新型捕获对接机构仿真分析与试验研究

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1、国内图书分类号：V526工程硕士学位论文新型捕获对接机构仿真分析与试验研究硕士研究生：周丽丽导师：张元申请学位级别：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：V526DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSimulationAnalysisandExperimentalResearchofaNewCaptureDockingMechanismCandidate：ZhouL

2、iliSupervisor：ZhangYuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalEngineeringDateofOralExamination：March,2015HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology新型捕获对接机构仿真分析与试验研究摘要航天器捕获对接技术是航天领域的一项关键技术，捕获机构的设计分析与仿真是实现太空对接任务顺利完成的可靠保证。航天器之间成功捕

3、获对接为后续的在轨服务提供保障，并且可实现装配和更换在轨模块、太空废弃模块捕获回收等任务，提高航天器使用寿命的同时又降低了航天试验的成本。本文参考国内外较成熟的捕获技术方案，针对本课题对捕获机构的技术要求，对应用于在轨航天器捕获的新型对接机构进行了总体方案设计以及构型运动学分析，机构的设计方案具有独立的驱动控制系统，并对各运动组件的运动特性进行分析，建立的数学模型可为后续仿真分析提供理论支撑。本文采用了牛顿—欧拉数学思想建立了航天器捕获对接缓冲阶段动力学方程，分别采用矢量法以及微分矩阵法建立了缓冲方程的数学描述，

4、建立缓冲过程的能量传递方程以及捕获拉进阶段的位置描述方程。通过计算机仿真软件对机构的捕获过程进行了动力学分析，来验证整个机构设计的合理性，并通过仿真分析得到缓冲过程的力学特性曲线以及缓冲参数在取不同初始值时的变化规律，进而确定满足缓冲力要求时缓冲参数的取值范围。通过仿真分析验证机构整体的动力学特性符合要求，同时需要对机构关键部件锁爪进行有限元静力学分析，分析结果中出现应力应变的危险区域，为了提高锁爪安全可靠性进行了优化设计，并进行模态分析获得了锁爪各阶的模态振型，优化后的锁爪结构符合了安全可靠性要求。最后对所设计

5、的航天器捕获对接机构进行试验研究。通过试验来验证捕获机构设计的合理性，以及与各项设计指标参数的匹配性。并对不同的初始吊装间距的捕获机构进行吊装试验，验证机构力学参数的合理性。关键词捕获对接；动力学分析；缓冲；测试；优化-I-SimulationAnalysisandExperimentalResearchofaNewCaptureDockingMechanismAbstractThecaptureofthespacecraftisakeytechnologyinthefieldofaerospace,itisth

6、eguaranteetorealizethespacedockingmissionthatthedesignanalysisandsimulationofcapturemechanism.Itcanguaranteesubsequenton-orbitdockingafterSpacecraftcapture,thus,whichcanrealizetheassembly,thereplacementofon-orbitmodule,capturerecyclingscrapmoduleinspace,great

7、lyimprovingtheservicelifeofthespacecraftandreducingthecostsofaerospacescientificexperiments.Inthispaper,withcomprehensivecomparisonthetechnologyofthecaptureprogramathomeandabroad,ithascarriedontheoverallschemedesignandkinematicsanalysisbycombiningwithtechnica

8、lrequirementsforthistopicforcapturingmechanismforanewtypeofthreejawdockingmechanismappliedtotheorbitingspacecraftcaptured,theschemehasindependentdrivecontrolsystem,itismadethatthemovement