本文關鍵詞：實驗艙機械臂關節(jié)快換接口的設計與研究，，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)濟實力的象征�？臻g站作為太空實驗室能夠為物理學與天文學研究提供理想的實驗條件。大型空間機械臂是空間站建設與維護的核心設備,隨著我國空間站計劃的提出與發(fā)展,空間機械臂技術也在不斷的發(fā)展與進步。為了保證大型空間機械臂長期穩(wěn)定地運行,需要對機械臂關節(jié)的核心部件進行備份。由于太空環(huán)境十分惡劣,還需要考慮到關節(jié)完全失效后進行在軌更換。采用在軌維護技術能顯著減少維護費用、縮短研制周期�？鞊Q接口是可在軌維護技術的關鍵。通過對國內外文獻的分析與研究,本文研制了一種便于宇航員艙外操作的空間機械臂關節(jié)快換接口。針對宇航員出艙維護的特點及需求,明確快換接口的設計重點在于空間環(huán)境下快速拆裝、需要驅動力小,同時保證機械臂的剛度與承載能力。根據(jù)技術指標與宇航員的操作步驟,提出機械接口與電氣接接口分步獨立操作的快換接口總體設計方案,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)容差指標設計了雙圓錐面配合的容差對接凸凹本體結構。為了計算出接口容差以便于修改設計參數(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摩擦條件,建立數(shù)學模型。利用Matlab計算容差范圍確定滿足指標的接口本體參數(shù)。通過Adamas對快換接口的容差進行測試,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,設計了浮動裝置使得電連接器具有超行程量。設計了曲柄滑塊結構將操作工具的旋轉運動轉化為電連接器的直線運動,使得電氣接口結構簡單緊湊,降低快換接口的插拔力,降低了EVA操作的難度�；隍寗恿刈钚〉哪繕舜_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動力矩的需求進行了仿真計算。在快換接口上設計了初步鎖定裝置,該裝置可用于在對接完成后機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計了快換接口結構連接鎖定裝置,確定其材料與尺寸,分析膨脹變形和擠壓應力與推力的關系。設計了自鎖型螺紋傳動裝置并基于其強度確定機械連接裝置所需擰緊力矩大小和快換接口的承載能力。在機械連接鎖緊裝置中,還設計了限位防脫裝置,并對其性能進行分析與校核�；谂蛎涗N的簡化剛度模型,以結構強度與剛度為限制條件對快換接口進行減重設計。分析了預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行了測試,并對測試平臺的測試誤差進行了分析。
【關鍵詞】：快換接口 機械接口 電氣接口 空間機械臂 容差對接 膨脹鎖緊 六維剛度
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 大型機械臂關節(jié)及其接口研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 加拿大航天飛機遙操作臂SRMS及空間站遙操作臂SSRMS11-12
• 1.2.2 日本實驗艙機械臂JERMRS12-13
• 1.2.3 歐洲機械臂ERA13
• 1.2.4 國內機械臂關節(jié)快換接口研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 具有容差能力的機械接口研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 具有容差能力的對接結構14-16
• 1.3.2 機械接口鎖緊結構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構18-19
• 1.5 本文的主要研究內容19-21
• 第2章 關節(jié)快換接口總體結構設計21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 快換接口總體方案設計21-23
• 2.3 初步鎖定裝置設計及分析23-25
• 2.4 電連接器輔助連接機構設計25-34
• 2.4.1 電連接器的選用及其技術參數(shù)25-26
• 2.4.2 電連接器浮動設計26-27
• 2.4.3 電連接器推送方案設計及關鍵參數(shù)確定27-30
• 2.4.4 電連接器推送機構結構設計30-32
• 2.4.5 電連接器推送機構分析32-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第3章 關節(jié)快換接口容差結構設計與分析35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 關節(jié)快換接口容差結構設計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52-53
• 第4章 機械連接鎖緊裝置的設計與研究53-72
• 4.1 引言53
• 4.2 機械連接鎖緊裝置任務分析及設計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計及承載分析65-67
• 4.5.3 機械連接鎖緊裝置承載能力確定67-70
• 4.6 本章小結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 關節(jié)快換接口剛度分析72-79
• 5.2.1 關節(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 基于剛度指標的減重設計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計79-82
• 5.3.2 實驗結果及分析82-85
• 5.4 本章小結85-86
• 結論86-88
• 參考文獻88-92
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果92-94
• 致謝94

【參考文獻】

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;;一種對接機構的糾偏能力分析[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2006年04期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 高文銳;機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;2014年

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

本文編號：426912