【摘要】：小型衛(wèi)星對接抓持機構是主動航天器和被動航天器對接的重要組成部分,是對接是否成功的關鍵設備,對接機構一直是各個國家的航空航天科研院所研究的重點。本文在對航天器對接機構的研究中,首先是參考國內外已有的先進對接機構,進行方案設計,之后建立空間三種坐標系,把對接機構簡化,得到機構簡圖,描述對接過程。然后進行動力學分析,且對關鍵部件雙向螺旋絲桿進行模態(tài)分析。各項指標參數合格后,加工制造對接模型以及進行抓接試驗,論證方案是否合理,最后給出結論。本文具體研究內容有:首先根據對小型衛(wèi)星的抓接要求,通過參考國外發(fā)達國家和國內一些科研機構對接抓持機構方案,確定對接機構的外形參數尺寸及功能要求,然后設計出錐—桿式和三爪式兩種抓接機構,通過比較兩種方案的優(yōu)點和缺點最終選定三爪式抓接機構方案,且對相應組件及功能進行簡單介紹。確定方案后進行三爪式對接機構的動力學分析,需要建立太空慣性坐標系、主動機構坐標系、被動機構坐標系,在牛頓—歐拉方程的基礎上建立對接碰撞過程中的運動學和動力學參數方程,利用歐拉法和四元數法求解微分方程,分析對接時的三種接觸和碰撞問題,在赫茲接觸理論基礎上分析碰撞問題和接觸力大小,對緩沖件建立約束方程,進行緩沖力數學分析,構造了矩陣變化方程。利用Creo2.0軟件建立抓持機構的三維模型,將Creo2.0軟件與ANSYS workbench15.0軟件建立連接,在Creo2.0軟件的菜單中可以直接打開ANSYS workbench15.0軟件,導入模型進行動力學的仿真,對雙向螺旋絲桿進行各種參數設置及網格劃分,最后進行模態(tài)分析,提取前六階振型圖,將絲桿的固有頻率與所選電機激振頻率進行對比,排除發(fā)生共振的可能性。通過對動力學特性分析和模態(tài)分析驗證設計方案的合理性,制造加工了三爪式對接機構模型,最后對物理樣機進行物理參數測試與運動參數測試,且分四次進行抓接力大小測試,通過試驗結果對機構的合理性進行了分析,分析結果基本滿足使用功能與性能要求。
【圖文】：

- 3-圖 1-2 “聯盟-禮炮”錐桿式對接機.2 加拿大大型空間機器人在軌服務是一項跨空域，超大規(guī)模的復雜系統工程。加拿大處于世界領先地位，，所以其在軌服務系統依托于空間機器人驗基礎。早在上世紀 70 年代，加拿大設計開發(fā)了空間S[16,17])，在之后多次使用中，SRMS 都較好完成捕獲任務。 的成功應用，加拿大為國際空間站研制出另一套活動服務系

哈爾濱理工大學工程碩士學位論文稱縮寫為 MSS。MSS 是一種能夠實現在軌服務的高級空間抓接機器人，具有多個關節(jié)和自由度，主要由機械手(SPDM)（手末端有緩沖感應等裝置），機械臂(SSRMS)和活動基座(MBS)三部分組成,還有一些測控原件等。如圖 1-3，SPDM 安裝于空間站遙控機械臂系統 SSRMS 上，其具有多自由度，功能全面[18,19]。2008 年，加拿大經過多年科研攻關研制出當今世界最先進的空間機器人 Dextre[20]，它能以腰部為軸心轉動，每只手臂有七個關節(jié)，可以執(zhí)行比較復雜的空間抓取任務。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V44

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本文編號：2675551