【摘要】：空間指向機(jī)構(gòu)是指在空間環(huán)境下帶動(dòng)有效負(fù)載實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)與定位的專用空間機(jī)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的搜索、跟蹤、定位等功能,其主要應(yīng)用于衛(wèi)星通訊、空間雷達(dá)和空間觀測(cè)等裝備中。近年來(lái)隨著空間有效負(fù)載功能的不斷增加,指向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)日趨復(fù)雜,對(duì)指向機(jī)構(gòu)的性能要求也越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的空間指向機(jī)構(gòu)為串聯(lián)形式的,如X-Y軸型、方位俯仰型,相對(duì)于串聯(lián)形式,并聯(lián)指向機(jī)構(gòu)具有高剛度、高精度、高承載能力、快響應(yīng)速度等一系列優(yōu)點(diǎn),具有很高的研究?jī)r(jià)值。鑒于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的一系列優(yōu)點(diǎn)和指向機(jī)構(gòu)的要求,本文基于球面5R機(jī)構(gòu),提出了一種新型非對(duì)稱冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)二維指向機(jī)構(gòu)。首先,以消除機(jī)構(gòu)的內(nèi)部奇異為目標(biāo),對(duì)球面5R機(jī)構(gòu)的冗余驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行綜合,得到了多種具有特定驅(qū)動(dòng)螺旋的冗余驅(qū)動(dòng)支鏈,并從中篩選出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作范圍大的分支,與5R機(jī)構(gòu)組合成了新型冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)二維指向機(jī)構(gòu)。其次,對(duì)該機(jī)構(gòu)的伴隨運(yùn)動(dòng)、位置反解、雅可比矩陣和奇異性進(jìn)行了分析,并通過(guò)軟件仿真,繪制了機(jī)構(gòu)的奇異軌跡。然后,針對(duì)機(jī)構(gòu)工作空間、靈巧性和承載力等性能,繪制了機(jī)構(gòu)的性能圖譜,并基于機(jī)構(gòu)性能的均值指標(biāo)和方差指標(biāo)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了尺寸參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了一種性能優(yōu)異的并聯(lián)二維指向機(jī)構(gòu)。最后,針對(duì)空間天線指向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了一臺(tái)冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)二維空間指向機(jī)構(gòu),包括機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件的選型、主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)有限元分析等。本文設(shè)計(jì)了一種新型非對(duì)稱冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)二維指向機(jī)構(gòu),其具有高精度、高承載、大工作空間、無(wú)內(nèi)部奇異等優(yōu)點(diǎn),為空間跟蹤指向領(lǐng)域提供了一種高品質(zhì)的機(jī)構(gòu)。
【圖文】：

第 1 章包括所有電子、無(wú)線電設(shè)備和天線的一套公司為一種全球成像儀(GLI)開發(fā)了一種方所示，該機(jī)構(gòu)的方位軸采用步進(jìn)電機(jī)作為裝置，而俯仰軸采用的是無(wú)刷直流電機(jī)和增方位軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為±20°，精度為±0.08°。向裝置(LUCE)[13]，如圖 1-5 所示，該機(jī)構(gòu)開展與歐洲航天局的星際光通訊實(shí)驗(yàn),其方為 0°~120°，且兩軸均采用光電編碼器作為為 3°/s，跟蹤模式下的最大轉(zhuǎn)速為 0.6°/s。

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文級(jí)、高數(shù)據(jù)傳輸速率衛(wèi)星天線指向機(jī)構(gòu)，如圖 1-7 所示；Hyun-Ung Oh 等[16]針位俯仰型天線指向機(jī)構(gòu)由諧波齒輪的不完美嚙合而產(chǎn)生微小振動(dòng)進(jìn)而影響高分相機(jī)成像質(zhì)量問(wèn)題，提出了一種采用形狀記憶合金壓縮成的新型隔振器，并驗(yàn)其能夠有效提高各軸的隔振性。E. G. Merriam1, J. E. Jones2 等[17]提出了一種全柔自由度指向機(jī)構(gòu)，如圖 1-8 所示，其運(yùn)動(dòng)是通過(guò)柔性體的變形實(shí)現(xiàn)的，避免了間的接觸、碰撞、摩擦、磨損及潤(rùn)滑的問(wèn)題，能有效提高機(jī)構(gòu)的指向精度，而機(jī)構(gòu)采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其所有結(jié)構(gòu)具有相同的熱膨脹系數(shù)，避免了因溫度的變化而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的卡死等問(wèn)題，其轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為±15°，重復(fù)定位精度為 0.75%，質(zhì) 93.2g，可應(yīng)用于飛船推進(jìn)器、星載天線、太陽(yáng)能電池板跟蹤系統(tǒng)等中。Marco Pe[18]提出了一種新型開鏈?zhǔn)街赶驒C(jī)構(gòu)，如圖 1-9 所示，該機(jī)構(gòu)是由三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)而形成的一個(gè)三自由度機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是第二個(gè)關(guān)節(jié)的軸線與另外兩個(gè)軸線相互，，這種結(jié)構(gòu)具有較高的剛度、抗彎強(qiáng)度和較強(qiáng)的抗干擾能力，但這種機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)是耦合的，即末端執(zhí)行器的一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)需要多個(gè)關(guān)節(jié)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH112

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3 羅s楃

本文編號(hào)：2617570