本文關(guān)鍵詞：實驗艙機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口的設(shè)計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空間站是人類探索太空的前哨基地,也是大國科技與經(jīng)濟(jì)實力的象征�？臻g站作為太空實驗室能夠為物理學(xué)與天文學(xué)研究提供理想的實驗條件。大型空間機(jī)械臂是空間站建設(shè)與維護(hù)的核心設(shè)備,隨著我國空間站計劃的提出與發(fā)展,空間機(jī)械臂技術(shù)也在不斷的發(fā)展與進(jìn)步。為了保證大型空間機(jī)械臂長期穩(wěn)定地運行,需要對機(jī)械臂關(guān)節(jié)的核心部件進(jìn)行備份。由于太空環(huán)境十分惡劣,還需要考慮到關(guān)節(jié)完全失效后進(jìn)行在軌更換。采用在軌維護(hù)技術(shù)能顯著減少維護(hù)費用、縮短研制周期�？鞊Q接口是可在軌維護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵。通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的分析與研究,本文研制了一種便于宇航員艙外操作的空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口。針對宇航員出艙維護(hù)的特點及需求,明確快換接口的設(shè)計重點在于空間環(huán)境下快速拆裝、需要驅(qū)動力小,同時保證機(jī)械臂的剛度與承載能力。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)與宇航員的操作步驟,提出機(jī)械接口與電氣接接口分步獨立操作的快換接口總體設(shè)計方案,將快換接口分解為容差對接接口本體、初步鎖緊裝置、機(jī)械連接鎖緊裝置、電連接器推送裝置四大功能模塊。根據(jù)容差指標(biāo)設(shè)計了雙圓錐面配合的容差對接凸凹本體結(jié)構(gòu)。為了計算出接口容差以便于修改設(shè)計參數(shù),根據(jù)對接的特點,將對接成功條件分為空間幾何條件和力學(xué)摩擦條件,建立數(shù)學(xué)模型。利用Matlab計算容差范圍確定滿足指標(biāo)的接口本體參數(shù)。通過Adamas對快換接口的容差進(jìn)行測試,驗證理論計算的正確性。根據(jù)宇航員艙外操作的要求選擇了具有平面浮動功能的快換接口電連接器,設(shè)計了浮動裝置使得電連接器具有超行程量。設(shè)計了曲柄滑塊結(jié)構(gòu)將操作工具的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為電連接器的直線運動,使得電氣接口結(jié)構(gòu)簡單緊湊,降低快換接口的插拔力,降低了EVA操作的難度�；隍�(qū)動力矩最小的目標(biāo)確定曲柄滑塊的參數(shù)。最后考慮摩擦力、插拔力的作用,用Adams軟件對電連接器插拔過程中驅(qū)動力矩的需求進(jìn)行了仿真計算。在快換接口上設(shè)計了初步鎖定裝置,該裝置可用于在對接完成后機(jī)械鎖緊前保持接口對接狀態(tài),鎖緊力通過彈簧來實現(xiàn)。本文采用膨脹鎖緊原理設(shè)計了快換接口結(jié)構(gòu)連接鎖定裝置,確定其材料與尺寸,分析膨脹變形和擠壓應(yīng)力與推力的關(guān)系。設(shè)計了自鎖型螺紋傳動裝置并基于其強(qiáng)度確定機(jī)械連接裝置所需擰緊力矩大小和快換接口的承載能力。在機(jī)械連接鎖緊裝置中,還設(shè)計了限位防脫裝置,并對其性能進(jìn)行分析與校核�；谂蛎涗N的簡化剛度模型,以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度為限制條件對快換接口進(jìn)行減重設(shè)計。分析了預(yù)緊力衰減對連接剛度的影響。最后研制了快換接口六維剛度測試臺,對不同膨脹銷鎖緊力矩情況下的快換接口剛度進(jìn)行了測試,并對測試平臺的測試誤差進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：快換接口 機(jī)械接口 電氣接口 空間機(jī)械臂 容差對接 膨脹鎖緊 六維剛度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V524;V441
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 大型機(jī)械臂關(guān)節(jié)及其接口研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 加拿大航天飛機(jī)遙操作臂SRMS及空間站遙操作臂SSRMS11-12
• 1.2.2 日本實驗艙機(jī)械臂JERMRS12-13
• 1.2.3 歐洲機(jī)械臂ERA13
• 1.2.4 國內(nèi)機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 具有容差能力的機(jī)械接口研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 具有容差能力的對接結(jié)構(gòu)14-16
• 1.3.2 機(jī)械接口鎖緊結(jié)構(gòu)16-17
• 1.4 具有容差能力的電氣接口研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 具有容差能力的電連接器17-18
• 1.4.2 電連接器輔助連接機(jī)構(gòu)18-19
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 關(guān)節(jié)快換接口總體結(jié)構(gòu)設(shè)計21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 快換接口總體方案設(shè)計21-23
• 2.3 初步鎖定裝置設(shè)計及分析23-25
• 2.4 電連接器輔助連接機(jī)構(gòu)設(shè)計25-34
• 2.4.1 電連接器的選用及其技術(shù)參數(shù)25-26
• 2.4.2 電連接器浮動設(shè)計26-27
• 2.4.3 電連接器推送方案設(shè)計及關(guān)鍵參數(shù)確定27-30
• 2.4.4 電連接器推送機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計30-32
• 2.4.5 電連接器推送機(jī)構(gòu)分析32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 關(guān)節(jié)快換接口容差結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 關(guān)節(jié)快換接口容差結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 3.3 位姿容差分析與計算36-47
• 3.3.1 空間幾何條件38-43
• 3.3.2 力學(xué)摩擦條件43-45
• 3.3.3 MATLAB容差計算45-47
• 3.4 ADAMS仿真實驗47-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 機(jī)械連接鎖緊裝置的設(shè)計與研究53-72
• 4.1 引言53
• 4.2 機(jī)械連接鎖緊裝置任務(wù)分析及設(shè)計53-55
• 4.3 彈簧加壓定位裝置力分析55-58
• 4.4 膨脹環(huán)與膨脹套參數(shù)確定58-63
• 4.5 機(jī)械連接鎖緊裝置所需擰緊力矩分析與確定63-70
• 4.5.1 膨脹套與襯套間配合壓力分析63-65
• 4.5.2 膨脹銷柱與螺母套的設(shè)計及承載分析65-67
• 4.5.3 機(jī)械連接鎖緊裝置承載能力確定67-70
• 4.6 本章小結(jié)70-72
• 第5章 快換接口剛度分析與測試72-86
• 5.1 引言72
• 5.2 關(guān)節(jié)快換接口剛度分析72-79
• 5.2.1 關(guān)節(jié)快換接口剛度定義72-74
• 5.2.2 膨脹銷剛度等效74-76
• 5.2.3 基于剛度指標(biāo)的減重設(shè)計76-79
• 5.3 快換接口剛度測試79-85
• 5.3.1 快換接口剛度測試方案及實驗臺設(shè)計79-82
• 5.3.2 實驗結(jié)果及分析82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果92-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 汪力;閆榮鑫;;超高真空環(huán)境冷焊與防冷焊試驗現(xiàn)狀與建議[J];航天器環(huán)境工程;2008年06期

2 陳明;宇可;戰(zhàn)強(qiáng);;一種對接機(jī)構(gòu)的糾偏能力分析[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2006年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高文銳;機(jī)械臂多功能操作工具及其對接策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：實驗艙機(jī)械臂關(guān)節(jié)快換接口的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：426912