哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
随着航天飞行器技术的高速发展，越来越多的空间科学探测实验不断深
入，不断涌现，空间引力波探测计划作为国家重点研发计划之一，具有非常
重要的意义，为保证探测计划的圆满完成，对空间引力波探测计划中的测试
质量提出了极低扰动释放的要求，进一步挑战了现有锁紧释放机构的低扰动
极限，极大的增加了锁紧释放机构的设计难度，具有重要的研究意义。基于
此，本文设计了一种针对测试质量小型化，锁紧可靠，释放扰动极低的锁紧
释放机构。
首先，本文分析了低扰动锁紧释放机构任务的特殊性以及工作环境的特
殊性，进而提出“锁紧-捕获-释放”分级机构的工作原理以及相关设计要求。基
于提出的设计要求，分别对锁紧部分、捕获部分和释放部分进行方案设计，
针对锁紧方案的设计，基于特征频率对锁紧点的布局和数量进行了比较分析，
择优选择8点位锁紧方案，针对释放方案的设计，对比分析了静电悬浮释放
方案和顶针直动释放方案，择优选择顶针直动接触式释放方案。
其次，本文根据提出的锁紧释放机构的方案设计进一步对低扰动锁紧释
放机构进行结构设计，包括锁紧机构的结构设计，捕获机构的结构设计以及
释放机构的结构设计。除此之外，本文还针对锁紧释放机构的传感模块进行
分析，对机构主结构进行相关拓扑优化，并对锁紧机构的力学特性进行了仿
真分析，验证锁紧可靠性。
最后，本文针对机构的低扰动释放特性，对锁紧释放机构的捕获释放特
性进行分析，通过理论计算，分析了测试质量释放过程中产生残余速度的原
因，并根据理论分析结果对推力大小变化和推力角度偏差对释放扰动的影响
进行了仿真分析。建立了释放机构的动力学模型，推导出测试质量的残余速
度模型，并利用ADAMS进一步对释放扰动进行仿真分析。组装实验测试平
台，针对释放机构进行部分功能探究实验，验证仿真分析结果，并利用实验
装置进一步探究释放扰动影响因素，并为后续整机实验提供建议。
关键词：锁紧释放机构；小型化；低扰动；锁紧可靠；释放特性分析
I
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Withtherapiddevelopmentofspacecrafttechnology,moreandmorespace
scienceexplorationexperimentscontinuetodeepenandemerge.Asoneofthe
nationalkeyresearchanddevelopmentplans,theSpaceGravitationalWave
DetectionProgramisofgreatsignificance.Toensurethesuccessfulcompletion
oftheexplorationplan,thetestingqualityintheSpaceGravitationalWave
DetectionProgramisrequiredtohaveextremelylowdisturbancerelease,further
challengingthelowdisturbancelimitofexistinglockingreleasemechanisms,
Thisgreatlyincreasesthedesigndifficultyofthelockingandreleasing
mechanism,andhasimportantresearchsignificance.Basedonthis,thisarticle
designsalockingandreleasingmechanismforminiaturizationoftestingquality,
reliablelocking,andextrem