【摘要】：根據國際空間站中已有型號的實驗柜以及我國正在研發(fā)的型號實驗柜的基礎上結合我國實際航天條及特點,提出并開展可折疊輕質空間實驗機柜概念的預研設計,使其具有質量輕占用空間小功能集成度高等優(yōu)點。本實驗柜預研項目首次提出空間可折疊概念即壓縮打包上行在軌展開,項目中完成折疊零部件,背板載荷安裝部件,冷卻系統(tǒng)、蒙皮結構、傳動系統(tǒng)、以及其余支撐結構的設計與初步選材,并對制作關鍵活動部件所使用的材料進行在服役條件下試驗分析。折疊實驗柜的關鍵零部件根據服役條件對所應用的關節(jié)部件材料進行針對研究試驗,本預研產品首次使用鎂合金(ZK61M)為基材作為關鍵活動組件進行減重設計應用,結合其材料的特性,分析其可能的失效因素為鎂合金氧化腐蝕和活動部件磨損影響傳動精度導致不能同步升降出現(xiàn)卡死狀態(tài)。所設計的空間折疊柜采用絲杠驅動升降式平臺,共可壓縮高度為950mm。該實驗柜通過簡單展開可集成與原剛性實驗柜大致相同功能的柜子。而該型號折疊柜可以更加方便航天運輸以及質量減重,為其它科學實驗載荷節(jié)省大量空間,經設計計算采用新型材料制作的折疊柜比傳統(tǒng)實驗柜有效降低了共計21kg重量。實驗表明Zk61M鎂合金基體材料力學性能滿足折疊柜服役條件,并且基體材料在不同轉速下的摩擦系數(shù)分別為0.341、0.305、0.303、0.301,鎂合金表面鍍鎳材料摩擦系數(shù)分別為0.41、0.35、0.355、0.37,耐磨損性能滿足使用要求。鎂合金鍍鎳材料可以很好地保護機體材料防止氧化腐蝕以及磨損時有效降低基體材料損傷。對磨損后的材料在不同工況下分別進行摩擦系數(shù)、磨損率測量,磨損截面以及磨損面觀測分析出其轉速在166r/min(即搖柄輸入轉速為3r/s)下材料具有最佳的使用性能。
【圖文】：

a b圖 1-1 ER 典型結構圖天空間實驗柜輕質材料應用國航天結構材料領域中，中科院廣泛應用 7075 高強度鋁合金[8]作為各主要承力結構支撐材料[9]，碳纖維復合材料作為柜體蒙皮[10]，而本項目的鋁蜂窩背板[11~12]內埋水管路等模塊在其他型號任務中也有應用且較不再過多講述。螺母式傳動[13]結構作為整個折疊柜升降的關鍵復雜活動部件，首次采金制作活動部件，研究零件運動機制對其材料性能影響，，驗證輕質材料別大力且要求有較長工作壽命的工況下，作為直線往復運動部件的可行國航天未來采用類似輕質材料的零件應用于直線運動系統(tǒng)的方法條件。主要研究超輕合金作為折疊柜中活動部件在折疊柜展開壓縮運行中的

（c） （d）圖 1-2 鎂金屬氧化示意圖由于本產品未來在制作過程中，由于是單品制作，標準化零件較少，多為單獨制作，制作工藝時間等一致性低，在鎂合金部件存放期間，難免會因為各種因素導致表面氧化腐蝕。所以需要一種表層防腐手段保證隔離或抑制氧化腐蝕[54]。1.6 本論文研究意義與目標1.6.1 研究意義2020 年前后，我國將建造長期在軌運行、短期有人照料的載人空間站。我國空間研究機構目前已對載人空間站建成后將要開展的科學實驗進行了規(guī)劃。主要有空間材料科學、空間地球科學與應用[55]、微重力基礎物理、微重力流體物理與燃燒科學、空間生命科學與生物技術、空間天文、空間物理與空間環(huán)境空間應用新技術等八個領域的應用任務[56]。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22;V524

【參考文獻】

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本文編號：2590236