可靠性是航天产品品质的重要指标之一,就航天遥感相机而言,由于其在轨不能维修或维修成本高,因此保障航天遥感相机正常工作的核心就是可靠性问题。作为航天遥感相机的重要组成部分,机构的可靠性至关重要。目前,关于航天遥感相机机构的可靠性还没有全面的理论分析资料,为指导航天遥感相机机构的可靠性设计,有必要对机构进行可靠性研究,以确保其在轨工作可靠性。为满足某大型航天遥感相机中调焦机构、刚性支架可靠性需求,本文首先对空间机构的可靠性进行了研究,而后对调焦机构与刚性支架进行了可靠性设计、分析与试验,主要研究内容如下:（1）文献调研,分析、归纳了以往空间机构失效的原因,空间环境因素是导致空间机构的失效的主要原因,其次为设计因素。除空间环境因素外,机构动作时各运动副间的磨损会导致机构的精度降低,或导致固体润滑膜破损、脱落而发生冷焊失效,机构受力过大同样会导致机构变形过大而发生刚性失效。分析目前航天遥感相机中机构的种类、功能与结构特点,提出以计算机构中各运动副的可靠度,再通过系统可靠性的相关理论,进而计算机构可靠度的方法。（2）分析空间环境因素的特点及其对机构的影响机理,总结机构对空间环境影响的一些防护措施。对基于一次二阶矩法的中心点法、验算点法、JC法,基于MonteCarlo数值模拟法的直接抽样法、重要抽样法与验算点法进行了分析、比较,最后通过对一结构功能函数进行计算,计算结果表明中心点法计算简单,计算精度低于验算点法,MonteCarlo直接抽样法法适用范围大,但需要大量的样本,计算量大,收敛速度低于MonteCarlo验算点法。（3）推导常见运动副磨损可靠度与刚性可靠度功能函数的基本形式。以Archard磨损模型与Hertz弹性接触理论为依据,对转动副、凸轮副、滚珠丝杠副、轴承副、导轨副的磨损可靠性与刚性可靠性进行分析,由于运动副接触区域内任一点的应力与滑动速度各不相同,因此推导了运动副接触区域内应力分布函数、滑动速度分布函数,进而得到磨损与刚性可靠度的功能函数的具体形式。采用强度校核方法给出齿轮传动副、蜗杆传动副的磨损可靠度功能函数。（4）设计了一种基于丝杠螺母的平面反射镜调焦机构,并对其进行可靠性分析、精度分析。通过计算,调焦精度优于设计精度,且当计算精度为1×10-6时,精度可靠度约为1;采用MonteCarlo法对滚珠丝杠预紧可靠度进行了计算,预紧可靠度约为1;对轴承副、蜗杆传动副、滚珠导轨副进行磨损可靠度分析计算,均符合设计要求。设计可靠性测试试验以验证调焦机构的可靠性,可靠性测试试验模拟调焦机构在轨工作环境,试验前与试验后均对调焦机构进行精度测试,测试结果基本一致,调焦机构的方位误差为1",俯仰误差为2",位置精度为4.3μm,满足设计要求。（5）对相机刚性辅助支架进行了可靠性设计与分析,采用两只爆炸螺栓通过胀紧原理连接支架上体与支架下体。当爆炸螺栓分离后,支架上体与支架下体间的约束解除。对刚性支架进行了力学分析与解锁可靠性分析,分析表明刚性支架具备一定的力学放大作用,放大倍数为3.19,解锁可靠性较高,优于0.9999。最后通过力学试验、解锁与冲击响应测试试验,试验结果表明刚性支架连接牢固、解锁可靠、冲击危害小,可用于大型航天遥感相机与卫星的辅助连接。
