為了滿足光學(xué)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下具備高成像質(zhì)量的要求,結(jié)合有限元手段和優(yōu)化方法,設(shè)計(jì)了一種具有柔性環(huán)節(jié)的中心支撐反射鏡組件結(jié)構(gòu)。首先,從反射鏡組件的材料選取入手,結(jié)合反射鏡組件結(jié)構(gòu)包絡(luò)要求及理論計(jì)算結(jié)果,完成反射鏡組件初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);其次,利用有限元方法,對(duì)反射鏡組件模態(tài)和面形精度展開研究;最后,利用優(yōu)化方法,以反射鏡組件柔性槽尺寸及反射鏡背部支撐厚度為設(shè)計(jì)變量,以反射鏡組件一階頻率和鏡面面形為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)反射鏡組件初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:優(yōu)化后反射鏡鏡組件一階頻率為230.1 Hz;多工況下,反射鏡反射面面形優(yōu)于1/55λ(λ=632.8 nm),滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,可為成像光學(xué)系統(tǒng)反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

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【部分圖文】：

圖3 反射鏡組件前3階振型圖

為了分析驗(yàn)證反射鏡組件結(jié)構(gòu)剛度特性，對(duì)反射鏡組件進(jìn)行模態(tài)分析，反射鏡組件前3階模態(tài)振型如圖3所示，表2描述分析了前三階固有頻率和模態(tài)振型�？梢钥闯�，反射鏡組件一階頻率為225.2Hz，高于一般載體固有頻率值，可有效避免反射鏡組件發(fā)生共振現(xiàn)象。

圖1 反射鏡初始結(jié)構(gòu)

反射鏡采取徑向槽輕量化設(shè)計(jì)，反射鏡背部封閉設(shè)計(jì)，對(duì)反射鏡起到反向支撐作用，反射鏡初始結(jié)構(gòu)如圖1所示。從力學(xué)角度上考慮，此設(shè)計(jì)在合理減輕反射鏡重量的情況下，有效保證了反射鏡軸向和徑向剛度，符合反射鏡高剛度設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)后，反射鏡輕量化比率達(dá)到78.8%。

圖2 背板初始結(jié)構(gòu)

為了保證反射鏡面形穩(wěn)定性，降低外部環(huán)境對(duì)反射鏡面形影響，接下來對(duì)背板結(jié)構(gòu)增加柔性環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。鑒于反射鏡結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用要求，采用軸向環(huán)切槽柔性設(shè)計(jì)以有效保證反射鏡軸向剛度，同時(shí)還可達(dá)到卸載反射鏡徑向重力及外部載荷的效果，背板初始結(jié)構(gòu)如圖2所示。2有限元分析

圖4 反射鏡面形云圖

綜合考慮反射鏡組件加工過程和實(shí)際工作環(huán)境下因自身重力變化帶來反射鏡面形的影響，對(duì)反射鏡組件展開自身重力分析，提取反射鏡組件在徑向和軸向兩個(gè)方向1g重力載荷下反射鏡面形結(jié)果，面形云圖如圖4所示，面形擬合結(jié)果如表3所示。可以看出，徑向自身重力下反射鏡面形RMS值約為1/44λ（λ=....

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