针对地月测距反射器调整要求,开展了新一代激光反射器地月二维指向调整机构的轻量化设计研究。设计出一款俯仰-方位组合型二维指向调整机构,以超声电机为驱动源,根据质心平衡设计理论,设计质心使机构自身力矩平衡,减小负载对电机驱动力矩的要求,从而实现电机和组成部件的小型化和轻量化。制作出原理样机进行了实验验证,结果表明,其质量、尺寸、自锁和驱动性能均达项目要求,验证了质心设计理论的合理性,实现了对机构的轻量化设计,为高精度地月激光测距及空间指向机构轻量化设计提供了依据。

针对双作用环面凸轮表面接触应力较高的问题，采用坐标变换方法建立了圆锥形滚子与环面凸轮空间圆弧接触模型，利用数值方法对接触点轨迹进行分析，研究了接触点随外传子转角变动规律，获得了接触点空间运动轨迹及各个分量变化曲线。在此基础上，研究机构质心变化情况，分析机构平衡特性，提出机构完全平衡条件，为机构的优化设计提供了依据。分析结果表明，圆锥形的滚子与环面凸轮可以有效的减小接触点相对速度误差，改善两者接触特性。