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空间机械臂锁紧装置设计与分析

作　者: 张慧芳
导　师: 邓宗全
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 空间机械臂锁紧装置运动仿真回收轨迹
分类号: TP241
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 621次
引　用: 1次
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内容摘要

航天器为完成某些空间作业任务,需要装备机械臂。考虑到运载空间的限制以及发射过程中承受的巨大载荷,在发射阶段机械臂通常呈收拢状态,并采用一套专门的锁紧装置来确保发射过程免受损坏。在航天器进入轨道后,锁紧装置完成解锁动作,机械臂方可展开作业。这就要求空间机械臂的锁紧装置稳定、可靠,该锁紧装置能否可靠工作直接关系到空间机械臂能否顺利完成预期任务。本文针对某空间机械臂进行锁紧装置的设计与研究。所设计的锁紧装置既可以保证在运输和发射等阶段支撑并锁紧机械臂,防止机械臂因承受过大的惯性力而变形,又可以实现在机械臂开始工作前可靠地解锁;所设计装置的各个部件,既不影响机械臂和卫星的正常作业,又不产生任何太空垃圾。本文结合航天产品质量轻、强度大、耗能少、稳定性好的设计要求和空间机械臂的具体要求,在静力学基础上对空间机械臂锁紧装置进行了结构设计。本文设计的空间机械臂锁紧装置采用包带锁紧,所以包带成为锁紧装置的关键。本文在柔性多体动力学的基础上,对包带的解锁回收过程进行了详细分析,并运用ADAMS软件进行运动仿真,验证了装置工作的可行性和安全性,同时通过对比仿真结果,分析了各因素对包带回收轨迹的影响。通过对所设计的空间机械臂锁紧装置在运输和发射过程等各种环境下进行动力学分析,验证了本装置的可靠性,并完成了原理样机的制造。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8
  1.2 课题研究的目的及意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-14
    1.3.1 空间机械臂的研究现状  9-11
    1.3.2 航天用各种锁紧装置的发展现状  11-14
  1.4 课题主要研究内容  14-15
第2章机械手爪部分锁紧装置的设计  15-29
  2.1 锁紧要求  15-16
  2.2 机械臂部分锁紧装置的介绍  16-24
    2.2.1 机械臂部分锁紧点的布置  16-17
    2.2.2 机械臂部分锁紧装置的结构  17-24
  2.3 机械手爪部分锁紧装置的设计  24-28
    2.3.1 锁紧对象  24
    2.3.2 支撑锁紧点的确定  24-25
    2.3.3 机械手爪部分锁紧装置的结构设计  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章包带回收的运动轨迹分析及仿真  29-41
  3.1 回收过程中包带的建模与分析  29-35
    3.1.1 柔性多体系统动力学概述  29-30
    3.1.2 回收过程中包带的建模  30-35
  3.2 包带回收过程仿真  35-37
    3.2.1 建模  35-36
    3.2.2 施加约束  36
    3.2.3 仿真结果  36-37
  3.3 对比仿真与分析  37-40
    3.3.1 施加在芯轴上的扭矩的影响  38
    3.3.2 包带连接头质量的影响  38-39
    3.3.3 包带规格的影响  39
    3.3.4 总结  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章动力学分析及样机试制  41-51
  4.1 动力学特性分析  41-46
    4.1.1 用有限元法进行模态分析的基本理论  41-42
    4.1.2 建模、网格划分及施加边界条件  42-43
    4.1.3 求解结果  43-46
  4.2 动力学响应分析  46-48
  4.3 样机制造及实验  48-50
  4.4 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
附录  55-61
攻读学位期间发表的学术论文  61-62
致谢  62-63
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  63
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  63
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  63-64
个人简历  64

空间机械臂锁紧装置设计与分析

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