望远镜主镜柔性侧支撑机构设计研究.pdf

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1、第36卷第6期长春理工大学学报(自然科学版)Vol_36No．62013年12月JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Dec．2013望远镜主镜柔性侧支撑机构设计研究邵亮(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033)摘要：侧支撑是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一，侧支撑机构具有结构复杂、精密性高、运动量微小、无污染等特点，其性能优劣直接影响望远镜的成像质量甚至主镜自身安全。相比于传统机械式铰链机构，柔性结构具有体积小、无摩擦、无间隙以及无需润滑等优

2、点，更加适用于大型望远镜主镜侧支撑机构。本文通过对柔性结构柔度矩阵的分析，利用等效弹性模量方法降低柔性结构设计及分析难度；针对一种基于运动学平衡原理的柔性侧支撑方式，通过等效弹性模量方法优化柔性结构尺寸，以满足大型望远镜主镜对于侧支撑机构的面形精度、定位精度、热匹配能力、固有频率的技术要求。关键词：望远镜主镜；柔性侧支撑；等效弹性模量；运动学平衡中图分类号：TH751文献标识码：A文章编号：1672—987O(2O13)06-0015-05ResearchonFlexureLateralSupportMechanismDesignAppliedtoPrimaryMir

3、rorofTelescopeSHA0Lian~(ChangchunInstituteofOptics。FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033)Abstract：Lateralsupportisoneofthekeytechnologiesoflargetelescope．Intricatestructure，highprecision，tinystroke，andpollution—freearethemostimportantcharacteristicsoflateralsu

4、pportmechanism，whichdetermineimagingqualityandsecurityofprimarymirror．Comparedwithtraditionalmechanicalpivotmechanism，thereareadvantagesforflexuremechanism，whicharesmallervolume，friction-free，drawback-free，andlubrication-free．Duetotheseadvan-tages，flexuremechanismisappliedtolateralsuppo

5、rtsystemoflargetelescopeprimarymiror．Inthispaper，flexibilitymatrixofflexurelateralsupportmechanismwasdeduced，analyzed，andsimplified．ThesizeofflexuremechanismiSdependeduponequivalentYoung’Smodulusmethod．Basedonkinematictheory，aflexurelateralsupportmechanismhasbeendesigned．Theflexuremecha

6、nismsizeiSoptimizedtocontentthespecification，whicharetheroot-mean-square(RMS)ofthemirrordistortionaccuracy，positioningaccuracy，thermaladaptability，andnaturalfrequency．Keywords：primarymiroroftelescope；flexurelateralsupportmechanism；equivalentYoung’Smodulus；kinematic在大型反射式光学望远镜中，主反射镜是其关侧支

7、撑机构除需具有以上要求外，其自身需要键部件。工作过程中主镜面形直接影响着整个望远满足运动学平衡]，即机构自由度为0，以便通过自镜系统成像质量。影响主镜面形因素除镜面加工误身微量运动实现热匹配能力，降低外界环境温度变差外，重力以及温度变化等因素导致主镜支撑系统化对于主镜侧支撑机构的影响；侧支撑机构的这种对于主镜面形产生较大影响⋯。对于被动式主镜支特性要求使其具有结构复杂、精密性高、运动量微撑系统，由于无法通过轴向校正支撑力改善主镜侧小、无污染等特点，而传统的作为其运动关节的机械支撑面形影响，因而被动式主镜侧支撑机构对于式球铰、柱铰等部件具有体积大、精度