本文關(guān)鍵詞：考慮重力效應(yīng)與間隙的空間機械臂動態(tài)特性研究

  更多相關(guān)文章： 空間機械臂 重力效應(yīng) 運動副間隙 動態(tài)特性 動力學(xué)仿真

【摘要】：空間機械臂在航天工程中的應(yīng)用越來越廣泛,隨著所執(zhí)行任務(wù)難度的增加,對空間機械臂的運動精度提出更高的要求。由于空間機械臂在地面研制和調(diào)試,在太空工作,重力環(huán)境的改變直接影響空間機械臂的動態(tài)特性,在地面上裝調(diào)好的機械臂能否在太空中正常運行已經(jīng)成為研究人員關(guān)注的熱點。以往的研究中,學(xué)者們通過在地面建立微重力環(huán)境來模擬微重力下空間機械臂的運動并獲取空間機械臂的動態(tài)特性參數(shù),由于地面重力場的干擾,模擬微重力環(huán)境所獲取的空間機械臂動態(tài)特性參數(shù)并不能完全反映真實微重力情況下空間機械臂的動態(tài)特性。本文從重力角度對空間機械臂進行研究,通過分析重力對空間機械臂動態(tài)特性的影響,以求對模擬微重力空間機械臂試驗給予指導(dǎo)意見,在重力影響空間機構(gòu)運動行為的物理機制以及空間機械臂動力學(xué)建模方面給予建議。在研究重力對空間機械臂動態(tài)特性影響方面,本文主要考慮了兩個因素,其一,在空間機械臂的地面調(diào)試階段,如果重力場方向與機械臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的角速度方向夾角改變,該關(guān)節(jié)的動態(tài)特性參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)變化;其二,空間機械臂的關(guān)節(jié)存在間隙,在重力與間隙綜合作用下,空間機械臂的動態(tài)特性與微重力下含間隙的空間機械臂的動態(tài)特性也會不同。基于以上兩點,本文以空間機械臂為研究對象,運用現(xiàn)代仿真方法對空間機械臂進行了動力學(xué)仿真分析,主要包括以下主要內(nèi)容:首先,基于Pro/e建立了6自由度空間機械臂三維實體模型,并將虛擬樣機導(dǎo)入ADAMS平臺,通過ADAMS平臺的動力學(xué)建模理論并且依據(jù)空間機械臂實際質(zhì)量參數(shù)、物理特性以及相對運動情況建立了該空間機械臂的動力學(xué)仿真模型。其次,分析了不同重力場取向下無鉸間隙空間機械臂的動態(tài)特性。對比了在重力方向與機械臂關(guān)節(jié)角速度方向夾角變化的情況下空間機械臂的動力學(xué)參數(shù),總結(jié)了重力對空間機械臂動態(tài)特性的影響規(guī)律。最后,分析了不同重力場取向下含鉸間隙的空間機械臂的動態(tài)特性。通過對比不同重力取向下與不同間隙值的情況下空間機械臂的動力學(xué)參數(shù),總結(jié)了重力與運動副間隙綜合作用對空間機械臂動態(tài)特性的影響規(guī)律。為空間機械臂軌跡跟蹤的控制以及運動的穩(wěn)定性提供了指導(dǎo)性意見。
【關(guān)鍵詞】：空間機械臂 重力效應(yīng) 運動副間隙 動態(tài)特性 動力學(xué)仿真
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題來源11
• 1.2 課題背景及研究意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 空間機械臂的發(fā)展12-13
• 1.3.2 多體系統(tǒng)動態(tài)特性研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.3 微重力環(huán)境模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.4 含間隙機構(gòu)動力學(xué)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文的研究內(nèi)容19-21
• 第2章 空間機械臂動力學(xué)建模21-44
• 2.1 引言21
• 2.2 空間機械臂模型理論分析21-27
• 2.2.1 空間機械臂坐標系的建立21-22
• 2.2.2 空間機械臂的位置求解22-24
• 2.2.3 雅克比矩陣求解24-27
• 2.3 虛擬樣機技術(shù)(VPT技術(shù))27-28
• 2.4 ADAMS簡介28-33
• 2.4.1 ADAMS基本算法29-32
• 2.4.2 主要功能模塊32-33
• 2.4.3 ADAMS建模及仿真簡介33
• 2.5 空間機械臂仿真模型建立33-43
• 2.5.1 三維模型的建立33-36
• 2.5.2 不同重力環(huán)境及驅(qū)動的添加36-37
• 2.5.3 接觸碰撞模型的建立37-42
• 2.5.4 摩擦模型的建立42-43
• 2.6 本章小結(jié)43-44
• 第3章 考慮重力效應(yīng)的空間機械臂仿真分析44-57
• 3.1 引言44
• 3.2 重力效應(yīng)的引入44-45
• 3.3 考慮重力效應(yīng)的空間機械臂動力學(xué)仿真分析45-53
• 3.3.1 重力效應(yīng)問題對機械臂運動軌跡的影響45-48
• 3.3.2 重力效應(yīng)問題對機械臂角速度的影響48-50
• 3.3.3 重力效應(yīng)問題對機械臂角加速度的影響50-52
• 3.3.4 重力效應(yīng)問題對機械臂接觸碰撞力的影響52-53
• 3.4 不同外載對空間機械臂動態(tài)特性的影響53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 重力與鉸間隙共同作用對機械臂動態(tài)特性的影響57-72
• 4.1 引言57
• 4.2 間隙碰撞過程和間隙碰撞力57-58
• 4.3 微重力場下含間隙空間機械臂動態(tài)特性58-62
• 4.4 重力場下含間隙空間機械臂動態(tài)特性62-70
• 4.5 不同間隙下空間機械臂動態(tài)特性70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78

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