新型捕獲對接機(jī)構(gòu)仿真分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、航天器捕獲對接技術(shù)是航天領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，捕獲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析與仿真是實(shí)現(xiàn)太空對接任務(wù)順利完成的可靠保證。航天器之間成功捕獲對接為后續(xù)的在軌服務(wù)提供保障，并且可實(shí)現(xiàn)裝配和更換在軌模塊、太空廢棄模塊捕獲回收等任務(wù)，提高航天器使用壽命的同時(shí)又降低了航天試驗(yàn)的成本。
　　本文參考國內(nèi)外較成熟的捕獲技術(shù)方案，針對本課題對捕獲機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求，對應(yīng)用于在軌航天器捕獲的新型對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)以及構(gòu)型運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案具有獨(dú)立的驅(qū)

2、動(dòng)控制系統(tǒng)，并對各運(yùn)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，建立的數(shù)學(xué)模型可為后續(xù)仿真分析提供理論支撐。
　　本文采用了牛頓—?dú)W拉數(shù)學(xué)思想建立了航天器捕獲對接緩沖階段動(dòng)力學(xué)方程，分別采用矢量法以及微分矩陣法建立了緩沖方程的數(shù)學(xué)描述，建立緩沖過程的能量傳遞方程以及捕獲拉進(jìn)階段的位置描述方程。通過計(jì)算機(jī)仿真軟件對機(jī)構(gòu)的捕獲過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，來驗(yàn)證整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并通過仿真分析得到緩沖過程的力學(xué)特性曲線以及緩沖參數(shù)在取不同初始值時(shí)的變化規(guī)律

3、，進(jìn)而確定滿足緩沖力要求時(shí)緩沖參數(shù)的取值范圍。通過仿真分析驗(yàn)證機(jī)構(gòu)整體的動(dòng)力學(xué)特性符合要求，同時(shí)需要對機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件鎖爪進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，分析結(jié)果中出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變的危險(xiǎn)區(qū)域，為了提高鎖爪安全可靠性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行模態(tài)分析獲得了鎖爪各階的模態(tài)振型，優(yōu)化后的鎖爪結(jié)構(gòu)符合了安全可靠性要求。
　　最后對所設(shè)計(jì)的航天器捕獲對接機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)來驗(yàn)證捕獲機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，以及與各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)的匹配性。并對不同的初始吊裝間距的