、锁紧力理论计算并研制了一套锁紧机构。4) 通过磁悬浮反作用飞轮系统的控制实验、真空实验和环境振动实验研究来验证飞轮相关零部件设计分析的有效性。本课题的研究提高了飞轮的设计效率和设计质量，对飞轮工程化具有重要意义。