空间一体化对接接口设计与分析

发布时间：2017-10-27 03:22

  本文关键词：空间一体化对接接口设计与分析

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【摘要】：随着人类对太空探索的脚步一步步深入,对于太阳系甚至于太阳系之外的深空探测有了更多的需求,目前的航天器只能局限于近地轨道绕地球飞行,并且这些航天器多数是一次性的,不能进行升级和提供能源,使用寿命有限。随着人类科技的迅速发展,新型材料的研制以及高性能CPU等电子元器件功能的提升,使得几年前发射的航天器可能会满足不了当前的需求。为了使已经发射升空并在轨的航天器延长使用寿命或者进行软件升级和供能等目的,提出了小型航天器在轨对接的任务,通过地面发射的小型供能卫星对在轨卫星进行升级和维护,一般对接时供能卫星先接近在轨卫星,在轨卫星使用捕获机械臂对供能卫星进行捕获,捕获成功后将其放置到预定的位置上,接着连接二者的机械、电气、液体等接口,对在轨卫星进行维护等任务。本课题是在供能卫星第一次被捕获后,被送到在轨卫星的预定位置,由对接接口上的捕获机械手爪在其包络空间内对供能卫星进行二次捕获,捕获后二者对接,同时电气接口和气/液接口连接,对在轨卫星进行维护升级。本课题设计了一种全新的集成了机械接口、流体接口、电气接口的空间一体化对接机构,使用三维设计软件对整个接口的模型进行了构建,之后通过有限元分析软件进行了分析,将结果进行了对比,最后加工了样机,并对样机进行了相关实验,对设计的结果进行了反向验证,保证了设计的可靠性。
【关键词】：接口 对接 机械手爪 设计 分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-14
• 1.2.1 国外研究现状9-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 国内外文献综述的简析14
• 1.4 主要研究内容14-16
• 第2章 空间一体化接口方案设计16-39
• 2.1 研究的目标16-17
• 2.2 空间一体化接口指标要求17-18
• 2.3 空间一体化接口功能研究18-19
• 2.4 空间一体化接口的总体设计方案19-22
• 2.4.1 空间一体化接口的总体结构19-20
• 2.4.2 空间一体化接口的总体设计方案20-22
• 2.5 空间一体化接口关键零部件设计研究22-29
• 2.5.1 空间一体化对接接口机械手爪运行原理22-24
• 2.5.2 电机的选择24-26
• 2.5.3 气体、液体接口的防自锁要求26-27
• 2.5.4 系统设计的整合27-29
• 2.6 空间一体化接口模型建立的总体规划29-30
• 2.6.1 基本步骤30
• 2.6.2 影响结构设计的主要因素30
• 2.7 关键部件的模型构建30-36
• 2.7.1 丝杠螺母结构设计30-32
• 2.7.2 机械手爪的模型32-34
• 2.7.3 盖板模型的建立34-36
• 2.7.4 其它模型建立36
• 2.8 装配体的配合36-38
• 2.9 本章小结38-39
• 第3章 空间一体化对接接口的结构分析39-53
• 3.1 捕获误差分析39-40
• 3.2 运动学仿真40-43
• 3.3 有限元法求解问题的基本步骤43
• 3.4 空间一体化接口关键零部件有限元计算43-47
• 3.5 承力结构的应力应变47-52
• 3.5.1 机械手爪有限元分析48-49
• 3.5.2 盖板有限元分析49-50
• 3.5.3 被捕获目标有限元分析50-51
• 3.5.4 丝杠螺母有限元分析51-52
• 3.6 本章小结52-53
• 第4章 空间一体化对接接口实验53-59
• 4.1 微重力环境下的捕获-分离实验53-54
• 4.2 电气接口通电实验54-55
• 4.3 流体接口实验55
• 4.4 连接刚度实验55-56
• 4.5 压紧振动实验56-58
• 4.5.1 特征扫频实验57
• 4.5.2 正弦振动实验57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 结论59-61
• 参考文献61-64
• 攻读学位期间发表的学术论文64-66
• 致谢66

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本文编号：1101707