钴铬钼合金作为一种优良的生物医用材料,具有优异的摩擦性能、较高的耐蚀性和良好的生物相容性,在生医材料领域得到广泛应用,可制成各种人工关节。通过分析二维超声振动抛光的去除机理建立了钴铬钼合金的材料去除模型,利用二维超声振动辅助抛光装置开展钴铬钼合金表面完整性和工艺参数的实验,并通过实验验证了去除模型。通过抛光钴铬钼合金加工参数和表面完整性实验可知,二维超声振动抛光钴铬钼合金能获得较好的表面形貌,表现为规则的振动织状结构,表面粗糙度仅为11nm。材料去除量随主轴转速和抛光深度的增加而增大,随进给速度的增加而减少。

针对空间光学遥感器反射镜结构刚度高、热尺寸稳定性差的状况,设计了一种柔性锥套结构,它在保持结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性。对某光学反射镜组件中的柔性锥套进行了合理的结构设计,并对柔性铰链参数进行了分析,采用有限元法对反射镜组件的非柔性锥套连接结构和柔性锥套连接结构在自重和热两种工况下的反射镜面形精度进行了仿真分析。分析结果表明：由柔性锥套连接的反射镜在自重工况下面形PV值较非柔性锥套连接形式变化不大,而热变形明显好于非锥套连接的面形精度,PV值由43.9nm降到了27.5nm,对热的贡献较大;连接在整机工况下的反射镜组件的反射镜面形精度可满足遥感器的成像质量要求,保证了结构的热尺寸稳定性。因此这种柔性锥套连接结构在实际遥感器结构中是合理可行的。

在航天光学成像仪器中光学反射镜组件结构复杂,相应的有限元分析模型大,因此分析效率较低.针对此问题,引入子结构模态综合法作为光学反射镜组件结构动响应的求解方法.具体讨论了子结构模态综合法求解结构动响应的基本原理,说明了该法在工程上的实现方法.以某反射镜组件为例进行了计算,结果表明,子结构模态综合法与经典的整体FE分析法比较,求解的前10个固有频率误差小于7%,计算时间前者为后者的2/3;加速度响应曲线符合良好,计算时间前者为后者的2/5,子结构模态综合法的计算效率明显提高,工程适用性良好.

空间遥感器光学反射镜支撑连接结构的高刚度和良好的热尺寸稳定性是保证其成像的关键因素，文中针对某空间光学遥感器反射镜及其支撑结构进行了静力学和热弹性分析，镜面变形云图显示反射镜面形精度在力学工况下满足成像要求，而热环境工况下显著超差，遥感器不能正常成像，因此对反射镜支撑结构进行改进，增加了柔性结构。通过有限元分析结果表明，在柔性结构的调节作用下，反射镜在力和热两种环境约束工况下，面形精度均满足成像质量要求，说明了结构的合理性。

压电陶瓷驱动器在较高电场的作用下将产生严重的非线性，从而影响其定位精度。压电陶瓷驱动器的非线性不仅与材料的非线性、蠕变、滞后等因素有关，还与器件的动态响应特性有关。动态响应的迟滞非线性是影响压电式微位移驱动器控制性能的一个关键因素，直接关系到控制精度的提高。该文采用前馈控制同数字比例、积分和微分环节（PID）控制相结合的复合控制算法对一维压电式微位移机构的控制过程进行校正补偿，建立了动态特性的闭环校正控制系统。实测结果表明，机构的动态响应时间显著缩短，实现了机构的快速响应。

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构,给出了机构的动力学模型.结合检测装置和微机控制系统,设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统.实验表明,微定位系统定位行程可达100μm,定位分辨力0.01μm.

针对压电陶瓷输出位移过小的缺点,采用AE0505D16型层叠式PZT器件作为驱动器,柔性铰链作为导向机构,设计了一种超精密压电式微位移机构.该机构输出位移由原来的11.6 μm增加到100 μm,能够满足许多长行程、超精定位运动的需要.对此微位移机构进行定位准确度测试,将它作为位移补偿装置安装于精密滚珠丝杠副驱动的机床上,机床定位误差由原来的1μm降低到0.01 μm,定位准确度得到显著提高.

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构.由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程.给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试.实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01 μm.

针对某空间光学遥感器的圆形球面反射镜设计了一温升变形调节柔性结构件，对其力学模型及柔节参数进行了理论分析，并采用计算机辅助工程分析技术（CAE）对反射镜组件结构进行建模和仿真分析，以解决反射镜在力学环境下满足结构刚度要求，而热环境下面形精度显著超差的状况，使反射镜结构刚度满足力学要求的同时，具有良好的热尺寸稳定性，达到遥感器成像质量要求。分析结果表明：在柔性结构的调节作用下，反射镜在力和热两种环境约束工况下，面形精度满足成像质量要求，PV值均小于63．2nm，进而说明了这种柔性调节结构在实际结构中是合理可行的。

复杂曲面研抛加工过程中, 通过控制研抛力的方法对工件进行研抛加工, 根据研抛去除量确定研抛时间, 能够实现对待加工表面的确定性研抛加工. 在研抛加工过程中, 当研抛力存在误差时, 会影响机床的定位误差、 加工过程中的热以及研抛头的受力变形, 研抛表面精度也会因此受到影响.为了获得精度更高的工件研抛表面, 需要对研抛力对工件表面精度的影响进行研究, 文中通过对K9玻璃球面反射镜进行研抛加工,分析了加工过程中不同的研抛压力对加工表面质量的影响,最终确定了最优研抛压力区间为 [5,7]N,使研抛表面粗糙度值由Ra0.1 μm降低到Ra0.008 μm左右.