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空间机械臂锁紧装置设计与分析

张慧芳  
【摘要】: 航天器为完成某些空间作业任务,需要装备机械臂。考虑到运载空间的限制以及发射过程中承受的巨大载荷,在发射阶段机械臂通常呈收拢状态,并采用一套专门的锁紧装置来确保发射过程免受损坏。在航天器进入轨道后,锁紧装置完成解锁动作,机械臂方可展开作业。这就要求空间机械臂的锁紧装置稳定、可靠,该锁紧装置能否可靠工作直接关系到空间机械臂能否顺利完成预期任务。 本文针对某空间机械臂进行锁紧装置的设计与研究。所设计的锁紧装置既可以保证在运输和发射等阶段支撑并锁紧机械臂,防止机械臂因承受过大的惯性力而变形,又可以实现在机械臂开始工作前可靠地解锁;所设计装置的各个部件,既不影响机械臂和卫星的正常作业,又不产生任何太空垃圾。 本文结合航天产品质量轻、强度大、耗能少、稳定性好的设计要求和空间机械臂的具体要求,在静力学基础上对空间机械臂锁紧装置进行了结构设计。 本文设计的空间机械臂锁紧装置采用包带锁紧,所以包带成为锁紧装置的关键。本文在柔性多体动力学的基础上,对包带的解锁回收过程进行了详细分析,并运用ADAMS软件进行运动仿真,验证了装置工作的可行性和安全性,同时通过对比仿真结果,分析了各因素对包带回收轨迹的影响。 通过对所设计的空间机械臂锁紧装置在运输和发射过程等各种环境下进行动力学分析,验证了本装置的可靠性,并完成了原理样机的制造。


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