本文關(guān)鍵詞：空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)在軌溫度場數(shù)值仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著航天科技的進(jìn)步,簡單航天器和缺乏補給能力的空間站已經(jīng)不能滿足目前航天活動的需求,航天科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展受到了很大的局限。因此,安全可靠的空間機(jī)械臂應(yīng)運而生,作為在軌支持、服務(wù)的關(guān)鍵性技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入太空,并越來越受到各國科研人員的關(guān)注。作為艙外活動的設(shè)備,空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)所處的環(huán)境及其復(fù)雜,因此更需要對其進(jìn)行精確的熱設(shè)計,為其安全可靠運行提供技術(shù)支持。本文,根據(jù)確定的艙外關(guān)節(jié)內(nèi)部活齒減速器和箱體的模型進(jìn)行必要的簡化,根據(jù)已有軌道參數(shù)確定機(jī)械臂關(guān)節(jié)所處高低溫工況,分析了各因素對關(guān)節(jié)溫度場的影響規(guī)律,為研究機(jī)械臂在軌的設(shè)計與改進(jìn)提供依據(jù)。論文首先應(yīng)用大型航天專用軟件STK對機(jī)械臂關(guān)節(jié)已有的航大軌道進(jìn)行分析,得出太陽光和軌道夾角的變化規(guī)律,確定在軌運行高低溫工況的邊界條件。然后,對已有的模型進(jìn)行必要簡化,建立了符合熱分析的簡化模型并利用建立有限元模型。在此基礎(chǔ)上,針對沒有隔熱保護(hù)層作用下的關(guān)節(jié)進(jìn)行在軌溫度場仿真分析,確定隔熱保護(hù)層的必要性。同時,對不同隔熱保護(hù)層厚度進(jìn)行分析對比,確定滿足條件的隔熱保護(hù)層厚度,為機(jī)械臂關(guān)節(jié)安全、穩(wěn)定運行提供保障。分析了表征隔熱組件的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)、涂層表面發(fā)射率和吸收率等一系列因素對關(guān)節(jié)溫度狀況的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,完成了空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)在軌瞬態(tài)運行的研究,確定了在軌運行高低溫工況下關(guān)節(jié)各部分溫度變化規(guī)律。最后針對全年四個不同的太陽位置進(jìn)行了瞬態(tài)熱分析,確定該保護(hù)作用下的機(jī)械臂關(guān)節(jié)可以長時間在軌安全、穩(wěn)定運行。同時,論文也進(jìn)行了變參數(shù)熱分析的研究,分別從軌道參數(shù)、熱涂層對關(guān)節(jié)溫度場進(jìn)行分析。在軌道參數(shù)的研究中,分別選取軌道高度、軌道傾角和軌道偏心率進(jìn)行分析,確定軌道高度是影響關(guān)節(jié)溫度場變化的最重要的原因,然后對各種軌道參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)對比,得出不同軌道高度下隔熱組件厚度的變化規(guī)律。在熱涂層方面,分別選取常見的低、中和高吸收-發(fā)射比的涂層進(jìn)行對比,確定了能夠滿足空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)安全運行的涂層參數(shù)。最后,對關(guān)節(jié)不同位置下溫度場變化進(jìn)行分析。考慮到衛(wèi)星完全遮擋太陽和衛(wèi)星完全遮擋地球兩種特殊情況,建立了簡化模型,研究了關(guān)節(jié)特殊工況下的溫度變化情況。論文的研究結(jié)果可以機(jī)械臂在軌的設(shè)計與改進(jìn)提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：空間機(jī)械臂 輻射熱流 隔熱組件 熱控材料 熱設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V444.3;TP241
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 航天器熱控技術(shù)發(fā)展13-14
• 1.2.2 機(jī)械臂關(guān)節(jié)的介紹14-15
• 1.2.3 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究意義及內(nèi)容19-22
• 1.3.1 研究意義19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19-22
• 2 空間環(huán)境及航天器熱平衡原理22-34
• 2.1 航天器傳熱理論基礎(chǔ)22-25
• 2.1.1 航天器傳熱基礎(chǔ)22-24
• 2.1.2 航天器熱平衡原理24-25
• 2.2 地球軌道空間熱環(huán)境25-26
• 2.2.1 真空和低溫25
• 2.2.2 空間輻射25-26
• 2.3 地球軌道空間外熱流26-32
• 2.3.1 太陽直接輻射27-28
• 2.3.2 地球反照和紅外輻射28-30
• 2.3.3 衛(wèi)星反照和紅外輻射30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 3 關(guān)節(jié)在軌熱分析計算34-56
• 3.1 軌道參數(shù)計算35-37
• 3.1.1 坐標(biāo)系35
• 3.1.2 軌道六根數(shù)35-36
• 3.1.3 幾種典型軌道簡介36-37
• 3.2 航天器被動熱控技術(shù)37-45
• 3.2.1 熱控涂層38-40
• 3.2.2 多層隔熱組件計算40-45
• 3.3 軌道外熱流的計算45-50
• 3.3.1 軌道分析軟件45-49
• 3.3.2 溫度場分析軟件49-50
• 3.4 工況分析50-54
• 3.4.1 低溫工況51
• 3.4.2 高溫工況51-54
• 3.5 本章小結(jié)54-56
• 4 機(jī)械臂關(guān)節(jié)在軌熱分析56-82
• 4.1 關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成及溫控指標(biāo)56-59
• 4.1.1 機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)56-58
• 4.1.2 機(jī)械臂溫控指標(biāo)58-59
• 4.2 熱控材料的確定59-66
• 4.2.1 隔熱材料參數(shù)影響59-61
• 4.2.2 隔熱層厚度的影響61-66
• 4.3 在軌瞬態(tài)分析66-79
• 4.3.1 低溫工況67-74
• 4.3.2 高溫工況74-79
• 4.4 本章小結(jié)79-82
• 5 變參數(shù)熱分析計算82-100
• 5.1 軌道參數(shù)對溫度的影響82-86
• 5.2 熱涂層參數(shù)對溫度影響86-90
• 5.3 不同位置對溫度的影響90-97
• 5.4 本章小結(jié)97-100
• 6 全文總結(jié)與展望100-102
• 6.1 全文總結(jié)100-101
• 6.2 工作展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-106
• 作者簡歷106-108
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集108

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯保林,樵軍謀,韓宏潮;一重載高速機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)與控制同時設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計;2004年01期

2 賈宏亮;姚瓊;黃強;;基于質(zhì)量分配的空間機(jī)械臂剛度優(yōu)化[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2008年03期

3 ;美大學(xué)研發(fā)腦波控制機(jī)械臂[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2009年01期

4 賀棚梓;;升級版加拿大機(jī)械臂[J];太空探索;2014年02期

5 滕鵬,馬履中,董學(xué)哲;具有冗余自由度的新型護(hù)理機(jī)械臂研究[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2004年01期

6 ，

本文編號：478502