環(huán)境一號C星構(gòu)架反射器展開驅(qū)動部件優(yōu)化設計

黃志榮 鄭士昆 朱佳龍 陳國定

①(中國空間技術(shù)研究院西安分院 西安 710100)

②(西北工業(yè)大學機電學院 西安 710072)

1 引言

環(huán)境一號 C星構(gòu)架式反射器展開驅(qū)動部件采用彈簧為動力源，彈簧零件的可靠性直接影響到反射器的展開和工作性能。根據(jù)驅(qū)動部件失效模式及其影響分析(FMEA)及實際工程應用情況分析可知，彈簧零件的應力松弛和沖擊破壞是導致驅(qū)動失效的主要形式，它們分別會引起展開扭矩、保持裕度下降和展開性能破壞等故障，甚至直接導致反射器展開失敗。因此，針對主要失效形式，對展開驅(qū)動部件關(guān)鍵彈簧零件的優(yōu)化設計具有重要的工程實踐意義。

文獻[1-3]探討了拉壓彈簧及某些彈簧材料在特定條件下的應力松弛規(guī)律；文獻[4-6]進行了拉壓彈簧和扭桿彈簧在沖擊載荷下的動態(tài)響應仿真及實驗研究；文獻[7]基于靜破壞和疲勞破壞兩種失效形式，進行了以剛度誤差最小和質(zhì)量最小為目標的螺旋彈簧優(yōu)化設計；文獻[8]則基于疲勞破壞進行了拉壓彈簧的可靠性優(yōu)化；文獻[9]基于多種失效模式，應用廣義應力-廣義強度分布干涉理論，開展了扭簧的可靠性優(yōu)化分析。綜上所述，大多研究集中于拉壓彈簧的特性分析及扭簧的優(yōu)化設計，而環(huán)境一號C星構(gòu)架反射器驅(qū)動部件中所使用的彈簧為扭簧和渦卷彈簧，由于不同種類彈簧特性差異極大，故面向項目實際應用，開展驅(qū)動部件彈簧(扭簧和渦卷彈簧)的優(yōu)化設計非常必要。

本文基于構(gòu)架反射器展開驅(qū)動部件FEMA，獲得彈簧優(yōu)化設計需要著重考慮的失效形式；……