本文關(guān)鍵詞：月球車含隙鉸可展帆板動力學特性研究

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【摘要】：隨著深空探測開展與太空資源開發(fā)的快速推進,航空航天機械系統(tǒng)對機構(gòu)運動精準性、穩(wěn)定性、可靠性要求也不斷提高,但工程實際中無法規(guī)避鉸間隙對機構(gòu)動力學特性的影響,因此含間隙鉸機構(gòu)動力學特性研究成為人們要解決的關(guān)鍵問題之一。本文旨在通過研究不同工況參數(shù)下月球車含間隙鉸可展帆板展開過程動力學特性,提出工況參數(shù)調(diào)整方式及范圍以減弱鉸間隙引起的不良效應(yīng),為帆板樣機鉸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、加工及其后續(xù)試驗控制研究提供理論指導,具有一定的理論研究意義和工程實用價值。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,建立月球車含間隙鉸可展帆板動力學模型。針對月球車可展帆板低速往復(fù)擺動的工作特性,建立間隙鉸結(jié)構(gòu)模型以合理描述機構(gòu)運動中間隙鉸處實際接觸碰撞過程,并以狀態(tài)轉(zhuǎn)變判別方程為依據(jù),將間隙鉸模型嵌入理想機構(gòu)模型中,進而建立了月球車含間隙鉸可展帆板的動力學模型。其次,解析間隙對帆板展開過程動力學特性的影響。根據(jù)MATLAB數(shù)值仿真結(jié)果,定性分析間隙半徑、間隙數(shù)目、間隙位置、重力環(huán)境、驅(qū)動速度、摩擦系數(shù)等不同工況參數(shù)對機構(gòu)運動姿態(tài)、鉸碰撞力和驅(qū)動力矩等動力學特性的影響,基于無量綱幅值影響指標,進一步定量分析不同工況下含間隙鉸機構(gòu)的動力學特性,在此基礎(chǔ)之上,提出了工況參數(shù)調(diào)整方式及范圍,對樣機鉸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計予以指導。在ADAMS軟件中建立仿真模型,對比分析其動力學特性,印證動力學模型和數(shù)值分析的正確性。最后,初步辨識月球車含間隙鉸可展帆板動力學行為的混沌現(xiàn)象。結(jié)合含間隙鉸機構(gòu)動力學方程的數(shù)值解繪制可展帆板的Poincare映射圖,初步判斷機構(gòu)的混沌運動狀態(tài),并分析不同工況參數(shù)對機構(gòu)混沌運動的影響。
【關(guān)鍵詞】：月球車可展帆板 雙間隙 動力學特性 混沌
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V476.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題研究背景和意義11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 多體系統(tǒng)動力學研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 含間隙鉸多體系統(tǒng)動力學研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.3 含間隙鉸機構(gòu)動力學試驗研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.4 混沌學理論研究及其應(yīng)用現(xiàn)狀18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 月球車含間隙鉸可展帆板動力學建模20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 機構(gòu)簡介20-21
• 2.3 間隙鉸結(jié)構(gòu)建模21-25
• 2.3.1 間隙鉸結(jié)構(gòu)數(shù)學模型的建立22-23
• 2.3.2 間隙鉸結(jié)構(gòu)接觸力模型的建立23-25
• 2.3.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)變判別方程的建立25
• 2.4 含單間隙鉸機構(gòu)動力學建模25-28
• 2.4.1 機構(gòu)姿態(tài)運動分析26-27
• 2.4.2 機構(gòu)動力學方程的建立27-28
• 2.5 含雙間隙鉸機構(gòu)動力學建模28-30
• 2.5.1 機構(gòu)運動姿態(tài)分析28-30
• 2.5.2 機構(gòu)動力學方程的建立30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第3章 月球車含間隙鉸可展帆板動力學數(shù)值仿真32-57
• 3.1 引言32
• 3.2 含間隙鉸機構(gòu)動力學特性分析32-34
• 3.3 含間隙鉸機構(gòu)動力學特性影響因素分析34-52
• 3.3.1 間隙半徑對機構(gòu)動力學特性影響35-39
• 3.3.2 間隙位置對機構(gòu)動力學特性影響39-41
• 3.3.3 重力環(huán)境對機構(gòu)動力學特性影響41-45
• 3.3.4 驅(qū)動速度對機構(gòu)動力學特性影響45-49
• 3.3.5 摩擦系數(shù)對機構(gòu)動力學特性影響49-52
• 3.4 含間隙鉸機構(gòu)動力學特性定量分析52-55
• 3.4.1 無量綱幅值影響指標的定義52-53
• 3.4.2 定量分析結(jié)果53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 月球車含間隙鉸可展帆板ADAMS動力學仿真57-71
• 4.1 引言57
• 4.2 含間隙鉸機構(gòu)仿真模型的建立57-60
• 4.2.1 間隙鉸結(jié)構(gòu)模型的建立58-60
• 4.2.2 求解方法與參數(shù)設(shè)置60
• 4.3 含單間隙鉸機構(gòu)ADAMS動力學仿真60-67
• 4.3.1 機構(gòu)動力學特性驗證分析61-63
• 4.3.2 機構(gòu)動力學特性影響因素驗證分析63-67
• 4.4 含雙間隙鉸機構(gòu)ADAMS動力學仿真67-70
• 4.4.1 不同間隙位置時機構(gòu)動力學特性對比分析67-68
• 4.4.2 不同間隙數(shù)目時機構(gòu)動力學特性對比分析68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第5章 月球車含間隙鉸可展帆板混沌現(xiàn)象辨識71-82
• 5.1 引言71
• 5.2 混沌學基本理論概況71-75
• 5.2.1 混沌運動的定義71-72
• 5.2.2 混沌運動的基本特征72-73
• 5.2.3 混沌現(xiàn)象的辨識方法73-75
• 5.3 含間隙鉸機構(gòu)的Poincare映射75-77
• 5.4 含間隙鉸機構(gòu)混沌運動的參數(shù)影響分析77-81
• 5.4.1 不同驅(qū)動速度時機構(gòu)的Poincare映射77-78
• 5.4.2 不同間隙半徑時機構(gòu)的Poincare映射78-79
• 5.4.3 不同重力環(huán)境時機構(gòu)的Poincare映射79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻84-90
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果90-91
• 致謝91

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