空间冗余直线驱动机构关键技术研究

发布时间：2017-04-27 03:12

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【摘要】：随着空间站、空间实验室和空间通信设备等大型设施在轨装配、维修、补给及空间救援等领域的研究开展，新型弱撞击式对接机构在空间交会对接任务中得到广泛关注和应用。本文在深入研究国内外交会对接机构发展现状的基础上，针对新型弱撞击式对接结构的特点设计了该机构的关键核心部件——空间冗余直线驱动机构。围绕空间冗余直线驱动机构冗余设计、传动系统精度和传动系统动力学等关键问题，论文主要工作和研究内容如下： 1.结合新型弱撞击式对接机构的总体功能需求，确定直线驱动机构的功能和性能指标，论述了直线驱动机构的布局形式，分析了直线驱动机构冗余设计方案，最后给出了空间冗余直线驱动机构总体设计方案。 2.对空间冗余直线驱动机构传动链回差进行分析，建立了传动系统精度分析模型，并基于灵敏度分析理论，对传动链精度影响因素的灵敏度进行分析，根据分析结果对传动系统进行误差分配。 3.基于Lagrange方程，应用集中参数法建立直线驱动机构传动系统动力学模型，推导了系统的动力学微分方程，，并利用数值积分方法求解传动系统的动态响应，在此基础上开展行星齿轮动载和均载特性分析。 4.对空间冗余直线驱动机构的冗余驱动系统、直线运动系统和限位减震系统进行了详细的设计，建立了直线驱动机构的三维模型，并根据设计指标要求，设计了直线驱动机构性能验证试验平台。 在以上研究的基础上，试制了一套直线驱动机构原理样机，构建试验平台，对样机的功能和性能进行试验研究。试验结果表明该机构运行平稳，具有较高的运动精度，达到了预期的设计目标，为国内自主研发新型弱撞击式对接机构提供了技术支撑。
【关键词】：直线驱动机构 冗余设计 回差 灵敏度 动力学 试验研究
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 直线驱动机构国内外研究现状13-15
• 1.2.2 传动系统回差及其灵敏度分析研究现状15-16
• 1.2.3 齿轮传动系统动力学研究现状16-17
• 1.3 课题研究目的和意义17
• 1.4 论文章节安排17-19
• 第二章 空间冗余直线驱动机构总体方案设计19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 功能需求及可行性分析19-20
• 2.2.1 系统功能分析19-20
• 2.2.2 技术指标的确定20
• 2.3 直线驱动机构布局设计20-22
• 2.3.1 布局设计要求20
• 2.3.2 布局方案分析与选择20-21
• 2.3.3 布局方案确定21-22
• 2.4 直线驱动机构冗余方案设计22-25
• 2.4.1 冗余传动系统设计要求22-23
• 2.4.2 冗余方案分析与选择23-24
• 2.4.3 冗余方案确定24-25
• 2.5 空间冗余直线驱动机构方案25-28
• 2.5.1 总体设计思想25-26
• 2.5.2 总体方案设计26-27
• 2.5.3 系统传动比计算27-28
• 2.5.4 系统可靠性分析28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 空间冗余直线驱动机构传动回差与灵敏度分析29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 空间冗余直线驱动机构系统回差模型29-37
• 3.2.1 齿轮传动回差及影响因素分析30-31
• 3.2.2 齿轮侧隙的影响因素31-35
• 3.2.3 齿轮传动链回差35-37
• 3.2.4 系统传动精度37
• 3.3 空间冗余直线驱动机构传动精度灵敏度分析37-43
• 3.3.1 灵敏度分析方法理论38
• 3.3.2 误差灵敏度分析38-43
• 3.3.3 误差分配43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 空间冗余直线驱动机构传动系统动力学分析44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 空间冗余直线驱动机构传动系统动力学计算模型44-46
• 4.3 空间冗余直线驱动机构传动系统激励分析46-47
• 4.3.1 刚度激励46
• 4.3.2 误差激励46-47
• 4.3.3 啮合阻尼47
• 4.4 空间冗余直线驱动机构传动系统微分方程及求解47-50
• 4.4.1 传动系统动力学微分方程47-49
• 4.4.2 系统微分方程求解49-50
• 4.5 空间冗余直线驱动机构传动系统动力学特性分析50-54
• 4.5.1 传动系统动态响应51-52
• 4.5.2 行星齿轮动载和均载特性52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 空间冗余直线驱动机构样机研制55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 关键部件详细设计55-60
• 5.2.1 冗余驱动系统设计55-57
• 5.2.2 直线运动系统设计57-59
• 5.2.3 限位减震系统设计59-60
• 5.3 直线驱动机构试验系统设计60-63
• 5.3.1 试验系统需求分析60-61
• 5.3.2 试验平台总体方案61
• 5.3.3 负载力加载试验设计61-62
• 5.3.4 重复定位精度和传动回差试验设计62-63
• 5.4 直线驱动机构功能验证63-66
• 5.4.1 直线驱动机构样机的试制与装配63-64
• 5.4.2 试验结果分析64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 全文总结67
• 6.2 研究展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈宝东,唐平;空间对接机构技术及其研制[J];上海航天;2005年05期

2 张新华;;完全双余度电动舵机系统的研究与设计[J];微电机(伺服技术);2006年02期

3 李小雷;童水光;金涛;龚友平;;新型数控刻楦机的误差分析和精度综合[J];浙江大学学报(工学版);2006年06期

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本文编号：329807